CN116504006A - 一种带有环境参数补偿功能的微震动无人值守报警*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带有环境参数补偿功能的微震动无人值守报警***，属于报警装置技术领域，包括至少一个微震动探测节点，该微震动探测节点包括核心控制单元、通信单元、定位单元和至少一个布置在预警周界的振动传感器；振动传感器和定位单元分别输出振动信号和天气状况信息至核心控制单元，核心控制单元将天气状况信息和对震动数据提取的时域、频域归一化特征值同时代入带有环境参数补偿系数的逻辑回归模型中进行目标识别，判断振动信号是否为入侵信号，若是则生成报警信息并进行报警。本发明中逻辑回归模型考虑振动传感器当前位置的天气状况，保证振动信号的噪声数据始终更加接近入侵事件的噪声数据，提高微震动无人值守报警***准确性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及报警装置技术领域，特别是涉及一种带有环境参数补偿功能的微振动无人值守报警***。
背景技术
为了防止非法的入侵和各种破坏活动，传统的防范措施是在这些区域的***周界处设置一些屏障或阻挡物（如铁栅栏、围墙、钢丝篱笆网等），安排人员加强巡逻。在目前犯罪分子利用先进的科学技术，犯罪手段更加复杂化、智能化的情况下，传统的防范手段己难以适应要害部门、重点单位安全保卫工作的需要。
人力防范往往受时间、地域、人员素质和精力等因素的影响，亦难免出现漏洞和失误。因此，微震动无人值守报警***就成为一种必要措施，一旦发现入侵者可立即发出报警。随着周界安防预警***的不断发展，各个方面都在逐步完善，基本能够对各种入侵事件及时识别并做出响应，但是大部分***由于周边的环境因素，导致了***对入侵事件的判断产生误差，这种误差会产生一些误报，大大的降低了***的准确性。
部分微震动无人值守报警***会将风吹、雨打、雪飘、冰雹等错误识别成入侵事件。气候的变化也会对***的判断造成影响，降低了微震动无人值守报警***的准确性和可靠性。
发明内容
为了克服传统的微震动无人值守报警***存在的不足，本发明提供了一种带有环境参数补偿功能的微震动无人值守报警***。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种带有环境参数补偿功能的微震动无人值守报警***，包括至少一个微震动探测节点，所述微震动探测节点包括核心控制单元、通信单元、定位单元和至少一个布置在预警周界的振动传感器；
所述振动传感器用于检测预警周界的微震动，并在检测到微震动后输出振动信号至所述核心控制单元；
所述定位单元对所述振动传感器进行定位，定位后通过web端或气象站获取所述振动传感器当前位置的天气状况信息并将所述天气状况信息传递给所述核心控制单元；
所述核心控制单元对所述振动信号依次进行降噪处理和平滑处理，并对处理后的
震动数据进行时频域分析，提取震动数据的时域归一化特征值和频域归一化特征值，将所
述天气状况信息、震动数据的时域归一化特征值和频域归一化特征值分别代入带有环境参
数补偿系数的逻辑回归模型中，该带有环境参数补偿系数的逻辑回归模型的公式如下：，其中，，代表风速归一化系数，代表雨量归一化系数，代表温度归一化系数，代表震
动数据时域归一化特征值，为震动数据时域归一化特征值的总数，代表震动数据
频域归一化特征值，为震动数据频域归一化特征值的总数；
所述核心控制单元根据逻辑回归模型的计算结果进行目标识别：当逻辑回归模型的计算结果小于0.5时，判定所述振动信号为非入侵信号；当逻辑回归模型的计算结果为大于等于0.5时，判定所述振动信号为入侵信号，此时所述核心控制单元生成报警信息并将所述报警信息传递至所述通信单元；
所述通信单元负责与远程控制中心通信，将所述核心控制单元生成的报警信息传输给远程控制中心，同时还负责接收远程控制中心下发的控制指令并将所述控制指令传递给所述核心控制单元。
