CN111596293A - 一种雷达安防一体机及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雷达安防一体机及其监测方法，涉及雷达安防技术技术领域。本发明包括雷达感知模块、微处理单元、视频图像采集模块、供电及数据传输模块、无线透传模块和电源模块；毫米波雷达系统用于感知监控区域内移动目标；毫米波雷达系统通过报警模块与视频图像采集模块连接；供电及数据传输模块通过网口与无线透传模块连接；无线透传模块通过无线透传模块将数据实时无线透传到云端服务器。本发明通过实现雷达数据向云服务器的实时传输，同时当雷达报警触发摄像机后，将实时的视频图像传输到云服务器及客户端软件，再通过自定义区域进行监测，提高了高速公路安全管理的监测水平，实现了自动化，智能化且误报率低。

Description

一种雷达安防一体机及其监测方法

技术领域

本发明属于雷达安防技术领域，特别是涉及一种雷达安防一体机及其监测方法。

背景技术

随着经济发展速度的加快，公路基础设施更加全面和健全，政府和相关高速公路管理部门对于交通安全的重视程度越来越高，大量的机电设备在高速公路外场和隧道内得到了广泛的应用。高速公路的机电系统是保障高速公路高速、安全、舒适运营和管理的重要手段，也是提升高速公路管理效率，实现建设交通强国过程中必不可少的有效措施，通常是由监控系统、收费系统、通信系统及供配电系统和照明系统共同组成。但是由于市场上较高的铜价及高速公路周边环境的特殊性，为犯罪分子提供了有利的盗窃条件。

近年来，偷盗电缆及设备的行为频发，严重影响了高速公路的正常运行和管理，其对高速公路运营的影响主要表现在经济方面和对高速公路上行驶车辆的交通安全。以我国某地高速公路为例，2014年干线设备电缆被盗发生8起，造成直接经济损失30余万元。在发生电缆盗窃过程中，还存在割断通信光缆的问题，造成了通信系统和监控系统受到严重的破坏，导致各类发布信息不能及时发布，造成了不可估量的安全隐患问题。外场机电设备由于距离高速公路收费站点远，是盗窃活动的多发区域，同时隧道内的盗窃通常发生在无人看管的中短隧道，对供配电系统的盗窃和破坏会直接引发行驶车辆的安全事故。

为提高公路通行能力和出行效率，根据国务院关于深化收费公路制度改革取消高速公路省界收费站的决策，各省都在全力拆除省界收费站并部署ETC门架及相关的机电外场设备，如何保障这些重要设备的安全运行，显得尤为重要，也对高速公路安全管理提出了更高的要求。

经过统计分析高速公路被盗及被破坏的案例中，电缆盗窃想象主要存在以下四种方式：一是把电缆保护管道直接锯开，然后抽走其中电缆，此情形多发于桥梁、涵洞等地点；二是电缆井盖遭盗窃者破坏后，抽走电缆，此情形多发于高速公路靠近村庄地段；三是用工具撬开外场设备配电柜，盗窃破坏并抽走电缆；四是将直埋电缆挖出截断盗走，此情形多发在参与施工的人员当中。

现有的技防手段多利用高速公路上的高清视频监控摄像头可以实现对重要外场设施部署周边范围内的图像监视，但其无法有效地对盗窃破坏事件进行提前预警，而且多路监控图像需要大量的人工进行视频巡查，人工发现，工作量大大增加，漏报现象仍无法避免。融入视频图像识别算法后的视频监控安防系统，可以一定程度上达到提前预警的作用，但视频图像的视角有限；监测距离有限；无法做到全天时、全天候的监测(例如，在黑夜、眩光、雨、雪、雾、烟尘、霾等环境条件下)；视频图像不清晰，误报率高等突出缺点，依旧对高速公路安全管理造成困扰，无法解决实际问题。

结合以上实际现状及相关需求的分析，该系统需要具备实现全自动，可靠的实时安防监测，达到自动识别，充分提前预警的功能，同时以更简单的架构呈现。因此，传统的技防手段无法很好的满足高速公路重要设施的安防监测需求，本方案提供一种雷达安防一体机及其监测方法能够智能高效的实现雷达安防。

