CN103971473A - 信号比较控制单元及其构成的防盗报警单元和隐形电子围栏 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种信号比较控制单元，包括：预处理模块，能对输入信号进行预处理，使输入信号符合比较模块的处理要求；比较模块，将预设的基准信号参数和预处理模块的输出信号参数进行比较，将信号比较结果输出给判断模块；判断模块，其预先设定触发条件，当信号比较模块输出的比较结果符合触发条件则触发输出电信号或比较结果数据。本发明还公开了由所述信号比较控制单元构成的防盗报警单元和隐形电子围栏。本发明的信号比较控制单元能根据实际使用环境最大限度的减少误报，降低误报率。

Description

信号比较控制单元及其构成的防盗报警单元和隐形电子围栏
技术领域
本发明涉及安全防范领域，特别是涉及一种信号比较控制单元。本发明还涉及由所述信号比较控制单元构成的一种防盗报警单元和一种隐形电子围栏。
背景技术
目前，在住宅单元或其他场所、基地中，安装隐形电子围栏已成为必不可少的安保环节。从是否设置实体围栏的角度区分，为固定区域提供防盗报警服务电子围栏具有有形和隐形之分，其中有形电子围栏包括实体围栏和张力、脉冲探测装置，张力、脉冲探测装置将探测到实体围栏上的入侵信号转化为电信号以判别是否存在入侵行为；隐形电子围栏不设有实体围栏，其又可细分为安装在室内的被动红外探测器和室外的主动红外对射探测器，其主要根据红外信号上的突变而判别是否存在入侵行为。隐形电子围栏可以为固定区域（即防盗报警区域，其能根据隐形电子围栏信号所能覆盖的区域，信号强度不同固定区域的范围不同）提供面覆盖式的入侵防范报警服务。
主动红外对射探测器(Active infrared intrusion detectors)，其基本的构造包括发射端、接收端、光束强度指示灯、光学透镜等。其侦测原理是利用红外线LED发光管发射脉冲式红外线,再经光学镜面做聚焦处理使光线传至很远距离,由受光器接受。当红外脉冲射束被遮断时就会发生警报。红外线是一种不可见光，而且会扩散，投射出去之后，在起始路径阶段会形成圆锥体光束，随着发射距离的增加，其理想强度与发射距离呈反平方衰减。
当物体越过其探测区域时，遮断红外射束而引发警报。传统型主动红外入侵探测器常用于室外围墙报警。主动红外入侵探测器要选择合适的触发响应时间：响应时间太短容易引起不必要的干扰，如小鸟飞过，落叶飘过等引发误报警；太长则易形成漏报警。同时，主动红外对射传感器需要安装在被监控的窗户、门或者阳台的两侧，该两侧分别需要布线，而在布线过程中通常需要重新开凿墙体，这样对楼房、居室的外观造成影响，同时造成产品安装工期长、施工成本高，给使用者的生活带来极大的不便。
被动式红外探测器主要由光学系统、热传感器（或称为红外热释传感器）及报警控制器等部分组成。探测器本身不发射任何能量而只被动接收、探测来自环境的红外辐射。一旦有人体红外线辐射进来，经光学系统聚焦就使热释电器件产生突变电信号，而发生警报。
被动红外探测器解决了主动红外对射探测器的安装困难问题，但是又产生一个新的问题，就是稳定性不好，误报率较高，更大的问题是影响了居住人员在室内的正常活动，不但缩小了活动空间，而且限制了室内人员的活动范围，给室内报警系统的正常使用造成障碍。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能降低误报率的信号比较控制单元。本发明还提供了由所述信号比较控制单元构成的一种防盗报警单元和一种隐形电子围栏。
为解决上述技术问题，本发明的信号比较控制单元，包括：
预处理模块，能对输入信号进行预处理，使输入信号符合比较模块的处理要求；
比较模块，将预设的基准信号参数和预处理模块的输出信号参数进行比较，将信号比较结果输出给判断模块；
判断模块，其预先设定触发条件，当信号比较模块输出的比较结果符合触发条件则触发输出电信号或比较结果数据。
