CN205827583U - 一种激光墙安防装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种激光墙安防装置，其特征在于，包括：激光测物仪、转盘部件、激光测物控制系统、供电系统、信号输出端。该激光墙安防装置的工作方法包括以下步骤：设置所述转盘部件的转动范围，设置所述扫描区域，计算实时的理论激光距离LP，比较实际激光距离LS和理论激光距离LP，当LS≤LP时，所述激光测物控制系统输出报警信号和入侵物实时信息至所述信号输出端。本实用新型具有报警范围大，报警灵敏，识别度高，误报少，适应性强等优点。

Description

一种激光墙安防装置

技术领域

本实用新型涉及安全防范技术设备领域，具体涉及激光安防装置。

背景技术

随着社会对治安形势的要求，以及各个领域对安全防护的需求，激光安防装置在安防领域发挥着越来越重要的作用。激光安防装置是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并辅助提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取对策的设备。

在电力系统中激光安防装置也有广泛应用。由于国民经济的快速发展和城市规模的不断扩大，输电线路越来越密集，运行环境日趋复杂，众多输电线路横跨公路、铁路、桥梁、河流、湖泊以及穿越高山、建筑群等，输电线路的安全越来越受到各种违章施工、违章建筑、违章树木、漂浮物以及鸟害等的严重威胁。全国各地输电线路受外力破坏事故时有发生，如：施工工地现场正处在输电线路下方或附近，施工机械(主要是吊车、挖掘机、混凝土搅拌车等高大施工机械)在操作过程中，其高挑突出部分有时会进入输电线路的安全限距内致使线路对其放电，甚至碰挂到输电线路导致跳闸、停电事故。又如输电线路在跨越公路时，由于车辆超高，输电线路缺乏警示标志，导致输电线路受到破坏；还有一些输电线路在跨越江河时，一些大型轮船，挖沙船等设备在涨潮时又未载货物的情况下从输电线路下方通过，其超高部分造成输电线路的破坏等。还有一些线路跨越建筑或林区，树木的生长和风力的作用导致线路对树木的绝缘距离不够而发生放电。因此会使用激光安防装置对输电线路进行实时监控，起到事故报警和安全预警的作用。

不管是应用在电力系统中的激光安防装置还是应用于其他领域的激光安防装置，其普遍存在报警范围小，报警盲区大的问题。其原因是，激光安防装置发射的激光光束可近似看作是一条直线，只有入侵物体经过激光光束的时候才能产生报警信号，故可以得知其报警范围仅仅是激光光束经过的这条直线上；虽然，可以设置成发射多条激光光束来扩大保护范围，但是一方面，增加激光光束会增加装置成本，加大装置能耗，另一方面，激光光束之间还是存在较大的空档区域，一些小型的入侵物体穿过空档区域时，仍不会产生报警信号，故其还是存在较大的报警盲区。

相比激光安防装置，视频监控报警装置可以在较大的范围内进行事故报警和安全预警。但视频监控报警装置由于其使用的是摄像头获取入侵物体信号，故其信号的获取会较大的受到外部环境及入侵物体状况的影响。简单的说，当天气状况恶劣，能见度较低时，视频监控报警装置其报警识别度将大大降低；当入侵物体较小，或入侵物体外观和外部环境相似时，也会发生报警不及时的情况。而激光安防装置由于激光的穿透力强，则对环境的要求较低，其报警识别度可以得到保证。

因此，如何设计一种新的激光安防装置，使其保持其报警灵敏的特点而克服上述缺点是本领域技术人员亟待解决的一个问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种激光墙安防装置，其由一个或多个激光测距仪进行转动，实现激光光束在空间区域内进行交叉扫描，使激光光束由“线”扫描成“面”，所有经过该“面”的入侵物体均会产生报警信号，从而扩大其报警范围，减少其报警盲区，且具有报警灵敏，识别度高，误报少，适应性强的特点，可以广泛的应用于输电线路、变电站、核电站、铁路、地铁、厂矿企业、油田、油库、金库、码头、图书馆、银行、博物馆、展览馆、院校、饭店、养殖场、机场、监狱、军事重地、军械库、边防、海防等室内外安全防范场所。

