CN204315009U - 一种基于九轴运动传感器的监狱隔离网入侵探测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于九轴运动传感器的监狱隔离网入侵探测装置，包括：通过串口连接的MCU1单元和MCU2单元；MCU1单元和MCU2单元都连接有复位监视电路；MCU1单元的输入端连接至少一个振动探测器；振动探测器通过振动探测器接口电路接入MCU1单元的输入端，振动探测器将采集到的隔离网振动数据输入到MCU1单元中处理；MCU1单元的输出端连接状态指示灯；MCU2单元的输出端连接报警输出模块。实时采集隔离网的三轴加速度、三轴角速度以及三轴地磁数据，经过数据融合计算出隔离网的运动轨迹和姿态，当有人触碰或翻越隔离网时，进行本地声光告警，同时将监测数据各告警信息传送至监控平台，提醒值班人员及时处置，保障监狱周界安全、防止事故的发生。

Description

一种基于九轴运动传感器的监狱隔离网入侵探测装置

技术领域

本实用新型涉及隔离网入侵探测装置领域，尤其涉及一种基于九轴运动传感器的监狱隔离网入侵探测装置。

背景技术

监狱是一个高危险、高严肃性的特殊区域，它内部所关押的都是违反国家刑法或刑事诉讼法的人员，一旦发生越狱事件，容易对社会治安和稳定造成极为严重的破坏和影响，其潜在的社会威胁性不容忽视。所以，一直以来监狱是我国应用安防系统较早且较成熟的重要场所。

目前在监狱应用的周界入侵监测方式主要有视频分析、微波入侵探测、光纤入侵探测、红外入侵探测等技术。上述入侵探测在实际应用中，由于受到天气以及周围环境的影响，仍然存在误报和漏报等缺陷，犯人越狱的事件时有发生。

红外入侵探测的主动红外探测器由红外发射机、红外接收机和报警控制器组成，分别置于收、发端的光学系统一般采用的是光学透镜，起到将红外光束聚焦成较细的平行光束的作用，以使红外光的能量能够集中传送。红外光在人眼看不见的光谱范围，有人经过这条无形的封锁线，必然全部或部分遮挡红外光束。接收端输出的电信号的强度会因此产生变化，从而启动报警控制器发出报警信号。使用的红外线是波长在700nm至1000um之间的电磁波。红外入侵探测的缺点是：红外入侵探测设备受大雾等天气因素影响严重。

对于光纤入侵探测，现在有两类光纤周界探测方案，一类为：把防区分为几个小区域，每个区域用一个光纤传感单元监测，这个传感单元没有定位能力，只能判断有无入侵事件发生。通过复用技术，把多个光纤传感单元构成一个网络，就可能判断入侵事件发生在哪个区域中，从而达到定位目的。这类方案的单个传感单元的监测区域一般在100m以内。另一类为：单个光纤传感系统的监测区域很长，一般为几公里到几十公里，它能判断事件在系统上的发生位置。光纤入侵探测的缺点是：光纤在户外布设，容易受到环境温度影响，导致光信号偏振不稳定，引起系统误报。

微波入侵探测系统可分为两种：回置型(收发一体)和对置型(收发分体)。回置型微波探测的原理是微波收发器想探测区发射微波能量，探测区内的物体将微波反射到接收器。当防范区域内无移动目标时，接收器接收到的微波信号频率与发射信号频率相同。当有移动目标时，由于多普勒效应，目标反射的微波信号频率将发生偏移，接收机经过分析以产生报警信号。对置型探测器包含一个发射器和接收器。发射器向接收器发射某一波段调幅微波，并被接收器所接受。接收到的电磁波被放大处理。当防范区域内无移动目标时，接收器接收到的微波能量与发射的相同。当有移动目标时，由于能量发生变化，接收机经过分析以产生报警信号。

微波入侵探测技术也存在一定的缺点，主要是安装调整探测器时注意事项比较多，不易达到理想的效果。在安装微波入侵探测器时，要注意不应对大型金属物体或者有金属镀层的物体、不应对准日光灯等气体放电灯光源。不注意这些因素会导致探测区外的汽车、树枝、行人等的运动和探测区的移动的物体的运动很容易造成误报。此外，微波辐射对人体具有一定的伤害，因此必须将辐射能量控制在对人体无害的水平。但如果发射的微波的功率和能量太小也会影响到探测器的性能。

视频分析是对摄像机产生的图象进行电子分析，以检查图像中有否出现足够程度的变化。这种装置能够毫不疲倦地对摄像机画面进行长时间的监视，并在出现情况时通知安防人员，因此能够很好地弥补安全人员的不足。

