CN104766423A - 震动探测器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多点探测的震动探测器。它采用震动开关为震动感应元件，将多个内置震动开关的模块通过一根电缆串接起来，由一个信号处理器进行采样、分析并提供报警输出。

Description

震动探测器

技术领域

本发明涉及安防领域的防盗入侵报警器，该产品通过将震动信号转换成电信号并进行分析，最终给出报警信号。产品主要用于保护建筑物四周围栏或者围墙，防止攀爬围栏、剪断铁丝网，砸墙等非法破坏或者入侵。产品也可以用于单个物体(如：车辆)的防盗保护。

背景技术

在安防产品中，车辆防盗报警器通常采用震动类探测器。这些探测器的感应元件可以将机械震动转换成电流或者电压信号，按技术原理可以分成：电磁式、电容式、压电效应电缆或者陶瓷，以及MEMS加速计等。由于获得的电信号强弱和震动强度成正比，因此常通过设定电信号的阈值来调整探测器的灵敏度。市场上还存在一些更加简易的报警器，它采用震动开关作为感应单元，通过开关的通断来给出信号，这种探测器无法调节灵敏度。以上这些单点探测器，因采用单一灵敏度阈值而存在一个局限，即当应用环境存在不稳定的背景噪音时，常引起误报。特别是对车辆这种形体较大的物体，很难找到一个合适的位置实现整个车辆的保护，如果灵敏度太高，容易引起误报，如果灵敏度较低，很难同时兼顾车头和车尾。

因此，对于较大型的保护对象，则需要多个探测器。同样，对于一些建筑的多个位点，也常需要多点探测，如一栋楼的多个门的保护。这种多点的探测为系统的集成带来较大难度和成本。

在安防产品中，还有一类周界报警产品，比如围栏防护报警系统，它需要保护几十米甚至几千米的长度。从原理上讲，可以简单地将几十个上述传感器(每个传感器控制2-5米的范围)通过总线方式连接起来，实现长距离(几百米)防护。但是，因为必须要将每个单点的信号预先进行数字化处理后再传输，那么随着传感器数量的增加和距离的增长，稳定的高频率采样难以实现，成本快速上升。因而市场上的围栏保护周界产品通常采用均匀一致的特制电缆(如：压电效应电缆，电容式电缆)或者光缆作为传感元件，但这类周界有另一个局限。由于整根电缆或者光缆都是感应元件，因此测定的信号是整根电缆或者光缆上所有信号的叠加，因此实际应用中会产生严重的背景噪音，特别是在刮风、下雨等天气条件下，系统误报明显增加。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种通过多点探测和智能分析，降低误报的震动探测器。本发明的另一目的是提供一种能高效进行多点同时探测的周界报警系统。

要进行智能分析，则必须将电信号进行数字化转换，然后才能采用各种智能分析方法进行分析。而为了解决高频采样的问题，本发明选用震动开关作为感应元件。

震动开关有两大类：弹簧开关和滚珠开关。弹簧开关通常为常开开关，它的最常见结构包括一根弹簧和位于弹簧圈中心位置的直杆，有震动时，弹簧碰触到杆实现连通。而滚珠开关通常为常闭开关，当受到震动或者角度出现偏转时，珠子离开原触点位置而实现断路。

开关的通断在电路中可以表现为阻值的变化，并进一步转换为压降的变化，将此电压进行采样分析，可以获得类似其他震动传感器的探测效果。另外，开关的通断在电路中可以形成简单的高低平信号转换，因此可以采用更简单的电平信号采集。无论采用哪种采样信号，都可以获得丰富的震动信息，用于详细的智能分析，提高探测器的性能，降低误报。

对于多点探测或者需要长距离探测(每隔2-5米为一个探测点)的情况，则将多个感应单元串接起来，这些感应器通过一条电缆连接到处理器进行信号采集和处理分析。为检测到每个感应单元的信号，如果采用常开型开关，则所有开关在电路中应呈并联关系；而如果采用常闭型开关，则所有开关在电路中应呈串联关系。

无论是采用电压值采样分析，还是电平信号分析，采用震动开关探测震动具有以下优势：首先，对于一个震动开关，只有震动强度达到一定值之后才会触发通断(即产生震动信号)，因此开关本身就起到初步的噪音过滤作用；其次，对于存在多个感应单元的系统，由于感应单元是离散而非连续，因此噪音叠加的概率大大降低；再者，对于含有数十个感应单元的系统，不需要对每个感应单元分时采样，只需进行一路总采样，因此采样频率大大提高，分析的准确性也将提高。

还有，由于这种开关型感应模块不需进行复杂的信号处理，因此耗电很低，可以实现更远距离信号传输。

附图说明

图1.震动探测器的系统结构图

图2.感应模块的典型电路图

具体实施方式

如图1所示的震动探测器系统结构图，系统主要包括2个部分：信号处理器1和感应模块(分为中间感应模块10和末端感应模块20)。所有感应模块通过一根电缆连接到信号处理器，中间感应模块和末端感应模块的内部结构可以相同，也可以不同。对一些多点探测的应用(如：一个建筑内的多扇门)，则可以用一个处理器管理多个分散的感应模块，而不像现有市场上的门窗防盗报警系统，每个点都需要一个完整的探测器，成本大大增加。对于长距离围栏或者围墙的保护，则可以用一个处理器1管理数十甚至数百的感应模块10。

