CN104272525B - 监测信标 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种监测信标，其包括坐落于地面上在其内插入伸缩式延伸的桅杆(6)的基座(4)以及用于入侵检测和识别的头部(8)安装在所述桅杆的一个端部。该信标还包括太阳能面板支撑结构(10)，其可枢转地安装在坐落于地面的基座上。该信标适于采取运输位置，其中太阳能面板支撑结构升起以形成保护信标的罩，或者适于采取使用位置，其中太阳能面板支撑结构关于基座折平以便释放桅杆及与其相连的检测头。

Description

监测信标
技术领域
本发明涉及一种用于入侵检测的监测信标。这些信标有利地放置在其中它们被设计成彼此通信并与中央监测单元通信的网络中。
发明内容
这种类型的监视系统可以用于许多用途，诸如一个开放的、没有防御区域的边界控制、工业设施和建筑施工现场。
本发明的目的是提供一种新型的监测信标，该监测信标被设计为提供谨慎但有效的监视，特别是当用在边界控制监视系统中时，其必须以不能被潜在入侵者检测到这样的方式安装。它必须也是模块化的，使得它的配置可有规律和迅速地改变以出乎所述潜在入侵者的预料。
因此，本发明包括检测入侵的监测信标，它包括地面基座，其中插有一端具有检测头的伸缩式桅杆。太阳能面板支撑结构可枢转地安装在基座上，以使信标可处于运输位置或工作位置；其中在运输位置，支撑结构升起以形成保护罩，在工作位置支撑结构围绕基座向下折平以使桅杆及其检测头不再封闭。
因此，给定的监测网络中的每一个信标可处于运输位置，在该位置中检测头由保护罩保护；或者可处于工作位置，在该位置太阳能面板向下折叠以使信标在暴露在光线下时具有其自身的电源。可以理解的是，通过操纵支撑结构很容易完成从一个位置到另一个位置的转换，当所述信标用于模块化、快速部署的监测系统中时，这是一个特别令人感兴趣的特点。
根据尤其有利的附加特征，本发明的信标包括设计成与监测单元交互的通信设备。所述通信设备特别包括具有高电磁增益的移动定向天线，所述天线借助于绕着桅杆部署的轴旋转安装的转台安装在伸缩式桅杆上。头部铰接至桅杆的端部，独立于移动天线旋转。因此，如果检测到入侵者，当信标处于工作位置时天线可朝向监测单元引导，独立于头部的方向，其中头部继续瞄准潜在的入侵者。该移动天线也被设计成可沿伸缩式桅杆延伸，并且壳体被设置在地面基座中以当桅杆收缩时容纳天线的一部分。因此当信标处于运输位置时，天线可尽可能多地收缩以便于操纵。
在一个减少实施的优选构造方法中，相邻于桅杆并垂直地突出基座的固定天线形成与由移动天线形成通信设备不同的通信设备，固定天线设计用于连续发送和接收低带宽数据，而仅根据所述数据激活移动天线以传输高带宽数据。这意味着，设计用于高带宽传输的移动天线不用接收连续电源，从而增加了信标电源的自主性。
根据本发明的次要特征，支腿铰接到基座使得信标不仅仅经由基座底部放在地面上，从而增加了基座的稳定性。支腿包括可调节的杆使得可以调整基座的水平高度。调整水平高度意味着检测和识别头部可覆盖具有扁平全景运动的周围区域。此外，这可以防止太阳在检测器板上反射并使信标可检测。
根据本发明的特征，支撑结构的每个元件都有盖板。在信标工作位置，太阳能面板放置在下面具有盖板的支撑结构的顶部。在信标运输位置，该太阳能面板面向信标且盖板背离信标。当信标位于运输位置时，盖板因而用作整流罩，这意味着信标可以被使用和传输而没有任何其内部元件或太阳能面板损坏的风险。当太阳能面板暴露于太阳下时，所述盖板在太阳能面板的下面以使盖板不干扰太阳能的获取。
根据本发明的特征，太阳能面板堆叠在信标的两个相对侧，并且这两侧上的支撑结构包括支臂，该支臂在支撑结构的任一侧向上折叠时在该侧可张开，以为取消堆叠(unstack)后的每个面板提供支撑。因此可增加面板的表面积，并当信标处于工作位置时增加该信标的自主性，而不必当信标处于运输位置时增加该信标的体积。