发明内容

本发明的目的在于提供一种雷达安防一体机及其监测方法，通过实现雷达数据向云服务器的实时传输，同时当雷达报警触发摄像机后，将实时的视频图像传输到云服务器及客户端软件，再通过自定义区域进行监测，解决了现有的雷达安防建设成本高、高速公路监控网络资源负担大的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种雷达安防一体机，包括雷达感知模块、微处理单元、视频图像采集模块、供电及数据传输模块、无线透传模块和电源模块；

所述雷达感知模块、微处理单元和视频图像采集模块均通过网口与供电及数据传输模块连接；

所述雷达感知模块为毫米波雷达系统；所述毫米波雷达系统用于感知监控区域内移动目标；所述毫米波雷达系统内设置有报警模块；所述毫米波雷达系统通过报警模块与视频图像采集模块连接；所述视频图像采集模块为高清摄像头；

所述供电及数据传输模块通过网口与无线透传模块连接；所述无线透传模块通过无线透传模块将数据实时无线透传到云端服务器；

所述电源模块的输出端分别与供电及数据传输模块和无线透传模块电连接；所述电源模块的输入端与外部市电电连接。

进一步地，所述雷达感知模块、微处理单元、供电及数据传输模块、无线透传模块和电源模块均安装在雷达传感器内；多个所述雷达传感器固定在高速公路龙门支架上；所述雷达传感器一侧固定有高清摄像头。

进一步地，所述云端服务器通过互联网连接有监控中心软件平台；所述监控中心软件平台通过mqtt协议订阅云服务器平台的数据，进行筛选获取相关数据进行报警和记录。

进一步地，所述高清摄像机由毫米波雷达系统的报警模块触发，开启对高速公路重要设施周边环境实时录像功能，并将视频画面图像传输到监控中心软件平台上界面，并发出预警。

本发明为一种雷达安防一体机的监测方法，包括如下步骤：

步骤S1：在雷达安防系统现场安装布置雷达安防一体机；

步骤S2：在监控中心软件平台上自定义监测报警区域；

步骤S3：毫米雷达传感器通过第一毫米波发射天线向监测公路辐射毫米波，通过第一毫米波接收监测场景的散色毫米波，对监测公路进行实时监测；

步骤S4：当物体进入监测区域时，毫米波雷达传感器通过第一毫米波接收天线接收目标的回波信号，目标回波信号的幅度、相位与频率信息的提取；

步骤S5：数据监控单元将接收到的目标回波信号信息进行中央处理，根据目标回波的幅度、相位、频率信号特征，进行数字信号处理后，提取出入侵目标的属性、大小、方位、距离、速度信息，并在数据库单元中进行比对查找；

步骤S6：数据库比对与目标识别判断，并结合自定义的监测报警区域选择是否发出报警指令；

步骤S7：当发出的是报警指令时，会触发摄像机将实时图像传回监控中心并录像。

优选地，所述步骤S2中，雷达的监控区域为扇形蓝色区域，自定义监测报警区域为蓝色区域内的一块矩形橙色区域，进入蓝色区域内的入侵物体会被雷达记录并发现，进入橙色区域内的入侵物体才会发出警报。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过毫米波雷达监测的技术，实现了全天候，全天时，全自动的监测，带来了低误报率，高效，灵敏的智能监测，解决了高速公路重要设施监测的安防监测漏洞，同时提高了高速公路安全管理的监测水平，实现了自动化，智能化。

(2)本发明通过实现雷达数据向云服务器的实时传输，同时当雷达报警触发摄像机后，将实时的视频图像传输到云服务器及客户端软件，实现了高性能无线传输设备，还充分保障了数据传输的快速、稳定和安全；同时无线4G传输及云服务器的方式，不但可以达到与传统有线监控同样的效果，还节约了系统建设的成本，避免了对高速公路主监控系统网络资源的占用。

(3)本发明的雷达安防一体机结构简单、安装便捷，适应多环境场景，减少维护，极大地降低了生命周期成本，保障了高速公路沿线重要设施的安全及道路交通安全，大幅提高了道路交通安全管理水平。