图1所示系统结构为一个处理器带一路感应模块，而实际实施时，一个处理器可以带多路感应模块，每路传感模块的数量不需要一致。

图2显示了两类典型的感应模块电路，它们分别采用常开型和常闭型震动开关。

对于常开型感应模块10，里面的震动开关可以选用弹簧开关(通常为常开型)或者常开型的滚珠开关，当多个感应模块10依次串接起来后，所有的开关呈并列状态。如图所示，模块内的3个电阻可根据不用情况选择组合，以下详细说明几个实施例。

实施例1，如图2常开型感应模块10，电阻R2和R3均为短路，则电路中只有电阻R1和常开开关并联，则当出现较大强度震动时，该模块有特定阻值转变为“0”电阻，则处理器可以采集相应的压降信号或者高低电平信号。若采用该电路，多个感应模块可以直接串接，而且图1所示末端感应模块20的结构可以和中间感应模块10完全相同。对于该探测器，任一模块的开关闭合，都产生相同的电路效果(由特定阻值转变为“0”阻值，这里忽略了连接电缆和各焊接点的阻值)。对这种结构的感应模块，若多个模块同时闭合，则产生的效果和单个模块闭合的效果无明显的差异。因此该模块结构的探测系统虽可以进行多点探测器，但很难区别哪个模块产生了闭合，也难以判断有多少个模块闭合。

实施例2，如图2常开型感应模块10，电阻R1断开，R2、R3为0，即电路中只在正负极电线上接了一个常开的开关。这样当探测器的一个或者多个感应模块开关闭合后，电路的阻值由无穷转为“0”。这种设计的一个缺陷在于，如果将探测器之间的电缆剪断，探测器则失效。因此，末端感应模块20应作出调整，简单的一个办法是在开关上并列一个电阻，则系统存在3种状态：震动时短路，正常时特定阻值，剪断电缆时开路。同样，该实施例也无法判断哪个模块报警，也难以判断多个模块同时报警的情况。

以上两个实施例中，信号处理器可以通过采集电压值信号同时实现震动探测和线路剪断探测；也可以采集高低电平信号检测震动，而同时采集电压信号判断线路是否剪断。

实施例3，如图2所示常开型感应模块10，电阻R1断开，而R2和R3选择特定阻值，比如都为1000欧姆。对于存在多个该结构感应模块串接的多点探测器，每个模块的动作产生的电路阻值将明显不同，而且，多个感应模块同时作用产生的结果也会有差异，因此可以判断出哪几个感应器产生动作。该实施例的末端感应模块20，可以采用和感应模块10相同的电路结构，也可以采用不同的结构，比如根据电缆阻抗特性，对R1，R2，R3进行优化。

对实施例3，信号处理器只有采集电压值信号，才能做出感应位置的判断。

对于采用常闭型开关的感应模块10，开关串接在总电路上，如图2所示，一个实施例为模块上只保留一个常闭开关，去掉R4和R5电阻，当然末端模块的末端需短接或加上R4以构成完整回路。如同前文所述，这种简单的实施例无法判断哪个模块报警，为解决此问题，可以在中间感应模块上加电阻R4，则电路可以识别哪个模块断开。类似的，加上并列电阻R5，则能实现多点同时探测。

滚珠开关除了用于探测震动之外，还常用于探测设备放置水平角度发生偏转的情况，因此可以在感应模块内增加一个滚珠开关，这样可防止模块被以极小的动作从保护物体上慢慢移走。

以上仅以几个较佳实施例说明本发明的设计意图，本专业领域的技术人员很容易据此作出相应的调整或者修改，若这些修改在本发明权利要求所述技术范围内，则这些修改依然属于本发明的范围。

Claims (11)

1.一种防盗报警用震动探测器，它包括信号处理器和两个以上串接的感应模块，其特征在于：感应模块的传感元件为震动开关；信号处理器集成了信号采集单元、数字处理芯片和输出开关(或/和通讯接口)。

2.根据权利要求1所述的震动探测器，其特征在于：信号处理器集成了高低电平采集模块。

3.根据权利要求1所述的震动探测器，其特征在于：所有感应模块内的震动开关为常开型开关，且相互呈并联关系；信号处理器集成了高低电平信号采集单元。

4.根据权利要求1所述的震动探测器，其特征在于：除最末端的感应模块增加了一个并联的电阻外，其他感应模块中只有一个常开型开关。

5.根据权利要求1所述的震动探测器，其特征在于：感应模块包括至少一个常开型开关和至少一个电阻，多个感应单元之间的开关呈并联关系，而电阻呈串联关系；信号处理器集成了电压信号采集单元。

6.根据以上权利要求所述的震动探测器，其特征在于：其中的震动开关为弹簧开关。

7.一种防盗报警用震动探测器，它包括信号处理器和两个以上串接的感应模块，其特征在于：感应模块的传感元件为常闭型开关；信号处理器集成了信号采集单元、数字处理芯片和输出开关(或/和通讯接口)。

8.根据权利要求7所述的震动探测器，其特征在于：信号处理器集成了高低电平信号采集单元。

9.根据权利要求7所述的震动探测器，其特征在于：所有感应模块中只包含一个滚珠开关，多个感应模块内的开关呈串联关系；信号处理器集成了高低电平信号采集单元。

10.根据权利要求7所述的震动探测器，其特征在于：感应模块包括至少一个滚珠开关和至少一个电阻，所有滚珠开关呈串联关系，而电阻呈并联关系；处理器集成了电压信号采集单元。

11.一种防盗报警用震动探测器，它包括信号处理器和两个以上串接的感应模块，其特征在于：感应模块包含了至少一个感应震动的开关和至少一个感应模块角度偏转的滚珠开关；信号处理器集成了信号采集单元、数字处理芯片和输出开关(或/和通讯接口)。