根据本发明的另一个特征，在信标相对侧上的支撑结构具有在相对基座的端部铰接的折翼，当支撑结构向下折叠时，该折翼形成支柱，而当支撑结构升起时，该折翼为保护罩顶部的一部分。
如上面所述且下面详细描述的本发明的不同特性的结果，根据本发明的监测信标因此是这样的自主机器人，其并入通信网络，在电源和数据处理方面仿真和优化人类守卫的行为。
本发明还涉及如上所述视频监视信标的网络，其头部包含视频摄像机以及与照相闪光灯强度类似的强照明装置，为了识别给定区域中的入侵者，其特定特征是信标中的一个的摄像机与另一个信标中的照明装置同时使用，两个信标的头部被导向关注区域。因此，当信标在诸如夜间或雾中探测入侵者的低能见度条件下集合信标的能力。再现主动成像的光学效应而不会增加光源的超精确时间同步的复杂性。尽管摄像机分辨率较低，但是摄像机产生的视频可以用于识别入侵者并且特别用于获得关于受验者(subject)行为的信息，其中该摄像机同样被内置于检测和识别头部。
附图说明
本发明的其它特征和优点将从本发明的实施方式中的一个的如下描述中变得显而易见，在附图中：
图1是根据在闭合位置的本发明的监测信标的透视图；
图2是处于运输位置的信标的类似于图1的视图的视图，该信标具有被已移除以显示堆叠并容纳在盖板下的三个太阳能面板中的第一个的盖板；
图3是类似于图1和图2的视图，此时移除三个堆叠的太阳能面板以便可看到伸缩式桅杆、天线和检测头；
图4是从下面看到的处于其工作位置上的信标的透视图；
图5是从上面看到的处于其工作位置上的信标的透视图；
图6和图7是具有和不具有检测头的伸缩式桅杆及其移动天线的视图；
以及图8是示出不具有太阳能面板支撑结构的信标的桅杆和基座的鸟瞰图。在此，基座上的盖已移除以便示出且概略地呈现在地面基座内存在的电子元件。
具体实施方式
如在这些图中所图示的，监测信标2包括地面基座4，伸缩式桅杆6插入该地面基座4。检测头8安装在桅杆的端部。信标还具有太阳能面板支撑结构10。
设计信标使得处于运输位置时(参见图1至图3)，支撑结构形成保护罩，而处于工作位置时(参见图4和图5)，支撑结构向下折平并围绕基座水平布置，以使桅杆及其检测头不再封闭。
在信标运输位置，支撑结构垂直升起以形成保护罩并且收缩桅杆使得头部完全在保护罩内侧。在信标工作位置，桅杆处于延伸的位置且支撑结构向下折平。
地面基座4形成矩形箱，上面开口并包括四个侧板12和底板。提供进入基座内部的开口14和通风格栅16位于较小的侧面上。四个支腿18附加在较大的侧面上，每一个支腿包括可枢转地安装在一侧上的支撑件20，使得处于运输位置时(图1至图3)支柱可以被折平靠在基座的侧面上，并在工作位置时其延伸超出基座(图4和5)以确保信标的稳定性。每个支腿具有被设计成在支撑件的中空部件内滑动的可调节杆22，支撑件形成在将支腿连接到基座的铰链销的相对侧上并且提供装置以防止杆关于中空部件在传输中移动。
地面基座容纳电子部件，该电子部件包括电池24、含有分析仪和通信网络管理工具的电子盒26、含有被设计为转换并收集来自太阳能采集器的收集能量的设备的盒28、用于延伸伸缩式桅杆的空气罐30和压缩机32、被设计为处理三维图像的光电子处理模块34、用于低带宽交换的VHF传输盒36和用于高带宽通信的UHF发射器，以及人机接口设备38。信标有利地同样装备有在阳光不充足时提供能量的燃料电池。
这些不同部件围绕固定到基座底部并从基座底部垂直地延伸的轴40设置在基座内。位于基座顶部的壳体42形成上壁以保护电子部件，壳体42包括两个切开的半壳体以围绕该轴。为了更好地保护电子部件，壳体的内表面有利地具有绝缘泡沫塑料。
伸缩式桅杆由所述固定轴形成，在其上端10存在漏斗43，一个插入另一个的延伸杆44，每个延伸杆被设计成相对于其插入的那个延伸杆延伸。
在最小直径的延伸杆的自由端存在转台46，它支撑移动天线48和检测头8两者。