本实用新型的目的还提供一种激光墙安防装置的工作方法，该工作方法可以实现激光墙安防装置具有报警范围大，报警灵敏，识别度高，误报少，适应性强的特点。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种激光墙安防装置，其特征在于，包括：

激光测物仪，用于实时提供入侵物距离信息；

转盘部件，用于放置所述激光测距仪，使所述激光测物仪转动，实现激光光束在空间区域内进行扫描；

激光测物控制系统，用于控制所述转盘部件的转动范围，进而确定所述激光测物仪的扫描区域，所述扫描区域为矩形区域；所述激光测物控制系统实时接收所述激光测距仪提供的入侵物距离信息，当入侵物进入所述扫描区域时，所述激光测物控制系统输出报警信号和入侵物实时信息；

供电系统，用于提供所述激光测物仪、所述转盘部件和所述激光测物控制系统运行所需的电源；

信号输出端，用于接收所述激光测物控制系统输出的报警信号和入侵物实时信息。

作为改进，还包括扩展部件，所述扩展部件包括报警器、视频抓拍装置和保护壳体，所述报警器用于接收报警信号，并进行现场报警，所述视频抓拍装置用于直观的观察入侵物情况，所述保护壳体用于安装和保护所述激光测物仪、所述转盘部件、所述激光测物控制系统和所述供电系统。

作为优选，所述转盘部件采用步进电机提供转动动力。

作为进一步优选，所述激光测物控制系统采用RS485通讯接口读取所述激光测距仪的入侵物距离信息，所述激光测物控制系统采用4G模块远程发送报警信号和入侵物实时信息至所述信号输出端。

作为再一步优选，所述供电系统采用太阳能供电系统。

为达到以上目的，本实用新型还提供上述激光墙安防装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，设置所述转盘部件的转动范围，以所述激光测物仪的激光光束发射点为原点，激光光束扫描成形成扇形区域；

步骤S2，设置所述扫描区域，所述扫描区域位于所述扇形区域内，所述扫描区域对称设置在所述扇形区域的中心线两侧，所述扫描区域近侧的两个顶点与所述扇形区域的边界重合；所述扫描区域的长为a，宽为b，到原点的距离为c；

步骤S3，计算实时的理论激光距离LP，即激光光束到达所述扫描区域最远边界的距离；其中所述转盘部件的转动角度为W，W为激光光束与所述扇形区域的中心线的夹角；在激光光束经过所述扫描区域远侧的两个顶点时的转动角度为d；