本发明相较以往的微震动无人值守报警***，具有以下有益效果：
本发明所提出的微震动无人值守报警***通过定位单元对振动传感器的定位，再通过互联网或者气象站获取到振动传感器当前位置的天气状况信息，将天气状况信息和对震动数据提取的时域、频域归一化特征值同时代入带有环境参数补偿系数的逻辑回归模型中进行目标识别，进而判断出振动信号是否为入侵信号，若是入侵信号，则生成报警信息并进行报警。由于本发明使用的逻辑回归模型考虑了振动传感器当前位置的天气状况，根据天气状况的不同，逻辑回归模型能够做出自主改变，保证振动信号的噪声数据始终更加接近入侵事件的噪声数据，从而有效的减少了微震动无人值守报警***的误报率，提高了微震动无人值守报警***的准确性和可靠性。
附图说明
图1为本发明其中一个实施例中微震动探测节点的结构示意图；
图2为本发明其中一个实施例中核心控制单元的软件流程图。
具体实施方式
为使本发明专利的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
在其中一个实施例中，本发明提供一种带有环境参数补偿功能的微震动无人值守报警***，属于一种多源信息融合的周界安防预警装置，该带有环境参数补偿功能的微震动无人值守报警***包括至少一个微震动探测节点。微震动探测节点是报警***的主要组成部分，将微震动探测节点直接安装在需要预警的周界，单独的微震动探测节点即可完成周界安防预警的功能，若安防范围较大，可以采用多个微震动探测节点进行组网，组网方式可以选择有线组网或无线自组网方式。
如图1所示，每一个微震动探测节点包括核心控制单元、通信单元、定位单元和至少一个布置在预警周界的振动传感器。
在微震动采集方面，本实施例采用振动传感器检测预警周界的微震动，并在检测到微震动后输出振动信号至核心控制单元。可选地，本实施例中的振动传感器可以采用动圈式振动传感器、MEMS振动传感器等。
定位单元用于对振动传感器进行定位。定位单元支持北斗卫星导航***（BeiDouNavigation Satellite System，BDS）、全球定位***（Global Positioning System，GPS）、伽利略卫星导航***（Galileo satellite navigation system）等导航定位***进行定位，并在定位后通过web端或气象站获取振动传感器所在的当前位置的天气状况信息并将获取的天气状况信息传递给核心控制单元，其中天气状况信息包括但不限于风速数据、雨量数据和温度数据。
核心控制单元是微震动探测节点的重要组成部分，其用于对采集到的振动信号进行预处理，所述预处理包括去噪处理、平滑处理，为进一步分析做好准备。然后对震动数据进行时频域分析，提取特征值并进行归一化，再结合震动传感器当前位置的环境进行算法融合，通过增加环境参数补偿系数进行目标识别，判断振动信号是否为入侵信号，若是则进行报警。
具体地，核心控制单元的软件流程如图2所示，核心控制单元接收振动传感器发送的振动信号后，对振动信号依次进行降噪处理和平滑处理，处理后得到震动数据，对震动数据进行时频域分析，提取震动数据的时域归一化特征值和频域归一化特征值，然后将天气状况信息、震动数据的时域归一化特征值和频域归一化特征值分别代入带有环境参数补偿系数的逻辑回归模型中进行目标识别。
带有环境参数补偿系数的逻辑回归模型的公式如下：
其中，，代表风
速归一化系数，代表雨量归一化系数，代表温度归一化系数，代表震动数据时域
归一化特征值，为震动数据时域归一化特征值的总数，代表震动数据频域归一化
特征值，为震动数据频域归一化特征值的总数。
核心控制单元根据逻辑回归模型的计算结果进行目标识别的过程如下：当逻辑回
归模型的计算结果为时，判定振动信号为非入侵信号，并重新采集振动信号；
当逻辑回归模型的计算结果为时，判定振动信号为入侵信号，此时核心控制
