CN212933676U - 一种电子围栏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电子围栏系统，包括电子围栏前端系统，电子围栏后端系统和监控中心。电子围栏前端系统中的脉冲电子围栏电路形成电子围栏向第一控制器传递报警信号，第一控制器将之传送至电子围栏后端系统的第二控制器，由第二控制器控制电子地图显示装置对电子围栏防区的状态进行显示，并将之传送至监控中心的上位机。监控中心的上位机与多个电子围栏后端系统的第二控制器连接，构成了分布式电子围栏监控系统，便于对多电子围栏防区进行统一监控，节约了人力成本，提高了监控效率，形成了各层联动报警机制。在此基础上，通过在电子围栏前端系统和电子围栏后端系统均设置用于进行主备切换的电源变换控制器，提高了电子围栏系统的电源可靠性。

Description

一种电子围栏系统

技术领域

本实用新型涉及安全防区技术领域，特别涉及一种电子围栏系统。

背景技术

电子围栏是目前最先进的周界防盗报警系统之一，主要由前端电子围栏和后端控制系统组成。通常，前端电子围栏在室外，沿着原有围墙(例如砖墙、水泥墙或铁栅栏)安装，由电子围栏主机通过信号传输设备将报警信号传至后端控制系统的控制键盘上，显示防区工作状态，并远程对前端电子围栏进行布撤防控制等操作。

随着电子围栏防区数量的增长和面积的增加，在各后端控制系统需要设置的值守人员数量也随之增加，提高电子围栏系统的监控效率和监控可靠性，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电子围栏系统，具有更高的监控系统和监控可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种电子围栏系统，包括：电子围栏前端系统，电子围栏后端系统和监控中心；

其中，所述电子围栏前端系统包括：设于电子围栏防区的脉冲电子围栏电路，与所述脉冲电子围栏电路连接的第一控制器，分别与所述脉冲电子围栏电路和所述第一控制器连接的第一电源变换控制器，与所述第一电源变换控制器的第二电源输入端连接的第一备用电源，所述第一电源变换器的第一电源输入端与市电连接；

所述电子围栏后端系统包括：电子地图显示装置，分别与所述电子地图显示装置和所述第一控制器连接的第二控制器，以及分别与所述电子地图显示装置和所述第二控制器连接的第二电源变换控制器，与所述第二电源变换控制器的第二电源输入端连接的第二备用电源，所述第二电源变换控制器的第一电源输入端与市电连接；

所述监控中心包括：与多个所述第二控制器连接的上位机，以及与所述上位机连接的防区监控信息显示装置。

可选的，还包括与所述第一控制器连接的第一人机交互装置以及与所述第二控制器连接的第二人机交互装置。

可选的，所述第一人机交互装置和所述第二人机交互装置具体为LCD触控屏。

可选的，还包括与所述第二控制器连接的打印机。

可选的，所述第一控制器与所述第二控制器具体通过RS485总线连接。

可选的，所述电子地图显示装置具体包括：与所述第二控制器连接的第一选通电路，以及与所述第一选通电路连接的防区指示灯，所述防区指示灯与所述电子围栏防区的监控点一一对应。

可选的，所述脉冲电子围栏电路具体为高压脉冲电子围栏电路。

可选的，所述脉冲电子围栏电路具体为红外电子围栏电路。

可选的，还包括与所述第一控制器连接的报警器。

可选的，所述报警器具体包括指示灯、蜂鸣器、声光报警器、语音报警器中的至少一种。

本实用新型提供的电子围栏系统，包括电子围栏前端系统，电子围栏后端系统和监控中心。电子围栏前端系统中的脉冲电子围栏电路形成电子围栏向第一控制器传递报警信号，第一控制器将之传送至电子围栏后端系统的第二控制器，由第二控制器控制电子地图显示装置对电子围栏防区的状态进行显示，并将之传送至监控中心的上位机。监控中心的上位机与多个电子围栏后端系统的第二控制器连接。因此，由电子围栏前端系统，电子围栏后端系统和监控中心构成了分布式电子围栏监控系统，便于对多电子围栏防区进行统一监控，节约了人力成本，提高了监控效率，有助于形成各层联动报警机制。在此基础上，通过在电子围栏前端系统和电子围栏后端系统均设置用于进行主备切换的电源变换控制器，有效提高了电子围栏系统的电源可靠性，进一步提高了电子围栏系统的监控可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种电子围栏系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种第二控制器的电路图；