转台相对于伸缩式桅杆部署的轴枢转地安装。它包括具有圆形横截面的筒状壳体，托架50固定在其外侧以支撑移动天线，因此移动天线可靠地与转台旋转。转台壳体封装用于响应于来自电子部件的指令使天线经由转台转动所需的机动化设备，该指令经由最小直径的延伸杆内部的电缆从基座发送。转台还支撑检测头，其相对于桅杆借助于在转台顶部处的铰链52具有两个旋转自由度地安装。所有的铰链围绕伸缩式桅杆的部署轴可枢转地安装，从而检测头可以转动360°，并且横向销53被设计成向上或向下引导检测头。
检测头具有保护罩54，其内存在视频摄像机、照亮要摄制区域的强照明装置、激光测距仪、寻北仪和卫星定位系统。壳体具有玻璃部55以允许摄制所述视频和进行测量。
如上所述，伸缩式桅杆被设计成位于工作位置，具有形成延伸或收缩的桅杆的延伸杆。通过在使用前向下折叠支撑结构可成为工作位置。由于检测头和移动天线不再封闭，因而信标对于检测入侵者并与监测单元进行通信完全可操作。桅杆收缩和产生的头收缩提供信标的运输位置，其中支撑结构10垂直地延伸以形成保护罩。
每个支撑结构具有框架56，其铰接到地面基座一侧的顶部并且包括轨道58和滑块60。轨道垂直于框架延伸并与框架的铰链轴平行。滑块为U形槽设计以使提升带62有利于信标的处理。
盖板63靠在支撑结构一侧上的框架放置，而太阳能面板64放置在该结构的相对侧。有利地，3个太阳能面板在两个相对更大侧的支撑结构上一个放置于另一个顶部上。
铰接结构的框架，以便它可以从垂直位置到平折位置，其中在垂直位置盖板背离信标以形成保护罩的壁，在平折位置当信标处于运输位置时靠着面对信标侧面上的框架放置的太阳能面板64暴露于光线中以便采集太阳能并经由地面基座内的太阳能转换设备向信标提供电力。
两个较大的相对侧上的支撑结构具有特定的水平轨道，该轨道具有被设计成超出在相应水平轨道的延伸的框架而横向延伸的伸缩元件66。如在图4和图5中并特别在切除太阳能面板的图5中可以看出，水平轨道具有两组伸缩元件，使得它们可以在框架的任一侧延伸。因此，形成更大的太阳能面板支撑面以在3个太阳能面板被解除堆叠后被设计为接收它们。
在所述两个相对侧面上，支撑结构相对地面基座的末端处还具有铰接到框架的折翼68。在信标运输位置，两个折翼向内折叠以形成保护罩的顶部。
当在框架和地面基座的相应边缘之间的铰链在其最大打开状态时，获得支撑结构的平面位置。此外，相对于框架自由旋转地安装的铰接折翼被设计成当结构处于平面位置时坐落(rest)在地面上并形成为铰链减轻结构和太阳能面板的重量的支柱。
固定天线70通过支架附加到地面基座。这里的固定天线是在天线主体72上方垂直延伸的杆状天线，并且当信标处于运输位置时，天线杆具有小于形成保护罩壁的结构高度的轴向尺寸。因此，天线杆可以保持在保护罩内(在图3可见)并且在信标工作位置中可很容易地旋动到主体以充分超过基座延伸以便发送(在图5中可见)。
现在我们将描述根据本发明的信标的运行。
信标装载在车辆上并且每个信标都占据由监测单元及其网络配置工具确定的位置。然后信标由机械臂提升，操作者已预先将提升带附加到该机械臂。
一旦基座被设置到地上并且提升带已解开，操作者打开支腿。操作者可沿每个支腿的中空支撑滑动调节杆，从而使所述杆的端部与地面接触，以确保组件的稳定性和水平度。然后操作者将杆锁定在最终位置。有利地，操作者可以调整杆在每个支腿的中空支撑中的滑动位置，使得信标即使在地形不平坦的情况下仍将保持水平。可将水平仪合并入地面基座中以查看信标处于水平位置。
操作者打开每个固定支撑结构的钩子，先松开较小侧的结构，然后松开通过折翼的关闭位置固定在信标顶部处的较大侧的结构。
该结构向下折平并锁入由铰链停止的位置。因为基座已经水平，该结构和它们所支撑的太阳能面板同样水平放置，这对于保持面板上的最佳光反射特别重要。操作者打开支撑结构端部处的折翼，使得它静止在地面上(图5)。
