利用线位移探测入侵的周界防护报警系统及线位移探测器

摘要

本发明涉及一种利用线位移探测入侵的周界防护报警系统及线位移探测器，所述报警系统包括线位移探测单元、线位移编码单元、线位移视频联动单元、线位移传输单元和线位移控制主机。使用时，将线位移探测单元的线位移探测器安装在周界已有网围栏上，当网围栏发生入侵时，线位移探测器向线位移编码单元输出报警信号，线位移编码单元将报警信号处理后输出报警编码信号；线位移视频联动单元接收报警编码信号，将报警编码信号发送到云台和线位移控制主机，云台根据报警编码信号按预置位设置转动至报警点监控摄像，摄像机将报警点视频信号通过线位移传输单元输送到硬盘录像机，通过监控视频对入侵复核，从而起到有效周界防范作用。

说明书

技术领域

本发明属于周界防护报警技术领域，具体涉及一种利用线位移探测入侵 的周界防护报警系统及线位移探测器。

背景技术

随着社会不断进步，经济快速发展和技术突飞猛进，公共秩序安全、生 产安全和财产安全等越来越受到人们的重视，安全监测系统广泛应用于各个 行业。

目前，市场上监测系统的种类也来越多，特别是视频监控系统在监控应 用中最为广泛，但视频监控系统在用于监测大范围的防护区域(如田野文物 安防的周界防范)时，不但需要连接多个摄像头才能覆盖整个区域，使监控 系统成本大大增加；另外，经过周界防范防护区栅栏外的人或车，并没有在 防护区内，但是进入了监控系统的警戒区域，也会引起视频监控系统的报警， 增加了误报率。因此，需要进行改进。

发明内容

本发明的目的在于解决上述的技术问题而提供一种利用线位移探测入 侵的周界防护报警系统及线位移探测器，可用于田野文物安防的周界防范或 其它需要进行周界防范的对象。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用线位移探测入侵的周界防护报警系统，包括线位移探测单元、 线位移编码单元、线位移视频联动单元、线位移传输单元、线位移控制主机；

所述线位移探测单元包含有至少一线位移探测器，所述线位移编码单元 包含有至少一线位移编码器，所述线位移探测器与所述线位移编码器连接， 所述线位移探测器用于向所述线位移编码器输出报警信号，由所述线位移编 码器将该报警信号处理后输出报警编码信号；

所述线位移视频联动单元包括线位移云台控制器，通过所述线位移传输 单元接收来自所述线位移控制主机的预置位设置信号，并将该预置位设置信 号发送至视频云台进行预置位设置，所述线位移云台控制器接收所述线位移 编码器发送的报警编码信号，并将该报警编码信号发送到所述视频云台和所 述线位移控制主机，该视频云台根据所述报警编码信号按预置位设置转动至 报警点进行监控摄像，摄像机将报警点的视频信号通过所述线位移传输单元 输送到硬盘录像机，通过监控视频对入侵复核；

所述线位移控制主机，用于输出报警信号、防护区域设置、视频云台预 置位设置、报警点显示以及报警解除；

所述线位移传输单元包括视频光端机、光纤，用于所述视频信号、报警 编码信号及预置位设置信号的输送；

所述线位移探测器，包括布防用的钢铰线、钢铰线的固定调节拉杆，所 述固定调节拉杆的另一端通过磁性装置连接一位移采集拉杆，所述位移采集 拉杆的另一端电性连接信号采集分析控制电路；所述固定调节拉杆上套装有 由限位装置限位的机械弹簧，所述信号采集分析控制电路，用于所述位移采 集拉杆发生位移时，经信号分析处理后输出一报警电信号

所述视频光端机包括光端发射机、光端接收机；所述光端发射机、光端 接收机通过所述光纤相接，所述光端发射机的VIN视频输入端BNC口与所述 摄像机相连接。。

所述光端发射机、光端接收机均具有2个485接口，一个是反向数据接 口，一路是双向数据接口；所述光端接收机通过其反向数据接口、双向数据 接口与所述线位移控制主机连接；所述光端发射机通过其反向数据接口、双 向数据接口与所述线位云台控制器相接。

