CN104517376A - 一种两通道嵌入式安防装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种两通道嵌入式安防装置，包括第一光电三级管、第二光电三级管、电信号处理模块、主控制器、光控板、光源、1×2耦合器、第一光纤法兰和第二光纤法兰；所述第一、二光电三级管用于将所述第一、二通道的光信号转换为第一、二电信号；所述电信号处理模块用于处理第一、二电信号；所述主控制器，用于对所述经过处理的第一、二电信号进行特征提取和智能识别；所述光控板用于将所述的控制电压信号转换为控制光源强度信号；所述光源用于依据所述控制光源强度信号发出不同强度的光信号；本发明提供的安防装置，能够对报警信号或噪声信号进行有效的特征提取及智能识别，提高报警准确率，且本装置体积小，可独立操作，便于隐蔽安装。
Description
技术领域
本发明涉及安防领域，尤其涉及一种两通道嵌入式安防装置。
背景技术
安全防范***(security&protection system，SPS)以维护社会公共安全为目的，运用安全防范产品和其它相关产品所构成的入侵报警***、视频安防监控***、出入口控制***、BSV液晶拼接墙***、门禁消防***、防爆安全检查***等；或由这些***为子***组合或集成的电子***或网络。
现有技术中的光纤微振动报警***如图1所示。所述光纤微振动报警***包括主控计算机、主控仪、光纤终端盒、引导光缆和传感光缆。主控计算机与主控仪连接，用于提取主控仪输出信号进行后续处理；还用于运行光纤微振动预警***软件，直接显示监测管线线路或周边环境的情况。主控仪是***的核心组成部分，主控仪的内部含有高稳定、高精度的光源模块，光路耦合模块和探测器模块等。光纤终端盒是光纤接续设备，内置无源光纤耦合器件。引导光缆用于实现光信号传输的光缆，对外界不敏感，通过终端盒连接传感光缆和主控仪。传感光缆用于实现光信号传感和传输，对外界振动敏感。
现有技术的缺点是监测距离比较短，不能对外界的信号进行辨别，如外界信号是入侵者行为信号(报警信号)还是自然界现象及自然环境扰动的信号(噪声信号)，现有技术不能对外界信号进行特征提取及智能识别导致误报率比较高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种两通道嵌入式安防装置，能够对入侵者行为信号(报警信号)和自然界现象及自然环境扰动信号(噪声信号)进行有效的特征提取及智能识别。本发明的优点与现有技术相比，还包括装置的体积变小且装置可以独立使用，无需主控计算机。
本发明提供了一种两通道嵌入式安防装置，该装置包括：第一光电三级管、第二光电三级管、电信号处理模块、主控制器、光控板、光源、1×2耦合器、第一光纤法兰和第二光纤法兰；
所述第一光电三级管的输出端与所述电信号处理模块的第一输入端连接，用于接收光缆中第一通道的光信号，并将所述第一通道的光信号转换为第一电信号；
所述第二光电三级管的输出端与所述电信号处理模块的第二输入端连接，用于接收光缆中第二通道的光信号，并将所述第二通道的光信号转换为第二电信号；
所述电信号处理模块输出端与所述主控制器上设置的AD转换接口连接，用于处理第一电信号和处理第二电信号；
所述主控制器，用于对所述经过处理的第一电信号和所述经过处理的第二电信号进行特征提取和智能识别；所述主控制器还设置IO接口，所述IO接口与指示灯连接，用于根据智能识别结果控制指示灯的状态发出报警信号；所述主控制器上设置的DA转换接口与所述光控制板的输入端连接，用于输出控制所述光控板的控制电压信号；
所述光控板的输出端与所述光源的输入端连接，用于将所述的控制电压信号转换为控制光源强度信号；
所述光源的输出端与所述1×2耦合器的输入端连接，用于依据所述控制光源强度信号发出不同强度的光信号；
所述1×2耦合器的第一输出端与所述第一光纤法兰的输入端连接，所述1×2耦合器的第二输出端与所述第二光纤法兰的输入端连接，用于将不同强度的光信号分成第一光信号和第二光信号；
所述第一光纤法兰，用于输出第一光信号；
所述第二光纤法兰，用于输出第二光信号。
进一步的，所述IO接口还与继电器板连接，用于根据智能识别结果输出控制继电器板状态的控制继电器板信号，所述继电器板与开关连接，用于控制开关的状态。
