CN116386245A - 一种基于模块化设计的无人值守报警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于模块化设计的无人值守报警系统及方法，属于报警检测设备技术领域，系统包括壳体、传感器模块和摄像头模块，所述传感器模块设置于壳体的底部、且传感器模块与壳体之间螺纹连接；所述摄像头模块设置于壳体的顶部，且摄像头模块与壳体之间螺纹连接；方法包括：传感器模块检测到入侵信号后，主控模块接收到传感器模块回传的变化信号，并将传递的信号经过信号处理模块内置的算法剖析与设定好的阈值进行对比得出指令主控模块通过电信号对各模块进行传输控制命令。本发明的传感器模块和摄像头模块和壳体知金采用螺纹连接，方便安装和拆卸以及更换。

Description

一种基于模块化设计的无人值守报警系统及方法

技术领域

本发明涉及报警检测设备技术领域，尤其涉及一种基于模块化设计的无人值守报警系统及方法。

背景技术

传感器模块一般通过敏感元件去感知外界信息变化，再经过转换元件将特定的外界信息经过滤波放大处理转换成相应的数据的设备。当前的传感器模块大多数是一种传感器对应一种报警检测设备，如果要用到不同的类型的传感器，就需要使用不同的相对应的信息处理设备，使用起来不方便，且增加设备成本。每种类型的传感器模组传输接口不同，并为每个传感器模块设计不同的传输接口，成本高。在安防报警设备上大多数是只有一种传感器，不能更换其他的传感器去使用。

因此，本领域技术人员提供了一种基于模块化设计的无人值守报警系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明提供了一种解决上述背景技术中提出的问题的一种基于模块化设计的无人值守报警系统及方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种基于模块化设计的无人值守报警系统，包括：

壳体，所述壳体上设置有模式按键；

传感器模块，所述传感器模块设置于壳体的底部、且传感器模块与壳体之间螺纹连接；

摄像头模块，所述摄像头模块设置于壳体的顶部，且摄像头模块与壳体之间螺纹连接。

进一步的，所述壳体内设置有主控模块、电源模块和信号处理模块，所述电源模块向主控模块和信号处理模块供电，所述主控模块与高清摄像头模块和信号处理模块连接，所述信号处理模块与传感器模块连接。

进一步的，所述壳体内还设置有物联网通信模块，所述物联网通信模块与信号处理模块连接，所述物联网通信模块还与GPS天线和通信天线连接。

进一步的，所述壳体内还设置有GPS定位模块，所述GPS定位模块与信号处理模块连接，所述信号处理模块还与GPS天线和通信天线连接。

进一步的，所述壳体内还设置有语音报警模块，所述语音报警模块与信号处理模块连接。

进一步的，所述壳体上还设置有LED模块，所述LED模块与信号处理模块连接。

进一步的，所述传感器模块为震动传感器、气体浓度检测模块、温湿度监测模块、土壤监测模块、声音检测模块、被动式红外传感器、地磁传感器中的一种。

进一步的，还包括多功能光电模组所述多功能光电模组与物联网通信模块连接。

进一步的，所述多功能光电模组包括：

数据处理及控制单元，所述数据处理及控制单元用于接收物联网通信模块发出的震动报警触发信号，所述数据处理及控制单元上设置有通讯串口，所述通讯串口的串口协议与物联网通信模块传输协议相适配；

图像信息采集单元，所述图像信息采集单元与数据处理及控制单元连接，图像信息采集单元接收数据处理及控制单元发出的工作信号，并收集图像信息，同时将收集到的图像信息回传给数据处理及控制单元；

红外侦测单元，所述红外侦测单元与数据处理及控制单元连接，红外侦测单元接收数据处理及控制单元发出的工作信号，并进行红外侦测。

所述数据处理及控制单元还与数据存储单元、红外补光单元和LED显示屏连接，所述LED显示屏上设置有控制按键。

一种基于模块化设计的无人值守报警方法，包括以下步骤：

步骤一、开启模式按键中的电源键工作，并选择模式；

步骤二、主控模块开始工作，底部传感器模块检测到入侵信号后，主控模块接收到传感器模块回传的数据变化，并将数据经过信号处理模块内置的算法剖析与设定好的阈值进行对比得出指令；

