CN116824777B - 一种张力式电子围栏探测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种张力式电子围栏探测系统，包括锚柱、多根张力索、探测柱和限位柱，该探测系统还包括校准柱和活动杆，活动杆与校准柱滑移连接，活动杆的下方安装有电动推杆；活动杆上沿其高度方向间隔安装有多组卡箍，卡箍与张力索一一对应，张力索穿过卡箍，卡箍内部具有供张力索上下活动的活动空间；该探测系统还包括探测主机，拉力传感器与探测主机电连接，电动推杆与探测主机连接并受探测主机控制。该探测系统无需每次都对各根张力索的绷紧度进行人工调节修正，而是系统可以根据各根张力索的绷紧度变化情况自动修正各根张力索的拉压力报警值，该探测系统既能节省大量人力和时间，又能保证系统具有较高的探测准确度。

Description

一种张力式电子围栏探测系统

技术领域

本发明涉及安防监控技术领域，具体涉及一种张力式电子围栏探测系统。

背景技术

现有的周界安防产品有两大类，一类是围墙，如传统的砖墙、水泥墙、玻璃墙、铁栅栏等等，有明显的外形的同时也有物理屏障抵御外来入侵作用，但是不具有报警和监视功能。另一类是报警系统，如红外对射报警器，泄漏电缆、视频监控等，它们具有报警或监视作用，但是不具备阻挡外来入侵作用。

张力式电子围栏探测系统把物理屏障和报警二大功能有机地集成在一起。既具有有形的张力围栏，又具有报警和监视功能，此张力式电子围栏探测系统已成为一种全新的周界安防系统。

张力式电子围栏探测系统主要由多根张力索和多组拉力传感器构成，当外物与某根张力索接触时，对应的拉力传感器能探测到相应的拉压力值，系统据此判断是否发生外物入侵的情况。

张力式电子探测系统一般给每根张力索配备了拉紧器，拉紧器的作用是使张力索保持绷紧状态，防止张力索出现松垮进而影响到探测的准确度。但是长时间使用后，由于每根张力索受到触碰的频率和触碰力度各不相同，且每根张力索与锚柱连接处的连接稳固程度不一样，难免出现连接处发生位移，再加之热胀冷缩和老化的影响；因为上述因素的存在，难免会出现有的张力索的绷紧度与初始时的绷紧度有较大变化，这会影响到探测的准确度。

因此，现有的张力式电子围栏探测系统每隔一段时间都需要对各根张力索的绷紧度进行人工调节修正，以保证探测的准确度，这样修正方式费时费力，有待改进。

发明内容

基于上述表述，本发明提供了一种张力式电子围栏探测系统，以解决现有的张力式电子围栏探测系统每隔一段时间都需要对各根张力索的绷紧度进行人工调节修正，费时费力的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种张力式电子围栏探测系统，包括锚柱、多根张力索、探测柱和限位柱，在探测柱上沿其高度方向设置有多组拉力传感器，各根张力索的中部分别与各组拉力传感器连接固定，在限位柱上固定有螺旋柱，各根张力索穿过螺旋柱，该探测系统还包括竖向设置的校准柱和活动杆，所述校准柱位于锚柱与探测柱之间，所述活动杆与校准柱滑移连接使得活动杆可以上下滑动，所述活动杆的下方安装有电动推杆，所述电动推杆用于驱动活动杆上下运动；所述活动杆上沿其高度方向间隔安装有多组卡箍，所述卡箍与张力索一一对应，所述张力索穿过卡箍，所述卡箍内部具有供张力索上下活动的活动空间；该探测系统还包括探测主机，所述拉力传感器与探测主机电连接，所述电动推杆与探测主机连接并受探测主机控制。

作为优选方案：每隔一段时间T探测主机驱动电动推杆进行一次往复伸缩运动，所述活动杆随电动推杆同步运动；当活动杆运动至上限位置时，所述探测主机采集各组拉力传感器的检测值，得到第一组数据；且当活动杆运动至下限位置时，探测主机采集各组拉力传感器的检测值，得到第二组数据；所述探测主机将第一组数据中的各组拉力传感器的检测值分别与上限拉压力参考值进行计算，得出各组检测值与上限拉压力参考值的比值K1，所述探测主机将第二组数据中的各组拉力传感器的检测值分别与下限拉压力参考值进行计算，得出各组检测值与下限拉压力参考值的比值K2；探测主机计算得到每一根张力索的修正系数α=0.5×(K1+K2)，并对张力索的拉压力报警值进行修正，修正后的拉压力报警值F'=Fα，F为拉压力报警初始阈值。