进一步改进，所述输入信号是红外信号、激光信号、微波信号和超声波信号其中的任意一种或几种。
进一步改进，所述比较模块能将设定触发条件和预处理模块输出信号的强度、时间、距离和温度其中的任意一种或几种参数进行比较。
进一步改进，还包括信号输出装置，所述信号输出装置接收所述判断模块的电信号和/或比较结果数据处理后输出。
进一步改进，信号输出装置包括电信号输出模块和/或数据输出模块，分别将所述判断模块的电信号和/或比较结果数据处理后输出。
其中，所述电信号输出模块可包括：第一NMOS管NM1其栅极通过第一电阻R1作电信号输出端Alarm Out，其漏极通过第二电阻R2作电信号输入端AMO NO，其源极接地。
其中，所述数据输出模块U6是可为通讯接口芯片，例如RS485接口芯片，常用型号为MAX1487。
其中，所述预处理模块可包括:
放大器AR1，其输出端A通过第三电阻R3作为预处理模块的输出端RC1，其反相输入端-接第二NMOS管NM2的漏极，其正向输入端+通过第四电阻R4接其第二控制端C，通过第五电阻R5接预处理模块的输出端RC1；
其第一控制端B接第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9的一端；
其第二控制端C接第十电阻R10、第十一电阻R11、第二NMOS管NM2的源极和第一光电二极管D1的正极；
第六电阻R6和第十电阻R10的另一端接第一光电二极管D1的负极，第七电阻R7和第十一电阻R11的另一端通过第十二电阻R12接NMOS管NM1的栅极，第八电阻R8的另一端接第二NMOS管NM2的漏极，第九电阻R9的另一端接放大器AR1的正向输入端+；
第二NMOS管NM2的栅极通过第二电容C2接第一光电二极管D1的负极；
第一电容C1并联在第十一电阻R11的两端，第三电容C3并联在第三电阻R3的两端。
进一步改进，所述比较模块和判断模块是单片机或逻辑电路。
一种防盗报警单元，用于固定区域防盗报警，包括：前述任意一种信号比较控制单元；
还包括：信号发生单元，用于发生探测信号与所述信号比较控制单元的比较模块连接，为所述比较模块提供基准信号参数；
信号感应单元，与所述信号比较控制单元的预处理模块连接，为所述预处理模块提供输入信号；并且，与所述信号发生单元成组对应设置，用于接收探测信号；
所述信号发生单元和信号感应单元位于所述固定区域的同侧，能集成制造在一块主板上。
其中，所述信号发生单元可包括：第一发射光电二极管LED1其正极通过第十三电阻R13和第四电容C4接地，其负极接第三NMOS管NM3的漏极；
第三NMOS管NM3其栅极通过第十四电阻R14接DR1（DR1是驱动），其源极接地。
进一步改进，所述信号发生单元和信号感应端单元能发送和接收的信号是红外信号、激光信号、微波信号和超声波信号其中的任意一种或几种。
进一步改进，所述信号发生单元发射信号在同一平面内的覆盖范围是0度至360度；其中，优选覆盖范围是0度至180度。
进一步改进，包括至少2组对应设置位于所述固定区域同侧的信号发生单元和信号感应单元；其中，优选为设置2至6组所述信号发生单元和信号感应单元。
进一步改进，所述判断模块能根据所述比较模块输出的比较结果的变化趋势判断入侵方向。
进一步改进，所述信号发生单元的判断模块能根据入侵方向设置触发条件。
一种隐形电子围栏，包括至少一个前述任意一种防盗报警单元，还包括控制处理模块，其与所述信号输出装置连接、信号比较控制单元、信号发生单元和信号感应单元连接，对信号输出装置、信号比较控制单元、信号发生单元和信号感应单元进行控制。
其中，所述控制处理块是单片机U1，其第六端口XT2和第七端口XT1分别通过第五电容C5和第六电容C6接地，并且与晶体CY1相连；其第三端口RST通过第十五电阻R15接地，通过第七电容C7接电源电压；
进一步改进，还包括信号增强单元，能接收所述控制处理模块的控制信号，调节信号发生单元发生信号的参数。
