CN106204993A - 一种居民周界入侵报警系统及其报警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种周界入侵报警系统及其报警方法，包括设置于居民周界围栏上的振动光缆，与振动光缆相连的解调仪表与信号处理器，及报警装置。信号处理求解波长信息的包络，提取各种包络参数以及对包络信号奇异特性分析，通过比较环境因素和人为入侵引起光纤光栅的振动模式各种特征参量，进行振动模式的识别，过滤风雨环境因素所造成的系统误报并准确输出报警信息。能够识别攀爬、晃动和敲击等多种主动认为入侵并输出报警信息，而对于风雨等气象因素引起的扰动信号能够加以屏蔽，极大的降低了系统的误报率指标，切实的提高了周界入侵报警系统的可靠性，使之能够更好地满足居民的周界防范需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种居民周界入侵报警系统及其报警方法，特别是涉及一种适用于入侵防范防盗的周界入侵报警系统及其报警方法。
背景技术
由于周界入侵报警系统所需要处理的防范对象十分复杂，并且受地形、气候和安装灯多各方面因素的制约，对技术水平的要求很高。
在现有技术中，在周界入侵报警领域内，虽然高压脉冲电网、视频影像监控、微波震动电缆和激光红外对射等传统技术占据市场主流，但均属于较低安全级别的区域型周界入侵报警技术，存在能源消耗高、误报警率高、定位精度低、耐候能力差等诸多缺点，难以满足重要能源设施、政府机关核心部门和机场、银行、别墅等特殊场所较高级别安防的需要，在技术和市场上还存在很大潜力。因此传统周界入侵报警系统受技术发展水平限制存在功能缺陷，进而难以满足信息时代对周界入侵报警系统所提出的苛刻要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种误报警率低，定位精度高，耐候能力强的居民周界入侵报警系统及其报警方法。
本发明采用的技术方案如下： 一种居民周界入侵报警系统，其特征在于：包括设置于周界围栏上的振动光缆，与振动光缆相连的解调仪表与信号处理器，及报警装置；所述振动光缆包括串联的各个光栅振动传感器；所述解调仪表接收振动光缆的振动波长信号，并将其发送给信号处理器；信号处理器将接收到的信号进行特征处理识别；所述报警装置对满足报警条件的特征信号进行报警。
光纤光栅周界入侵报警系统基于光栅传感原理，利用光纤光栅受到外界振动或应力作用时其反射波长随之发生的变化来确定待测外界振动或应力的变化，当光信号输送进光纤时，外界的各种扰动会引起光纤光栅的特征反射波长发生变化，后端的光纤光栅信号处理器接收到光信号的变化，并对其进行解调，系统软件进行识别判断，发出入侵报警信号。能够对入侵行为准确报警，并且对风雨等自然界的气候条件不敏感，有效防止入侵行为。
作为优选，还包括数据预处理模块，将所述振动波长信号进行预处理取出信号中的直流分量后发送给信号处理器，从而消除温度变化对测量结果的影响。
作为优选，还包括显示模块，显示当前系统状态工作信息及报警提示信息。
基于上述居民周界入侵报警系统的居民周界入侵报警方法，其特征在于：基于光纤光栅振动传感器，采用时域包络信号特征分析方法对外界扰动信号进行有效的模拟识别及报警处理。
系统对传感器网络的振动信号进行分析，通过信号处理输出准确的报警信息。
作为优选，信号处理求解波长信息的包络，提取各种包络参数以及对包络信号奇异特性分析，通过比较环境因素和人为入侵引起光纤光栅的振动模式各种特征参量，进行振动模式的识别，过滤风雨环境因素所造成的系统误报并准确输出报警信息。
作为优选，对光栅振动传感器信号进行处理的具体方法步骤为：
一、数据预处理，去除信号中的直流分量；
二、进行Hilbert变换提取包络信号的特征值并作包络图；
三、根据包络信号特征参数进行阈值参数判断，进行信号模式识别，输出准备报警信息。
