CN113947856A - 基于应力发光材料的重点区域入侵监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于应力发光材料的重点区域入侵监测方法，将应力发光材料涂覆于重点区域周界着力点，比如变电站外墙、通信基站外墙、金库钥匙孔、保险柜侧壁；应力发光材料会在应力作用下辐射出光信号；光度计(如光敏电阻)探测到光信号强度超过阈值即判断入侵事件发生并执行应对策略。与传统方案相比，本发明具有能耗低、隐蔽性强、覆盖范围广、识别能力强、抗干扰能力强等诸多优点，可以为重点区域提供成本低廉、简单易行、长时有效的周界安全保证。
Description
技术领域
本发明属于光学测量与传感领域，具体是指通过探测应力发光材料在应力作用下辐射出的光信号、对重点区域进行入侵监测的技术，具体是一种基于应力发光材料的重点区域入侵监测方法。
背景技术
周界安全技术是指利用各种传感系统对重点区域周围环境进行预警感知、实现安全关切重点区域“非我勿近”入侵监测的技术。所谓安全关切重点区域，既可指重点目标(如高压变电站、通信基站等)所在地附近一定范围内的开阔区域，也可指存储重要目标的封闭空间(如银行金库、保密柜等)。通过周界安全技术，既可形成对入侵事件的实时感知能力和预警甄别能力，亦可形成对入侵事件的长时监测能力和过程回溯能力。
常见的周界安全技术包括摄像头监控系统、红外感应系统、光纤传感系统等：摄像头可通过连续拍摄、图像处理、模式识别等步骤对入侵事件进行监测，但在视频流欺骗等手段下面临失灵风险；红外感应系统可捕捉入侵者辐射的红外线并探知入侵事件，但在防红外覆层等手段下面临失灵风险；光纤传感系统对声音、振动、应力、热量等物理量均具有较高的探测灵敏度，然而，高精度激光器和高灵敏度探测器的使用将严重影响光纤传感系统的续航时间，成本偏高且能耗较大。
发明内容
针对现有技术中安全关切重点区域特别是存储重要目标的封闭空间(如保险柜)需要成本低廉、简单易行、长时有效的周界安全手段，现有技术无法满足上述需求、摄像头监控和红外感知存在失灵风险；光纤传感系统成本偏高且能耗较大等问题，本发明提出了一种基于应力发光材料的重点区域入侵监测方法，提出的基于应力发光材料的重点区域入侵监测技术具有能耗低、隐蔽性强、覆盖范围广、识别能力强、抗干扰能力强等诸多优点，可以作为现有周界安全体系的重要补充，为长时间续航周界安全提供新思路。
为了达到上述效果，本发明提供的基于应力发光材料的重点区域入侵监测方法，包括：
步骤一、在重点区域周界设置着力点；
步骤二、将应力发光材料涂覆于着力点；
步骤三、当入侵事件发生时，检测重点区域周界着力分布变化时产生的能量作用于应力发光材料而辐射的光信号；
步骤四、捕捉着力点附近的光信号并进行阈值判别；
步骤五、当光信号强度超过阈值时，判定入侵事件发生并通过反应电路执行应对策略。
优选的，上述监测方法具有多种不同应用模式，包括但不限于：
对于开放性重点区域，作为周界安全系统的重要组成部分，填补摄像头监控系统和红外感应系统的监测盲区并保持光纤传感系统的休眠但警觉的状态；
对于封闭性重点区域，为正常开启和暴力破解提供甄别方案；
对于长期处于封闭状态、自身容积较小、独立供电的搬移式重点区域，支持长时稳定入侵监测。
优选的，上述应力发光材料将动能转换为光能，在应力作用下会辐射光信号，光信号强度与应力大小正相关。
优选的，上述应力发光材料包括ZnS、ZnS:Cu2+、ZnS:Mn2+、ZnS:Al3+/Cu2+、ZnS:Mn2+/Cu2+,ZnS:Al3+/Mn2+/Cu2+、SrAl2O4Ca、CaZnOS:Sr、CaZnOS:Mn、CaZnOS:Pr、CaZnOS:Ho、CaZnOS:Er、CaZnOS:Dy、CaZnOS:Sm、CaZnOS:Eu、CaZnOS:Tm、CaZnOS:Nd、CaZnOS:Yb其中任意一种。
优选的，上述探测到光信号强度通过光度计完成，光度计为光敏电阻、光敏二极管、摄像头或热成像仪中的任意一种。
优选的，上述光度计实现光信号强度的测量，测量结果由反应电路读取；光度计光敏面可根据背景光情况进行遮挡封装或配置带阻滤波器。
优选的，上述步骤五的应对策略包括：
唤醒处于待机状态的其它周界安全系统；
将入侵监测信息实施传递给其它周界安全系统控制终端以获取入侵事件细节信息；
将报警信号发送给本地监控平台；
将报警信号通过通信链路；
