CN114265109A - 一种通过声波及震动实现边防安全检测系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及军工技术领域，尤其为一种通过声波及震动实现边防安全检测系统及装置，包括声波及震动检测模块、中央处理器和无线传输模块，所述声波及震动检测模块用于获取震动信号和声波信号，所述中央处理器用于接收声波及震动检测模块获取的震动信号和声波信号，处理后传输给无线传输模块，所述无线传输模块用于将中央处理器处理后的震动信号和声波信号通过无线信号发送给指挥部。本发明能够实现利用电学系统来代替人力对边防安全进行把控，提高了安全预防准度，且减少了人力输入。
Description
技术领域
本发明属于军工技术领域，具体涉及一种通过声波及震动实现边防安全检测系统及装置。
背景技术
边防涉及国家的政治、经济、军事、外交、文化、民族、宗教、科技、地缘等诸多方面。而边防安全则直接关系到国家稳定。在我国的一些边防区域，由于国界线长度大，且一些位置环境比较恶劣，士兵驻守成为了一项难题，随着科技的不断进步，通过机械和系统来代替人工检测边防安全也成为了亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种通过声波及震动实现边防安全检测系统及装置，以解决上述背景技术中提出的缺陷。
本发明采用的技术方案如下：
一方面提供一种通过声波及震动实现边防安全检测系统，包括声波及震动检测模块、中央处理器和无线传输模块，所述声波及震动检测模块与所述中央处理器电连接，所述中央处理器与所述无线传输模块电连接，所述声波及震动检测模块用于获取震动信号和声波信号，所述中央处理器用于接收声波及震动检测模块获取的震动信号和声波信号，处理后传输给无线传输模块，所述无线传输模块用于将中央处理器处理后的震动信号和声波信号通过无线信号发送给指挥部。
作为本发明的一种优选技术方案：所述声波及震动检测模块包括信号接收单元和滤波单元，所述信号接收单元与所述滤波单元电连接，用于将接收到的震动信号和声波信号进行滤波处理，所述中央处理器至少包括正常声波和震动信号录入单元和判断单元，所述正常声波和震动信号录入单元用于在调试模式记录正常声波和震动信号，并作为判断依据，所述判断单元用于在使用模式将所述声波及震动检测模块传输来的信号与所述判断依据进行对比，当与所述判断依据不一致时，执行将信号传输给无线传输模块的操作。
另一方面提供一种通过声波及震动实现边防安全检测装置，包括用于装载并执行权利要求1-2任一项所述的通过声波及震动实现边防安全检测系统的计算机，还包括底板，所述底板的上方设有顶板，所述底板与所述顶板之间通过支撑柱连接，所述底板底部中心处安装有震动检测机构，所述底板底部四角处安装有油缸，所述震动检测机构通过油缸进入地下对地面的震动进行检测，所述顶板上安装有声波检测机构，所述声波检测机构与顶板可转动连接，进行旋转并检测声波。
作为本发明的一种优选技术方案：所述声波检测机构包括转动连接在所述顶板上表面的转盘和位于所述转盘上方的检测头，所述转盘与所述检测头通过支撑杆连接，所述检测头为球形中空结构，所述检测头的一端设有开口，且在所述检测头内部安装有声波传感器，所述顶板的下表面安装有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴穿过所述顶板并与所述转盘同轴固定。
作为本发明的一种优选技术方案：所述震动检测机构包括钻杆和安装于所述钻杆顶端的电机箱，所述电机箱的顶部安装有电池，所述电池通过轴承与所述底板的底面转动连接，所述底板的上表面安装有减速电机，所述减速电机的输出轴穿过所述底板并与所述电池同轴固定，所述震动检测机构还包括破土组件，所述破土组件包括破土块、竖板、弧面板和微型气泵。