作为优选方案：该探测系统每次对张力索的拉压力报警值修正后探测主机就计一次数，当修正的次数累计到达预设的次数N时，则下一次需要修正时探测主机向维护人员发出提示信息，提醒维护人员到现场对各根张力索的绷紧度进行调节修正；完成所有张力索的绷紧度修正后，维护人员与探测主机进行交互，探测主机将各根张力索的拉压力报警值调回初始阈值F。

作为优选方案：该探测系统在一个小于T的采样时间t，所述探测主机采集各根张力索被触动的次数以及每次触动时的拉压力大小，所述探测主机统计所有张力索被触动的总次数W，且探测主机计算出张力索每次被触动时的拉压力值的平均值，即平均拉压力值R；所述探测主机内置有自定义的张力索松弛度预测公式：S=P×(W-D)×(R-G)，式中S代表松弛度、P为根据大量实验数据设定的计算系数、D为预设的触发次数计算基数、G为预设的拉压力计算基数；定义时间修正参数为Q，所述探测主机预设有S与Q的对应关系；当探测主机预测出S值后自动调取对应的Q值；所述探测主机据此对拉压力报警值修正时间间隔进行修正，修正后的时间间隔T'=Q×T，则在T'时间后，探测主机对张力索的拉压力报警值进行调节修正。

作为优选方案：所述探测主机包括微处理模块，还包括与微处理模块连接的信号采集模块、电机驱动模块、报警模块、通信模块、按键模块和电源模块；各组拉力传感器的输出端与信号采集模块连接，电机驱动模块的驱动信号输出端与电动推杆的驱动端连接。

作为优选方案：该探测系统还包括摄像头模块和图像采集模块，所述摄像头模块与图像采集模块连接，所述图像采集模块与微处理模块连接。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：该探测系统无需每次都对各根张力索的绷紧度进行人工调节修正，而是系统可以根据各根张力索的绷紧度变化情况自动修正各根张力索的拉压力报警值，该探测系统既能节省大量人力和时间，又能保证系统具有较高的探测准确度。

附图说明

图1为本实施例中的电子围栏探测系统的结构示意图；

图2为图1中的A部放大图；

图3为本实施例中卡箍的结构示意图；

图4为本实施例中的控制原理图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、锚柱；2、限位柱；3、螺旋柱；4、探测柱；5、拉力传感器；6、张力索；7、拉紧器；8、校准柱；9、电动推杆；10、活动杆；11、定位环；12、摄像头模块；13、卡箍；14、活动空间。

具体实施方式

参照图1，一种张力式电子围栏探测系统（以下简称探测系统），包括两组竖向设置的锚柱1，锚柱1的下端与地面固定，在两组锚柱1之间沿着锚柱1的高度方向间隔设置有多根水平的张力索6，张力索6的两端分别与两组锚柱1连接固定；在两组锚柱1之间设置有竖向的探测柱4，探测柱4的下端与地面固定，在探测柱4上沿其高度方向设置有多组拉力传感器5，各根张力索6的中部分别与各组拉力传感器5连接固定，当张力索6受到外界拉压时，张力传感器被触发并可以检测到拉压力值并输出拉压力检测值；在探测柱4与锚柱1之间设置有竖向的限位柱2，限位柱2的下端与地面固定，在限位柱2上固定有螺旋柱3，各根张力索6穿过螺旋柱3，螺旋柱3起到维持张力索6间距的作用。

参照图1和图2，该探测系统还包括竖向设置的校准柱8和活动杆10，校准柱8位于锚柱1与探测柱4之间，校准柱8的下端与地面固定；在校准柱8上的上端安装有定位环11，活动杆10的上端穿过定位环11并可以上下自由滑动，在活动杆10的下方安装有电动推杆9，电动推杆9的输出轴与活动杆10的下端连接，电动推杆9用于驱动活动杆10上下运动；在活动杆10上沿其高度方向间隔安装有多组卡箍13，卡箍13与张力索6一一对应。

参照图3，张力索6穿过卡箍13，卡箍13内部具有供张力索6上下活动的活动空间14，活动空间14的作用是避免卡箍13影响到张力索6的位移，防止卡箍13干扰探测结果。当电动推杆9驱动活动杆10上下运动时，卡箍13可以推拉张力索6。

参照图4，该探测系统还包括探测主机，探测主机包括信号采集模块、微处理模块、电机驱动模块、报警模块、通信模块、按键模块和电源模块。

其中，各组拉力传感器5的输出端与信号采集模块的输入端连接，信号采集模块的输出端与微处理模块的信号采样端口连接；微处理模块的指令输出端与电机驱动模块的控制信号输入端连接，电机驱动模块的驱动信号输出端与电动推杆9的驱动端连接；报警模块与微处理模块的I/O端连接，通信模块与微处理模块的数据收发端连接；按键模块与微处理模块的I/O端连接，按键模块用于人机交互；电源模块用于给各个传感器和各个模块供电。