进一步的，所述电信号处理模块包括第一交流信号分离单元、第一信号调理单元、第一直流信号分离单元、第二信号调理单元、第二交流信号分离单元、第三信号调理单元、第二直流信号分离单元和第四信号调理单元；
所述第一交流信号分离单元，用于将所述第一电信号中的交流信号分离出来；所述第一信号调理单元与第一交流信号分离单元连接，用于对所述从第一电信号中分离出的交流信号进行调理；
所述第一直流信号分离单元，用于将所述第一电信号中的直流信号分离出来；所述第二信号调理单元与第一直流信号分离单元连接，用于对所述从第一电信号中分离出的直流信号进行调理；
所述第二交流信号分离单元，用于将所述第二电信号中的交流信号分离出来；所述第三信号调理单元与第二交流信号分离单元连接，用于对所述从第二电信号中分离出的交流信号进行调理；
所述第二直流信号分离单元，用于将所述第二电信号中的直流信号分离出来；所述第四信号调理单元与第二直流信号分离单元连接，用于对所述从第二电信号中分离出的直流信号进行调理。
进一步的，所述装置还包括温控电路板，所述温控电路板的输出端与所述光源的输入端连接，用于调节光源在工作时的温度。
进一步的，所述装置还包括电源，用于向所述温控电路板和所述光控板供电。
进一步的，所述装置还包括串口和网口。
进一步的，所述主控制器为STM32F 107。
进一步的，所述温控电路板的制冷片控制芯片为ADN8830。
本发明提供的一种两通道嵌入式安防装置，通过第一光电三级管、第二光电三级管、电信号处理模块、主控制器、光控板、光源、1×2耦合器、第一光纤法兰和第二光纤法兰组成安防装置，此装置可以对外界的信号如报警信号或者干扰信号进行有效特征提取和智能识别，以提高两通道嵌入式安防装置报警的准确率。另外，本发明的有益效果还包括两通道嵌入式安防装置体积较小，可独立操作，比较方便隐蔽安装。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显；
图1是现有技术的光纤微振动报警***；
图2是本发明实施例一提供的一种两通道嵌入式安防装置图；
图2a是本发明实施例一提供的电压信号处理模块的结构图；
图3是本发明实施例二提供一种两通道嵌入式安防装置的光路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
实施例一
本发明实施例一提供一种两通道嵌入式安防装置。图2是本发明实施例一提供的一种两通道嵌入式安防装置图。如图2所示，所述安防装置包括：第一光电三级管101、第二光电三级管102、电信号处理模块103、主控制器104、光控板105、光源106、1×2耦合器108、第一光纤法兰109和第二光纤法兰110；
所述第一光电三级管101的输出端与所述电信号处理模块103的第一输入端连接，用于接收光缆中第一通道的光信号，并将所述第一通道的光信号转换为第一电信号；所述第二光电三级管102的输出端与所述电信号处理模块103的第二输入端连接，用于接收光缆中第二通道的光信号，并将所述第二通道的光信号转换为第二电信号；所述电信号处理模块103输出端与所述主控制器104上设置的AD转换接口连接，用于处理第一电信号和处理第二电信号；
所述主控制器104，用于对所述经过处理的第一电信号和所述经过处理的第二电信号进行特征提取和智能识别；所述主控制器104还设置IO接口，所述IO接口与指示灯连接，用于根据智能识别结果控制指示灯的状态发出报警信号；所述主控制器104上设置的DA转换接口与所述光控制板的输入端连接，用于输出控制所述光控板105的控制电压信号；其中，所述主控制器104对所述经过处理的第一电信号和所述经过处理的第二电信号进行特征提取和智能识别为对报警信号或者噪声信号这两种不同的信号的特征进行提取，报警信号和噪声信号的特征不同，主控制器104可以对这两种信号的特征进行识别，从而判断需不需要发出***预警或实时告警信号，一般来说，报警信号是指入侵者的行为信号，如攀爬、剪切、行走等行为信号，噪声信号是指自然界现象及自然环境扰动信号，自然界现象如下雨、下雪、刮风等，自然环境扰动如动物的走动等。
