CN110634254A - 一种电子围栏 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子围栏，包括在预设位置处设置以形成扫描面的激光雷达光幕装置，激光雷达光幕装置当检测到扫描面内存在非法入侵时，发送入侵者的点云数据至主控器；根据入侵者的点云数据进行处理得到入侵者的距离和角度信息，当入侵者的入侵位置在预设布防区域内触发报警装置报警的主控器。上述电子围栏通过设置激光雷达光幕装置能够在预设位置处进行面扫描，同时能够将入侵者的包括距离和角度信息的点云数据发送至主控器，以对入侵者的入侵位置进行定位，提高排查入侵者的排查效率。

Description

一种电子围栏

技术领域

本发明涉及安防监控技术领域，更具体地说，涉及一种电子围栏。

背景技术

电力作业现场安全除了管理规章制定、作业规范规程外，还需要围栏等安全工器具，隔离出安全区域和危险区域，对作业人员实施阻隔和安全警示，提高安全等级，降低意外事故发生。电力安全作业围栏有栏杆、拉线、拉网等传统的物理安全围栏，也有拉线脉冲信号、红外感应、红外对射等检测方法的智能电子安全围栏。传统的物理安全围栏大多数纯机械结构的被动式，存在人员随意翻越，破损，又无法主动告警提示。电子式安全围栏采用先进的传感探测器，与现在自动化技术相结合，具有越界监测、声光告警提示、擅自移动告警、破损告警等功能，甚至能对强行越界者进行电击威慑，实现阻隔、警示、告警、威慑的安全防护作用。

红外对射型电子围栏的大体原理是：在防护区域的两端各设置一个红外线发射器和一个红外线接收器，红外线发射器发出N束红外线光，红外线接收器接收这N束红外线光，当接收到的红外线光束和接收到的红外线光束一样时，电子围栏不报警，当有物体在红外线发生器和红外线接收器中间形成阻隔时，就会产生红外线接收器到的红外线光束和红外线发生器发送出去的光束不一致，就会产生报警，从而来实现安全电子围栏的功能。

由于采用的是红外对射的方式，通过很多束的红外线对射的方式存在精度差，容易漏报误报的问题；红外对射电子围栏只能识别到物体入侵，并不能确定入侵物体的具体位置，这给排查入侵物体位置带来了一定的工作量；同时红外对射型电子围栏拉线布防、红外对射调试工作量大；布防区域时点、线，存在监测盲区，容易受环境影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电子围栏，以解决现有红外对射电子围栏不能够确定入侵物体的位置、排查入侵物体位置工作量大等问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电子围栏，包括：

在预设位置处设置以形成扫描面的激光雷达光幕装置，所述激光雷达光幕装置当检测到所述扫描面内存在非法入侵时，发送入侵者的点云数据至主控器；

根据所述入侵者的点云数据进行处理得到所述入侵者的距离和角度信息，当所述入侵者的入侵位置在预设布防区域内触发报警装置报警的所述主控器。

优选地，所述主控器包括：

用于接收所述激光雷达光幕装置发送的所述入侵者的点云数据的数据接收模块；

对所述入侵者的点云数据进行处理、得到所述入侵者的距离和角度信息并转换为平面直角系中的坐标值的数据处理模块；

将所述入侵者的入侵位置的平面直角坐标值与所述预设布防区域的坐标值比较、当所述入侵者的入侵位置在所述预设布防区域内时触发报警驱动模块启动的入侵判断模块；

用以根据预设启动方式进行报警的所述报警驱动模块。

优选地，所述主控器还包括：

用于对所述预设布防区域内的白名单物体的点云数据进行监测、当所述白名单物体的位置移动时触发所述报警装置报警的预设布防区域移动物体监测模块。

优选地，所述预设布防区域包括以所述激光扫描装置为圆心、预设半径长度的不报警圆形死区，所述主控器当所述入侵者的入侵位置在预设布防区域内且不在所述报警圆形死区时、触发所述报警装置报警。

优选地，所述主控器还包括：

当所述激光雷达光幕装置检测到所述扫描面内存在非法入侵时、对所述入侵者的入侵时间进行计时的计时模块；

所述主控器当所述入侵者的入侵位置在预设布防区域内且所述入侵者的入侵时间大于等于预设时间阈值时、触发所述报警装置报警。

优选地，还包括与所述主控器连接的人工交互装置，所述人工交互装置包括用于对所述预设布防区域的边界坐标参数进行调整的控制面板，所述控制面板上设有用于对所述预设布防区域的边界坐标参数进行显示的显示装置。