图3为本实用新型实施例提供的一种电子地图显示装置的第一部分电路图；

图4为本实用新型实施例提供的一种电子地图显示装置的第二部分电路图；

图5为本实用新型实施例提供的一种主电源转换电路的电路图；

图6为本实用新型实施例提供的一种USB设备供电电路的电路图；

图7为本实用新型实施例提供的一种控制芯片供电电路的电路图；

图8为本实用新型实施例提供的一种蓄电池充电电路的电路图；

图9为本实用新型实施例提供的一种主备电源切换电路的电路图；

其中，100为电子围栏前端系统，101为脉冲电子围栏电路，102为第一控制器，103为第一电源变换控制器，104为第一备用电源，105为报警器，106为第一人机交互装置；200为电子围栏后端系统，201为电子地图显示装置，202为第二控制器，203为第二电源变换控制器，204为第二备用电源；300为监控中心，301为上位机，302为防区监控信息显示装置。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种电子围栏系统，具有更高的监控系统和监控可靠性。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。

图1为本实用新型实施例提供的一种电子围栏系统的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的一种第二控制器的电路图；图3为本实用新型实施例提供的一种电子地图显示装置的第一部分电路图；图4为本实用新型实施例提供的一种电子地图显示装置的第二部分电路图；图5为本实用新型实施例提供的一种主电源转换电路的电路图；图6为本实用新型实施例提供的一种USB设备供电电路的电路图；图7为本实用新型实施例提供的一种控制芯片供电电路的电路图；图8为本实用新型实施例提供的一种蓄电池充电电路的电路图；图9为本实用新型实施例提供的一种主备电源切换电路的电路图。

如图1所示，本实用新型实施例提供的电子围栏系统包括：电子围栏前端系统100，电子围栏后端系统200和监控中心300；

其中，电子围栏前端系统100包括：设于电子围栏防区的脉冲电子围栏电路101，与脉冲电子围栏电路101连接的第一控制器102，分别与脉冲电子围栏电路101和第一控制器102连接的第一电源变换控制器103，与第一电源变换控制器103的第二电源输入端连接的第一备用电源104，第一电源变换器的第一电源输入端与市电连接；

电子围栏后端系统200包括：电子地图显示装置201，分别与电子地图显示装置201和第一控制器102连接的第二控制器202，以及分别与电子地图显示装置201和第二控制器202连接的第二电源变换控制器203，与第二电源变换控制器203的第二电源输入端连接的第二备用电源204，第二电源变换控制器203的第一电源输入端与市电连接；

监控中心300包括：与多个第二控制器202连接的上位机301，以及与上位机301连接的防区监控信息显示装置302。

在具体实施中，脉冲电子围栏电路101部署于电子围栏防区，具体可以采用高压脉冲电子围栏电路101或红外电子围栏电路等。脉冲电子围栏电路101的发射端每隔一定时间发出一个高压脉冲到前端围栏高压线上面，此脉冲具有一定的打击能量，对入侵者形成一定的威慑能力，发出脉冲的同时通过光电对射管检测围栏回路返回的脉冲能量，当超过一定的范围就判断为入侵事件发生产生报警；其输出能量的判断比较电路采用LM239和一个基准值比较，如果不在范围就会产生不同的脉冲送往第一控制器102判断。其高压生成电路采用第一控制器102输出的PWM信号经过BJT驱动电路控制MOSFET[IRF540N]的开关，通过将低压DC电压经过高频变压器进行一次升压后给电容充电到一定的电压，待脉冲输出时间到后经过第一控制器102即控制放电可控硅BTA24800B打开完成对高压变压器的一次侧放电，由于高压变压器一次侧产生放电，因此在其二次侧也会形成一定的电压(此次经过变压器变换的电压即为围栏前端高压线最终使用的高电压)耦合到前端电子围栏高压线后回到光电对射管耦合检测回路。如果前端电子围栏线被剪断，则其回路检测不到耦合信号就会产生报警，如果其通过双手或其他方式短路其能量就会有损失检测回路根据检测到的信号就会知道也会产生报警。

若电子围栏前端系统100和电子围栏后端系统200之间的距离较短，第一控制器102和第二控制器202可以采用同一控制器。若电子围栏前端系统100和电子围栏后端系统200之间的距离较长，则两个系统分别设置控制器。第一控制器102与第二控制器202具体通过RS485总线通信连接。第二控制器202还通过传输控制协议(TCP)端口与监控中心300的上位机301通信连接。