作为本发明的一种优选技术方案：所述钻杆的内部沿其径向开有贯穿钻杆的破土滑槽，所述破土滑槽的顶部开有与所述破土滑槽连通的竖板滑槽，所述竖板滑槽的顶部开有与所述竖板滑槽连通的推块滑槽，所述推块滑槽的顶部开有与所述推块滑槽连通的丝杠槽，所述丝杠槽与所述电机箱的内腔连通，在所述电机箱内安装有第一驱动电机，所述丝杠槽内设有丝杠，所述丝杠与所述丝杠槽转动连接，所述第一驱动电机的输出轴与所述丝杠同轴固定，所述推块滑槽内设有推块，所述推块滑槽与所述推块的外壁相贴合，且所述推块可在所述推块滑槽内上下滑动，且所述丝杠的一端插入所述推块并与其螺纹连接。
作为本发明的一种优选技术方案：所述破土滑槽内设有两个相互对称的破土块，所述破土块可在所述破土滑槽内水平滑动，且所述破土块的外端固定有弧面板，所述弧面板的外壁与所述钻杆的外表面形状完全贴合，所述破土块的另一端顶部设有与其一体成型的竖板，所述竖板可在所述竖板滑槽内水平滑动，在所述竖板与所述竖板滑槽内端壁之间设有复位弹簧。
作为本发明的一种优选技术方案：所述推块的底端为三角形结构，两个所述竖板相互靠近的一端顶部倒角形成斜槽，所述推块的底端的三角形结构尖端与两个斜槽合成的三角形形状适配。
作为本发明的一种优选技术方案：所述破土块的内部开设有横向的两个检测器滑槽，两个检测器滑槽相互对称，所述破土块的两侧外壁分别开设有与所述检测器滑槽连通的外孔，两个检测器滑槽之间设有气腔，所述气腔与所述检测器滑槽连通，所述检测器滑槽内可滑动地设有震动检测器，所述震动检测器包括滑动杆、位于所述滑动杆外端的振动传感器和位于所述滑动杆内端的挡片，所述振动传感器和滑动杆的外径与所述外孔的直径相适配，所述外孔的直径小于所述挡片的外径，所述气腔的直径小于所述挡片的外径，所述挡片的外径与所述检测器滑槽的直径相适配。
作为本发明的一种优选技术方案：所述破土块的顶部安装有微型气泵，所述微型气泵的顶部和底部均开有气口，所述破土块的顶部开有与所述气腔连通的气孔，所述气孔与所述微型气泵的底部气口连通并通过密封胶密封。
1、本发明通过声波及震动检测模块获取震动信号和声波信号，中央处理器接收声波及震动检测模块获取的震动信号和声波信号，处理后传输给无线传输模块，无线传输模块用于将中央处理器处理后的震动信号和声波信号通过无线信号发送给指挥部，能够实现利用电学系统来代替人力对边防安全进行把控，提高了安全预防准度，且减少了人力输入。
2、本发明通过系统中调试模式和使用模式两个模式，调试模式和使用模式可通过计算机进行切换，在调试模式中，通过中央处理器的声波和震动信号录入单元记录平时正常状态时的声波及震动信号，目的是在使用模式下可排除这些情况导致的声波信号和震动信号，在使用模式中，判断单元在判断出异常的声波信号和震动信号时，再通过无线信号发送给指挥部，这样能够大大提高误报情况的发生，使得系统可行性进一步提高。
3、本发明考虑到声波信号往往比较分散，则通过不断旋转的方式采集各个位置的声波，通过声波检测机构的第二驱动电机带动整个声波检测机构转动，球形的检测头配以开口的方式，能够将收集到的声波信号聚拢在检测头内部，更便于声波传感器采集到声波信号。
4、本发明采用入地进行检测震动信号的方式，通过三个阶段来使得振动传感器进入到地面最佳位置来采集震动信号，能够使得震动信号的采集位置达到最佳位置。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图之一；
图2为本发明整体结构示意图之二；
图3为本发明中局部结构示意图之一；
图4为本发明中部分结构的俯视图；
图5为本发明图4中A-A方向的剖视图；
图6为本发明中部分结构的仰视图；
图7为本发明图6中C-C方向的剖视图；