警报或警告。
一种实现如上述基于应力发光材料的重点区域入侵监测方法的系统，包括光度计、周界安全系统、通信链路、警报/警告系统，所述周界安全系统包括但不限于摄像头监控系统、红外感应系统、光纤传感系统，在重点区域周界设置着力点，着力点附近设置光度计，将应力发光材料涂覆于着力点，当入侵事件发生时，所述光度计检测重点区域周界着力分布变化时产生的能量作用于应力发光材料而辐射的光信号，所述捕捉着力点附近的光信号并进行阈值判别，当光信号强度超过阈值时，判定入侵事件发生并通过反应电路执行应对策略。
优选的，上述系统唤醒处于待机状态的其它周界安全系统，包括但不限于摄像头监控系统、红外感应系统、光纤传感系统；将入侵监测信息实施传递给其它周界安全系统控制终端以获取入侵事件细节信息；将报警信号发送给本地监控平台；将报警信号通过通信链路发送给远端监控平台；通过警报灯、蜂鸣器、响铃发出警报或警告。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明在实现高维复用量子通信系统的过程中，采用芯片集成光路的技术方案，利用芯片集成光路的低功耗、低损耗、高稳定性、高光学性能等优点，实现高维复用量子通信系统的全芯片集成。本发明利用了光学自由度之间的相对独立性和单个光学自由度可密集编码特性，在传统单维量子通信系统的基础上实现了量子信息速率的提升，有望推动量子通信技术的小型化、普及化、高速化工程应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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示出了本发明基于应力发光材料的重点区域入侵监测系统示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
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……”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。
本发明提供一种基于应力发光材料的重点区域入侵监测方法的实施例，包括：
S101、在重点区域周界设置着力点；
S102、将应力发光材料涂覆于着力点；
S103、当入侵事件发生时，检测重点区域周界着力分布变化时产生的能量作用于应力发光材料而辐射的光信号；
S104、捕捉着力点附近的光信号并进行阈值判别；
S105、当光信号强度超过阈值时，判定入侵事件发生并通过反应电路执行应对策略。
如图1所示，本发明提供一种基于应力发光材料的重点区域入侵监测系统的实施例，工作原理如图1所示：存储重要目标的重点区域可以是开放区间也可以是封闭区间；重点区域周界适当位置涂有应力发光材料；入侵者企图进入重点区域时会触发应力发光材料所处位置的着力分布变化；产生的光辐射信号由光度计接收；经过阈值判定和虚警排除后，反应电路执行应对策略，将报警信号经(如无线)通信链路回传给保卫人员，同时唤醒处于低功耗待机状态的(如摄像头)周界安防系统，获取更全面的入侵态势信息。
在一些实施例中，上述监测方法具有多种不同应用模式，包括但不限于：
对于开放性重点区域，作为周界安全系统的重要组成部分，填补摄像头监控系统和红外感应系统的监测盲区并保持光纤传感系统的休眠但警觉的状态；
对于封闭性重点区域，为正常开启和暴力破解提供甄别方案；
对于长期处于封闭状态、自身容积较小、独立供电的搬移式重点区域，支持长时稳定入侵监测。
在一些实施例中，应用模式包括：
(1)对于开放型重点区域如高压变电站、通信基站等，本发明所述入侵监测系统可作为周界安全系统的重要组成部分，填补摄像头监控系统和红外感应系统的监测盲区，并实现光纤传感系统的“休眠并警觉”功能；
(2)对于封闭型重点区域如银行金库、保密柜等，本发明所述入侵监测系统除具备(1)中所述各种功能外，还能为“正常开启”和“暴力破解”动作的甄别提供可行方案，即基于应力发光材料光辐射强度与应力大小正相关的原理，通过光辐射强度测量判断着力点受力是否超出“正常开启”动作可接受范围；
(3)对于长期处于封闭状态、自身容积较小、独立供电的搬移式重点区域，得益于近零功耗(被动监测方式)、较低虚警率(暗室条件)、较低成本(光敏电阻和简单电路)等诸多优点。