优选地，所述激光雷达光幕装置具体为激光扫描器，所述激光扫描器包括电池组件、外接供电接口、马达和激光发生器。

优选地，还包括用以对所述激光雷达光幕装置的布设进行对位的对位装置；

所述对位装置包括用于所述激光雷达光幕装置的竖直度进行对位的激光指示器，以及用于对所述激光雷达光幕装置的水平度进行对位的水平仪。

优选地，所述主控器包括MCU芯片、微功率无限加密通信模块、用于与所述控制面板连接的控制面板接口、用于与所述报警装置连接的报警装置接口和用于与所述激光雷达光幕装置连接的通信接口。

优选地，所述报警装置具体为声光报警器。

本发明提供的电子围栏，包括在预设位置处设置以形成扫描面的激光雷达光幕装置，激光雷达光幕装置当检测到扫描面内存在非法入侵时，发送入侵者的点云数据至主控器；根据入侵者的点云数据进行处理得到入侵者的距离和角度信息，当入侵者的入侵位置在预设布防区域内触发报警装置报警的主控器。

应用本发明提供的电子围栏，通过激光雷达光幕装置在预设位置处设置形成扫描面，当检测到扫描面内存在非法入侵时，发送入侵者的点云数据至主控器，主控器根据点云数据进行处理得到入侵者的距离和角度信息，且当入侵者的入侵位置在预设布防区域内时触发报警装置。上述电子围栏通过设置激光雷达光幕装置能够在预设位置处进行面扫描，同时能够将入侵者的包括距离和角度信息的点云数据发送至主控器，以对入侵者的入侵位置进行定位，提高排查入侵者的排查效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电子围栏的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的激光雷达光幕装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的激光雷达光幕装置的安装结构示意图。

附图中标记如下：

激光雷达光幕装置1、主控器2。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种电子围栏，以解决现有红外对射电子围栏不能够确定入侵物体的位置、排查入侵物体位置工作量大等问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图3，图1为本发明实施例提供的电子围栏的结构示意图；图2为本发明实施例提供的激光雷达光幕装置的结构示意图；图3为本发明实施例提供的激光雷达光幕装置的安装结构示意图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供的电子围栏，包括：

在预设位置处设置以形成扫描面的激光雷达光幕装置1，激光雷达光幕装置1当检测到扫描面内存在非法入侵时，发送入侵者的点云数据至主控器2；

根据入侵者的点云数据进行处理得到入侵者的距离和角度信息，当入侵者的入侵位置在预设布防区域内触发报警装置报警的主控器2。

激光雷达光幕装置1的个数可根据需要进行设置，如在一种实施例中，如只需要对单一平面进行布防，则可仅设置一个激光雷达光幕装置1进行布防，如设置在水平面，以进行限高布防，或者沿竖直面设置。也可以根据待布防区域，设置多个激光雷达光幕装置1形成立体安防区域，形成组合多边形立体安防区域和顶部水平限高安防区域，如设置四个沿竖直方向设置的激光雷达光幕装置1和一个沿水平方向设置的激光雷达光幕装置1，由此设置以与地面形成封闭的长方体安防区域。

其中，预设布防区域可设置为长方形、扇形和圆形等，当预设布防区域为长方形区域时，激光雷达光幕装置1可以设置在长方形的顶点、边中点上或内部点上；当预设布防区域为扇形或圆形区域时，激光雷达光幕装置1可设置在圆点。

激光雷达光幕装置1可具体为激光扫描器或激光传感器，以预设角度和频率进行扫描，其中，激光扫描器的最大扫描角度可为180、270或360度，发送入侵者的点云数据至主控器2，点云数据是顺时针的极坐标系的数据，为了安防监测算法运算方便，转换为平面直角坐标系，其中，x＝ρcosθ；y＝ρsinθ(其中ρ是点云数据的“距离”，θ是点云数据的“角度”)。