所述线位移控制主机通过报警输出端、录像机485接口与所述硬盘录像 机连接，所述线位移控制主机接收所述报警编码信号后输出开关量报警信号 给所述硬盘录像机，以及接收所述硬盘录像机发送的所述预置位设置信号， 所述硬盘录像机与所述线位移传输单元相接，通过所述线位移传输单元接收 所述视频云台监控摄像的视频信号；所述硬盘录像机与所述接收光端机的视 频输出端相接，并连接显示器。

所述线位移控制主机包括多个报警单元显示电路，每一所述报警单元显 示电路包括多个报警灯，用于实现对一个防护区域多个报警点的报警显示。

本发明的目的还在于提供一种线位移探测器，包括布防用的钢铰线、钢 铰线的固定调节拉杆，所述固定调节拉杆的另一端通过磁性装置连接一位移 采集拉杆，所述位移采集拉杆的另一端电性连接信号采集分析控制电路；所 述固定调节拉杆上套装有由限位装置限位的机械弹簧，所述信号采集分析控 制电路，用于所述位移采集拉杆发生位移时，经信号分析处理后输出一报警 电信号。

所述信号采集分析控制电路包括：

与所述位移采集拉杆连接的可调电压电路，与所述可调电压电路的输出 端连接的运算放大电路，所述运算放大电路的输出端通过一电容充放电回路 以及一分压电路连接比较电路；所述电容充放电回路产生基准电压值、所述 分压电路反映瞬时电压值；在所述位移采集拉杆发生直线位移时，所述可调 电压电路改变压电大小，经所述运算放大电路的一路输出给所述电容充放电 回路，另一路输出给所述分压电路，该比较电路判断该瞬时电压值与基准电 压值的差值是否超过报警门限，当超过报警门限则输出报警电信号。

所述可调电压电路包括一个三端稳压器、一个可调稳压电源、一个可调 电位器RP以及电阻R1，所述位移采集拉杆连接所述可调电位器RP，所述可 调电位器RP的一端接地，另一端分两路连接所述可调稳压电源、电阻R1， 所述电阻R1另一端接在所述可调稳压电源的电压输出端；

所述运算放大电路包括四个运算放大器U1、U2、U3、U4；其中，运 算放大器U1、U2、U3的同相输入端分别与所述可调稳压电源的输出端相 连接，运算放大器U3的输出端通过一电阻R2连接运算放大器U4的同相输 入端，运算放大器U1、U2、U3、U4的反相输入端分别其输出端连接；

所述电容充放电回路包括一充放电电容C1，所述充放电电容C1的一端 接地，另一端连接在运算放大器U4的同相输入端；

所述分压电路包括电阻R3、R4、R5、R6；其中，电阻R4的一端与运 算放大器U3输出端相接，电阻R3的一端与运算放大器U4输出端相接，电 阻R3、R5串接，电阻R4、R6串接，电阻R5、R6另一端接地；

所述比较电路包括比较器U5、U6；比较器U5的同相输入端连接运算放 大器U4的输出端，比较器U5的反相输入端连接在电阻R4、R6的连接线上； 比较器U6的同相输入端连接运算放大器U1的输出端，比较器U6的反相输 入端连接在电阻R3、R5的连接线上。

本发明使用时，线位移探测器安装在周界已有的网围栏上，当周界的网 围栏发生入侵时，线位移传感器发出报警信号，并同时控制监控视频联动到 报警点，通过监控视频对入侵进行复核，起到有效的周界防范作用。

附图说明

图1所示为本发明实施例提供的一种利用线位移探测入侵的周界防护报 警系统的示意图；

图2所示为本发明实施例提供的线位移控制主机的指示灯的布置示意 图；

图3所示为本发明实施例提供的线位移探测器的结构示意图；

图4所示为一种线位移探测器的信号采集分析控制电路的方框原理图；

图5所示为一种信号采集分析控制电路的电路原理图；

图6所示为布防时多个线位移探测器的连接示意图。

具体实施方式

下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发 明并不局限于所列的实施例。

请参阅图1-2，一种利用线位移探测入侵的周界防护报警系统，包括线 位移探测单元、线位移编码单元、线位移视频联动单元30、线位移传输单元 40、线位移控制主机50；