进一步改进，还包括信号反射单元，其能将所述信号发生单元产生的信号反射给信号感应单元。
进一步改进，还包括太阳能供应电单元，用于向隐形电子围栏的各组成部分供电。
进一步改进，还包括显示单元，能将控制处理模块的报警信息显示。
进一步改进，所述显示单元与所述控制处理模块能采用无线通讯连通。
进一步改进，所述控制处理模块与所述信号输出装置、信号比较控制单元、信号发生单元和信号感应单元能采用无线通讯连通。
本发明提供的信号感应单元通过预处理模块将预对输入信号进行预处理，通过比较模块将预设的基准信号参数和预处理模块的输出信号参数进行比较，将信号比较结果输出给判断模块；通过判断模块将信号比较模块输出的比较结果和预设的触发条件进行比较判断，当符合触发条件即触发输出使能信号或比较结果数据。本发明的输入信号是红外信号、激光信号、微波信号和超声波信号其中的任意一种或几种，能将设定触发条件和其预处理模块输出信号的强度、时间、距离和温度其中的任意一种或几种参数进行比较触发输出（使能信号或比较结果数据）；通过对输入信号种类和比较模块比较参数的选取配置以及判断模块触发条件的设置，能根据实际使用环境最大限度的减少误报，降低误报率。
本发明提供的防盗报警单元，用于固定区域防盗报警，包括所述信号比较控制单元；还包括：信号发生单元发生探测信号为所述判断模块提供基准信号参数；信号感应单元用于接收探测信号；与所述信号比较控制单元连通的预处理模块连接，为所述预处理模块提供输入信号；信号发生单元和信号感应单元位于所述固定区域的同侧，能具有一组以上对应设置的信号发生单元和信号感应单元；能利用周围环境作为探测信号的反射单元，也可设置一专用的信号反射单元（一般使用专用的信号反射单元）；本发明的防盗报警单元通过设置2组以上信号发生单元和信号感应单元利用探测信号参数变化的趋势能判断入侵发生方向；例如，信号感应单元接收到探测信号按顺序发生强度变化（减弱/增强），时间变化（接收到信号延时增加或减少）、距离变化和温度变化。本发明提供的防盗报警单元能根据入侵方向设置所述判断模块的触发条件达到减少误报率的目的。
本发明提供的隐形电子围栏，将信号发生单元和信号感应单元置于固定区域的同侧，可借用建筑或周围景观形成信号反射（最优实施例，可设置一反射单元与信号发生单元、信号感应单元对应），通过控制处理模块对信号比较控制单元、信号发生单元和信号感应单元进行控制，结构简单、安装便利。同时，本发明的隐形电子围栏采用主动探测的模式，采用本发明所提供的信号比较控制单元能降低误报警率并具有良好的运行稳定性。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明信号比较单元第一实施例的结构示意图。
图2是本发明预处理模块第一实施例的结构示意图。
图3是本发明信号比较单元第二实施例的结构示意图。
图4是本发明信号比较单元第三实施例的结构示意图。
图5是本发明电信号输出模块第一实施例的结构示意图。
图6是本发明防盗报警单元的第一实施例的结构示意图。
图7是本发明信号发生单元第一实施例的结构示意图。
图8是本发明防盗报警单元的第二实施例的结构示意图。
图9是本发明隐形电子围栏第一实施例的结构示意图。
图10是本发明控制处理块一实施的结构是示意图。
图11是本发明隐形电子围栏第二实施例的结构示意图。
图12是本发明隐形电子围栏第四实施例的结构示意图。
图13是本发明隐形电子围栏第五实施例的结构示意图。
图14是本发明隐形电子围栏安装示意图一。
图15是本发明隐形电子围栏安装示意图二。
附图标记说明
1是预处理模块
2是比较模块
3是判断模块
4是信号输出装置
5是电信号输出模块
6是数据输出模块
7是信号发生单元
8是信号感应单元
9是控制处理模块
10是信号增强单元
11是信号反射单元
12是太阳能供应电单元
13是显示单元
30是墙
40是两面相对的墙30之间的区域
R1-R15是电阻
C1-C7是电容
AR1是放大器
A是AR1输出端
B是AR1第一控制端