在一些实施例中，上述应力发光材料将动能转换为光能，在应力作用下会辐射光信号，光信号强度与应力大小正相关。
在一些实施例中，上述应力发光材料包括ZnS、ZnS:Cu2+、ZnS:Mn2+、ZnS:Al3+/Cu2+、ZnS:Mn2+/Cu2+、ZnS:Al3+/Mn2+/Cu2+、SrAl2O4Ca、CaZnOS:Sr、CaZnOS:Mn、CaZnOS:Pr、CaZnOS:Ho、CaZnOS:Er、CaZnOS:Dy、CaZnOS:Sm、CaZnOS:Eu、CaZnOS:Tm、CaZnOS:Nd、CaZnOS:Yb其中任意一种。
本发明还提供一种实施例，包括：
首先，将应力发光材料喷涂于重点区域周界着力点上，应力发光材料主要包括ZnS、ZnS:Cu2+、ZnS:Mn2+、ZnS:Al3+/Cu2+、ZnS:Mn2+/Cu2+、ZnS:Al3+/Mn2+/Cu2+、SrAl2O4Ca、CaZnOS:Sr、CaZnOS:Mn、CaZnOS:Pr、CaZnOS:Ho、CaZnOS:Er、CaZnOS:Dy、CaZnOS:Sm、CaZnOS:Eu、CaZnOS:Tm、CaZnOS:Nd、CaZnOS:Yb等其中任意一种，并通过应力测试获取应力发光材料辐射光强度与应力大小之间的对应关系；其次，将光度计置于应力发光材料喷涂面附近，光度计光敏面平行于应力发光材料喷涂面、距离适中以保证最大灵敏度，光度计可根据需求选用光敏电阻、光敏二极管、摄像头或热成像仪，并根据背景光情况对光度计光敏面进行遮挡封装或通过带阻滤波降低环境噪声影响；最后，将光度计的测量信号导入反应电路并进行阈值比较，甄别入侵事件和虚警事件，并执行应对策略，应对策略包括唤醒处于待机状态的其它周界安全系统、将入侵监测信息传递给其它周界安全系统的控制终端(如摄像头角度控制器)、将报警信号发送给本地监控平台、将报警信号通过无线通信链路发送给远端监控平台(人员)等。
在一些实施例中，上述探测到光信号强度通过光度计完成，光度计为光敏电阻、光敏二极管、摄像头或热成像仪中的任意一种。
在一些实施例中，上述光度计实现光信号强度的测量，测量结果由反应电路读取；光度计光敏面可根据背景光情况进行遮挡封装或配置带阻滤波器。
在一些实施例中，上述步骤五的应对策略包括：
唤醒处于待机状态的其它周界安全系统；
将入侵监测信息实施传递给其它周界安全系统控制终端以获取入侵事件细节信息；
将报警信号发送给本地监控平台；
将报警信号通过通信链路；
警报或警告。
本发明还提供一种实现基于应力发光材料的重点区域入侵监测方法的系统，包括光度计、周界安全系统、通信链路、警报/警告系统，所述周界安全系统包括但不限于摄像头监控系统、红外感应系统、光纤传感系统，在重点区域周界设置着力点，着力点附近设置光度计，将应力发光材料涂覆于着力点，当入侵事件发生时，所述光度计检测重点区域周界着力分布变化时产生的能量作用于应力发光材料而辐射的光信号，所述捕捉着力点附近的光信号并进行阈值判别，当光信号强度超过阈值时，判定入侵事件发生并通过反应电路执行应对策略。
在一些实施例中，上述系统唤醒处于待机状态的其它周界安全系统，包括但不限于摄像头监控系统、红外感应系统、光纤传感系统；将入侵监测信息实施传递给其它周界安全系统控制终端以获取入侵事件细节信息；将报警信号发送给本地监控平台；将报警信号通过通信链路发送给远端监控平台；通过警报灯、蜂鸣器、响铃发出警报或警告。
本发明提供一种计算机可读存储介质的实施例，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明取得了以下显著效果：
1、解决现有周界安全技术的部分瓶颈问题，提升周界安全系统的监测能力，具体来说，摄像头监控系统存在视觉死角、在光照不佳、人为遮挡、视频流欺骗等手段下面临失灵风险；红外感应系统对防红外设备感知能力有限；光纤传感系统需要高精度激光器和高灵敏度探测器，成本偏高且能耗巨大。
2、本发明所述重点区域入侵监测系统仅包括应力发光材料、光度计和简单的反应电路；应力发光材料可以喷涂于重点区域任何着力点；入侵者无法实现估计应力发光材料的喷涂位置，更无法彻底消除入侵动作对重点区域周围着力分布的影响；通过优化应力发光材料的化学组分可将发光光谱移出太阳光谱，通过对光度计的有效遮挡可消除环境噪声(主要是太阳光)影响。