所述线位移探测单元包含有至少一线位移探测器10，所述线位移编码单 元包含有至少一线位移编码器20，其中，一个线位移探测器10对应一个线 位移编码器20，所述线位移探测器10与所述线位移编码器20连接，所述线 位移探测器10用于在防护点有入侵者时，向所述线位移编码器20输出报警 信号，由所述线位移编码器20将该报警信号编码后输出报警编码信号；

所述线位移视频联动单元30包括有线位移云台控制器，通过所述线位 移传输单元接收来自所述线位移控制主机的预置位设置信号，并将该预置位 设置信号发送至视频云台进行预置位设置，接收线位移编码器发送的所述报 警编码信号，通过线位移传输单元40将所述报警编码信号发送到线位移控 制主机50以及视频云台60，该被视频云台60根据所述报警编码信号按预置 位设置转动至报警点进行监控摄像，摄像机将报警点的视频信号通过所述线 位移传输单元输送到硬盘录像机80，通过监控视频对入侵复核；

所述线位移控制主机50，安装在监控中心，用于输出控制信号、防护区 域设置、(即地址码设置，如通过多个地址码设置拨码器51实现)、视频 云台预置位设置(如通过预置位设置开关54实现)、报警点显示以及报警 解除(通过多个报警解除开关57)；其工作电源由监控中心提供AC220V；

所述线位移传输单元40包括视频光端机、光纤43，用于所述视频信号、 报警编码信号及预置位设置信号的输送。

使用时，本发明线位移探测器10产生报警信号，经过线位移编码器20 编码形成报警编码信号，并将该报警编码信号发送至线位移云台控制器，经 线位移云台控制器发送给视频云台60以及线位移控制主机50，视频云台60 根据所述报警编码信号，按预置位设置转动至报警点通过摄像机70进行监 控摄像，同时摄像机70将报警点的视频信号通过所述线位移传输单元输送 到硬盘录像机80，从而实现通过监控视频对入侵复核。所述线位移控制主机 50接收所述报警编码信号后进行报警点显示，以及输出开关量报警信号。

需要说明的是，所述线位移编码器20的工作电源由配电箱提供AC220V， 用于接收警信号，将报警信号编码输出(该编码为地址码信号)，确定报警 点位置，包括报警信号接收电路、编码电路、驱动电路、防水外壳；安装时， 该线位移编码器防水外壳可安装在网围栏的立杆上，与所述线位移探测器10 连接，所述线位移探测器10输出的报警信号，传输给所述线位移编码器20， 所述线位移编码器20上设有二进制码编码的报警点指示灯。

需要说明的是，所述线位云台控制器可以安装在视频杆的配电箱里，与 所述线位移编码器20连接，包括有报警编码信号接收电路、报警编码信号 发送485接口电路，接收报警编码信号通过线位传送单元的视频光端机输出 到监控中心；所述线位云台控制器还包括有视频云台预置位控制电路、视频 云台预置位存储电路，视频云台预置位设置485接口电路，所述视频云台预 置位控制电路用于控制视频云台按预置位到达报警点，所述视频云台预置位 存储电路用于存储接收的视频云台预置设置信号，当防生报警时按存储的预 置位对视频云台60进行控制。

所述的视频云台预置设置可以是由硬盘录像机，或视频矩阵通过485接 口传输给线位移控制主机50，线位移控制主机50再将该预置设置信号发送 至前端的线位移云台控制器，并将该预置位设置信号存储在线位云台控制器 的存储器里使用。

需要说明的是，本发明中，所述视频光端机包括光端发射机42、光端接 收机41；所述光端发射机41、光端接收机42通过所述光纤43相接，所述 光端发射机的VIN视频输入端BNC口与所述摄像机70相连接，接收视频信 号。

所述光端发射机42、光端接收机41均具有2个485接口，一个是反向 数据接口，一路是双向数据接口。

所述光端接收机41通过其反向数据接口、双向数据接口与所述线位移 控制主机50连接；所述光端发射机42通过其反向数据接口、双向数据接口 与所述的线位移视频联动单元30的线位云台控制器相接。