第一控制器102用于控制脉冲电子围栏电路101中的发射端输入高压脉冲，并控制脉冲电子围栏电路101中的接收端进行高压回路检测。当有人或物闯入电子围栏防区时，第一控制器102通过高压回路检测确定所在电子围栏防区被入侵后，向第二控制器202发送报警信号。

第二控制器202在接收到第一控制器102发送的报警信号后，控制电子地图显示装置201显示被入侵的位置，并将报警信号上传至监控中心300的上位机301，以使上位机301控制防区监控信息显示装置302进行报警提示。

在此基础上，本实用新型实施例提供的电子围栏系统还可以包括与第一控制器102连接的报警器105。报警器105具体可以采用指示灯、蜂鸣器、声光报警器105、语音报警器105等。该报警器105布设于电子围栏防区，用于在现场对入侵者予以警告。

通过电子围栏前端系统100的报警器105、电子围栏后端系统200的电子地图显示装置201和监控中心300的防区监控信息显示装置302，实现三级报警提示。监控中心300的防区监控信息显示装置302可以采用大屏显示。

第一控制器102和第二控制器202均可以采用STM32F4系列单片机，指令执行速度快，并且采用UCOSIII实时操作系统，该系统采用多任务处理机制，报警延时小，任务执行效率高。

第二控制器202为整个电子围栏系统的核心。第二控制器202具体可以采用STC12C5A08S2，如图2所示的STC12C5A08S2 U1，其42、43、44引脚用于连接RS485通讯器，进而通过RS485通讯器与第一控制器102及其他设备进行通信交互。

由于电子围栏前端系统100通常处于室外，为保障通讯安全性，第二控制器202与第一控制器102之间的RS485通讯器应采用具有防雷功能的RS485通讯器，如可以采用ISO3082DW。第二控制器202与电子围栏后端系统200的其他设备间无需进行防雷设置，RS485通讯器可以采用MAX3483EESA等，用于连接电子地图显示装置201等。

电子地图显示装置201具体可以包括：与第二控制器202连接的第一选通电路，以及与第一选通电路连接的防区指示灯，防区指示灯与电子围栏防区的监控点一一对应。在电子地图显示装置201上，将电子围栏防区的各个监控点设置对应的防区指示灯。以各防区指示灯的状态表示对应的电子围栏防区的监控状态。具体地，第一选通电路可以采用继电器搭建。

此外，电子地图显示装置201还可以由第二选通电路和LCD显示屏组成，通过第二选通电路选通要显示的电子围栏防区，在LCD显示屏上显示该电子围栏防区的监控图像。如图3和图4所示，建立一个32路的电子地图，电子地图显示装置201的第二选通电路由门电路、位移缓存器(具体可以采用8位串行输入、并行输出的位移缓存器74HC595)和晶体管电路(具体可以采用晶体管集成芯片ULN2803A)组成。

门电路可以采用或门电路(具体可以采用74HC32)，如图3所示，或门元件U13D的输入端12、13分别与图2所示STC12C5A08S2 U1的14引脚(CSSER)及13引脚(CSSW9)连接，或门元件U13D的输入端13还通过电阻R51连接直流电源VCC、或门元件U13A的输入端2、或门元件U13B的输入端5、或门元件U13C的输入端10；或门元件U13A的输入端1连接图2所示STC12C5A08S2 U1的9引脚(STCLK)；或门元件U13B的输入端4连接图2所示STC12C5A08S2 U1的10引脚(SRCLR)；或门元件U13C的输入端9连接图2所示STC12C5A08S2 U1的11引脚(SRCLK)。或门元件U13D的输出端11连接位移缓存器U5的14引脚(SER)，位移缓存器U5的9引脚(Q7)与位移缓存器U6的14引脚(SER)连接，位移缓存器U6的9引脚(Q7)与位移缓存器U7的14引脚(SER)连接，位移缓存器U7的9引脚(Q7)与位移缓存器U8的14引脚(SER)连接；各位移缓存器的11引脚(SRCLK)均与或门元件U13A的输出端3连接；各位移缓存器的10引脚(SRCLR)均与或门元件U13B的输出端6连接；各位移缓存器的12引脚(RCLK)均与或门元件U13C的输出端8连接；各位移缓存器的13引脚(E)均接地。