主控器2可具体为具有DSP处理功能的MCU芯片，对入侵者的点云数据进行处理得到入侵者的距离和角度信息，并判断入侵者的入侵位置是否在预设布防区域内，若是，则触发报警装置报警，预设布防区域可根据激光雷达光幕装置1的扫描面进行选取，并上传报警信息至后台服务器，以及时通知后台当前入侵情况。

应用本发明提供的电子围栏，通过激光雷达光幕装置1在预设位置处设置形成扫描面，当检测到扫描面内存在非法入侵时，发送入侵者的点云数据至主控器2，主控器2根据点云数据进行处理得到入侵者的距离和角度信息，且当入侵者的入侵位置在预设布防区域内时触发报警装置。上述电子围栏通过设置激光雷达光幕装置1能够在预设位置处进行面扫描，同时能够将入侵者的包括距离和角度信息的点云数据发送至主控器2，以对入侵者的入侵位置进行定位，提高排查入侵者的排查效率。

具体的，主控器2包括：

用于接收激光雷达光幕装置1发送的入侵者的点云数据的数据接收模块；

对入侵者的点云数据进行处理、得到入侵者的距离和角度信息并转换为平面直角系中的坐标值的数据处理模块；

将入侵者的入侵位置的平面直角坐标值与预设布防区域的坐标值比较、当入侵者的入侵位置在预设布防区域内时触发报警驱动模块启动的入侵判断模块；

用以根据预设启动方式进行报警的报警驱动模块。

数据接收模块、数据处理模块、入侵判断模块和报警驱动模块依次顺序连接，数据接收模块与激光雷达光幕装置1连接，以进行数据传输。

同时为了提高判断的稳定性，可增加对比扫描次数，连续扫描次数达到设定扫描值时则认为该点在布防区域内，或者对入侵者的告警自小尺寸进行检测，如连续比较点云数据的个数，在预设布防区域内的个数大于等于设定值时才进行报警，若小于设定值，则判断该点为离散干扰点舍弃。或者在一种实施例中，对于检测物体反射率较低时，容易出现监测不到入侵者，可通过监视背景轮廓变化判断物体入侵情况。

进一步地，主控器2还包括：

用于对预设布防区域内的白名单物体的点云数据进行监测、当白名单物体的位置移动时触发报警装置报警的预设布防区域移动物体监测模块。

在设置预设布防区域时，当该区域内存在干扰物时，如树枝和线缆，可将其设置在白名单中进行剔除，以提高系统适用性。同时，通过预设布防区域移动物体监测模块对激光雷达光幕装置1发送的白名单物体的点云数据进行监测，当白名单物体的位置移动时或移动变量大于预设变量值时、触发报警装置报警，由此设置，以对预设布防区域的周向边界物体进行监测。可通过设定对比扫描次数以对白名单物体进行监测，或者通过预设干扰物的轮廓变化阈值，使得干扰物的轮廓变化在预设范围内，或者通过预设背景轮廓与监测到的背景轮廓进行对比，实现对白名单物体的监测。

进一步地，为了防止雨水和尘埃等杂物附着在激光雷达光幕装置1上引起误报警，预设布防区域包括以激光雷达光幕装置1为圆心、预设半径长度的不报警圆形死区，预设半径长度优选为1-30mm，此处仅为优选的实施方案，可根据需要设置预设半径的长度。主控器2当入侵者的入侵位置在预设布防区域内且不在报警圆形死区时、触发报警装置报警。

更进一步地，主控器2还包括：

当激光雷达光幕装置1检测到扫描面内存在非法入侵时、对入侵者的入侵时间进行计时的计时模块；

主控器2当入侵者的入侵位置在预设布防区域内且入侵者的入侵时间大于等于预设时间阈值时、触发报警装置报警。

激光雷达光幕装置1当检测到扫描面内存在非法入侵时，发送计时启动信号至计时模块，计时模块根据启动信号对入侵者的入侵时间进行计时，同时主控器2内设置有时间判断模块，将入侵者的入侵时间与预设时间阈值进行比较，当入侵者的入侵时间大于等于预设时间阈值且入侵者的入侵位置在预设布防区域内时，触发报警装置。由此以对入侵者的最小入侵时间进行判断，提高系统可靠性。优选地，主控器2也可以根据入侵者的大小进行判断，根据激光雷达光幕装置1对入侵者的点云数据进行计算，得到入侵者的体积或面积，将其与预设值进行比较，以对入侵者的大小进行配置，提高系统安防检测可靠性。