C是AR1第二控制端
D1是光电二极管
LED1是发射光电二极管
NM1-NM3是NMOS管
CY1是晶体
RC1是预处理模块输出端
DR1是DR1是驱动端
GND是地
Alarm Out是电信号驱动
AMO NO是电信号输出端
U1是单片机
RST是U1的复位输入口
XT2是U1的晶体接口。
XT1是U1第晶体接口
VCC1、VCC是电源电压
具体实施方式
需要说明的是，本发明的电子围栏不包括实体围栏和张力、脉冲探测装置，其根据反射信号的突变来判别是否有入侵行为，故将其命名为隐形电子围栏。
如图1所示，一种信号比较控制单元第一实施例，包括：
预处理模块1，能对输入信号进行预处理，使输入信号符合比较模块的处理要求；其中，所述输入信号是红外信号、激光信号、微波信号和超声波信号其中的任意一种或几种。
比较模块2，将预设的基准信号参数（该基准信号参数既可预设也可由其它设备提供）和预处理模块1的输出信号参数进行比较，将信号比较结果输出给判断模块3；所述比较模块2能将设定基准信号参数和预处理模块1输出信号的强度、时间、距离和温度其中的任意一种或几种参数进行比较；
判断模块3，其预先设定触发条件，当比较模块2输出的比较结果符合触发条件则触发输出电信号或比较结果数据。
其中，对于简化处理或者有低成本需求时，比较模块2和判断模块3可采用单片机或逻辑电路实现。这时测距精度将大幅度减低。
如图2所示，本发明预处理模块1第一实施例包括:
放大器AR1，其输出端A通过第三电阻R3与第五电阻R5分压后作为预处理模块的输出端RC1，C3作为加速电容，其反相输入端-接第二NMOS管NM2的漏极，其正向输入端+通过第四电阻R4接第二控制端C（电源参考地）；
放大器AR1，其输出端A通过第三电阻R3作为预处理模块的输出端RC1，其反相输入端-接第二NMOS管NM2的漏极，其正向输入端+通过第四电阻R4接其第二控制端C，通过第五电阻R5接预处理模块的输出端RC1；
其第一控制端B接第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9的一端；
其第二控制端C接第十电阻R10、第十一电阻R11、第二NMOS管NM2的源极和第一光电二极管D1的正极；
第六电阻R6和第十电阻R10的另一端接第一光电二极管D1的负极，第七电阻R7和第十一电阻R11的另一端通过第十二电阻R12接NMOS管NM1的栅极，第八电阻R8的另一端接第二NMOS管NM2的漏极，第九电阻R9的另一端接放大器AR1的正向输入端+；
第二NMOS管NM2的栅极通过第二电容C2接第一光电二极管D1的负极；
第一电容C1并联在第十一电阻R11的两端，第三电容C3并联在第三电阻R3的两端。
如图3所示，本发明信号比较控制单元第二实施例，还包括信号输出装置4，所述信号输出装置4接收判断模块3的电信号和/或比较结果数据处理后输出。
如图4所示，本发明信号比较控制单元第三实施例，信号输出装置4包括电信号输出模块5和数据输出模块6，分别将所述判断模块3的电信号和/或比较结果数据处理后输出，其中，数据输出模块6可采用U6是（CPLD复杂可编程逻辑器件/FPGA现场可编程门阵列/ASIC定制集成电路/组合逻辑，下同）；其中：实施例中预处理模块1采用预处理模块1第一实施例所述结构，电信号输出模块5采用电信号输出模块5第一实施例所述结构。
如图5所示，本发明电信号输出模块5第一实施例包括：第一NMOS管NM1其栅极通过第一电阻R1作电信号驱动Alarm Out，其漏极通过第二电阻R2做电信号输出端AMONO，其源极接地。
所述信号比较控制单元也可只包含电信号输出模块5和数据输出模块6其中之一，不再赘述。
本发明防盗报警单元，用于固定区域防盗报警可包括前述信号比较单元的任意一种实施例；
如图6所示，以本发明防盗报警单元的第一实施例，包括前述信号比较单元的第三种实施例；