步骤三、主控模块通过电信号对各模块进行传输控制命令，当传感器模块检测的数据变化高于正常阈值时，会控制顶部摄像头模块进行拍摄确认目标， LED模块闪烁发出警报，语音报警模块内的语音芯片发出内置的警报声，提示发生可疑入侵；

步骤四、采用物联网通信模块向多功能光电模组得的数据处理及控制单元发送震动报警触发信号，数据处理及控制单元接收到信号后进入工作模式，并控制图像信息采集单元，将当前的景象拍摄下来并同时进行备份与存储，并且本申请会将物联网通信模块提供的触发震动的生物类型、震动的置信度等信息叠加到图像上，实时向云服务器上报预警状态。

在上述技术方案中，本发明提供的一种基于模块化设计的无人值守报警系统，具有以下有益效果：

1、传感器模块和摄像头模块和壳体知金采用螺纹连接，方便安装和拆卸以及更换。

2、采用模块化设计，传感器模块可根据应用场景叠加更换，高复用性和可维护性。

3、数据接口兼容性设计，主控模块支持多种传感器的RS-485协议、RS-232协议、CAN总线协议、IIC通信协议。

4、采用多源传感技术融合技术，将地震动、地磁、声阵列、温湿度、红外、气体等传感技术以及摄像头相结合，提高了报警准确性。

5、具备物联网功能，通过互联网通信模块的NB-IoT、4G芯片可实现报警信息和图片的推送。

6、具备自动定位功能，支持GPS/北斗双重定位，并可自动上报设备位置信息。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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一种基于模块化设计的无人值守报警系统的主视图；

图2为本发明实施例提供的一种基于模块化设计的无人值守报警系统的架构图；

图3为本发明实施例提供的一种基于模块化设计的无人值守报警系统中多功能光电模组的结构框图；

图4为本发明实施例提供的一种基于模块化设计的无人值守报警方法的流程图。

附图标记说明：

10、壳体；11、模式按键；12、主控模块；13、电源模块；14、信号处理模块；15、物联网通信模块；16、GPS定位模块；17、语音报警模块；18、LED模块；

20、传感器模块；

30、摄像头模块；

40、GPS天线；

50、通信天线；

60、数据处理及控制单元；61、控制按键；62、图像信息采集单元；63、红外侦测单元；64、数据存储单元；65、红外补光单元；66、LED显示屏。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

参见图1-3所示；

本发明实施例所述的一种基于模块化设计的无人值守报警系统，包括：

壳体10，所述壳体10上设置有模式按键11；

传感器模块20，所述传感器模块20设置于壳体10的底部、且传感器模块20与壳体10之间螺纹连接；所述传感器模块20为震动传感器、气体浓度检测模块、温湿度监测模块、土壤监测模块、声音检测模块、被动式红外传感器、地磁传感器中的一种；

摄像头模块30，所述摄像头模块30设置于壳体10的顶部，且摄像头模块30与壳体10之间螺纹连接。

壳体10与传感器模块20和摄像头模块30之间均螺纹连接，使壳体10和传感器模块20和摄像头模块30之间均实现可拆卸连接，便于更换摄像头模块30和传感器模块20，同时传感器模块20可根据应用场景叠加更换，可根据实际需求选择震动传感器、气体浓度检测模块、温湿度监测模块、土壤监测模块、声音检测模块、被动式红外传感器、地磁传感器等多种模块，具有高复用性和可维护性。