该探测系统工作时，若有外部物体触碰到张力索6，张力索6将拉压力传递至拉力传感器5，拉力传感器5检测到相应拉压力并将检测结果反馈至微处理模块，微处理模块将检测到拉压力值与预设的拉压力报警值F（初始阈值）进行比较，当前者大于后者时认为有外物入侵，此时微处理模块向报警模块发出一电信号，报警模块接收到该电信号后发出报警信号，从而能提醒用户有外物入侵。

该探测系统，每隔一段时间T（例如每隔3个月）微处模块向电机驱动模块发送控制指令，使电机驱动模块驱动电动推杆9进行一次往复伸缩运动。具体的，往复伸缩运动是电动推杆9由初始位置伸长一定量、电动推杆9回退至初始位置、电动推杆9缩短一定量、电动推杆9伸长至初始位置。

在上述运动过程中，活动杆10随电动推杆9同步运动，电动推杆9的运动行程大于卡箍13内部活动空间14的高度，当活动杆10上升至最高位置时张力索6被卡箍13向上推举一定高度，当活动杆10下降至最低位置时张力索6被卡箍13向下拖拽一定高度。

当活动杆10运动至上限位置时，微处理模块通过数据采集模块采集各组拉力传感器5的检测值，得到第一组数据；且当活动杆10运动至下限位置时，微处理模块通过数据采集模块采集各组拉力传感器5的检测值，得到第二组数据。

微处理模块内置有计算比较单元和参数调节单元，计算比较单元预先设置有张力索6被推举至上限位置时的拉压力参考值和被拉拽至下限位置时的拉压力参考值，即上限拉压力参考值和下限拉压力参考值。

计算比较单元将第一组数据中的各组拉力传感器5的检测值分别与上限拉压力参考值进行计算，得出各组检测值与上限拉压力参考值的比值K1(K1小于1)；计算比较单元将第二组数据中的各组拉力传感器5的检测值分别与下限拉压力参考值进行计算，得出各组检测值与下限拉压力参考值的比值K2(K2小于1)，K1和K2的值均能反映张力索6绷紧度变化后的拉压力偏差情况；为简化处理，对于每一根张力索6，取其修正系数α=0.5×(K1+K2)，参数调节单元对张力索6的拉压力报警值进行修正，修正后的拉压力报警值F'=Fα（即进行反向修正），通过上述方式对各根张力索6的拉压力报警值进行修正。

该探测系统无需每次都对各根张力索6的绷紧度进行人工调节修正，而是系统可以根据各根张力索6的绷紧度变化情况自动修正各根张力索6的拉压力报警值，该探测系统既能节省大量人力和时间，又能保证系统具有较高的探测准确度。

考虑到该系统本身并不能对张力索6的绷紧度进行调节修正，即便通过调节拉压力报警值可以满足探测准确度；但是长时间多次调节参数后，张力索6的绷紧度会下降较多，此时再通过调节拉压力报警值的方式可能并不是十分可靠，因此仍然需要偶尔借助人工来对各根张力索6的绷紧度进行调节修正。

为解决上述问题，该探测系统每次对张力索6的拉压力报警值修正后微处理模块就计一次数，当修正的次数累计到达预设的次数N时，则下一次需要修正时微处理模块生成提示信息，且微处理模块通过通信模块向维护人员发出提示信息，提醒维护人员到现场对各根张力索6的绷紧度进行调节修正；完成所有张力索6的绷紧度修正后，维护人员按压按键模块，使按键模块向微处理模块反馈一电信号，当微处理模块接收到该电信号后参数调节单元将各根张力索6的拉压力报警值调回值初始值阈值F。

考虑到张力索6触发频次和触发力度会对张力索6的绷紧度有一定的影响，在张力索6频繁被触发且触发力度较大时，其绷紧度会提前下降，有时候不能等到T时间后再修正拉压力报警值，即需要提前修正拉压力报警值。因此本实施例中的探测系统还设计对间隔时间T进行调节，调节的依据是张力索6被触发的频次和拉压力大小。在一个采样时间t（t小于T）内，微处理模块采集各根张力索6被触动的次数以及每次触动时的拉压力大小，计算比较单元统计所有张力索6被触动的总次数W，且计算比较单元计算出张力索6每次被触动时的拉压力值的平均值，即平均拉压力值R。

张力索6受到触发的频次越高、触发力度越大，则其出现绷紧度下降就越提前，即出现松弛的情况会提前。

计算比较单元内置有自定义的张力索6松弛度预测公式：S=P×(W-D)×(R-G)，式中S代表松弛度、P为根据大量实验数据设定的计算系数、D为预设的触发次数计算基数（用于判断触发的次数是否过多）、G为预设的拉压力计算基数（用于判断拉压力力度是否过大）。