所述主控制器104还设置IO接口，所述IO接口与指示灯111连接，用于根据智能识别结果控制指示灯111的状态发出报警信号；当主控制器104对所述经过处理的第一电信号和所述经过处理的第二电信号进行特征提取和智能识别，主控制器104识别出所述第一电信号或者所述第二电信号为报警信号，则主控制器104通过IO接口将报警信号传递给指示灯111，指示灯111通过闪烁通知有关人员安防区域受到入侵。当主控制器104识别出所述第一电信号或者所述第二电信号为噪声信号，则主控制不做出反应。
所述安防装置将前端振动传感光缆回传的高质量探测信号，结合先进的信号采集处理和智能分析技术，实现时域、频域、小波域等多维度联合算法引擎，对报警信号或者噪声信号进行有效的特征提取及智能识别。
所述光控板105的输出端与所述光源106的输入端连接，用于将所述的控制电压信号转换为控制光源106强度信号；所述光源106的输出端与所述1×2耦合器108的输入端连接，用于依据所述控制光源106强度信号发出不同强度的光信号；所述光源106为FG-BT-S364C8P3-00。
所述1×2耦合器108的第一输出端与所述第一光纤法兰109的输入端连接，所述1×2耦合器108的第二输出端与所述第二光纤法兰110的输入端连接，用于将不同强度的光信号分成第一光信号和第二光信号；所述第一光纤法兰109，用于输出第一光信号；所述第二光纤法兰110，用于输出第二光信号。
本发明实施例一提供的两通道嵌入式安防装置，通过第一光电三级管101、第二光电三级管102、电信号处理模块103、主控制器104、光控板105、光源106、1×2耦合器108、第一光纤法兰109和第二光纤法兰110组成安防装置，所述安防装置可以对外界信号进行特征提取和智能辨别，提高了安防装置的报警的正确率，再者，所述的安防装置体积较小且可以独立使用，使得安防装置能够隐蔽安装，适合于任意形状的周界报警，所述周界报警是安防装置指对设防区域的非法入侵、盗窃、破坏和抢劫等进行实时有效的探测和报警。其次，所述安防装置不受地形、地面不平坦等因素的影响，施工较简单；其探测灵敏度不受潮湿、温度、雨雪等天气的影响，支持全天候工作，环境适应能力较强。再次，所述安装装置的成本较低，适合大规模推广。最后，所述两通道嵌入式安防装置室外全无源，反监测能力极强，不会破坏环境或建筑物的整体美观性。
在上述方案中，对识别结果进行报警也可以采用其他方案，可选的，所述主控制器104的IO接口与继电器板112连接，用于输出控制继电器板112状态的控制继电器板112信号，所述继电器板112与开关114连接，用于控制开关114的状态。所述开关114可以与其他的报警模块连接，如开关114与峰鸣器连接。当主控制器104对所述经过处理的第一电信号和所述经过处理的第二电信号进行特征提取和智能识别，主控制器104识别出所述第一电信号或者所述第二电信号为报警信号，则主控制器104通过IO接口向继电器板112发出闭合信号，与继电器板112连接的开关114也随之闭合，蜂鸣器开始蜂鸣以提醒有关人员，有入侵者入侵。当主控制器104识别出所述第一电信号或者所述第二电信号为噪声信号，则主控制器104不做出反应。本领域技术人员可以理解的是其他的报警方式可以是蜂鸣器和指示灯111同时进行蜂鸣或者闪烁，报警模块也可以是报警器。
在上述方案中，所述电信号处理模块103是对第一电信号和第二电信号进行处理以得到高质量的探测信号，如得到同一频率的信号等，在此，提供一种电压信号处理模块的优选方案(如图2a所示)，具体的，所述电信号处理模块103包括第一交流信号分离单元、第一信号调理单元、第一直流信号分离单元、第二信号调理单元、第二交流信号分离单元、第三信号调理单元、第二直流信号分离单元和第四信号调理单元；
所述第一交流信号分离单元，用于将所述第一电信号中的交流信号分离出来；所述第一信号调理单元与第一交流信号分离单元连接，用于对所述从第一电信号中分离出的交流信号进行调理；所述第一直流信号分离单元，用于将所述第一电信号中的直流信号分离出来；所述第二信号调理单元与第一直流信号分离单元连接，用于对所述从第一电信号中分离出的直流信号进行调理；
所述第二交流信号分离单元，用于将所述第二电信号中的交流信号分离出来；所述第三信号调理单元与第二交流信号分离单元连接，用于对所述从第二电信号中分离出的交流信号进行调理；所述第二直流信号分离单元，用于将所述第二电信号中的直流信号分离出来；所述第四信号调理单元与第二直流信号分离单元连接，用于对所述从第二电信号中分离出的直流信号进行调理。