如图4所示，位移缓存器U5的输出端引脚(O0～O7)与晶体管集成芯片U9的输入端引脚(IN 1～IN 8)对应连接，晶体管集成芯片U9的输出端引脚(OUT 1～OUT 8)通过接口芯片J5连接接口芯片J10。位移缓存器U6的输出端引脚(O0～O7)与晶体管集成芯片U10的输入端引脚(IN 1～IN 8)对应连接，晶体管集成芯片U10的输出端引脚(OUT 1～OUT 8)通过接口芯片J6连接接口芯片J11。位移缓存器U7的输出端引脚(O0～O7)与晶体管集成芯片U11的输入端引脚(IN 1～IN 8)对应连接，晶体管集成芯片U11的输出端引脚(OUT 1～OUT 8)通过接口芯片J7连接接口芯片J12。位移缓存器U8的输出端引脚(O0～O7)与晶体管集成芯片U12的输入端引脚(IN 1～IN 8)对应连接，晶体管集成芯片U12的输出端引脚(OUT 1～OUT8)通过接口芯片J8连接接口芯片J113。

图3和图4所示的第二选通电路可实现对32路显示的选通。由图2中的STC12C5A08S2 U1的13、14、9、10、11引脚控制选通，具体可以通过轮询的方式依次选通各路通道，将对应的电子围栏防区的监控信息在LCD显示屏上进行显示。

图2中的STC12C5A08S2 U1的19、20、21、22、23、24、25引脚还可以连接开关电路S1(具体可以采用SMD-SW8)，通过开关电路S1接收输入的查询命令，并控制将相应的电子围栏防区的监控信息在LCD显示屏上加以显示。

采用市电为电子围栏前端系统100和电子围栏后端系统200供电，同时为第一备用电源104和第二备用电源204充电。当检测到市电供电线路发生故障时，第一电源变换控制器103将对电子围栏前端系统100内其余装置的供电电源切换为第一备用电源104，第二电源变换控制器203将电子围栏后端系统200内其余装置的供电电源切换为第二备用电源204。

下面结合图5至图8对电子围栏前端系统100的供电系统进行说明。电子围栏后端系统200的供电系统同理。

如图5所示，市电220V经过交流电源转换成AC24V后，经D1、DB1、D2、C1整流滤波后输出DC24V。

利用开关电压调节器U1(具体可以采用LM2595S-ADJ)将DC24V转换为VC12V后，经图6所示的基于U13搭建的电压转换电路转换得到VC5V后，给USB设备(如打印机)供电。

基于图5的主电源转换电路输出的DC24V，经图7所示的利用开关电压调节器U15(具体可以采用LM2595S-ADJ)搭建的电压转换电路将DC24V转换为VC3.3V后，给主控芯片(如第一控制器102)供电。

基于图5的主电源转换电路输出的DC24V，经图8所示的利用开关电压调节器U16(具体可以采用LM2595S-ADJ)搭建的蓄电池充电电路转换为ADC_15V后，由图9中的BT-CHARGE_PWM引脚根据蓄电池的充电特性输出相应的PWM波对蓄电池进行充电。

如图9所示，利用开关电压调节器U14(具体可以采用LM2595S-ADJ)搭建备用电源供电电路。V-BAT、CHARGE_CURRENT、BT_SW引脚与第一电源变换控制器103连接。

第一电源变换控制器103对ADC_15V引脚进行AD采样，当检测到ADC_15V引脚电压大于5V时，此时为由图5所示的主电源供电电路为系统供电，第一电源变换控制器103拉低BT_SW引脚关闭第一备用电源104供电。

当第一电源变换控制器103检测到V-BAT引脚大于5V并且小于13.9V时，通过BT-CHARGE_PWM引脚、通过BATTERY_P、BATTERY_N引脚向第一备用电源104的蓄电池充电。当第一电源变换控制器103检测到V-BAT引脚大于13.9V或者小于5V时，控制图8所示的蓄电池充电电路停止对第一备用电源104的蓄电池的充电。

当第一电源变换控制器103检测到ADC_15V引脚电压小于5V时，拉高BT_SW引脚，由图9所示的第一备用电源104对应的供电电路进行供电。

此外，如图7所示，在主控芯片的控制电路的后端还可以设置指示灯LED8，用以指示控制芯片供电电路的供电状态。如图9所示，在第一备用电源104后端还可以设置指示灯LED7，用以指示第一备用电源104的工作情况。

本实用新型实施例提供的电子围栏系统，包括电子围栏前端系统，电子围栏后端系统和监控中心。电子围栏前端系统中的脉冲电子围栏电路形成电子围栏向第一控制器传递报警信号，第一控制器将之传送至电子围栏后端系统的第二控制器，由第二控制器控制电子地图显示装置对电子围栏防区的状态进行显示，并将之传送至监控中心的上位机。监控中心的上位机与多个电子围栏后端系统的第二控制器连接。因此，由电子围栏前端系统，电子围栏后端系统和监控中心构成了分布式电子围栏监控系统，便于对多电子围栏防区进行统一监控，节约了人力成本，提高了监控效率，有助于形成各层联动报警机制。在此基础上，通过在电子围栏前端系统和电子围栏后端系统均设置用于进行主备切换的电源变换控制器，有效提高了电子围栏系统的电源可靠性，进一步提高了电子围栏系统的监控可靠性。