传感器模块20可根据应用场景叠加更换，实现多源传感技术融合技术，将地震动、地磁、声阵列、温湿度、红外、气体等传感技术以及摄像头相结合，提高了报警准确性。

壳体10为圆柱形，可通过底部四周的推拉结构。形成三角支架进行快速部署。

所述壳体10内设置有主控模块12、电源模块13和信号处理模块14，所述电源模块13向主控模块12和信号处理模块14供电，所述主控模块12与高清摄像头模块30和信号处理模块14连接，所述信号处理模块14与传感器模块20连接。

壳体10与传感器模块20和摄像头模块30之间的数据通信接口为M12连接器，主控模块12能够提供多种不同的通信协议接口：RS-485协议、RS-232协议、CAN总线协议、IIC协议。主控模块12可选用光电控制模块。

所述壳体10内还设置有物联网通信模块15，所述物联网通信模块15与信号处理模块14连接，所述物联网通信模块15还与GPS天线40和通信天线50连接。通过物联网通信模块15的NB-IoT、4G芯片可实现报警信息和图片的推送。

所述壳体10内还设置有GPS定位模块16，所述GPS定位模块16与信号处理模块14连接，所述GPS定位模块16还与GPS天线40和通信天线50连接。通过物联网通信模块15和GPS定位模块16实现自动定位功能，支可持GPS/北斗双重定位，并可自动上报设备位置信息。

所述壳体10内还设置有语音报警模块17，所述语音报警模块17与信号处理模块14连接。

所述壳体10上还设置有LED模块18，所述LED模块18与信号处理模块14连接。

当传感器模块20选用地磁传感器模块时，地磁传感器模块感应外界的磁场强度的变化，经传感器内检测转换为相应的数据，通过定义的数据传输协议，传输到主控模块12的单片机进行数据计算分析。还可增加外部FLASH数据存储，这样即可以存储数据，处理的结果通过物联网通信模块15，将检测的结果传到云服务器中进行后续显示。

在传感器模块20上设置与壳体10上连接结构相配合的外螺纹旋钮接口结构，并方便安装于壳体10上，传感器模块20然后配合壳体10上主控模12块就可形成相应的检测入侵系统，如传感器模块为震动传感器模块时，便可形成具有震动感应的报警入侵系统；传感器模块为地磁传感器模块时，便可形成具有地磁感应的报警入侵系统；传感器模块为被动式红外传感器模块时，便形成具有红外探测的报警入侵系统；外部传感器为声音检测模块时，便形成具有声阵列检测的报警入侵系统等，从而使模块化传感器配合壳体模块能进行功能扩展，满足不同安防环境及安防内容的需求，实现灵活多变的应用方式。应用时，只需要使用一个壳体结构、不同的传感器模块，就可形成多种不同的相应传感器系统，减少成本，同时还方便携带。

本发明实施例所述的一种基于模块化设计的无人值守报警系统，还包括多功能光电模组所述多功能光电模组与物联网通信模块15连接。

所述多功能光电模组包括：

数据处理及控制单元60，所述数据处理及控制单元60用于接收物联网通信模块15发出的震动报警触发信号，所述数据处理及控制单元60上设置有通讯串口，所述通讯串口的串口协议与物联网通信模块15传输协议相适配；所述数据处理及控制单元60还与预留有SPI通讯接口，该SPI通讯接口与物联网通信模块15的物联网通信模块无线通讯连接，能够将图片或图像上传给物联网通信模块15；当数据处理及控制单元60未接收到震动报警触发信号时，数据处理及控制单元60处于休眠状态，当数据处理及控制单元60接收到震动报警触发信号时，数据处理及控制单元60被唤醒，并进入工作模式；所述数据处理及控制单元60可选用光电控制器；

图像信息采集单元62，所述图像信息采集单元62与数据处理及控制单元60连接，图像信息采集单元62接收数据处理及控制单元60发出的工作信号，并收集图像信息，同时将收集到的图像信息回传给数据处理及控制单元60，数据处理及控制单元60将回传的图形信息与物联网通信模块15提供的触发震动的生物类型、震动的置信度等信息相叠加；所述图像信息采集单元62为高清摄像机，该高清摄像机采集到的图片或图像信息经由CMOS处理后传输给数据处理及控制单元60；