通过将第一电压信号或者第二电压信号分离为直流信号或者交流信号，将得到的直流或交流信号再经过信号调理单元进行调理，可以得到高质量的探测信号。
在上述方案中，为了保证所述光源106具有稳定的工作温度，所述安防装置还设置有温控电路板，所述温控电路板的输出端与所述光源106的输入端连接，用于调节光源106在工作时的温度。所述安防装置还包括电源113，用于向所述温控电路板107和所述光控板105供电。所述安防装置还包括串口和网口。
在此，提供一种主控制器104的优选方案，所述主控制器104为STM32F107。STM32F107是意法半导体推出全新STM32互连型(Connectivity)系列微控制器中的一款性能较强产品，此芯片集成了各种高性能工业标准接口，且STM32不同型号产品在引脚和软件上具有完美的兼容性，可以轻松适应更多的应用。新STM32的标准外设包括10个定时器、两个12位1-Msample/s AD(模数转换器)(快速交替模式下2M sample/s)、两个12位DA(数模转换器)、两个I2C接口、五个USART接口和三个SPI端口和高质量数字音频接口IIS，另外STM32F107拥有全速USB(OTG)接口，两路CAN2.0B接口，以及以太网10/100MAC模块。此芯片可以满足工业、医疗、楼宇自动化、家庭音响和家电市场多种产品需求。
在此，提供一种优选的温控电路板107的制冷片控制芯片ADN8830。所述ADN8830是Analog Device公司生产的制冷片控制芯片，具有以下优点：高效率、小尺寸、低噪声：FET电流纹波小于0.5％、长期的温度稳定性±0.01℃、温度指示锁、温度监测输出、振荡器同步以及年外部信号、相位调整为多点控制器、可编程开关114频率可达1MHz、热敏电阻故障报警、最大电压制冷电压可控制等优点。
实施例二
图3是本发明实施例二提供一种两通道嵌入式安防装置的光路原理图，如图3所示，光路装置包括光源1、PIN光电二极管2、光纤耦合器3、延迟环4、法拉第旋转镜5、光纤连接线；
所述光源1为两通道嵌入式安防装置的第一光纤法兰109和第二光纤法兰110提供的光源106；所述PIN光电二极管2分别与两通道嵌入式安防装置的第一光电三级管101和第二光电三级管102连接；光源1和PIN光电二极管2连接光纤耦合器3的输入端，光纤耦合器3连接延时环4，光纤耦合器3输出端与振动光缆连接，振动光缆末端与法拉第旋转镜5相连。
分析光路的光程：
(1)1-3-4-3-5-3-4-3-探测
(2)1-3-4-3-5-3------探测
(3)1-3------5-3-4-3-探测
(4)1-3------5------3-探测
其中只有(2)和(3)路光束可以产生干涉，其余两路形成直流光信号。从光路实现角度考虑，因为低相干激光器其相干长度仅为几十微米，为了达到干涉效果，需要将光路中长度误差控制在相干长度以内。此光路干涉光程为对称结构，因此无需在制作光路时要求光程严格相等。这样也从制作光路的角度增加了光路的稳定性。本装置的光路部分采用低相干长度激光作为光源106，采用振动信号臂、参考臂合一的干涉光路结构，对温度变化、偏振变化和相位变化不敏感
光纤周界警戒***的感应部件是光缆，通过其对运动、压力、和振动的快速感应可以对诸如攀爬、剪切、行走等行为进行监测。振动光纤具有特殊核心层和特殊护封，能够保证正常使用而不受外界气候和恶劣环境的影响。当光信号输送进光纤时，***软件探测器会处理接收到的光信号的相位，当振动光纤受到运动或振动的干扰时，光信号的传输模式就会发生变化。
在此，PIN光电二极管为插拔式PIN管C型，所述插拔式PIN管C型采用InGaAs平面结构PIN光电探测器；跨阻可调、噪声低、灵敏度高、气密性好；使用光源波长范围为1100-1650nm；100％的高温存储、低温存储、高温电老化、温度循环、在线温度参数测试实验；工作温度范围为-50-70℃；储存温度范围为-55-85℃。