还包括：信号发生单元7，用于发生探测信号与所述信号比较控制单元的比较模块2连接，可为比较模块2提供比较基准信号参数；
信号感应单元8，与所述信号比较控制单元的预处理模块1连接，为所述预处理模块1提供输入信号；并且，与所述信号发生单元7成组对应设置，用于接收探测信号；
其中，所述信号发生单元7和信号感应单元8位于所述固定区域的同侧，能集成制造在一块主板上。
其中，所述信号发生单元7发射信号在同一平面内的覆盖范围是0度至360度；其中，优选覆盖范围是0度至180度。
其中，所述信号发生单元7和信号感应单元8能发送和接收的信号是红外信号、激光信号、微波信号和超声波信号其中的任意一种或几种。
本发明防盗报警单元可包括至少2组对应设置位于所述固定区域同侧的信号发生单元7和信号感应单元8，其优选为具有2至6组所述信号发生单元7和信号感应单元8；
如图7所示，信号发生单元7的第一实施例，包括：第一发射光电二极管LED1其正极通过第十三电阻R13和第四电容C4接地，其负极接第三NMOS管NM3的漏极；
第三NMOS管NM3其栅极通过第十四电阻R14接DR1，其源极接地。
如图8所示，本发明防盗报警单元第二实施例，与本发明防盗报警单元第一实施例的区别为具有3组对应设置位于所述固定区域同侧的信号发生单元6和信号感应单元7；
并且，通过设置3组信号发生单元7和信号感应单元8利用探测信号参数变化的趋势能判断入侵发生方向；例如，3个信号感应单元8接收到探测信号按顺序发生强度变化（减弱/增强），时间变化（接收到信号延时增加或减少）、距离变化和温度变化；判断模块3能根据比较模块2输出的比较结果的变化趋势判断入侵方向。
并且，信号比较控制单元的判断模块3能根据入侵方向设置触发条件；例如：设置为某方发生入侵不报警，或某方向发生一次入侵不报警，发生两次入侵报警。
本发明防盗报警单元还可以将入侵行为划分为若干类型，例如：飞鸟入侵、门窗阻挡和盗窃者入侵等，所述判断模块根据预设置条件进一步判别发出不同级别的报警信号。通过这种主动检测并对发出和接收的反射信号的差异作出细致比对的方式，能忽略飞鸟入侵、门窗阻挡等因素产生的误报，从而误报警率明显降低。
一种隐形电子围栏，包括至少一个前述任意一种防盗报警单元，还包括控制处理模块9与所述信号输出装置4连接、信号比较控制单元、信号发生单元7和信号感应单元8连接，对信号输出装置4、信号比较控制单元、信号发生单元7和信号感应单元进行控制8。
如图9所示，以包括防盗报警单元第二实施例的隐形电子围栏作为本发明隐形电子围栏的第一实施例，控制处理模块9与信号输出装置4连接，并且与信号比较控制单元的预处理模块1、比较模块2和判断模块3连接，与信号发生单元7和信号感应单元8连接，对信号比较控制单元、信号发生单元7和信号感应单元8进行控制；例如：控制处理模块9能对预处理模块1输入信号（即信号感应单元8接收到返回的探测信号）预处理参数进行控制，能对比较模块2中基准信号参数的设定进行控制，能对判断模块3触发条件进行设定以及符合触发条件强制关闭判断模块输出，能控制信号输出装置4是否输出电信号和或比较结果数据，能控制信号发生单元7发送探测信号的类型和参数，能控制信号感应单元8是否接收返回的探测信号等。
如图10所示，本发明控制处理块一实施是单片机U1（为高速mcs-51系列单片机），其第六端口XT2和第七端口XT1分别通过第五电容C5和第六电容C6接地，并且与晶体CY1相连；其第三端口RST通过第十五电阻R15接地，通过第七电容C7接电源电压；
如图11所示，本发明隐形电子围栏的第二实施例，还包括信号增强单元10，能接收所述控制处理模块9的控制信号，调节信号发生单元7发生信号参数。
本发明隐形电子围栏的第三实施例，在发明隐形电子围栏的第二实施例基础上还包括信号反射单元11，设置于所述固定区域的另一侧（安装所述防盗报警单元的对面的位置）其能将所述信号发生单元7产生的探测信号反射给信号感应单元8。
信号反射单元11安装方式可采用如图14、图15所示，其中信号发生单元7对面的墙30的位置可设置为信号反射单元11；