红外侦测单元63，所述红外侦测单元63与数据处理及控制单元60连接，红外侦测单元63接收数据处理及控制单元60发出的工作信号，并进行红外侦测，同时检测震源生物的存在或移动，并把热电元件的输出信号转换成电压信号，对电压信号进行波形分析后回传给数据处理及控制单元60，所述红外侦测单元63选用红外线探测器。

所述数据处理及控制单元60还与数据存储单元64连接，数据存储单元64用于存储数据处理及控制单元60输出的数据，所述出具存储单元64选用TF卡。

所述数据处理及控制单元60还与红外补光单元65连接，所述红外补光单元65用于向图像信息采集单元62补光，所述红外补光单元65选用红外补光灯。

进一步的，所述数据处理及控制单元60还与LED显示屏66连接，所述LED显示屏66上设置有控制按键61，通过操控控制按键61以控制数据处理及控制单元60工作。

参见图4所示；

本发明实施例所述的一种基于模块化设计的无人值守报警方法，包括以下步骤：

步骤一、开启模式按键11中的电源键工作，并选择模式；

步骤二、主控模块12开始工作，底部传感器模块20的震动传感器检测到入侵信号后，主控模块12接收到地磁传感器模块回传的磁场强度变化，并将传递的地磁扰动及其地磁特征信号经过信号处理模块14内置的逻辑回归模型算法剖析与设定好的阈值进行对比得出指令；

步骤三、主控模块12通过电信号对各模块进行传输控制命令，当地磁传感器模块检测的地磁变化高于正常阈值时，会控制顶部摄像头模块30进行拍摄确认目标， LED模块18（LED警报灯）闪烁发出警报，语音报警模块17内的语音芯片发出内置的警报声，提示发生可疑入侵；

步骤四、采用物联网通信模块15向多功能光电模组的数据处理及控制单元60发送震动报警触发信号，数据处理及控制单元60接收到信号后进入工作模式，并控制图像信息采集单元30，将当前的景象拍摄下来并同时进行备份与存储，并且本申请会将震动无人值守报警系统20提供的触发震动的生物类型、震动的置信度等信息叠加到图像上，同时实时向云服务器上报预警状态，实现了智能化的周界安防体系，以科技的手段降低管理部门的工作强度，保障周界安全。

当数据处理及控制单元10接收到来自物联网通信模块15震动报警触发信号，会进入工作模式，利用广角相机（图像信息采集单元30）将当前的景象拍摄下来并同时进行备份与存储，并且本申请会将物联网通信模块15提供的触发震动的生物类型、震动的置信度等信息叠加到图像上。当长时间无震动信号触发或物联网通信模块15发送休眠相关的指令，设备则进入深度休眠状态，满足整体系统的低功耗要求，可以长时间进行侦测。

具体的，主控模块12接收到特殊气体检测模块回传的气体浓度参数，并将传递测得的浓度参数与预置的正常浓度范围进行对比得出指令，主控模块12通过电信号对各模块进行警报，当气体浓度监测模块检测的气体浓度高于正常浓度范围时， LED警报灯（LED模块18）闪烁发出警报，语音报警模块内的语音芯片发出内置的警报声，提示发生了燃气泄漏。主控模块12将燃气浓度过高的信息通过通信模块发送云服务器上，监控人员通过云服务器实现对区域内进行实时监控。

服务器对接收到本申请报警系统的报警信息后，进行处理。实时监测布防区域非法入侵行为和气体超标、温度变化的发生，并进行报警提醒，同时可以对模块化无人值守报警系统进行状态查询与参数配置，智能管控。以科技的手段降低管理部门的工作强度，加快管理部门的工作速度，保障周界安全。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种基于模块化设计的无人值守报警系统，其特征在于，包括：