(4)本发明通过自定义监测报警区域，最大限度的缩小了监测范围，避免了漏报或者错报，利用对毫米波天线回收的信号进行信号特征识别，并与数据库单元进行比对，提高了识别的准确率和监测的效率。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明的一种雷达安防一体机结构示意图；

图2为一种雷达安防一体机的监测方法步骤图。

具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种雷达安防一体机，包括雷达感知模块、微处理单元、视频图像采集模块、供电及数据传输模块、无线透传模块和电源模块；

雷达感知模块、微处理单元和视频图像采集模块均通过网口与供电及数据传输模块连接；

雷达感知模块为毫米波雷达系统；毫米波雷达系统用于感知监控区域内移动目标；毫米波雷达系统内设置有报警模块；毫米波雷达系统通过报警模块与视频图像采集模块连接；视频图像采集模块为高清摄像头；

供电及数据传输模块通过网口与无线透传模块连接；无线透传模块通过无线透传模块将数据实时无线透传到云端服务器；

电源模块的输出端分别与供电及数据传输模块和无线透传模块电连接；电源模块的输入端与外部市电电连接，如有特殊需求，我们可以配置太阳能或其他的供电的解决方案。

其中，雷达感知模块、微处理单元、供电及数据传输模块、无线透传模块和电源模块均安装在雷达传感器内；多个雷达传感器固定在高速公路龙门支架上，在固定在高速公路龙门支架上时，还需要对雷达的角度进行调整，一般选择在方位角10-150°视角内，垂直角10°内，有效监测覆盖距离从0.2—60米大范围的安防监测；可依据实际场景自定义触发报警的区域周界范围，无需人工视频巡查介入，是主动安防技术的重要体现。在报警的同时，现场的视频图像会被同时调用并记录；雷达传感器一侧固定有高清摄像头，前端设备也可依据现场的实际情况采取POE的接入方式。

雷达传感器采用77-81Ghz的毫米波(FMCW)技术的智能安防监控雷达，可以安装在固定支架上，系统的工作不受任何光线、污垢和灰尘的影响，可在眩光、全黑、雨雪、烟雾等恶劣天气环境中，实现精确监测。多部雷达与摄像机组合可以迅速形成远距离、长线路的，针对特定安防区域范围内的广域防护；

雷达传感器是采用先进的毫米波雷达技术的旗舰安防传感器产品，产品可实现远距离，广范围的覆盖，实现全天候、全照度下的精准实时监测。其体积小、重量轻、安装便捷、极低的功耗、高标准的防水防尘设计，可以保证在任何恶劣环境条件下正常工作，具有出色的监测性能。

其中，云端服务器通过互联网连接有监控中心软件平台；监控中心软件平台通过mqtt协议订阅云服务器平台的数据，进行筛选获取相关数据进行报警和记录；将雷达安防系统前端的应用简易化、便捷化，并以图像化的方式呈现给现场指挥人员。

其中，高清摄像机由毫米波雷达系统的报警模块触发，开启对高速公路重要设施周边环境实时录像功能，并将视频画面图像传输到监控中心软件平台上界面，并发出预警；高清摄像机可获取到入侵目标的数量、实时方位信息、距离、运动速度及人/车分类的相关数据，并生成目标的运动轨迹，达到提前预警的目的，可同步触发相应的报警装置；高清摄像机的选型可采用国际通用ONVIF协议的任意品牌高清摄像机产品。

亲参阅图2所示，本发明为一种雷达安防一体机的监测方法，包括如下步骤：

步骤S1：在雷达安防系统现场安装布置雷达安防一体机；

步骤S2：在监控中心软件平台上自定义监测报警区域；

步骤S3：毫米雷达传感器通过第一毫米波发射天线向监测公路辐射毫米波，通过第一毫米波接收监测场景的散色毫米波，对监测公路进行实时监测；

步骤S4：当物体进入监测区域时，毫米波雷达传感器通过第一毫米波接收天线接收目标的回波信号，目标回波信号的幅度、相位与频率信息的提取；

步骤S5：数据监控单元将接收到的目标回波信号信息进行中央处理，根据目标回波的幅度、相位、频率信号特征，进行数字信号处理后，提取出入侵目标的属性、大小、方位、距离、速度信息，并在数据库单元中进行比对查找；