在一种实施例中，当入侵者的入侵位置在预设布防区域内且不在报警圆形死区时、同时入侵者的入侵时间大于等于预设时间阈值时触发报警装置报警。

具体的，还包括与主控器2连接的人工交互装置，人工交互装置包括用于对预设布防区域的边界坐标参数进行调整的控制面板，控制面板上设有用于对预设布防区域的边界坐标参数进行显示的显示装置。

人工交互装置包括控制面板和显示装置，其中，控制面板上设有“模式”按键，“入侵监测”、“移动监测”指示灯，用于选择“入侵监测”或者“移动监测”模式。

“一键布防”按键，是自动以检测的周界为布防区域，同时剔除掉周界中的其他物体。布防后的周界距离可以在显示屏中显示。

“切换”、“+”、“-”按键，“上”、“下”、“左”、“右”指示灯以及显示屏，是人工手动布防设置的按键和指示。“切换”键循环选择“上”、“下”、“左”、“右”边界，对应的指示灯亮，通过“+”、“-”按键增加、减少边界距离。对于水平限高装置来说，“上”是对应于前边界，“下”对应于后边界。布防后的周界距离可以“切换”选择在显示屏中显示。

“一键布防”按键设置布防周界，也可以通过按键人工再调整。使用人员无需经专业培训，在现场也无需借助其他设备和使用手册，通过操作面板即可以简单直观地配置产品的工作模式、配置和查询布防区域范围。

其中，主控器2可与后台服务器连接，通过远程通信配置预设布防区域，或者在作业前激光雷达光幕装置1检测到的利用辅助物围城的区域作为布防区域一键配置，或者通过系统自学习配置布防区域，剔除布防区域已有障碍物体。

具体的，激光雷达光幕装置1具体为激光扫描器，激光扫描器包括电池组件、外接供电接口、马达和激光发生器。马达带动激光发生器以预设频率转动，形成激光平面，当在该平面内检测到入侵物体时，激光在入侵物体上形成光反射，激光扫描器检测到包括入侵物体的距离和角度信息的点云数据。其中，激光扫描器可具体为LD-MRS系列、LMS511系列或LD-LRS系列，其具体的结构可参考现有技术，或者激光雷达光幕装置1也可以具体为激光传感器，均在本发明的保护范围内。

在上述各实施例的基础上，还包括用以对激光雷达光幕装置1的布设进行对位的对位装置；

对位装置包括用于激光雷达光幕装置1的竖直度进行对位的激光指示器，以及用于对激光雷达光幕装置1的水平度进行对位的水平仪。

通过激光指示器在布防区域边界时，进行辅助安装。在使用时，通过设置在一个激光雷达光幕装置1处的激光指示器向相邻的激光雷达光幕装置1进行照射，以实现相邻的两个激光雷达光幕装置1的安装。其中，激光指示器可具体为红色激光指示器，在其他实施例中，也可以为其他颜色的激光指示器，均在本发明的保护范围内。进一步地，通过水平仪对激光雷达光幕装置1的安防立面和限高水平面进行监测，可通过水平仪的调节螺丝调整激光雷达光幕装置1位置以达到要求。在布防过程中，以红色激光指示器为例进行说明，使用人员按住按钮，点亮红色激光指示器，调整激光雷达光幕装置1的位置，使用红色光斑对准布防边界的参考点，以此为参考安放固定激光雷达光幕装置1，松手后关闭红色激光指示器。激光雷达光幕装置1运行时，光幕面在红色可见光对齐的边界线上。借助红色可见光辅助对齐布防区域边界，可以快速安放激光雷达光幕装置1，确保激光扫描面在安防的边界上。

在一种实施例中，主控器2包括MCU芯片、微功率无限加密通信模块、用于与控制面板连接的控制面板接口、用于与报警装置连接的报警装置接口和用于与激光雷达光幕装置1连接的通信接口。还包括微处理器、存储器、时钟、IO接口，以实现激光雷达光幕装置1的数据采集和分析处理、安防监测、通讯、查询与配置的功能。主控器2与激光雷达光幕装置1可通过以太网/RS32/RS485/串口TTL接口连接，其通信速率高、数据量大。