视频分析在室内环境中是可行的，这是由于室内的光线条件和场景较少发生变化。在室外环境中，这种系统很容易因光线变化或摄像机的震动而产生误报。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供了一种基于九轴运动传感器的监狱隔离网入侵探测装置，通过安装在隔离网上的入侵探测装置实时监视隔离网的振动和形变，当有人触碰和翻越隔离网时，入侵探测装置进行声光联动搞警，保障监狱的安全。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于九轴运动传感器的监狱隔离网入侵探测装置，包括：通过串口连接的MCU1单元和MCU2单元；MCU1单元负责振动探测器通信流程控制，将振动探测器采集的隔离网数据进行收集，MCU2单元负责隔离网数据的分析及数据上报，以及与监控平台之间的通信；

所述MCU1单元和MCU2单元都连接有复位监视电路；入侵探测装置上电后，当达到复位监视芯片的门槛电压以后，复位监视电路给出复位信号，MCU1单元和MCU2单元启动进入正常的工作流程；

所述MCU1单元的输入端连接至少一个振动探测器；振动探测器通过振动探测器接口电路接入MCU1单元的输入端，振动探测器将采集到的隔离网振动数据输入到MCU1单元中；

所述MCU1单元的输出端连接状态指示灯；

所述MCU2单元的输出端连接报警输出模块；报警输出模块为开关量控制模块，可以通过它控制报警器的打开和断开，当需要报警时，给出打开信号，报警器给出报警声音信号。

还包括电源管理模块，所述电源管理模块与MCU2单元连接，接受MCU2单元的控制，持续或断续地为装置供电。电源管理模块负责将来自供电载波线路的电源变换为符合本地各功能模块工作要求的电源，并在微控制器MCU2单元的控制下，将各路电源持续或断续地提供给相应的电路模块使用，以实现入侵探测装置的最低工作功耗。

所述振动探测器包括MCU单元；

所述MCU单元接有复位看门狗电路；当电源电压达到复位看门狗芯片的门槛电压以后，复位看门狗电路给出复位信号，MCU单元启动进入正常的工作流程，当MCU单元程序出现故障，进入死循环以后，复位看门狗电路可以重新启动复位，通过复位MCU单元拉回正常的运行状态。

所述MCU单元的输入端连接传感器单元；

所述MCU单元接有存储器，保存传感器单元采集到隔离网振动数据。

所述MCU单元连接电平转换电路，电平转换电路通过防雷电路与振动探测器接口电路连接；防雷电路为接口保护电路，串口很容易受到其他外在电平的干扰或者雷击的损坏，通过防雷电路，可以最大限度的保障装置的安全可靠运行；

所述状态指示灯包括工作指示灯和报警指示灯。

所述传感器单元采用九轴运动传感器。

本实用新型使用时安装在隔离网上；通过监控平台对入侵探测进行监控模式和运行参数进行配置；振动探测器实时采集隔离网的三轴加速度、三轴角速度以及三轴地磁数据，经过数据融合计算出隔离网的运动轨迹和姿态，当有人触碰或翻越隔离网时，报警指示灯和报警输出模块动作报警，同时将监测数据各告警信息传送至监控平台；多个本实用新型采用RS485通信电缆汇集于多串口服务器，通过光端机转光缆与监控平台通信；如果串接本实用新型比较少且与监控管理站距离较近时，也可以直接将多串口服务器布设在监控管理站，省去光缆转换环节；监控平台根据监测数据和告警信息，自动启动监狱的视频联动，值班人员对告警信息进行确，启动应急处理预案，保障监狱的安全。

本实用新型的有益效果是：本实用新型能够实时采集隔离网的三轴加速度、三轴角速度以及三轴地磁数据，经过数据融合计算出隔离网的运动轨迹和姿态，当有人触碰或翻越隔离网时，实现本地声光告警，同时将监测数据各告警信息传送至监控平台，提醒值班人员及时处置，保障监狱周界安全、防止事故的发生。本实用新型能够连接多个振动探测器，可以实现多点的数据收集。

附图说明

图1是本实用新型的电路框图；

图2是振动探测器电路框图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明：

如图1所示，一种基于九轴运动传感器的监狱隔离网入侵探测装置包括：通过串口连接的MCU1单元和MCU2单元；MCU1单元负责振动探测器通信流程控制，将振动探测器采集的隔离网数据进行收集，MCU2单元负责隔离网数据的分析及数据上报，以及与监控平台之间的通信；