Hilbert变换将时域信号变为时域解析信号，所得的解析洗好的实部是实信号本身，虚部是实信号的Hilbert变化，而解析信号的模即是时信号的包络。在获得实信号的包络信息后，提取该包络信号的多个特征值参数
作为优选，所述特征值包括能量因子，能量变换率，Lipschitz常数，裕度系数和峭度系数。
这些特征值参数从不同层面反映了包络信号的统计特征和时变特性，能够反映不同扰动行为的信号特征。其中：能量因子是指能量和能量平均值的比值，反映能量的变化；能量变化率是指单位时间内的能量，反映了能量变化的快慢；裕度系数是用于评估系统稳定性程度的特征参量；峭度系数是反映振动信号分布特性的数量统计量。
作为优选，通过大量的实验统计每一种振动的奇异性指标，对光纤光栅信号模式进行识别，屏蔽环境因素对系统性能的影响。
信号奇异性反映了信号的不规则程度，局部奇异性特征时用Lipschitz奇异常数来描述和衡量的。奇异性指标越小，信号越规则；奇异性指标越大，信号越不规则。通过大量的实验统计每一种振动的奇异性指标，就能够对光纤光栅信号模式进行识别，屏蔽环境因素对系统性能的影响。
作为优选，所述方法还包括对小动物活动环境因素所造成的系统误报并准确输出报警信息。
作为优选，所述报警信息通过无线发射模块发送的移动客户端。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：系统能够识别攀爬、晃动和敲击等多种主动认为入侵并输出报警信息，而对于风雨等气象因素引起的扰动信号能够加以屏蔽，极大的降低了系统的误报率指标，切实的提高了周界入侵报警系统的可靠性，使之能够更好地满足居民的周界防范需求。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书（包括摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
具体实施例一
一种居民周界入侵报警系统，包括设置于周界围栏上的振动光缆，与振动光缆相连的解调仪表与信号处理器，及报警装置；所述振动光缆包括串联的各个光栅振动传感器；所述解调仪表接收振动光缆的振动波长信号，并将其发送给信号处理器；信号处理器将接收到的信号进行特征处理识别；所述报警装置对满足报警条件的特征信号进行报警。
光纤光栅周界入侵报警系统基于光栅传感原理，利用光纤光栅受到外界振动或应力作用时其反射波长随之发生的变化来确定待测外界振动或应力的变化，当光信号输送进光纤时，外界的各种扰动会引起光纤光栅的特征反射波长发生变化，后端的光纤光栅信号处理器接收到光信号的变化，并对其进行解调，系统软件进行识别判断，发出入侵报警信号。能够对入侵行为准确报警，并且对风雨等自然界的气候条件不敏感，有效防止入侵行为。
在本具体实施例中，基于上述居民周界入侵报警系统的居民周界入侵报警方法为，基于光纤光栅振动传感器，采用时域包络信号特征分析方法对外界扰动信号进行有效的模拟识别及报警处理。
系统对传感器网络的振动信号进行分析，通过信号处理输出准确的报警信息。
在本具体实施例中，信号处理求解波长信息的包络，提取各种包络参数以及对包络信号奇异特性分析，通过比较环境因素和人为入侵引起光纤光栅的振动模式各种特征参量，进行振动模式的识别，过滤风雨环境因素所造成的系统误报并准确输出报警信息。
在本具体实施例中，对光栅振动传感器信号进行处理的具体方法步骤为：
一、数据预处理，去除信号中的直流分量；
二、进行Hilbert变换提取包络信号的特征值并作包络图；
三、根据包络信号特征参数进行阈值参数判断，进行信号模式识别，输出准备报警信息。
Hilbert变换将时域信号变为时域解析信号，所得的解析洗好的实部是实信号本身，虚部是实信号的Hilbert变化，而解析信号的模即是时信号的包络。在获得实信号的包络信息后，提取该包络信号的多个特征值参数
在本具体实施例中，所述特征值包括能量因子，能量变换率，Lipschitz常数，裕度系数和峭度系数。