本发明采用光纤作为传感和传输二合一的器件，利用光纤振动干涉技术对光纤的各种扰动进行持续和实时的监控。本发明提供的两通道嵌入式安防装置体积小、可独立操作，因此便于隐蔽安装，可将报警光纤直接固定在铁丝网、栅栏、围墙等地表围栏，或埋设于草坪、砂砾层、地砖、地板、水泥地面、普通土壤甚至水下。灵活多样的布控方式可以在布防范围内形成隐蔽、无死角、全方位的屏障，***无任何盲点，任何不安定因素都没有可乘之机。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (8)
1.一种两通道嵌入式安防装置，其特征在于，包括：第一光电三级管、第二光电三级管、电信号处理模块、主控制器、光控板、光源、1×2耦合器、第一光纤法兰和第二光纤法兰；
所述第一光电三级管的输出端与所述电信号处理模块的第一输入端连接，用于接收光缆中第一通道的光信号，并将所述第一通道的光信号转换为第一电信号；
所述第二光电三级管的输出端与所述电信号处理模块的第二输入端连接，用于接收光缆中第二通道的光信号，并将所述第二通道的光信号转换为第二电信号；
所述电信号处理模块输出端与所述主控制器上设置的AD转换接口连接，用于处理第一电信号和处理第二电信号；
所述主控制器，用于对所述经过处理的第一电信号和所述经过处理的第二电信号进行特征提取和智能识别；所述主控制器还设置IO接口，所述IO接口与指示灯连接，用于根据智能识别结果控制指示灯的状态发出报警信号；所述主控制器上设置的DA转换接口与所述光控制板的输入端连接，用于输出控制所述光控板的控制电压信号；
所述光控板的输出端与所述光源的输入端连接，用于将所述的控制电压信号转换为控制光源强度信号；
所述光源的输出端与所述1×2耦合器的输入端连接，用于依据所述控制光源强度信号发出不同强度的光信号；
所述1×2耦合器的第一输出端与所述第一光纤法兰的输入端连接，所述1×2耦合器的第二输出端与所述第二光纤法兰的输入端连接，用于将不同强度的光信号分成第一光信号和第二光信号；
所述第一光纤法兰，用于输出第一光信号；
所述第二光纤法兰，用于输出第二光信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述IO接口还与继电器板连接，用于根据智能识别结果输出控制继电器板状态的控制继电器板信号，所述继电器板与开关连接，用于控制开关的状态。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电信号处理模块包括第一交流信号分离单元、第一信号调理单元、第一直流信号分离单元、第二信号调理单元、第二交流信号分离单元、第三信号调理单元、第二直流信号分离单元和第四信号调理单元；
所述第一交流信号分离单元，用于将所述第一电信号中的交流信号分离出来；所述第一信号调理单元与第一交流信号分离单元连接，用于对所述从第一电信号中分离出的交流信号进行调理；
所述第一直流信号分离单元，用于将所述第一电信号中的直流信号分离出来；所述第二信号调理单元与第一直流信号分离单元连接，用于对所述从第一电信号中分离出的直流信号进行调理；
所述第二交流信号分离单元，用于将所述第二电信号中的交流信号分离出来；所述第三信号调理单元与第二交流信号分离单元连接，用于对所述从第二电信号中分离出的交流信号进行调理；
所述第二直流信号分离单元，用于将所述第二电信号中的直流信号分离出来；所述第四信号调理单元与第二直流信号分离单元连接，用于对所述从第二电信号中分离出的直流信号进行调理。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括温控电路板，所述温控电路板的输出端与所述光源的输入端连接，用于调节光源在工作时的温度。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电源，用于向所述温控电路板和所述光控板供电。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括串口和网口。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控制器为STM32F 107。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述温控电路板的制冷片控制芯片为ADN8830。
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