在上述实施例的基础上，为了便于工作人员查看电子围栏防区的监控信息并进行调试，如图1所示，本实用新型实施例提供的电子围栏系统还包括与第一控制器102连接的第一人机交互装置106以及与第二控制器202连接的第二人机交互装置。

在具体实施中，第一人机交互装置106和第二人机交互装置均具体可以采用LCD触控屏，也可以采用显示屏和机械按键结合的形式。

若采用机械按键，则可以参照上述实施例中图2所示的8路按键开关SMD-SW8 S1的连接、控制方案。

以图2为例，STC12C5A08S2 U1的19、20、21、22、23、24、25引脚用于接收8路按键开关SMD-SW8 S1发送的信号。

图2中的STC12C5A08S2 U1还可以通过连接LCD显示屏驱动芯片(如SP3232EBEY)控制LCD触控屏实现人机交互。

进一步的，如图1所示，本实用新型实施例提供的电子围栏系统还可以包括与第二控制器202连接的打印机。打印机也可以通过MAX3483EESA与第二控制器202通信连接。

在实际应用中，基于本实用新型上述实施例提供的电子围栏系统，当电子围栏前端系统100检测到入侵情况时，第一控制器102接收脉冲电子围栏电路101的检测信号，触发现场的报警器105发出报警信号，同时，第一控制器102将报警信号上传至第二控制器202，由第二控制器202控制在电子地图显示装置201上对被入侵的电子围栏防区的监控信息进行显示，第二控制器202继而将报警信号上传至监控中心300的上位机301，由监控中心300实现对区域内多个电子围栏防区的整体监控，以便进行统一调度处理。

以上对本实用新型所提供的电子围栏系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明都是与其它实施例的不用之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列的要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种电子围栏系统，其特征在于，包括：电子围栏前端系统，电子围栏后端系统和监控中心；

其中，所述电子围栏前端系统包括：设于电子围栏防区的脉冲电子围栏电路，与所述脉冲电子围栏电路连接的第一控制器，分别与所述脉冲电子围栏电路和所述第一控制器连接的第一电源变换控制器，与所述第一电源变换控制器的第二电源输入端连接的第一备用电源，所述第一电源变换控制器的第一电源输入端与市电连接；

所述电子围栏后端系统包括：电子地图显示装置，分别与所述电子地图显示装置和所述第一控制器连接的第二控制器，以及分别与所述电子地图显示装置和所述第二控制器连接的第二电源变换控制器，与所述第二电源变换控制器的第二电源输入端连接的第二备用电源，所述第二电源变换控制器的第一电源输入端与市电连接；

所述监控中心包括：与多个所述第二控制器连接的上位机，以及与所述上位机连接的防区监控信息显示装置。

2.根据权利要求1所述的电子围栏系统，其特征在于，还包括与所述第一控制器连接的第一人机交互装置以及与所述第二控制器连接的第二人机交互装置。

3.根据权利要求2所述的电子围栏系统，其特征在于，所述第一人机交互装置和所述第二人机交互装置具体为LCD触控屏。

4.根据权利要求1所述的电子围栏系统，其特征在于，还包括与所述第二控制器连接的打印机。

5.根据权利要求1所述的电子围栏系统，其特征在于，所述第一控制器与所述第二控制器具体通过RS485总线连接。

6.根据权利要求1所述的电子围栏系统，其特征在于，所述电子地图显示装置具体包括：与所述第二控制器连接的第一选通电路，以及与所述第一选通电路连接的防区指示灯，所述防区指示灯与所述电子围栏防区的监控点一一对应。

7.根据权利要求1所述的电子围栏系统，其特征在于，所述脉冲电子围栏电路具体为高压脉冲电子围栏电路。

8.根据权利要求1所述的电子围栏系统，其特征在于，所述脉冲电子围栏电路具体为红外电子围栏电路。

9.根据权利要求1所述的电子围栏系统，其特征在于，还包括与所述第一控制器连接的报警器。

10.根据权利要求9所述的电子围栏系统，其特征在于，所述报警器具体包括指示灯、蜂鸣器、声光报警器、语音报警器中的至少一种。

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