壳体（10），所述壳体（10）上设置有模式按键（11）；

传感器模块（20），所述传感器模块（20）设置于壳体（10）的底部、且传感器模块（20）与壳体（10）之间螺纹连接；

摄像头模块（30），所述摄像头模块（30）设置于壳体（10）的顶部，且摄像头模块（30）与壳体（10）之间螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于模块化设计的无人值守报警系统，其特征在于：所述壳体（10）内设置有主控模块（12）、电源模块（13）和信号处理模块（14），所述电源模块（13）向主控模块（12）和信号处理模块（14）供电，所述主控模块（12）与高清摄像头模块（30）和信号处理模块（14）连接，所述信号处理模块（14）与传感器模块（20）连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于模块化设计的无人值守报警系统，其特征在于：所述壳体（10）内还设置有物联网通信模块（15），所述物联网通信模块（15）与信号处理模块（14）连接，所述物联网通信模块（15）还与GPS天线（40）和通信天线（50）连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于模块化设计的无人值守报警系统，其特征在于：所述壳体（10）内还设置有GPS定位模块（16），所述GPS定位模块（16）与信号处理模块（14）连接，所述GPS定位模块（16）还与GPS天线（40）和通信天线（50）连接。

5.根据权利要求2所述的一种基于模块化设计的无人值守报警系统，其特征在于：所述壳体（10）内还设置有语音报警模块（17），所述语音报警模块（17）与信号处理模块（14）连接。

6.根据权利要求2所述的一种基于模块化设计的无人值守报警系统，其特征在于：所述壳体（10）上还设置有LED模块（18），所述LED模块（18）与信号处理模块（14）连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于模块化设计的无人值守报警系统，其特征在于：所述传感器模块（20）为震动传感器、气体浓度检测模块、温湿度监测模块、土壤监测模块、声音检测模块、被动式红外传感器、地磁传感器中的一种。

8.根据权利要求4所述的一种基于模块化设计的无人值守报警系统，其特征在于：还包括多功能光电模组所述多功能光电模组与物联网通信模块连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于模块化设计的无人值守报警系统，其特征在于：所述多功能光电模组包括：

数据处理及控制单元（60），所述数据处理及控制单元（60）用于接收物联网通信模块（15）发出的震动报警触发信号，所述数据处理及控制单元（60）上设置有通讯串口，所述通讯串口的串口协议与物联网通信模块传输（15）协议相适配；

图像信息采集单元（62），所述图像信息采集单元（62）与数据处理及控制单元（60）连接，图像信息采集单元（62）接收数据处理及控制单元（60）发出的工作信号，并收集图像信息，同时将收集到的图像信息回传给数据处理及控制单元（60）；

红外侦测单元（63），所述红外侦测单元（63）与数据处理及控制单元（60）连接，红外侦测单元（63）接收数据处理及控制单元（60）发出的工作信号，并进行红外侦测；

所述数据处理及控制单元（60）还与数据存储单元（64）、红外补光单元（65）和LED显示屏（66）连接，所述LED显示屏（66）上设置有控制按键（61）。

10.一种基于模块化设计的无人值守报警方法，包括以下步骤：

步骤一、开启模式按键（11）中的电源键工作，并选择模式；

步骤二、主控模块（12）开始工作，底部传感器模块（20）的检测到入侵信号后，主控模块（12）接收到传感器模块（20）回传的数据变化，并将信号经过信号处理模块（14）内置的算法剖析与设定好的阈值进行对比得出指令；

步骤三、主控模块（12）通过电信号对各模块进行传输控制命令，当传感器模块（20）检测的数据变化高于正常阈值时，会控制顶部摄像头模块（30）进行拍摄确认目标， LED模块（18）闪烁发出警报，语音报警模块（17）内的语音芯片发出内置的警报声，提示发生可疑入侵；

步骤四、采用物联网通信模块（15）向多功能光电模组的数据处理及控制单元（60）发送震动报警触发信号，数据处理及控制单元（60）接收到信号后进入工作模式，并控制图像信息采集单元（62），将当前的景象拍摄下来并同时进行备份与存储，实时向云服务器上报预警状态。

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