S的默认值为1，若出现W小于等于D或是R小于等于G的情况，则计算比较单元直接输出S的默认值。

在t时间内预测出张力索6的松弛度后还要根据松弛度的大小来确定何时修正拉压力报警值。

定义时间修正参数为Q（Q小于1），计算比较单元预设有S与Q的对应关系；当计算比较单元预测出S值后自动调取对应的Q值；参数调节单元据此对拉压力报警值修正时间间隔进行修正，修正后的时间间隔T'=Q×T。则在T'时间后，系统对张力索6的拉压力报警值进行调节修正。

该探测系统还包括摄像头模块12和图像采集模块，摄像头模块12的输出端与图像采集模块的输入端连接，图像采集模块的输出端与微处理模块连接，摄像头模块12安装在探测柱4的顶端，用于拍摄探测系统周围环境图像，拍摄的图像数据被暂存在存储模块内，当探测系统被触发报警时，微处理模块截取同时间的图像数据通过通信模块将图像数据发送至用户，使用户能获知报警事件的类型。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种张力式电子围栏探测系统，包括锚柱、多根张力索、探测柱和限位柱，在探测柱上沿其高度方向设置有多组拉力传感器，各根张力索的中部分别与各组拉力传感器连接固定，在限位柱上固定与有螺旋柱，各根张力索穿过螺旋柱，其特征是：该探测系统还包括竖向设置的校准柱和活动杆，所述校准柱位于锚柱与探测柱之间，所述活动杆与校准柱滑移连接使得活动杆可以上下滑动，所述活动杆的下方安装有电动推杆，所述电动推杆用于驱动活动杆上下运动；所述活动杆上沿其高度方向间隔安装有多组卡箍，所述卡箍与张力索一一对应，所述张力索穿过卡箍，所述卡箍内部具有供张力索上下活动的活动空间；该探测系统还包括探测主机，所述拉力传感器与探测主机电连接，所述电动推杆与探测主机连接并受探测主机控制；每隔一段时间T探测主机驱动电动推杆进行一次往复伸缩运动，所述活动杆随电动推杆同步运动；当活动杆运动至上限位置时，所述探测主机采集各组拉力传感器的检测值，得到第一组数据；且当活动杆运动至下限位置时，探测主机采集各组拉力传感器的检测值，得到第二组数据；所述探测主机将第一组数据中的各组拉力传感器的检测值分别与上限拉压力参考值进行计算，得出各组检测值与上限拉压力参考值的比值K1，所述探测主机将第二组数据中的各组拉力传感器的检测值分别与下限拉压力参考值进行计算，得出各组检测值与下限拉压力参考值的比值K2；探测主机计算得到每一根张力索的修正系数α=0.5×(K1+K2)，并对张力索的拉压力报警值进行修正，修正后的拉压力报警值F'=Fα，F为拉压力报警值初始阈值；在一个小于T的采样时间t内，所述探测主机采集各根张力索被触动的次数以及每次触动时的拉压力大小，所述探测主机统计所有张力索被触动的总次数W，且探测主机计算出张力索每次被触动时的拉压力值的平均值，即平均拉压力值R；所述探测主机内置有自定义的张力索松弛度预测公式：S=P×(W-D)×(R-G)，式中S代表松弛度、P为根据大量实验数据设定的计算系数、D为预设的触发次数计算基数、G为预设的拉压力计算基数；定义时间修正参数为Q，所述探测主机预设有S与Q的对应关系；当探测主机预测出S值后自动调取对应的Q值；所述探测主机据此对拉压力报警值修正时间间隔进行修正，修正后的时间间隔T'=Q×T，则在T'时间后，探测主机对张力索的拉压力报警值进行调节修正。

2.根据权利要求1所述的张力式电子围栏探测系统，其特征是：该探测系统每次对张力索的拉压力报警值修正后探测主机就计一次数，当修正的次数累计到达预设的次数N时，则下一次需要修正时探测主机向维护人员发出提示信息，提醒维护人员到现场对各根张力索的绷紧度进行调节修正；完成所有张力索的绷紧度修正后，维护人员与探测主机进行交互，探测主机将各根张力索的拉压力报警值调回至初始值阈值F。

3.根据权利要求1所述的张力式电子围栏探测系统，其特征是：所述探测主机包括微处理模块，还包括与微处理模块连接的信号采集模块、电机驱动模块、报警模块、通信模块、按键模块和电源模块；各组拉力传感器的输出端与信号采集模块连接，电机驱动模块的驱动信号输出端与电动推杆的驱动端连接。

4.根据权利要求3所述的张力式电子围栏探测系统，其特征是：该探测系统还包括摄像头模块和图像采集模块，所述摄像头模块与图像采集模块，所述图像采集模块与微处理模块连接。