所述MCU1单元和MCU2单元都连接有复位监视电路；入侵探测装置上电后，当达到复位监视芯片的门槛电压以后，复位监视电路给出复位信号，MCU1单元和MCU2单元启动进入正常的工作流程；

所述MCU1单元的输入端连接8个振动探测器；振动探测器通过振动探测器接口电路接入MCU1单元的输入端，振动探测器将采集到的隔离网振动数据输入到MCU1单元中；振动探测器接口电路负责振动探测器与MCU1单元的连接，它们采用高速RS485通信，通信速率不低于9600bps。

所述MCU1单元的输出端连接状态指示灯；所述状态指示灯包括工作指示灯和报警指示灯。正常工作时，工作指示灯亮，指示装置正常工作；当有人触碰或者翻越隔离网时，状态指示灯模块接受MCU1的控制，给出报警闪烁信号，报警指示灯工作。

所述MCU2单元的输出端连接报警输出模块；报警输出模块为开关量控制模块，可以通过它控制报警器的打开和断开，当需要报警时，给出打开信号，报警器给出报警声音信号。

还包括电源管理模块，所述电源管理模块与MCU2单元连接，接受MCU2单元的控制，持续或断续地为装置供电。电源管理模块负责将来自供电载波线路的电源变换为符合本地各功能模块工作要求的电源，并在微控制器MCU2单元的控制下，将各路电源持续或断续地提供给相应的电路模块使用，以实现入侵探测装置的最低工作功耗。

所述振动探测器包括MCU单元；MCU单元采用微控制器MSP430芯片，可以实现终端装置的低功耗设计。

MCU单元接有复位看门狗电路；当电源电压达到复位看门狗芯片的门槛电压以后，复位看门狗电路给出复位信号，MCU单元启动进入正常的工作流程，当MCU单元程序出现故障，进入死循环以后，复位看门狗电路可以重新启动复位，通过复位MCU单元拉回正常的运行状态。

所述MCU单元的输入端连接传感器单元；传感器单元采用九轴运动传感器。九轴运动传感器采用高性能MEMS传感器，与MCU单元通过I2C接口，实现数据的交换，将三轴加速度，三轴角速度，以及三轴地磁的采集数据传递给MCU单元。九轴运动传感器芯片为低电压供电，工作电压仅仅2.4V-3.46V。加速度测量范围±16g，角速度测量范围±2000°，地磁测量范围±1200μT。

所述MCU单元接有存储器，将MCU单元收取的三轴加速度，三轴角速度，以及三轴地磁的采集数据做保存，且掉电不丢失，保障了数据的安全可靠性。

所述MCU单元连接电平转换电路，电平转换电路通过防雷电路与振动探测器接口电路连接；防雷电路为接口保护电路，串口很容易受到其他外在电平的干扰或者雷击的损坏，通过防雷电路，可以最大限度的保障装置的安全可靠运行；防雷电路通过电平转换电路连接MCU单元。电平转换电路实现MCU单元的232电平与485电平的转化，然后MCU单元才能实现与MCU1单元的对接。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种基于九轴运动传感器的监狱隔离网入侵探测装置，其特征是，包括：通过串口连接的MCU1单元和MCU2单元；

所述MCU1单元和MCU2单元都连接有复位监视电路；

所述MCU1单元的输入端连接至少一个振动探测器；振动探测器通过振动探测器接口电路接入MCU1单元的输入端，振动探测器将采集到的隔离网振动数据输入到MCU1单元中；

所述MCU1单元的输出端连接状态指示灯；

所述MCU2单元的输出端连接报警输出模块；

还包括电源管理模块，所述电源管理模块与MCU2单元连接，接受MCU2单元的控制，持续或断续地为装置供电。

2.如权利要求1所述的一种基于九轴运动传感器的监狱隔离网入侵探测装置，其特征是，所述振动探测器包括MCU单元；

所述MCU单元的输入端连接传感器单元；

所述MCU单元接有复位看门狗电路；

所述MCU单元接有存储器；

所述MCU单元连接电平转换电路，电平转换电路连接振动探测器接口电路。

3.如权利要求1所述的一种基于九轴运动传感器的监狱隔离网入侵探测装置，其特征是，所述状态指示灯包括工作指示灯和报警指示灯。

4.如权利要求2所述的一种基于九轴运动传感器的监狱隔离网入侵探测装置，其特征是，所述传感器单元采用九轴运动传感器。

5.如权利要求2所述的一种基于九轴运动传感器的监狱隔离网入侵探测装置，其特征是，所述电平转换电路通过防雷电路与振动探测器接口电路连接。