CN103366477B - 一种监控设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种监控设备，该监控设备包括：多个振动传感器，与主机连接，用于接收振动信号，并传送给所述主机；使用声导管的传声器阵列，与主机连接，用于接收声音信号，并传送给所述主机；主机，用于声信号与振动信号的联合处理，确定是否存在监控目标。根据本发明，可以有效提高监控性能，并且实现设备的小型化、组装模块化，同时有利于传声器的防水防尘保护。

Description

一种监控设备

技术领域

本发明涉及安全检测技术领域，特别涉及一种监控设备。

背景技术

目前，防入侵、防破坏的安全检测设备通常使用的传感器是振动传感器，即通过感知被监控物体（如被保护设备、围墙、栅栏等）的振动判断是否有破坏、入侵等行为，并发出各种报警信息。其中振动传感器根据实现原理不同，包括加速度传感器、位移传感器等，总之是通过不同技术手段测量不同物理量来表征物体的振动信息。

另外，部分设备通过声信号进行防入侵监控，但多采用单传感器配置，即仅使用一个传声器，通过信号的能量等信息进行声学监控。

然而，上述安全检测设备存在的缺陷是：振动与声学监控未能结合，单一的监控手段容易出现漏警；单传声器提供的声学信息有限，不能确认声源方向，更不能对其进行连续跟踪。

发明内容

本发明的目的是提供振动与声联合的防入侵监控设备，可有效提高监控性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种监控设备，该监控设备包括：

多个振动传感器，与主机连接，用于接收振动信号，并传送给所述主机；

传声器阵列，与主机连接，用于接收声音信号，并传送给所述主机；

主机，用于声信号和振动信号的联合处理，对监控目标是否存在进行判断，形成最终检测结果。

本发明通过使用声与振动两种传感器，根据同时的声、振动信号综合确认是否人员、车辆活动或是否存在破坏行为，提高监控的灵敏度并降低虚警。通过使用声导管，可有效扩大传声器阵列的等效孔径，从而使设备在小型化、模块化组装、传声器的防水防尘保护等方面，与相同孔径未使用声导管的传声器阵列设备相比，具有明显提高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种监控设备示意图；

图2为本发明实施例提供的主机结构示意图；

图3为声信号和振动信号的相关性检测步骤示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明实施例提供的一种监控设备示意图。如图1所示，该监控设备包括两个振动传感器21、传声器阵列（图中未示出）、主机10。

两个振动传感器21分别通过线缆与主机10连接，用于接收振动信号，并传送给主机10。两个振动传感器21可根据使用情况随意布设，通常可布设在主机两侧，距离主机10米左右，以覆盖较大的监控区域并保持监控区域有必要的重叠。振动传感器21采用埋设方式，隐蔽安装。需要说明的是，本发明实施例振动传感器21的数量不仅限于2个。

传声器阵列由四个传声器组成，呈十字形等半径配置。传声器阵列与主机10连接，用于接收声音信号，并传送给主机10。传声器阵列的四个传声器安装在圆形主机10的侧面，通常主机半径在10厘米左右，各传声器外部分别安装有可拆卸的L形声导管31，等效扩展传声器阵列孔径。传声器阵列及主机10可根据需要埋入地下，L型声导管31仅末端32露出进声孔部分，主机10仅露出天线（图中未示出）。根据需要，主机10可选择电池供电或太阳能供电。

主机10用于计算声信号和振动信号在特征频段的信号相关性，确定振动和声信号的事件之间的相关性，对监控目标是否存在进行判断，形成最终检测结果。

在一个相关性判决的例子中，当主机10接收的声信号和振动信号不是同一监控目标在同一时刻发出时、则当前振动信号和声信号事件的相关性弱；当主机10接收的声信号和振动信号是同一监控目标在同一时刻发出的，例如车辆经过时的声音及引起的振动，则说明当前振动信号和声信号事件之间在时域上能量变化是同步的，在某些特征频率范围内振动信号和声信号的相关性强。