图8为本发明中局部结构示意图之二；
图9为本发明中局部结构分解图之一；
图10为本发明中局部结构示意图之三
图11为本发明中局部结构示意图之四；
图12为本发明中破土块和弧面板的俯视图；
图13为本发明图12中B-B方向的剖视图；
图14为本发明中震动检测器的结构示意图；
图15为本发明中声波检测机构的结构示意图。
图中：1、底板；2、顶板；20、支撑柱；3、声波检测机构；30、检测头；300、开口；301、声波传感器；31、转盘；32、支撑杆；4、震动检测机构；40、钻杆；400、破土滑槽；401、竖板滑槽；402、推块滑槽；403、丝杠槽；41、电机箱；42、电池；43、破土组件；430、破土块；4300、外孔；4301、气孔；4302、检测器滑槽；4303、气腔；431、竖板；4310、斜槽；432、弧面板；433、微型气泵；44、丝杠；45、推块；46、复位弹簧；47、震动检测器；470、振动传感器；471、滑动杆；472、挡片；48、第一驱动电机；5、减速电机；6、油缸；7、第二驱动电机；8、轴承。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，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。
参照图1-15，本发明优选实施例提供了一种通过声波及震动实现边防安全检测系统，包括声波及震动检测模块、中央处理器、无线传输模块，声波及震动检测模块与中央处理器电连接，中央处理器与无线传输模块电连接，声波及震动检测模块用于获取震动信号和声波信号，中央处理器用于接收声波及震动检测模块获取的震动信号和声波信号，处理后传输给无线传输模块，无线传输模块用于将中央处理器处理后的震动信号和声波信号通过无线信号发送给指挥部。
进一步的，声波及震动检测模块包括信号接收单元和滤波单元，信号接收单元与滤波单元电连接，用于将接收到的震动信号和声波信号进行滤波处理，中央处理器至少包括正常声波和震动信号录入单元和判断单元，正常声波和震动信号录入单元用于在调试模式记录正常声波和震动信号，并作为判断依据，判断单元用于在使用模式将声波及震动检测模块传输来的信号与判断依据进行对比，当与判断依据不一致时，执行将信号传输给无线传输模块的操作。该系统中，包括调试模式和使用模式两个模式，调试模式和使用模式可通过计算机进行切换，在调试模式中，通过中央处理器的声波和震动信号录入单元记录平时正常状态时的声波及震动信号，目的是在使用模式下可排除这些情况导致的声波信号和震动信号，在使用模式中，判断单元在判断出异常的声波信号和震动信号时，再通过无线信号发送给指挥部，这样能够大大提高误报情况的发生，使得系统可行性进一步提高。
另外，本实施例还提供了一种通过声波及震动实现边防安全检测装置，包括用于装载并执行通过声波及震动实现边防安全检测系统的计算机，还包括底板1，底板1的上方设有顶板2，底板1与顶板2之间通过支撑柱20连接，底板1底部中心处安装有震动检测机构4，底板1底部四角处安装有油缸6，震动检测机构4通过油缸6进入地下对地面的震动进行检测，其中，油缸6分布在四角处，用于支撑整个装置，当油缸6的活塞杆伸长时，整个装置升起，当油缸6的活塞杆缩回时，整个装置下降，在下降的过程中，震动检测机构4会进入地面，顶板2上安装有声波检测机构3，声波检测机构3与顶板2可转动连接，进行旋转并检测声波。在具体检测过程中，为了提高声波信号和震动信号获取的全面和准确，当在地面1-2m的位置时，检测的震动信号最佳。而声波信号往往比较分散，则通过不断旋转的方式采集各个位置的声波。
