CN106600872A - 一种雷达视频联动智能周界安全防范系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雷达视频联动智能周界安全防范系统，包括雷达、数控联动球机、服务器、交换机、工作站、监控视频存储设备、监控视频显示设备和报警设备；服务器与雷达之间使用RS485总线连接；服务器装有智能周界安防系统软件，该软件的核心为控制雷达和数控联动球机的三维联动；数控联动球机、服务器、工作站、监控视频存储设备、监控视频显示设备和报警设备通过网线连接在同一个局域网内，数控联动球机采用光电转换器和光纤连接在该局域网内。本发明的有益效果：主动探测，智能识别，定位跟踪，低误报以及施工周期短和调整速度快。

Description

一种雷达视频联动智能周界安全防范系统

技术领域

本发明涉及安防系统，特别涉及一种雷达视频联动智能周界安全防范系统。

背景技术

周界报警系统是一个报警系统，它是由周界报警探测器，报警主机，传输介质组成的报警触发系统。近年来随着人们对于自身人身及财产安全的重视，周界报警作为安防报警的一个组成部分也受到了广大安防工程商及最终用户的重视，关注周界报警器的人也越来越多。周界报警器原理大多是：探测器前端感应报警信息，如有人入侵触发报警，则周界报警探测器就会将检测到的报警信号传到报警主机，报警主机则会通过联动设备或者发声报警设备提示前端报警。

传统的周界安全防范系统是采取建立高墙、铁栅栏，安装红外对射装置，视频监控，震动电缆等措施，这些防范措施不仅存在易受干扰、容易误报的缺点，还容易被绕过，形同虚设。另一方面，传统防范技术不能对入侵目标的具体位置进行定位，即使防范系统发现入侵目标，因为无法定位，导致安保人员无法确认具体入侵点，浪费了宝贵的时间，无法及时处理入侵事件。

目前，国内外应用较多的周界安防系统有以下几种类型：闭路电视监控系统，光线型安防系统包括红外对射和激光对射，线缆型防范系统包括振动电缆、振动光缆和泄漏电缆以及微波对射型传感器。

闭路电视监控系统是一种重要的安全防范系统，主要由摄像机、监视器、控制平台、录像/回放设备等组成。闭路电视监控系统通常不是作为实时监控手段，而是在事发后调取录像，追查线索时使用。此外，受环境光线、视角、视场和解析度等因素制约，安防系统中视频监控技术需要其他检测手段配合，才能发挥最佳性能。

闭路电视监视系统的主要缺陷有：无法做到实时侦测，通常是事后调取录像，追查线索；因而无法主动定位入侵点，侦测范围小，受天气、光线影响大；报警算法可靠性低。

在光线型安防系统中，红外对射是最原始的实现手段，它的工作原理是：在检测区域内成对安装传感器，一发一收，建立一道虚拟防护墙，当有物体穿越，阻断红外线时，接收传感器检出光强变化，输出信号。为降低雾霾的干扰，有些光线型安防系统将红外线升级为激光，效果有所改善。

光线型安防系统的缺陷较大，主要有：

1、误报率高，飞鸟，昆虫，飘落的树叶，摆动的树枝等都可能引起误报；

2、防护范围小。由于红外/激光的直线传播特性，光线型安防系统只能建立一个非常有限的探测区域，很容易被入侵者越过；

3、无测距能力。

线缆型防范系统是目前比较成熟的产品，主要有振动电缆方案、泄漏电缆方案和振动光缆方案。振动电缆安装在金属护栏上，通过感测压力和形变来感测入侵行为。泄漏电缆则通常是埋入地下约1米深处，外表不露痕迹，隐蔽性好。这两种方案都没有定位功能，侵入发生时，无法及时确定侵入点，不能及时采取措施制止侵入行为。此外，由于振动电缆对振动敏感，且电缆张紧度随温度变化而变化，因此误报率高，维护成本高。泄漏电缆则存在施工复杂，地面受潮积水后影响系统工作的问题。

振动光缆是近几年投入使用的新产品，与上述2种电缆相比，振动光缆能够测距。振动光缆也是安装于栅栏上，防护区域小，易于识别和绕过。这是其不足之处。

微波对射传感器是近几年发展起来的新技术，作用原理是在一对传感器之间建立一道有一定宽度和高度的微波墙，一旦有物体穿越，即刻能检测到。微波对射传感器的主要缺陷是不能提供入侵点位距离信息，波束比较胖，应用范围受限制。受地表杂草、树枝晃动影响大，需要定期清理杂草、树枝。