当W≥d时，此时激光光束经过所述扫描区域的范围为第一扫描区域；扫描光束、扫描区域宽度的一半和中心线构成直角三角形，根据直角三角形的计算公式得出，

$LP=\frac{b}{2\sin \left(W\right)}$

当W＜d时，此时激光光束经过所述扫描区域的范围为第二扫描区域；扫描光束、扫描区域宽度远处边界和中心线构成直角三角形，根据直角三角形的计算公式得出，

$LP=\frac{a+c}{\cos \left(W\right)}$

步骤S4，启动所述激光测距仪和所述转盘部件，实时记录所述转盘部件的转动角度W，同时读取转动W角度时所述激光测距仪测量的实际激光距离LS；

步骤S5，比较实际激光距离LS和理论激光距离LP；

当LS≤LP时，所述激光测物控制系统输出报警信号和入侵物实时信息至所述信号输出端；

当LS＞LP时，则返回步骤4重新执行。

作为改进，所述步骤S5中，当LS≤LP时，所述信号输出端根据W和LS的值计算出入侵物的位置并实时记录。

作为另外的实施方式，所述步骤S1至步骤S5中采用多台激光墙安防装置进行相对交叉扫描，实现增加激光光束密度，减少误报。

作为多种实施方式，所述步骤S1至步骤S5中采用多台激光墙安防装置，实现激光光束扫描形成立体的所述扫描区域。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、相比普通的激光安防装置，本实用新型具有报警区域大，灵敏度高，成本低的优点。报警区域大体现在，本实用新型通过将激光光束由“线”扫描成“面”，所有经过该“面”的入侵物均会产生报警信号，在该平面内不存在空档区域，从而扩大其报警范围，减小其报警盲区；灵敏度高体现在，本实用新型的扫描周期可以控制在较短的时间内(例如10S)，即控制转盘部件的转速，则在入侵物进入扫描区域的最多10S内，肯定会进行报警，可以根据实际情况调整扫描周期，以满足报警灵敏度的需求；成本低体现在，一定区域内需要安防布置的情况下，往往需要安装多台普通的激光安防装置，而同样情况下，一台本实用新型的激光墙安防装置就可以实现在较大范围的安防布置，从而降低了整个安防系统的使用成本。

2、相比视频监控报警装置，本实用新型具有识别度高、适应性强的优点。识别度高主要体现在，激光的穿透性强，且激光光束很小，所以激光测距仪在各种天气情况下，识别各种大小的入侵物进行测距，不会因为能见度低或入侵物小而影响其识别度，从而保证本实用新型的灵敏度和识别度；适应性强体现在，本实用新型的结构简单，不易发生故障，相对的维护也简单，故对使用环境要求低，可以广泛的应用于输电线路、变电站、核电站、铁路、地铁、厂矿企业、油田、油库、金库、码头、图书馆、银行、博物馆、展览馆、院校、饭店、养殖场、机场、监狱、军事重地、军械库、边防、海防等室内外安全防范场所。

附图说明

图1是根据本实用新型的激光墙安防装置的一个优选实施例的立体结构示意图；

图2是根据本实用新型的激光墙安防装置的一个优选实施例的系统图；

图3是根据本实用新型的激光墙安防装置的一个优选实施例的流程图；

图4是根据本实用新型的激光墙安防装置的工作方法的区域划分的示意图；

图5是根据本实用新型的激光墙安防装置的工作方法的几何关系的示意图(W≥d时)；

图6是根据本实用新型的激光墙安防装置的工作方法的几何关系的示意图(W＜d时)；

图7、图8、图9、图10是实现本实用新型的激光墙安防装置的工作方法的多种实施例。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1～5所示，本实用新型的激光墙安防装置的一个实施例包括：

激光测物仪1，用于实时提供入侵物距离信息。

转盘部件2，用于放置激光测距仪1，使激光测物仪1转动，实现激光光束在空间区域内进行扫描。

激光测物控制系统3，用于控制转盘部件2的转动范围，进而确定激光测物仪1的扫描区域D，扫描区域为矩形区域；激光测物控制系统3实时接收激光测距仪1提供的入侵物距离信息，当入侵物进入扫描区域D时，激光测物控制系统3输出报警信号和入侵物实时信息。

供电系统4，用于提供激光测物仪1、转盘部件2和激光测物控制系统3运行所需的电源。

扩展部件5，扩展部件5包括报警器51、视频抓拍装置52和保护壳体53，报警器51用于接收报警信号，并进行现场报警，视频抓拍装置52用于直观的观察入侵物情况，保护壳体53用于安装和保护激光测物仪1、转盘部件2、激光测物控制系统3和供电系统4。

信号输出端6，用于接收激光测物控制系统3输出的报警信号和入侵物实时信息。

考虑到转盘部件2负载较大，以及低功耗的要求，故转盘部件2采用步进电机提供转动动力。该步进电机的最大细分数到60000，为57系列电机，且负载端加减速机，供电为DC24V。

为了信号传输更加有效，激光测物控制系统3采用RS485通讯接口读取激光测距仪的入侵物距离信息，激光测物控制系统3采用4G模块远程发送报警信号和入侵物实时信息至信号输出端6。为使用方便，本实施例中的信号输出端6为计算机(PC)。

为满足节能环保的要求，供电系统4采用太阳能供电系统，含蓄电池组，其输出电压为DC24V。

如图1至6所示，为本实施例提供的一种激光墙安防装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤S1，设置转盘部件2的转动范围，以激光测物仪1的激光光束发射点为原点，激光光束扫描成形成扇形区域E。