然后可以观察到，当支撑结构向下折平时，桅杆15可以延伸并且通信设备工作。
一旦结构向下折平，操作者在较大侧的结构的每一侧上滑动伸缩轨道以形成附加的支撑结构。随后，操作者从每个较大结构移除3个太阳能面板并将上面的两个面板放置在每个附加结构上。这里给出总共八个太阳能面板，绕着桅杆均匀分布。特别设计太阳能电池的物理布置以及它们的串联连接使得由桅杆投射的阴影不干扰太阳能生产。
现在完成信标拆包操作并且信标处于工作位置，其具有延伸的伸缩式桅杆，该桅杆上携带有移动天线、检测头和附加固定天线。在这个位置，地面基座的内部及包含在其中的电子部件受到保护。
在监视操作期间，为了使信标不可见或出于由于恶劣天气条件的安全原因，桅杆和检测头可能需要收缩，例如在这种情况下，出于检测目的信标可设置有风速计。在这种情况下，可观察到移动天线部分位于基座内，位于为此目的设置的凹部74内。电容式接近传感器75邻近凹部放置以提供与凹部中移动天线的存在相关的信息。桅杆的伸缩运动在桅杆的两个方向上均产生应力，其被传递到将漏斗43连接到基座的四角的电缆76上。
有利地，固定天线连续地(例如多方向地)发送关于其位置的数据，以使监测单元接收数据并利用它的网络配置工具实时处理该数据。当信标检测入侵者时，固定天线发送原始检测数据。同时，借助检测头内的视频摄像机，数据生成对应于潜在入侵者存在的区域的互补图像的获取，并且它也生成高电磁增益定向移动天线朝向需要发送所获取图像的监测单元的取向。
在转台上的天线安装使天线能够独立地转动头部的取向，以使在天线转动的同时能保持天线被指向要监测的区域。
根据需求的天线触发节省能源。经由移动天线发送视频数据比经由固定天线发送文本数据需要更多的能量资源，这使得仅当检测到潜在入侵时才触发移动天线的数据发送特别有利。
信标布置为形成网络，使得可以全面监测给定区域。网络配置最初由监测单元内的计算工具确定并且对每一个信标分配位置。取决于在每个信标和监测单元之间通过其固定天线连续交换的数据，网络配置可以实时演变，也就是信标的位置可以改变，尤其是那些还没有安装但仍装载在车辆上的信标；与每个信标相关联的检测器的工作模式可以远程改变。
特别是，当在视野非线性的山区设定信标网络时，当信标安装在地面上时它们可以被重新校准以确保检测标准持续一致，信标的3D图像处理系统基于该检测标准并且理论映射数据参照该检测标准。激光测距仪用于指向地形的基准点，并经由天线将基准点与信标之间的距离传送到监测单元。监测单元利用基准点来确定是监测标准是否需要改变或例如在图像上检测到的像素大小是否需要改变。
当信标在夜间或浓雾存在时检测到潜在的入侵者时，网络布局非常有用。然后推荐区域的主动成像；这存在于结合使用强照明装置使用来摄制视频影片。根据本发明，汇集多个信标功能使得在通过另一个信标执行摄像的同时通过一个或多个信标提供强照明。监测单元经由例如信标上的光传感器接收关于可能的入侵和存在低能见度的信息。已检测到入侵的表面区域通过检测入侵的信标的激光测距仪估计。该信息经由固定天线直接地或通过监测单元发送到信标，并且邻近的信标打开它们的照明装置以便用强光照亮如此确定的区域。因此，不需要精细时间同步操作就可实现主动成像，当照明装置和摄像机在同一信标上时这是必需的。
细读上述内容后，很容易看出本发明满足其目标并且将没有必要对此进一步提及。特别地，本发明使得能够在实现优化检测的同时相对于所述电源以优化的方式使用多个冗余观察点和易于显示检测信标产生监测网络，其中观察点的配置在任务期间可以改变，信标具有它们的自主电源并设计成彼此通信且与网络监测单元通信。信标可以使用其从运输位置走到全面运行位置的设备意味着所述信标可用于具有模块化配置的监测网络，其中特别由于保护太阳能面板的盖板的存在，运输位置对部件的完整性万无一失，模块化结构可以由具有最低技能的操作者快速设置。另外，不使用用于移动天线的DC电源增加了信标自主性，该信标通过暴露于阳光的大表面积太阳能面板优化。这通过在传输期间减少信标体积来获得，使得在要监测的场所中的多个点处的监测网络的安装期间可容易地运输若干信标。