单元生成报警信息并将报警信息传递至通信单元，由通信单元发送至远程控制中心，供远
程控制中心进行分析处理。
通信单元负责与远程控制中心通信，将核心控制单元生成的报警信息传输给远程控制中心，同时还负责接收远程控制中心下发的控制指令并将控制指令传递给核心控制单元。通信单元可以通过多种通信方式与远程控制中心进行信息交互，可以采用的通信方式包括但不限于2G、4G、5G、窄带物联网（NB-IoT）、北斗通信等。
本发明所提出的微震动无人值守报警***通过定位单元对振动传感器的定位，再通过互联网或者气象站获取到振动传感器当前位置的天气状况信息，将天气状况信息和对震动数据提取的时域、频域归一化特征值同时代入带有环境参数补偿系数的逻辑回归模型中进行目标识别，进而判断出振动信号是否为入侵信号。由于本发明使用的逻辑回归模型考虑了振动传感器当前位置的天气状况，根据天气状况的不同，逻辑回归模型能够做出自主改变，保证振动信号的噪声数据始终更加接近入侵事件的噪声数据，从而有效的减少了微震动无人值守报警***的误报率，提高了微震动无人值守报警***的准确性和可靠性。
说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (5)
1.一种带有环境参数补偿功能的微震动无人值守报警***，其特征在于，包括至少一个微震动探测节点，所述微震动探测节点包括核心控制单元、通信单元、定位单元和至少一个布置在预警周界的振动传感器；
所述振动传感器用于检测预警周界的微震动，并在检测到微震动后输出振动信号至所述核心控制单元；
所述定位单元对所述振动传感器进行定位，定位后通过web端或气象站获取所述振动传感器当前位置的天气状况信息并将所述天气状况信息传递给所述核心控制单元；
所述核心控制单元对所述振动信号依次进行降噪处理和平滑处理，并对处理后的震动数据进行时频域分析，提取震动数据的时域归一化特征值和频域归一化特征值，将所述天气状况信息、震动数据的时域归一化特征值和频域归一化特征值分别代入带有环境参数补偿系数的逻辑回归模型中，该带有环境参数补偿系数的逻辑回归模型的公式如下：，其中，/>，代表风速归一化系数，/>代表雨量归一化系数，/>代表温度归一化系数，/>代表震动数据时域归一化特征值，/>为震动数据时域归一化特征值的总数，/>代表震动数据频域归一化特征值，/>为震动数据频域归一化特征值的总数；
所述核心控制单元根据逻辑回归模型的计算结果进行目标识别：当逻辑回归模型的计算结果小于0.5时，判定所述振动信号为非入侵信号；当逻辑回归模型的计算结果大于等于0.5时，判定所述振动信号为入侵信号，此时所述核心控制单元生成报警信息并将所述报警信息传递至所述通信单元；
所述通信单元负责与远程控制中心通信，将所述核心控制单元生成的报警信息传输给远程控制中心，同时还负责接收远程控制中心下发的控制指令并将所述控制指令传递给所述核心控制单元。
2.根据权利要求1所述的一种带有环境参数补偿功能的微震动无人值守报警***，其特征在于，当所述微震动探测节点为两个以上时，各个所述微震动探测节点之间进行有线组网或者无线自组网。
3.根据权利要求1所述的一种带有环境参数补偿功能的微震动无人值守报警***，其特征在于，所述振动传感器为动圈式振动传感器或者MEMS振动传感器。
4.根据权利要求1所述的一种带有环境参数补偿功能的微震动无人值守报警***，其特征在于，所述定位单元采用的导航定位***为北斗卫星导航***、全球定位***、伽利略卫星导航***中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种带有环境参数补偿功能的微震动无人值守报警***，其特征在于，所述通信单元与所述远程控制中心之间采用的通信方式为2G、4G、5G、窄带物联网、北斗通信中的任意一种。
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