具体的，声波检测机构3包括转动连接在顶板2上表面的转盘31和位于转盘31上方的检测头30，转盘31与检测头30通过支撑杆32连接，检测头30为球形中空结构，检测头30的一端设有开口300，且在检测头30内部安装有声波传感器301，顶板2的下表面安装有第二驱动电机7，第二驱动电机7的输出轴穿过顶板2并与转盘31同轴固定。第二驱动电机7带动整个声波检测机构3转动，球形的检测头30配以开口300的方式，能够将收集到的声波信号聚拢在检测头30内部，更便于声波传感器301采集到声波信号。
震动检测机构4包括钻杆40和安装于钻杆40顶端的电机箱41，电机箱41的顶部安装有电池42，电池42通过轴承8与底板1的底面转动连接，底板1的上表面安装有减速电机5，减速电机5的输出轴穿过底板1并与电池42同轴固定，震动检测机构4还包括破土组件43，破土组件43包括破土块430、竖板431、弧面板432和微型气泵433。具体的，钻杆40的内部沿其径向开有贯穿钻杆40的破土滑槽400，破土滑槽400的顶部开有与破土滑槽400连通的竖板滑槽401，竖板滑槽401的顶部开有与竖板滑槽401连通的推块滑槽402，推块滑槽402的顶部开有与推块滑槽402连通的丝杠槽403，丝杠槽403与电机箱41的内腔连通，在电机箱41内安装有第一驱动电机48，丝杠槽403内设有丝杠44，丝杠44与丝杠槽403转动连接，第一驱动电机48的输出轴与丝杠44同轴固定，推块滑槽402内设有推块45，推块滑槽402与推块45的外壁相贴合，且推块45可在推块滑槽402内上下滑动，且丝杠44的一端插入推块45并与其螺纹连接。破土滑槽400内设有两个相互对称的破土块430，破土块430可在破土滑槽400内水平滑动，且破土块430的外端固定有弧面板432，弧面板432的外壁与钻杆40的外表面形状完全贴合，破土块430的另一端顶部设有与其一体成型的竖板431，竖板431可在竖板滑槽401内水平滑动，在竖板431与竖板滑槽401内端壁之间设有复位弹簧46。推块45的底端为三角形结构，两个竖板431相互靠近的一端顶部倒角形成斜槽4310，推块45的底端的三角形结构尖端与两个斜槽4310合成的三角形形状适配。破土块430的内部开设有横向的两个检测器滑槽4302，两个检测器滑槽4302相互对称，破土块430的两侧外壁分别开设有与检测器滑槽4302连通的外孔4300，两个检测器滑槽4302之间设有气腔4303，气腔4303与检测器滑槽4302连通，检测器滑槽4302内可滑动地设有震动检测器47，震动检测器47包括滑动杆471、位于滑动杆471外端的振动传感器470和位于滑动杆471内端的挡片472，振动传感器470和滑动杆471的外径与外孔4300的直径相适配，外孔4300的直径小于挡片472的外径，气腔4303的直径小于挡片472的外径，挡片472的外径与检测器滑槽4302的直径相适配。破土块430的顶部安装有微型气泵433，微型气泵433的顶部和底部均开有气口，破土块430的顶部开有与气腔4303连通的气孔4301，气孔4301与微型气泵433的底部气口连通并通过密封胶密封。在震动检测机构4使用的过程中，有三个阶段，第一阶段是通过油缸6的活塞杆缩回，使得整个装置下行，带动钻杆40接触到地面，此时开启减速电机5，减速电机5带动钻杆40旋转，在下行过程中破开地面的表面土地，进入到地面内，在进入到破土组件43到达离地面1-2m的位置时，停止油缸6和减速电机5。考虑到振动传感器470采集的精准性，必须使得振动传感器470直接接触土地进行检测。第二阶段，此时通过第一驱动电机48带动丝杠44转动，在螺纹作用下，与其螺纹连接的推块45向下滑动，并通过其底部的三角形结构插入到两个斜槽4310之间，将两个竖板431向两侧推移，此时复位弹簧46压缩蓄力，带动破土块430及弧面板432向外伸出，伸出到极限距离时，停止第一驱动电机48。第三阶段，此时开启微型气泵433的充气功能，气泵433的底部气口通过气孔4301向气腔4303内充气，气腔4303内气压增大并推动两侧的挡片472带动滑动杆471及振动传感器470伸出，此时振动传感器470插入到地面土壤内，即可开始采集震动信号。