这些特征值参数从不同层面反映了包络信号的统计特征和时变特性，能够反映不同扰动行为的信号特征。其中：能量因子是指能量和能量平均值的比值，反映能量的变化；能量变化率是指单位时间内的能量，反映了能量变化的快慢；裕度系数是用于评估系统稳定性程度的特征参量；峭度系数是反映振动信号分布特性的数量统计量。
在本具体实施例中，通过大量的实验统计每一种振动的奇异性指标，对光纤光栅信号模式进行识别，屏蔽环境因素对系统性能的影响。
信号奇异性反映了信号的不规则程度，局部奇异性特征时用Lipschitz奇异常数来描述和衡量的。奇异性指标越小，信号越规则；奇异性指标越大，信号越不规则。通过大量的实验统计每一种振动的奇异性指标，就能够对光纤光栅信号模式进行识别，屏蔽环境因素对系统性能的影响。
具体实施例二
在具体实施例一的基础上，还包括数据预处理模块，将所述振动波长信号进行预处理取出信号中的直流分量后发送给信号处理器，从而消除温度变化对测量结果的影响。
具体实施例三
在具体实施例一或二的基础上，还包括显示模块，显示当前系统状态工作信息及报警提示信息。
具体实施例四
在具体实施例一、二或三的基础上，所述方法还包括对小动物活动环境因素所造成的系统误报并准确输出报警信息。
具体实施例五
在具体实施例一、二、三或四的基础上，所述报警信息通过无线发射模块发送的移动客户端。
Claims (10)
1.一种居民周界入侵报警系统，其特征在于：包括设置于居民周界围栏上的振动光缆，与振动光缆相连的解调仪表与信号处理器，及报警装置；所述振动光缆包括串联的各个光栅振动传感器；所述解调仪表接收振动光缆的振动波长信号，并将其发送给信号处理器；信号处理器将接收到的信号进行特征处理识别；所述报警装置对满足报警条件的特征信号进行报警。
2.根据权利要求1所述的一种居民周界入侵报警系统，其特征在于：还包括数据预处理模块，将所述振动波长信号进行预处理取出信号中的直流分量后发送给信号处理器。
3.根据权利要求1或2所述的一种居民周界入侵报警系统，其特征在于：还包括显示模块，显示当前系统状态工作信息及报警提示信息。
4.基于权利要求1到3之一所述的居民周界入侵报警系统的居民周界入侵报警方法，其特征在于：基于光纤光栅振动传感器，采用时域包络信号特征分析方法对外界扰动信号进行有效的模拟识别及报警处理。
5.根据权利要求4所述的一种居民周界入侵报警方法，其特征在于：信号处理求解波长信息的包络，提取各种包络参数以及对包络信号奇异特性分析，通过比较环境因素和人为入侵引起光纤光栅的振动模式各种特征参量，进行振动模式的识别，过滤风雨环境因素所造成的系统误报并准确输出报警信息。
6.根据权利要求5所述的一种居民周界入侵报警方法，其特征在于：对光栅振动传感器信号进行处理的具体方法步骤为：
一、数据预处理，去除信号中的直流分量；
二、进行Hilbert变换提取包络信号的特征值并作包络图；
三、根据包络信号特征参数进行阈值参数判断，进行信号模式识别，输出准备报警信息。
7.根据权利要求6所述的一种居民周界入侵报警方法，其特征在于：所述特征值包括能量因子，能量变换率，Lipschitz常数，裕度系数和峭度系数。
8.根据权利要求5到7之一所述的一种居民周界入侵报警方法，其特征在于：通过大量的实验统计每一种振动的奇异性指标，对光纤光栅信号模式进行识别，屏蔽环境因素对系统性能的影响。
9.根据权利要求8所述的一种居民周界入侵报警方法，其特征在于：所述方法还包括对小动物活动环境因素所造成的系统误报并准确输出报警信息。
10.根据权利要求8所述的一种居民周界入侵报警方法，其特征在于：所述报警信息通过无线发射模块发送的移动客户端。
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2016
- 2016-08-15 CN CN201610663069.1A patent/CN106204993A/zh active Pending
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