步骤S6：数据库比对与目标识别判断，并结合自定义的监测报警区域选择是否发出报警指令；

步骤S7：当发出的是报警指令时，会触发摄像机将实时图像传回监控中心并录像。

其中，步骤S2中，雷达的监控区域为扇形蓝色区域，自定义监测报警区域为蓝色区域内的一块矩形橙色区域，进入蓝色区域内的入侵物体会被雷达记录并发现，进入橙色区域内的入侵物体才会发出警报；橙色区域，视为自定义防止非法闯入区域，任何闯入该区域的移动目标都将在第一时间触发报警，同时触发摄像头上传实时图像并录像；而蓝色区域内，橙色区域以外的其他区域，系统视为安全区域，不做任何报警和触发行为，但同时雷达系统也会将该区域的移动目标反应在软件窗口。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种雷达安防一体机，其特征在于，包括雷达感知模块、微处理单元、视频图像采集模块、供电及数据传输模块、无线透传模块和电源模块，其特征在于：

所述雷达感知模块、微处理单元和视频图像采集模块均通过网口与供电及数据传输模块连接；

所述雷达感知模块为毫米波雷达系统；所述毫米波雷达系统用于感知监控区域内移动目标；所述毫米波雷达系统内设置有报警模块；所述毫米波雷达系统通过报警模块与视频图像采集模块连接；所述视频图像采集模块为高清摄像头；

所述供电及数据传输模块通过网口与无线透传模块连接；所述无线透传模块通过无线透传模块将数据实时无线透传到云端服务器；

所述电源模块的输出端分别与供电及数据传输模块和无线透传模块电连接；所述电源模块的输入端与外部市电电连接。

2.根据权利要求1所述的一种雷达安防一体机，其特征在于，所述雷达感知模块、微处理单元、供电及数据传输模块、无线透传模块和电源模块均安装在雷达传感器内；多个所述雷达传感器固定在高速公路龙门支架上；所述雷达传感器一侧固定有高清摄像头。

3.根据权利要求1所述的一种雷达安防一体机，其特征在于，所述云端服务器通过互联网连接有监控中心软件平台；所述监控中心软件平台通过mqtt协议订阅云服务器平台的数据，进行筛选获取相关数据进行报警和记录。

4.根据权利要求1所述的一种雷达安防一体机，其特征在于，所述高清摄像机由毫米波雷达系统的报警模块触发，开启对高速公路重要设施周边环境实时录像功能，并将视频画面图像传输到监控中心软件平台上界面，并发出预警。

5.一种雷达安防一体机的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：在雷达安防系统现场安装布置雷达安防一体机；

步骤S2：在监控中心软件平台上自定义监测报警区域；

步骤S3：毫米雷达传感器通过第一毫米波发射天线向监测公路辐射毫米波，通过第一毫米波接收监测场景的散色毫米波，对监测公路进行实时监测；

步骤S4：当物体进入监测区域时，毫米波雷达传感器通过第一毫米波接收天线接收目标的回波信号，目标回波信号的幅度、相位与频率信息的提取；

步骤S5：数据监控单元将接收到的目标回波信号信息进行中央处理，根据目标回波的幅度、相位、频率信号特征，进行数字信号处理后，提取出入侵目标的属性、大小、方位、距离、速度信息，并在数据库单元中进行比对查找；

步骤S6：数据库比对与目标识别判断，并结合自定义的监测报警区域选择是否发出报警指令；

步骤S7：当发出的是报警指令时，会触发摄像机将实时图像传回监控中心并录像。

6.根据权利要求5所述的一种雷达安防一体机的监测方法，其特征在于，所述步骤S2中，雷达的监控区域为扇形蓝色区域，自定义监测报警区域为蓝色区域内的一块矩形橙色区域，进入蓝色区域内的入侵物体会被雷达记录并发现，进入橙色区域内的入侵物体才会发出警报。

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