其中，图14所示，为信号发生单元7和信号感应单元8为分体结构；
图15所示，为信号发生单元7和信号感应单元8制作在一块主板上（PCB板）。
如图12所示，本发明隐形电子围栏的第四实施例，在发明隐形电子围栏的第三实施例基础上还包括太阳能供应电单元12，用于向隐形电子围栏的各组成部分供电。
如图13所示，本发明隐形电子围栏的第五实施例，在发明隐形电子围栏的第四实施例基础上还包括显示单元13，能将控制处理模块8的报警信息显示；
其中，所述显示单元13与所述控制处理模块8也可采用无线通讯连通；
其中，所述控制处理模块9与所述信号输出装置4、信号比较控制单元、信号发生单元7和信号感应单元8也可采用无线通讯连通。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种信号比较控制单元，其特征是，包括：
预处理模块，能对输入信号进行预处理，使输入信号符合比较模块的处理要求；
比较模块，将预设的基准信号参数和预处理模块的输出信号参数进行比较，将信号比较结果输出给判断模块；
判断模块，其预先设定触发条件，当信号比较模块输出的比较结果符合触发条件则触发输出电信号或比较结果数据。
2.如权利要求1所述的信号比较控制单元，其特征是：所述输入信号是红外信号、激光信号、微波信号和超声波信号其中的任意一种或几种。
3.如权利要求2所述的信号比较控制单元，其特征是：所述比较模块能将设定触发条件和预处理模块输出信号的强度、时间、距离和温度其中的任意一种或几种参数进行比较。
4.如权利要求3所述的信号比较控制单元，其特征是：还包括信号输出装置，所述信号输出装置接收所述判断模块的电信号和/或比较结果数据处理后输出。
5.如权利要求1所述的信号比较控制单元，其特征是：所述比较模块和判断模块是单片机或逻辑电路。
6.一种防盗报警单元，用于固定区域防盗报警包括，包括权利要求1-5任意一项所述信号比较控制单元，其特征是：
还包括：信号发生单元，用于发生探测信号与所述信号比较控制单元的比较模块连接，为所述比较模块提供基准信号参数；
信号感应单元，与所述信号比较控制单元的预处理模块连接，为所述预处理模块提供输入信号；并且，与所述信号发生单元成组对应设置，用于接收探测信号；
所述信号发生单元和信号感应单元位于所述固定区域的同侧，能集成制造在一块主板上。
7.如权利要求6所述的防盗报警单元，其特征是：所述判断模块能根据所述比较模块输出的比较结果的变化趋势判断入侵方向。
8.如权利要求7所述的防盗报警单元，其特征是：所述信号发生单元的判断模块能根据入侵方向设置触发条件。
9.如权利要求8所述的防盗报警单元，其特征是：所述信号发生单元发射信号在同一平面内的覆盖范围是0度至360度；其中，优选覆盖范围是0度至180度。
10.如权利要求9所述的防盗报警单元，其特征是：包括至少2组对应设置位于所述固定区域同侧的信号发生单元和信号感应单元；其中，优选为设置2至6组所述信号发生单元和信号感应单元。
11.一种隐形电子围栏，包括至少一个权利要求7至10任意一项所述的防盗报警单元，其特征是：还包括控制处理模块，其与所述信号输出装置连接、信号比较控制单元、信号发生单元和信号感应单元连接，对信号输出装置、信号比较控制单元、信号发生单元和信号感应单元进行控制。
12.如权利要求11所述的隐形电子围栏，其特征是：还包括信号增强单元，能接收所述控制处理模块的控制信号，调节信号发生单元发生信号的参数。
13.如权利要求12所述的隐形电子围栏，其特征是：还包括信号反射单元，其能将所述信号发生单元产生的信号反射给信号感应单元。
14.如权利要求12或13任意一项所述的隐形电子围栏，其特征是：所述控制处理模块与所述信号输出装置、信号比较控制单元、信号发生单元和信号感应单元能采用无线通讯连通。
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