应理解的是，本发明并不限于相对于图1至图8明确描述的构造方法，也不限于在被设计用于监测山岭边界区域的网络中涉及信标使用的优选应用。在不超出本发明的框架的情况下，该系统适用于根据本发明的信标的移动性和谨慎性有利的任何类型的监测系统。同样，该信标例如可以在现有电子部件的数量和功能上存在变形。

Claims (6)

1.监测信标，其特征在于：它包括其内插有伸缩式桅杆(6)的地面基座(4)，以及安装在所述桅杆的外端部上的入侵检测头(8)，太阳能面板支撑结构(10)可枢转地安装在地面基座上，并且所述信标被设计成占据运输位置或工作位置，其中在运输位置所述面板支撑结构升起以形成保护信标的罩，在工作位置所述面板支撑结构围绕基座向下折平以使桅杆及其检测头不再封闭，其中每个支撑结构(10)具有盖板(63)，使得在信标工作位置，太阳能面板(64)布置在结构的顶部而盖板在结构的下面，而在信标运输位置，太阳能面板朝向信标而盖板背离信标，其中信标包括与监测单元通讯的装置，所述监测单元包括移动天线(48)，其经由转台(46)坐落在伸缩式桅杆(6)的顶部，所述转台围绕所述桅杆旋转地安装，并且所述检测头(8)独立于所述移动天线铰接到桅杆的端部，并且移动天线(48)沿着伸缩式桅杆(6)延伸，在所述地面基座(4)中设有凹部以便当桅杆收缩时容纳移动天线的一部分，其中电容式接近传感器邻近凹部放置以提供与凹部中移动天线的存在相关的信息。
2.根据权利要求1所述的信标，其特征在于：通讯设备还具有固定天线(70)，其被设计为连续地发送通讯数据到监测单元以及从监测单元接收通讯数据，同时根据所述通讯数据仅激活移动天线(48)。
3.根据权利要求1或2所述的信标，其特征在于：铰接到基座的支腿的每一个具有可调节的杆以确保基座保持在水平位置。
4.根据权利要求1所述的信标，其特征在于：太阳能面板(64)堆叠在给定的支撑结构(10)上，并且当所述给定的支撑结构向下折叠时该支撑结构包括结构的任一侧上的可延伸元件(66)，以便为每一个初始堆叠的太阳能面板提供附加结构。
5.根据权利要求4所述的信标，其特征在于：在所述信标的两个相对侧上的支撑结构(10)在相对地面基座(4)的端部上具有铰接平面(68)，当支撑结构向下折叠时铰接平面形成支柱，并且当支撑结构垂直升起时该铰接平面为保护罩的顶部的一部分。
6.监测信标(2)的网络，每个信标包括：其内插有伸缩式桅杆(6)的地面基座(4)，以及安装在所述桅杆的外端部上的入侵检测头(8)，太阳能面板支撑结构(10)可枢转地安装在地面基座上，并且所述信标被设计成占据运输位置或工作位置，其中在运输位置所述面板支撑结构升起以形成保护信标的罩，在工作位置所述面板支撑结构围绕基座向下折平以使桅杆及其检测头不再封闭，其中每个支撑结构(10)具有盖板(63)，使得在信标工作位置，太阳能面板(64)布置在结构的顶部而盖板在结构的下面，而在信标运输位置，太阳能面板朝向信标而盖板背离信标，其中信标包括与监测单元通讯的装置，所述监测单元包括移动天线(48)，其经由转台(46)坐落在伸缩式桅杆(6)的顶部，所述转台围绕所述桅杆旋转地安装，并且所述检测头(8)独立于所述移动天线铰接到桅杆的端部，并且移动天线(48)沿着伸缩式桅杆(6)延伸，在所述地面基座(4)中设有凹部以便当桅杆收缩时容纳移动天线的一部分，其中电容式接近传感器邻近凹部放置以提供与凹部中移动天线的存在相关的信息，其中检测头具有视频摄像机和强照明装置，并且在网络的信标中的一个的摄像机与网络中其它信标的强照明装置同时使用，两个信标都指向同一监测区域。
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