优选地，主机10还包括目标测向模块（图中未示出），目标测向模块与传声器阵列连接，对于监控区域内的人、车等监控目标，可根据声音信号进行实时测向，通过连续的测向结果，可直观地向监控人员展示监控目标的行动信息。目标测向模块的测向原理是根据监控目标声信号到达各传声器之间的时间差，结合传声器阵列的几何形状，可估计目标所在方向。

需要说明的是，多个本发明实施例监控设备可同时布设在某一监控区域内，各监控设备将目标的测向结果上传至监控中心，监控中心可据此对监控目标进行定位，并进一步实时跟踪目标在监控区域内的行动。

本发明实施例通过结合传声器与振动器，有效提高了监控性能；通过使用声导管实现了传声器阵列孔径的等效扩展，满足信号处理要求；将传声器安装在主机上，便于传声器的保护和防水防潮设计；声导管结构简单、易于拆卸，便于设备维护、运输。

图2为本发明实施例提供的主机结构示意图。如图2所示，主机10包括声信号检测子模块11、振动信号检测子模块12、相关性检测子模块13和综合判决子模块14。

声信号检测子模块11与传声器阵列连接，采用声信号频谱特征、时域特征（例如峰值、斜度、过零率等）进行监控目标检测。

振动信号检测子模块12与振动传感器连接，采用时域信号特征（例如振动强度、持续时间、振动次数）、频域特征（例如高、中、低频能量分布特征等）进行监控目标检测。

相关性检测子模块13，分别与声信号检测子模块11和振动信号检测子模块12连接，用于计算声信号和振动信号在特征频段的信号相关性，并确定振动和声信号的事件之间的相关性。

如图3所示，相关性检测子模块13的相关性检测步骤为：

步骤311，相关性检测子模块13对接收的声信号进行滤波处理。

步骤312，相关性检测子模块13对接收的振动信号进行滤波处理。

步骤320，相关性检测子模块13计算滤波处理后声信号和振动信号在特征频段的信号相关系数。

步骤330，相关性检测子模块13判决振动信号和声信号事件之间的相关性。

在一个相关性判决例子中，当声信号和振动信号不是同一监控目标在同一时刻发出时、则当前振动信号和声信号事件的相关性弱；当声信号和振动信号是同一监控目标在同一时刻发出的，例如车辆经过时的声音及引起的振动，则说明当前振动信号和声信号事件之间在时域上能量变化是同步的，在某些特征频率范围内振动信号和声信号的相关性强。

综合判决子模块14，与相关性检测子模块13连接，用于根据监控目标检测的参数，对目标是否存在进行判断，并形成最终检测结果。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种监控设备，其特征在于包括：

多个振动传感器，与主机连接，用于接收振动信号，并传送给所述主机；

传声器阵列，与主机连接，用于接收声音信号，并传送给所述主机；

主机，用于声与振动信号的联合处理，对监控目标是否存在进行判断，形成最终检测结果；

其中，所述主机包括：

声信号检测子模块，采用声信号频谱特征、时域特征进行监控目标检测；

振动信号检测子模块，采用时域信号特征、频域特征进行监控目标检测；

相关性检测子模块，用于计算声信号和振动信号在特征频段的信号相关性，确定振动和声信号的事件之间的相关性；

综合判决子模块，用于对监控目标是否存在进行判断，形成最终检测结果。

2.根据权利要求1所述监控设备，其特征在于，所述主机还包括：

目标测向模块，根据声音信号进行实时测向，通过连续的测向结果，可直观地向监控人员展示监控目标的行动信息。

3.根据权利要求1所述的监控设备，其特征在于，所述传声器阵列由4个传声器组成，呈十字形等半径配置，设置在所述主机的侧面。

4.根据权利要求3所述的监控设备，其特征在于，所述传声器外部安装有L形声导管。

5.根据权利要求4所述的监控设备，其特征在于，所述L形声导管末端具有进声孔。