激光雷达光幕装置1发送的点云数据为按顺时针扫描有序排列，但并不一定按扫描启动点0°开始，因此，数据采集应搜寻处理找到0°扫描点起始位置，便于数据分析和显示处理。点云数据是顺时针的极坐标系的数据，为了安防检测算法运算方便，须转换成平面直角坐标系，极坐标系角度是顺时针以及象限也是顺时针。极坐标系与直角坐标系的转换关系：

x＝ρcosθ，y＝ρsinθ；其中，ρ是点云数据的“距离”，θ是点云数据的“角度”。

其中，电子围栏包括内置可供至少24小时运行的锂电池，体积小，方便设备携带便利，现场使用时无需拉线供电，减少布防工作量。具备无线充电功能，没有外露充电接口，防护等级ip65。具备外接电池接口，当设备需要更长时间工作时，可接入配套的电池组模块组件。

为了提醒现场作业人员有异常情况发生，报警装置具体为声光报警器，以人工确认并消除入侵或恢复被监测物体，以解除声光报警。报警装置能够对主控器2或激光扫描器的故障进行报警，如核心板硬件故障、电池电压低、微功率无线通信故障；通信故障、硬件故障、传感器感应部件污染故障等。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电子围栏，其特征在于，包括：

在预设位置处设置以形成扫描面的激光雷达光幕装置，所述激光雷达光幕装置当检测到所述扫描面内存在非法入侵时，发送入侵者的点云数据至主控器；

根据所述入侵者的点云数据进行处理得到所述入侵者的距离和角度信息，当所述入侵者的入侵位置在预设布防区域内触发报警装置报警的所述主控器。

2.根据权利要求1所述的电子围栏，其特征在于，所述主控器包括：

用于接收所述激光雷达光幕装置发送的所述入侵者的点云数据的数据接收模块；

对所述入侵者的点云数据进行处理、得到所述入侵者的距离和角度信息并转换为平面直角系中的坐标值的数据处理模块；

将所述入侵者的入侵位置的平面直角坐标值与所述预设布防区域的坐标值比较、当所述入侵者的入侵位置在所述预设布防区域内时触发报警驱动模块启动的入侵判断模块；

用以根据预设启动方式进行报警的所述报警驱动模块。

3.根据权利要求2所述的电子围栏，其特征在于，所述主控器还包括：

用于对所述预设布防区域内的白名单物体的点云数据进行监测、当所述白名单物体的位置移动时触发所述报警装置报警的预设布防区域移动物体监测模块。

4.根据权利要求3所述的电子围栏，其特征在于，所述预设布防区域包括以所述激光扫描装置为圆心、预设半径长度的不报警圆形死区，所述主控器当所述入侵者的入侵位置在预设布防区域内且不在所述报警圆形死区时、触发所述报警装置报警。

5.根据权利要求1所述的电子围栏，其特征在于，所述主控器还包括：

当所述激光雷达光幕装置检测到所述扫描面内存在非法入侵时、对所述入侵者的入侵时间进行计时的计时模块；

所述主控器当所述入侵者的入侵位置在预设布防区域内且所述入侵者的入侵时间大于等于预设时间阈值时、触发所述报警装置报警。

6.根据权利要求4所述的电子围栏，其特征在于，还包括与所述主控器连接的人工交互装置，所述人工交互装置包括用于对所述预设布防区域的边界坐标参数进行调整的控制面板，所述控制面板上设有用于对所述预设布防区域的边界坐标参数进行显示的显示装置。

7.根据权利要求1所述的电子围栏，其特征在于，所述激光雷达光幕装置具体为激光扫描器，所述激光扫描器包括电池组件、外接供电接口、马达和激光发生器。

8.根据权利要求1-7任一项所述的电子围栏，其特征在于，还包括用以对所述激光雷达光幕装置的布设进行对位的对位装置；

所述对位装置包括用于所述激光雷达光幕装置的竖直度进行对位的激光指示器，以及用于对所述激光雷达光幕装置的水平度进行对位的水平仪。

9.根据权利要求7所述的电子围栏，其特征在于，所述主控器包括MCU芯片、微功率无限加密通信模块、用于与所述控制面板连接的控制面板接口、用于与所述报警装置连接的报警装置接口和用于与所述激光雷达光幕装置连接的通信接口。

10.根据权利要求8所述的电子围栏，其特征在于，所述报警装置具体为声光报警器。

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