步骤S2，设置扫描区域D，扫描区域D位于扇形区域E内，扫描区域D对称设置在扇形区域E的中心线两侧，扫描区域D近侧的两个顶点与扇形区域E的边界重合；扫描区域D的长为a，宽为b，到原点的距离为c。

步骤S3，计算实时的理论激光距离LP，即激光光束到达扫描区域D最远边界的距离；其中转盘部件2的转动角度为W，W为激光光束与扇形区域E的中心线的夹角；在激光光束经过扫描区域D远侧的两个顶点时的转动角度为d；

当W≥d时，此时激光光束经过扫描区域D的范围为第一扫描区域D1；扫描光束、扫描区域宽度的一半和中心线构成直角三角形，根据直角三角形的计算公式得出，

$LP=\frac{b}{2\sin \left(W\right)}$

当W＜d时，此时激光光束经过扫描区域D的范围为第二扫描区域D2；扫描光束、扫描区域宽度远处边界和中心线构成直角三角形，根据直角三角形的计算公式得出，

$LP=\frac{a+c}{\cos \left(W\right)}$

步骤S4，启动激光测距仪1和转盘部件2，实时记录转盘部件2的转动角度W，同时读取转动W角度时激光测距仪1测量的实际激光距离LS；

步骤S5，比较实际激光距离LS和理论激光距离LP；

当LS≤LP时，激光测物控制系统3输出报警信号和入侵物实时信息至信号输出端6；信号输出端6根据W和LS的值计算出入侵物的位置并实时记录。

当LS＞LP时，则返回步骤4重新执行。

本实施例中，扫描周期为10s，扫描速度为6度/秒，c＝35m，a＝300m，b＝40m，系统扫描的计算周期为0.1s。

如图7所示，是本实用新型的再一个实施例，本实施例中采用两台激光墙安防装置100进行相对交叉扫描，其作用在于进一步提高激光光束的密度，进而提高一定区域内的安防系统的灵敏度和识别度，使其误报少，保证装置的可靠性。

如图8、图9、图10所示，是本实用新型的另外的实施例，其主要是采用多台激光墙安防装置100在空间区域内进行扫描，形成空间区域内的扫描区域D，使激光光束产生的“面”升级成“体”，进一步扩大了其报警范围，以满足不同情况下的使用需求。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种激光墙安防装置，其特征在于，包括：

激光测物仪，用于实时提供入侵物距离信息；

转盘部件，用于放置所述激光测距仪，使所述激光测物仪转动，实现激光光束在空间区域内进行扫描；

激光测物控制系统，用于控制所述转盘部件的转动范围，进而确定所述激光测物仪的扫描区域，所述扫描区域为矩形区域；所述激光测物控制系统实时接收所述激光测距仪提供的入侵物距离信息，当入侵物进入所述扫描区域时，所述激光测物控制系统输出报警信号和入侵物实时信息；

供电系统，用于提供所述激光测物仪、所述转盘部件和所述激光测物控制系统运行所需的电源；

信号输出端，用于接收所述激光测物控制系统输出的报警信号和入侵物实时信息。

2.根据权利要求1所述的激光墙安防装置，其特征在于，还包括扩展部件，所述扩展部件包括报警器、视频抓拍装置和保护壳体，所述报警器用于接收报警信号，并进行现场报警，所述视频抓拍装置用于直观的观察入侵物情况，所述保护壳体用于安装和保护所述激光测物仪、所述转盘部件、所述激光测物控制系统和所述供电系统。

3.根据权利要求2所述的激光墙安防装置，其特征在于，所述转盘部件采用步进电机提供转动动力。

4.根据权利要求3所述的激光墙安防装置，其特征在于，所述激光测物控制系统采用RS485通讯接口读取所述激光测距仪的入侵物距离信息，所述激光测物控制系统采用4G模块远程发送报警信号和入侵物实时信息至所述信号输出端。

5.根据权利要求4所述的激光墙安防装置，其特征在于，所述供电系统采用太阳能供电系统。