考虑到钻杆40需要旋转，其内部的第一驱动电机48、微型气泵433和振动传感器470不方便接线供电，则采用可充电的电池42为其进行供电，电池42可拆卸更换和充电。其中第一驱动电机48、微型气泵433均采用遥控器进行远程控制，而振动传感器470则采用带蓝牙传输模块的传感器，方便通过蓝牙来反馈信号。
进一步的，在不需要检测时，开启微型气泵433的吸抽气功能，将气腔4303的气压减小，此时，挡片472带动滑动杆471及振动传感器470缩回至破土块430内，反向转动第一驱动电机48，则推块45上升回位，在复位弹簧46的弹力作用下破土块430及弧面板432回位，再开启油缸6使其活塞杆缩回来将钻杆40抽出即可。本装置可以通过卡车进行装载，移动到不同位置进行采集信号。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种通过声波及震动实现边防安全检测系统，其特征在于：包括声波及震动检测模块、中央处理器和无线传输模块，所述声波及震动检测模块与所述中央处理器电连接，所述中央处理器与所述无线传输模块电连接，所述声波及震动检测模块用于获取震动信号和声波信号，所述中央处理器用于接收声波及震动检测模块获取的震动信号和声波信号，处理后传输给无线传输模块，所述无线传输模块用于将中央处理器处理后的震动信号和声波信号通过无线信号发送给指挥部。
2.根据权利要求1所述的通过声波及震动实现边防安全检测系统，其特征在于：所述声波及震动检测模块包括信号接收单元和滤波单元，所述信号接收单元与所述滤波单元电连接，用于将接收到的震动信号和声波信号进行滤波处理，所述中央处理器至少包括正常声波和震动信号录入单元和判断单元，所述正常声波和震动信号录入单元用于在调试模式记录正常声波和震动信号，并作为判断依据，所述判断单元用于在使用模式将所述声波及震动检测模块传输来的信号与所述判断依据进行对比，当与所述判断依据不一致时，执行将信号传输给无线传输模块的操作。
3.一种通过声波及震动实现边防安全检测装置，包括用于装载并执行权利要求1-2任一项所述的通过声波及震动实现边防安全检测系统的计算机，还包括底板(1)，所述底板(1)的上方设有顶板(2)，所述底板(1)与所述顶板(2)之间通过支撑柱(20)连接，其特征在于：所述底板(1)底部中心处安装有震动检测机构(4)，所述底板(1)底部四角处安装有油缸(6)，所述震动检测机构(4)通过油缸(6)进入地下对地面的震动进行检测，所述顶板(2)上安装有声波检测机构(3)，所述声波检测机构(3)与顶板(2)可转动连接，进行旋转并检测声波。
4.根据权利要求3所述的通过声波及震动实现边防安全检测装置，其特征在于：所述声波检测机构(3)包括转动连接在所述顶板(2)上表面的转盘(31)和位于所述转盘(31)上方的检测头(30)，所述转盘(31)与所述检测头(30)通过支撑杆(32)连接，所述检测头(30)为球形中空结构，所述检测头(30)的一端设有开口(300)，且在所述检测头(30)内部安装有声波传感器(301)，所述顶板(2)的下表面安装有第二驱动电机(7)，所述第二驱动电机(7)的输出轴穿过所述顶板(2)并与所述转盘(31)同轴固定。