具体实现上，所述光端接收机41通过其数据输入端412、数据输出端 411连接线位移控制主机50的信号收发端52的光端机连接口，所述光端发 射机42的数据输入端422连接线位移视频联动单元30的线位云台控制器的 云台及光端机连接端302(用于输出编码报警信号及视频云台控制信号)， 所述线位移视频联动单元30的线位云台控制器的光端机数据接收端301连 接所述光端发射机42的数据输出端421，连接线位移视频联动单元30的线 位云台控制器的数据输出端302并与所述视频云台60的数据输入端相接， 用于向所述视频云台60输出视频云台控制信号。

所述线位云台控制器的报警输入端303连接线位移编码器20的编码报 警信号数据输出端，所述线位移编码器20的控制端、电源连接端与线位移 探测器10的电源接地端相接，向所述线位移探测器10提供12伏工作电压。

所述光端接收机41、光端发射机42的视频信号按常规连接，可以通过 该双向数据接口接收发送报警编码信号，通过反向数据接口接收视频云台预 置位设置信号，与视频云台连接发送预置位设置信号以及报警视频联动控制 信号，工作电源由配电箱提供AC220V。

所述光端发射机安装在前端视频杆配电箱里，所述光端接收机安装在所 述的监控中心。

通过所述光端发射机、光端接收机实现了在线位移控制主机、线位云台 控制器以及视频云台间的数据的传送，包括视频信号、控制信号以及报警编 码信号。

需要说明的是，所述线位移控制主机50通过报警输出端53、录像机485 口与所述硬盘录像机80连接，所述线位移控制主机50接收所述报警编码信 号后输出开关量报警信号给所述硬盘录像机80，以及接收所述硬盘录像机 80发送的所述预置位设置信号，所述硬盘录像机80与所述线位移传输单元 相接，通过所述线位移传输单元接收所述视频云台监控摄像的视频信号.

所述硬盘录像机80用于所述云台摄录机摄录的视频信号的接收后通过 显示器90显示、进行视频云台预置位的设置，以及所述线位移控制主机50 输出的开关量报警信号的接收。

其中，所述硬盘录像机80与所述接收光端机41的视频输出端相接，并 连接显示器90，可以实现将云台摄录机摄录的视频信号输入后，通过监控中 心的显示器90进行显示，实现复核监控。

作为一实施例，所述线位移控制主机50包括有区域设置电路、数据收 发电路、数据收发控制电路、报警点显示电路、报警点复位电路；所述报警 点显示电路包括有多个报警单元显示电路，每一所述报警单元显示电路包括 多个报警灯56，用于实现对应一个防护区域的一个防护对应显示区55多个 报警点的报警显示。

进一步的，所述报警单元显示电路为8个，每一所述报警单元显示电路 包括报警灯为8个，这样，可以实现8个区域，64点防护点和防控。

进一步的，所述线位移控制主机50上还设有8个预置位设置指示灯58 及电源开关59，所述预置位设置指示灯58，用于在线位移视频联动单元30 进行云台预置位设置时进行灯光指示。

具体实现上，每一个区域的地址码由拨码器编码实现，每个防护点的编 码由包含于线位移编码单元的线位移编码器中的八位拨码开关编码实现，当 前端发生报警时，将报警点的地址码发送至线位移控制主机50，线位移控制 主机50接收后进行解码，由每个区域的报警指示灯显示，当线位移控制主 机50接收到报警信号后，报警点56指示灯常亮，需通过报警解除键进行解 除；当发生报警后可输出一个报警信号(开关量信号)与其他设备联动。

当然，该报警单元显示电路也可以更多，而每一报警单元显示电路所设 置的报警灯也可以是多个，或依据需要设置成不同的数量。

需要说明是，一个所述线位移探测器10与一个所述线位移编码器20可 以编码为一个地址对一个防护点进行探测，也可以是多个所述线位移探测器 与多个所述线位移编码器共同编码为一个地址，对一个防护点进行探测。