对于区域安全防范系统，目前还没有更好的解决方案。受镜头、摄像机视场、摄像机指向等因素制约，视频技术不能提供实时、全区域监控，图像识别自动跟踪报警技术有极大的局限性，尚不能实现较大的室外监视。

微波雷达智能周界安防系统具有主动探测、智能识别、定位追踪、低误报、全天候、易实施等多项优点，是在传统周界报警技术上的一个很大的进步。

本发明用来克服传统周界系统存在的缺陷，不仅能够获取报警信息准确的位置，而且能够调动数控联动球机对目标进行跟踪；单个设备可监控300米的区域范围，减少设备的安装；解决了传统周界安防技术在大雾、大风等恶劣天气情况下，误报率高、或者失灵的情况。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供一种雷达视频联动智能周界系统，通过雷达和数控联动球机结合，通过周界报警联动的软件算法和微波雷达智能周界系统坐标的快速标定算法，能够实时准确地提供定位并跟踪侵入点的位置信息。

为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种雷达视频联动智能周界安全防范系统，包括雷达、数控联动球机、服务器、交换机、工作站、监控视频存储设备、监控视频显示设备和报警设备；

所述的服务器与所述的雷达之间使用RS485总线连接；所述的服务器装有智能周界安防系统软件，该软件的核心为控制所述雷达和所述数控联动球机的三维联动，联动控制采用的算法为预设置所述雷达和所述数控联动球机左中右3点的空间坐标，输入数据为所述雷达探测的目标位置，依据三角函数关系，解算结果为所述数控联动球机PTZ 3D坐标；当所述雷达探测到防范区域内有入侵目标后，根据目标位置，调用算法计算出数控联动球机目标坐标，触发所述数控联动球机运动并记录影像和实现目标跟踪；同时该软件还提供设备监控与管理、报警管理、电子地图、存储管理、用户管理、日志管理功能；

所述的数控联动球机、服务器、工作站、监控视频存储设备、监控视频显示设备和报警设备通过网线连接在同一个局域网内，所述的数控联动球机采用光电转换器和光纤连接在该局域网内；

所述的交换机提供多个线缆的连接端口，用于连接所述服务器、监控视频存储设备、工作站和数控联动球机，所述的交换机采用星型拓扑布线，实现网络内设备之间的数据交换；

所述的服务器与所述雷达和数控联动球机建立数据连接，并用于运行智能周界安防系统软件的数据库和保存报警数据；

所述的雷达属于前端主动探测器，每0.1秒发出一次探测波，探测设防区域内有无入侵目标；出现入侵报警时，由后端服务器给出的目标信息，所述的数控联动球机对目标信息进行追踪；

所述的工作站供安保人员观察周界报警情况，并用于运行报警软件，显示电子地图、报警信息和报警信息查询；

所述的监控视频存储设备用于对数控联动球机的图像24小时实时画面的存储、视频的查询与导出；

所述的监控视频显示设备用于当出现入侵报警时，实时显示入侵目标的图像画面；

所述的报警设备用于提供声光报警信息。

本发明采用雷达探测技术和数控联动球机相结合，雷达探测到目标后，将位置信息提供给服务器的上位机软件，服务器的上位机软件解算出目标的具体位置信息后，控制数控联动球机进行目标的追踪。

安防雷达具备雷达波照射范围内运动目标的探测能力，数控联动球机具备三维空间任意位置内高清视频输出并录制的能力。首先规划并建立安防雷达、数控联动球机的数据网络；其次利用三角函数公式，根据现场情况获取的安防雷达和数控联动球机的空间坐标位置，建立雷达与数控联动球机的三维坐标模型；最后按实际需求建立系统预警策略。系统周期扫描雷达设备，采集雷达的探测结果。判断有入侵的运动目标时，根据目标坐标信息，与已设定的预警策略进行匹配，符合匹配条件的目标坐标信息，发布预警信息通知相关人员，同时将调用预先建立的雷达与数控联动球机的三维坐标模型，计算出数控联动球机的旋转轴和俯仰轴的角度，然后与数控联动球机建立网络连接，控制数控联动球机运动，录制取证视频。取证视频获取后，相关人员观看录制视频并做出事件定性。