5.根据权利要求3所述的通过声波及震动实现边防安全检测装置，其特征在于：所述震动检测机构(4)包括钻杆(40)和安装于所述钻杆(40)顶端的电机箱(41)，所述电机箱(41)的顶部安装有电池(42)，所述电池(42)通过轴承(8)与所述底板(1)的底面转动连接，所述底板(1)的上表面安装有减速电机(5)，所述减速电机(5)的输出轴穿过所述底板(1)并与所述电池(42)同轴固定，所述震动检测机构(4)还包括破土组件(43)，所述破土组件(43)包括破土块(430)、竖板(431)、弧面板(432)和微型气泵(433)。
6.根据权利要求5所述的通过声波及震动实现边防安全检测装置，其特征在于：所述钻杆(40)的内部沿其径向开有贯穿钻杆(40)的破土滑槽(400)，所述破土滑槽(400)的顶部开有与所述破土滑槽(400)连通的竖板滑槽(401)，所述竖板滑槽(401)的顶部开有与所述竖板滑槽(401)连通的推块滑槽(402)，所述推块滑槽(402)的顶部开有与所述推块滑槽(402)连通的丝杠槽(403)，所述丝杠槽(403)与所述电机箱(41)的内腔连通，在所述电机箱(41)内安装有第一驱动电机(48)，所述丝杠槽(403)内设有丝杠(44)，所述丝杠(44)与所述丝杠槽(403)转动连接，所述第一驱动电机(48)的输出轴与所述丝杠(44)同轴固定，所述推块滑槽(402)内设有推块(45)，所述推块滑槽(402)与所述推块(45)的外壁相贴合，且所述推块(45)可在所述推块滑槽(402)内上下滑动，且所述丝杠(44)的一端插入所述推块(45)并与其螺纹连接。
7.根据权利要求6所述的通过声波及震动实现边防安全检测装置，其特征在于：所述破土滑槽(400)内设有两个相互对称的破土块(430)，所述破土块(430)可在所述破土滑槽(400)内水平滑动，且所述破土块(430)的外端固定有弧面板(432)，所述弧面板(432)的外壁与所述钻杆(40)的外表面形状完全贴合，所述破土块(430)的另一端顶部设有与其一体成型的竖板(431)，所述竖板(431)可在所述竖板滑槽(401)内水平滑动，在所述竖板(431)与所述竖板滑槽(401)内端壁之间设有复位弹簧(46)。
8.根据权利要求7所述的通过声波及震动实现边防安全检测装置，其特征在于：所述推块(45)的底端为三角形结构，两个所述竖板(431)相互靠近的一端顶部倒角形成斜槽(4310)，所述推块(45)的底端的三角形结构尖端与两个斜槽(4310)合成的三角形形状适配。
9.根据权利要求8所述的通过声波及震动实现边防安全检测装置，其特征在于：所述破土块(430)的内部开设有横向的两个检测器滑槽(4302)，两个检测器滑槽(4302)相互对称，所述破土块(430)的两侧外壁分别开设有与所述检测器滑槽(4302)连通的外孔(4300)，两个检测器滑槽(4302)之间设有气腔(4303)，所述气腔(4303)与所述检测器滑槽(4302)连通，所述检测器滑槽(4302)内可滑动地设有震动检测器(47)，所述震动检测器(47)包括滑动杆(471)、位于所述滑动杆(471)外端的振动传感器(470)和位于所述滑动杆(471)内端的挡片(472)，所述振动传感器(470)和滑动杆(471)的外径与所述外孔(4300)的直径相适配，所述外孔(4300)的直径小于所述挡片(472)的外径，所述气腔(4303)的直径小于所述挡片(472)的外径，所述挡片(472)的外径与所述检测器滑槽(4302)的直径相适配。
10.根据权利要求9所述的通过声波及震动实现边防安全检测装置，其特征在于：所述破土块(430)的顶部安装有微型气泵(433)，所述微型气泵(433)的顶部和底部均开有气口，所述破土块(430)的顶部开有与所述气腔(4303)连通的气孔(4301)，所述气孔(4301)与所述微型气泵(433)的底部气口连通并通过密封胶密封。
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