3、本发明所述技术方案具有功耗低、隐蔽性强、覆盖范围广、识别能力强、抗干扰能力强等诸多优点，可为各类重点区域(特别是存储有重要目标的封闭区域)提供成本低廉、简单易行、长时有效的周界安全保证。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，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、商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、商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、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种基于应力发光材料的重点区域入侵监测方法，其特征在于所述方法包括：
步骤一、在重点区域周界设置着力点；
步骤二、将应力发光材料涂覆于着力点；
步骤三、当入侵事件发生时，检测重点区域周界着力分布变化时产生的能量作用于应力发光材料而辐射的光信号；
步骤四、捕捉着力点附近的光信号并进行阈值判别；
步骤五、当光信号强度超过阈值时，判定入侵事件发生并通过反应电路执行应对策略。
2.根据权利要求1所述的基于应力发光材料的重点区域入侵监测方法，其特征在于，所述监测方法具有多种不同应用模式，包括但不限于：
对于开放性重点区域，作为周界安全系统的重要组成部分，填补摄像头监控系统和红外感应系统的监测盲区并保持光纤传感系统的休眠但警觉的状态；
对于封闭性重点区域，为正常开启和暴力破解提供甄别方案；
对于长期处于封闭状态、自身容积较小、独立供电的搬移式重点区域，支持长时稳定入侵监测。
3.根据权利要求1或2所述的基于应力发光材料的重点区域入侵监测方法，其特征在于，所述应力发光材料将动能转换为光能，在应力作用下会辐射光信号，光信号强度与应力大小正相关。
4.根据权利要求3所述的基于应力发光材料的重点区域入侵监测方法，其特征在于，所述应力发光材料包括ZnS、ZnS:Cu2+、ZnS:Mn2+、ZnS:Al3+/Cu2+、ZnS:Mn2+/Cu2+,ZnS:Al3+/Mn2+/Cu2+、SrAl2O4Ca、CaZnOS:Sr、CaZnOS:Mn、CaZnOS:Pr、CaZnOS:Ho、CaZnOS:Er、CaZnOS:Dy、CaZnOS:Sm、CaZnOS:Eu、CaZnOS:Tm、CaZnOS:Nd、CaZnOS:Yb其中任意一种。
5.根据权利要求1或2所述的基于应力发光材料的重点区域入侵监测方法，其特征在于，所述探测到光信号强度通过光度计完成，光度计为光敏电阻、光敏二极管、摄像头或热成像仪中的任意一种。
6.根据权利要求5所述的基于应力发光材料的重点区域入侵监测方法，其特征在于，所述光度计实现光信号强度的测量，测量结果由反应电路读取；光度计光敏面可根据背景光情况进行遮挡封装或配置带阻滤波器。
7.根据权利要求1所述的基于应力发光材料的重点区域入侵监测方法，其特征在于，所述步骤五的应对策略包括：
唤醒处于待机状态的其它周界安全系统；
将入侵监测信息实施传递给其它周界安全系统控制终端以获取入侵事件细节信息；
将报警信号发送给本地监控平台；
将报警信号通过通信链路；
警报或警告。
8.一种实现如权利要求1-7所述基于应力发光材料的重点区域入侵监测方法的系统，包括光度计、周界安全系统、通信链路、警报/警告系统，所述周界安全系统包括但不限于摄像头监控系统、红外感应系统、光纤传感系统，在重点区域周界设置着力点，着力点附近设置光度计，将应力发光材料涂覆于着力点，当入侵事件发生时，所述光度计检测重点区域周界着力分布变化时产生的能量作用于应力发光材料而辐射的光信号，所述捕捉着力点附近的光信号并进行阈值判别，当光信号强度超过阈值时，判定入侵事件发生并通过反应电路执行应对策略。
9.根据权利要求8所述的系统，所述系统唤醒处于待机状态的其它周界安全系统，包括但不限于摄像头监控系统、红外感应系统、光纤传感系统；将入侵监测信息实施传递给其它周界安全系统控制终端以获取入侵事件细节信息；将报警信号发送给本地监控平台；将报警信号通过通信链路发送给远端监控平台；通过警报灯、蜂鸣器、响铃发出警报或警告。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
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