由于采用上述技术方案，本发明提供的一种雷达视频联动智能周界系统，与现有技术相比具有这样的有益效果：

1、主动探测：雷达实时主动探测入侵目标，即时提供相关信息，及时提醒安保人员；

2、智能识别：可根据不同的应用需求，建立不同的智能识别过滤机制，可在雷达探测范围内过滤掉经常有人出入的大门范围；

3、定位跟踪：获得入侵目标的准确位置，并跟踪抓拍；

4、低误报：对比传统安防模式的高误报率，雷达分辨率高，此系统大大降低误报率；

5、全天候：除极端天气外，对其他天气情况具有极高的适用性，而且穿透能力很强,受雨、雪、雾等天气的影响较小；

6、易实施：施工周期短，调整速度快。

附图说明

图1是本发明一种雷达视频联动智能周界安全防范系统拓扑图；

图2是智能周界安防系统软件的系统功能模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明的一种雷达视频联动智能周界安全防范系统，其系统拓扑图如图1所示，该系统包括雷达、数控联动球机、服务器、交换机、工作站、监控视频存储设备、监控视频显示设备和报警设备；

具体实施中，该系统可应用于工厂、机场、变电站、重要物资仓库等安全防范等级较高的场所周界上。标准版系统采用4台雷达和4台数控联动球机进行联动，每台雷达的警戒范围为一面墙，用以联动的数控联动球机安装在围墙附近立杆上，或者直接安装于围墙附近的房子顶部，只要围墙在数控联动球机的可视范围即可。一个雷达联动一台数控联动球机或多台数控联动球机。

服务器与雷达之间使用RS485总线连接；服务器装有智能周界安防系统软件，智能周界安防系统软件的系统功能模块的示意图如图2所示，该软件的核心为控制雷达和数控联动球机的三维联动，联动控制采用的算法为预设置雷达和数控联动球机左中右3点的空间坐标，输入数据为雷达探测的目标位置，依据三角函数关系，解算结果为球机PTZ 3D坐标；当雷达探测到防范区域内有入侵目标后，根据目标位置，调用算法计算出数控联动球机目标坐标，触发数控联动球机运动并记录影像和实现目标跟踪；同时该软件还提供设备监控与管理、报警管理、电子地图、存储管理、用户管理、日志管理功能；

数控联动球机、服务器、工作站、监控视频存储设备、监控视频显示设备和报警设备通过网线连接在同一个局域网内，数控联动球机采用光电转换器和光纤连接在该局域网内；

服务器与雷达和数控联动球机建立数据连接，并用于运行智能周界安防系统软件的数据库和保存报警数据；

雷达属于前端主动探测器，每0.1秒发出一次探测波，探测设防区域内有无入侵目标；出现入侵报警时，由服务器给出的目标信息，数控联动球机对目标信息进行追踪；

工作站供安保人员观察周界报警情况，并用于运行报警软件，显示电子地图、报警信息和报警信息查询；

监控视频存储设备用于对数控联动球机的图像24小时实时画面的存储、视频的查询与导出；

监控视频显示设备用于当出现入侵报警时，实时显示入侵目标的图像画面；

报警设备用于提供声光报警信息。

本发明为一套将雷达和数控联动球机联动结合起来的周界安全防范系统，用于监控监狱区域内及其周边的防范工作。该系统中的雷达、数控联动球机、服务器、监控视频存储设备的选择如下：

雷达：频率24GHz，天线角度水平4.5度，垂直20度；

数控联动球机：200米激光补光，200万像素，20倍光学变焦镜头，高速云台；

服务器：英特尔至强四核处理器E3-1225v5 3.1GHz，内存8G,硬盘1T；监控视频存储设备：网络视频接入带宽80Mbps，硬盘4个SATA接口每个接口均支持500GB/1TB/2TB/3TB/4TB/5TB/6TB等容量硬盘，可接驳符合ONVIF、PSIA、RTSP标准及众多主流厂商的网络摄像机。