本发明实施例中，所述线位移探测器可以采用如图3所示的线位移探测 器，如图3所示，所述线位移探测器包括防水壳体100，所述防水壳体100 内设有信号采集分析控制电路101、布防用的钢绞线106，钢绞线位移采集 拉杆102，与所述钢铰线位移采集拉杆102通过强度高的磁性装置连接而可 断开的钢绞线固定调节拉杆104，机械弹簧103，该机械弹簧103通过限位 板108、109以及限位件110限位，两个限位板108、109在固定安装在所述 壳体100中，并套在所述的钢绞线固定调节拉杆104上，所述钢绞线固定调 节拉杆104，除用于固定钢铰线外，还用于固定与压缩所述机械弹簧103， 还包括有一钢绞线引出导向轮107，用于在连接所述钢铰线位移采集拉杆102 的钢绞线自壳体100侧面上的出线孔拉出后，改变钢铰线的方向，起导向作 用，防止缠绕；所述信号采集分析控制电路101通过电源信号电缆连接线105 连接位移编码器20，可由线位移编码器提供DC12V工作电源，所述信号采集 分析控制电路，在所述位移采集拉杆发生直线位移时，经信号分析处理后输 出一报警电信号给所述的线位移编码器。

参见图4所示，所述信号采集分析控制电路可以采用如图4所示电路结 构，包括与所述位移采集拉杆102连接的可调电压电路，与所述可调电压电 路连接的运算放大电路，所述运算放大电路的输出端通过一电容充放电回路 以及一分压电路连接比较电路；所述电容充放电回路产生基准电压值、所述 分压电路反映瞬时电压值；所述位移采集拉杆发生直线位移时，所述可调电 压电路改变压电大小，经所述运算放大电路的一路输出给所述电容充放电回 路，另一路输出给所述分压电路，此时分压电路的电压值随可调电压电路输 出压电的变化而变化、而电容充放电回路产生的基准电压值并不随可调电压 电路输出压电的变化而立刻变化，比较电路判断分压电路电压值与基准电压 值差值是否超过报警门限，当超过报警门限则输出报警电信号。

参见图5所示，所述可调电压电路1010包括一个三端稳压器78L09、一 个可调稳压电源LM317、一个可调电位器RP以及电阻R1，所述位移采集拉 杆连接所述可调电位器RP，所述可调电位器RP的一端接地，另一端分两路 连接所述可调稳压电源、电阻R1，所述电阻R1另一端接在所述可调稳压电 源的电压输出端；

所述运算放大电路1011包括四个运算放大器U1、U2、U3、U4(LM224)； 其中，运算放大器U1、U2、U3的同相输入端分别与所述可调稳压电源的 输出端相连接，运算放大器U3的输出端通过一电阻R2连接运算放大器U4 的同相输入端，运算放大器U1、U2、U3、U4的反相输入端分别其输出端 连接；

所述电容充放电回路1012包括一充放电电容C1，所述充放电电容C1 的一端接地，另一端连接在运算放大器U4的同相输入端；

所述分压电路1013包括电阻R3、R4、R5、R6；其中，电阻R4的一端 与运算放大器U3输出端相接，电阻R3的一端与运算放大器U4输出端相接， 电阻R3、R5串接，电阻R4、R6串接，电阻R5、R6另一端接地；

所述比较电路1104包括比较器U5、U6(LM2903)；比较器U5的同相输 入端连接运算放大器U4的输出端，比较器U5的反相输入端连接在电阻R4、 R6的连接线上；比较器U6的同相输入端连接运算放大器U1的输出端，比较 器U6的反相输入端连接在电阻R3、R5的连接线上。

参见图6所示，使用时，所述线位移探测器10的防水壳体100用于安 装在网围栏的立杆上，安装在钢绞线位移采集拉杆102上的钢铰线106自出 线孔引出后，另一头安装在下一个线位移探测器10的钢绞线固定调节拉杆 104上，并将钢绞线106通过钢绞线紧固螺母拉紧，使钢绞线位移采集拉杆 102向外拉出不小于5mm。

该线位移探测器10使用时，安装在周界已有的网围栏上，在布防状态 下，若有人拉动钢绞线106，或破坏网围栏剪断钢绞线106时，钢绞线位移 采集拉杆102的位置会随外力而产生位置移动，从而改变可调电压电路输出 电压大小，经运算放大电路一路输出给电容充放电回路，另一路输出给所述 分压电路，最后对两路电压进行分析比较，当超过报警门限则使探测器输出 报警信号，实现报警。

本发明利用线性位移探测入侵的周界防护报警系统是机电结合一体化 产品，通过探测到的物理量变化转换为电量变化，进行入侵行为的探测，由 于产品采用机电结合一体结构，因此保证了产品的稳定性和可靠性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润 饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。