系统功能包括如下：

1、监控管理

实时监控

通过雷达主动探测周界入侵目标，目标出现时，雷达自动识别目标并解算发出位置信息，调动数控联动球机跟踪；

通过C/S客户端和WEB浏览器，不仅能够单画面或多画面显示实时视频图像；

显示界面支持不同画面的显示方式：单画面、4画面方式；对于单画面显示，可以选择中屏显示和全屏显示两种显示方式；

能够实现对前端云台镜头的手动远程控制；

录像回放

单画面、4画面、单进、单退、快进(1/2/4/8倍数)、剪辑、抓帧、下载等。

支持预览画面时的即时回放(即，在预览画面时，发现有异常行为，值班人员可以立即回放刚才发生的情景录像)；

多路同步回放功能；以及检索查询、剪辑、下载、合并、标签；关联文字描述、上传等。

报警管理

自动抓拍

当有入侵时，系统调动数控联动球机并自动抓拍保存报警时间段的录像，方便事后对入侵目标的辨别。

事件管理

系统检测到闯入信息时，出预警信息，经值班人员确认为报警事件后，事件时间信息可被保存在系统中，并且所有的报警事件、忽略事件、误报事件均能自动存储到系统中，并保证不会被删除，并且支持所有信息的导出。

电子地图

系统集成监狱监舍周界电子地图，当有目标入侵时，可及时显示目标位置，方便安保人员做出应急处置。

存储管理

视频监控录像存储时间为1个月，报警数据存储时间2个月以上(具体视硬盘容量而定)。

设备管理

设备状态监测

每隔0.5秒完成一次所有雷达、球机设备状态检测，确保所有设备的正常工作状态。

布防、撤防管理

当防护周界范围内有人员作业，需要暂时停止设备报警时，系统管理员可以在需要时对雷达周界进行分区、分时间段布撤防管理。

日志管理

日志类型包括操作日志、报警日志、设备状态日志。

实现对各类日志的查询、导出等操作。

用户管理

包括对系统用户的增加、删除、修改、权限配置等操作。

系统性能设计包括：

探测区域内24小时不间断地全区域探测；

探测区域内多目标探测；

实时输出探测结果，供系统调度摄像机抓拍实时图像；

不受雾霾、灰尘、光照和光影的影响；

不受雨雪天气影响。

系统特点包括：

快速：从发现警情到报警中心收到警讯全过程不超过0.5秒；

准确：报警全过程通过计算机控制，无需人工操作，有效避免了误报和漏报操作；

可自检：中心可以通过控制台随时检测各雷达状态，确保系统正常工作；

防破坏：雷达形成闭合监控环路，所有的雷达都处于相邻雷达防护范围之内，确保系统自身安全运行；

抗干扰：微波雷达工作在24G频段，不会受到工业及通信设备干扰；

可扩展：系统为结构化设计，具有良好的扩展性能。

Claims (1)

1.一种雷达视频联动智能周界安全防范系统，其特征在于：该系统包括雷达、数控联动球机、服务器、交换机、工作站、监控视频存储设备、监控视频显示设备和报警设备；

所述的服务器与所述的雷达之间使用RS485总线连接；所述的服务器装有智能周界安防系统软件，该软件的核心为控制所述雷达和所述数控联动球机的三维联动，联动控制采用的算法为预设置所述雷达和所述数控联动球机左中右3点的空间坐标，输入数据为所述雷达探测的目标位置，依据三角函数关系，解算结果为所述数控联动球机PTZ 3D坐标；当所述雷达探测到防范区域内有入侵目标后，根据目标位置，调用算法计算出数控联动球机目标坐标，触发所述数控联动球机运动并记录影像和实现目标跟踪；同时该软件还提供设备监控与管理、报警管理、电子地图、存储管理、用户管理、日志管理功能；

所述的数控联动球机、服务器、工作站、监控视频存储设备、监控视频显示设备和报警设备通过网线连接在同一个局域网内，所述的数控联动球机采用光电转换器和光纤连接在该局域网内；

所述的交换机提供多个线缆的连接端口，用于连接所述服务器、监控视频存储设备、工作站和数控联动球机，所述的交换机采用星型拓扑布线，实现网络内设备之间的数据交换；

所述的服务器与所述雷达和数控联动球机建立数据连接，并用于运行智能周界安防系统软件的数据库和保存报警数据；

所述的雷达属于前端主动探测器，每0.1秒发出一次探测波，探测设防区域内有无入侵目标；出现入侵报警时，由后端服务器给出的目标信息，所述的数控联动球机对目标信息进行追踪；

所述的工作站供安保人员观察周界报警情况，并用于运行报警软件，显示电子地图、报警信息和报警信息查询；

所述的监控视频存储设备用于对数控联动球机的图像24小时实时画面的存储、视频的查询与导出；

所述的监控视频显示设备用于当出现入侵报警时，实时显示入侵目标的图像画面；

所述的报警设备用于提供声光报警信息。