一種埋地式周界入侵探測系統及方法與流程
2023-05-03 15:40:46
本發明涉及周界安全防護技術領域，具體涉及一種埋地式周界入侵探測系統及方法，主要用於建築物外圍的周界入侵防範。
背景技術：
周界安防是指在重要區域，如國防邊境、軍事基地、政府要害部門、油庫煤田、核能電站、太陽能電站、電廠變電站、銀行、監獄、博物館、機場、港口、別墅小區、數據中心、水處理廠、化工廠、學校以及其他重大基礎設施等，為阻止非法的入侵破壞活動，沿場所周界形成安全防範，把入侵者阻擋在周界外。尤其是在博物館、文化中心等公共場所，以及開放式小區和私人別墅住宅等現場對周界入侵報警有很強的需求，單這些地方對景觀的要求較高，通常的紅外對射或者電子圍欄都不合適，因此往往採用埋地隱蔽的探測系統。
目前埋地的入侵探測裝置主要有兩類：洩露電纜和振動光纜。洩露電纜依靠電磁場來探測人體的移動，安裝需要避開金屬物體，雷擊天氣也容易受幹擾，而且容易受下雨天積水和地表綠化植物的幹擾，產生誤報。振動光纜由於對高頻的震動比較靈敏，而對低頻的震動或者彎曲不太敏感，因此埋地應用中需要在地表鋪設砂石以提高探測寬度，否則光纜需要密集的蛇形鋪設(光纜間距通常不超過20釐米)以獲得可感的較寬的探測區域(1米以上)，否則入侵者容易踏空或者越過。而且光纜需要用土工格固定，否則容易出現光纜陷入泥土而使系統失效的風險。
綜上，現有埋地入侵探測系統安裝複雜，探測靈敏度低，且易受雷擊天氣等惡劣氣候幹擾，也易被地上積水和地表植物侵擾，從而產生誤報。
技術實現要素：
針對上述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種安裝簡單，不受環境幹擾的埋地式周界入侵探測器，有效解決現有埋地的入侵探測裝置易引發誤報的問題，具有報警準確性高、環境適應性強，易於安裝、使用方便，成本低廉等特點。
為了實現上述目的，本發明提供了一種埋地式周界入侵探測器，包括封閉結構體，所述封閉結構體包括一底部帶有液封的U型管，所述U型管至少一端連接一第一空心軟管，所述第一空心軟管不連接U型管的另一端封閉，所述封閉結構體上的任意一處位置上留有與液封另一側通氣的小孔，所述液封內設有一浮子，所述浮子一面處於移動光電傳感器的感應區，所述移動光電傳感器與一微處理器連接。
所述第一空心軟管上不連接U型管的一端用防水透氣閥封閉，所述第一空心軟管上不連接U型管一端的封閉處留有與液封另一側通氣的小孔。
所述U型管兩端分別連接第一空心軟管和第二空心軟管，所述第一空心軟管和第二空心軟管間通過帶有小孔的連接器連接。
所述移動光電傳感器為滑鼠用光電傳感模塊。
所述第一空心軟管材質為矽膠管或者丁基橡膠管。
所述第二空心軟管材質為矽膠管或者丁基橡膠管。
所所述U型管是透明玻璃管或硬質透明塑料管。
所述液封為以下的任一種或多種：水、水溶液或有機液體。
所述浮子上方為長片狀塑料。
所述浮子上方外套設一環形圈，用於限制浮子側向移動。
所述微處理器，具體用於根據移動光電傳感器檢測到的浮子移動數據，計算浮子總的位移量和加速度，進而判斷地面受壓迫的大小和持續時間，若超過設定閾值，即確定發生入侵，給出報警信號。
本發明採用壓力檢測的方式來探測周界是否有人入侵，不受雷擊，金屬物體，複雜環境的影響，對積水和地表綠化植物的幹擾也顯著降低，有效消除由於外界環境幹擾帶來的誤報。本發明由於液封兩邊氣室相通，系統能適應各種環境的變化(溫度，地表地質的變化)而保持兩邊液面平齊，浮子靜止，因此無需對系統重新校準。本發明由於採用了高靈敏滑鼠用的移動光電傳感器，可以準確探測浮子的微小運動，即軟管內較小的壓力變化都可以感應到。本發明測試發現埋於泥土地下20cm的軟管，即可以探測到1米外普通人在地表的步行。因此本發明包括單根軟管的探測區明顯高於現有技術中單根光纜的探測區，使得安裝更加便捷。
以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特徵和效果。
附圖說明
圖1：本發明周界入侵探測器結構示意圖一；
圖2：本發明周界入侵探測器結構示意圖二。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
下面結合說明書附圖對本發明作進一步詳細描述。
本發明提供的一種埋地式周界入侵探測器，包括：一底部帶有液封2的U型管3，所述U型管3至少一端連接一第一空心軟管1，所述第一空心軟管1不連接U型管3的另一端封閉，且該封閉處留有與液封另一側通氣的小孔，所述液封2內設有一浮子5，所述浮子5一面處於移動光電傳感器6的感應區，所述移動光電傳感器6與一微處理器7連接。
實施例一
如圖1所示，本發明提供的一種埋地式周界入侵探測器，包括：一底部帶有液封2的U型管3，所述U型管3至少一端連接一第一空心軟管1，所述第一空心軟管1不連接U型管3的另一端用帶小孔的防水透氣閥4封閉，所述液封2內設有一浮子5，所述浮子5一面處於移動光電傳感器6的感應區，所述移動光電傳感器6與一微處理器7連接。
本發明實施例一，第一空心軟管1另一端連接有防水透氣閥4，即與大氣相通，帶有液封2的U型管3在有浮子5的一端開口也和大氣連通。本發明由於液封兩邊氣室相通，系統能適應各種環境的變化(溫度、地表地質的變化)而保持兩邊液面平齊，浮子靜止，因此無需對系統重新校準。
本發明埋地式周界入侵探測器工作原理如下：所述第一空心軟管1具體用於感應壓力的變化。具體的，將第一空心軟管1埋於地下，無外界幹擾時，液封的兩液面等高，浮子靜止不動。
當有人從地面路過，地面的壓力經泥土或者砂石傳遞到第一空心軟管1上，第一空心軟管1受擠壓變形，裡面空氣的壓力發生變化。由於第一空心軟管為密閉狀態(防水透氣閥透氣量極小)，無法和液封另一側的氣室瞬間實現平衡，因此這種壓差將推動液封2的移動，從而帶到浮子5的運動，浮子5的運動可立即被移動光電傳感器6捕捉，並輸出移動數據給微處理器7，這些數據只是包括浮子的位移大小，微處理器7進行分析後給出報警信號。
本發明所述移動光電傳感器6為滑鼠用光電傳感模塊。為了提高探測靈敏度，本發明光電傳感器為滑鼠中使用的用於感應滑鼠移動的光電引擎模塊，目前普通的滑鼠就可以實現1000CPI的解析度，相當於0.0254mm的移動，本發明光電傳感器可以準確探測浮子0.0254mm的微小運動，以液封為水計算，液面0.1mm的變化相當於1Pa的壓力差，即軟管內0.254Pa的壓力變化都可以被感應到。
具體實施中，本發明實施例第一空心軟管1材質為矽膠管或者丁基橡膠管。U型管3是金屬管，或塑料管，或玻璃管，或硬質塑料管。在本發明實施例一中，U型管3也可由第一空心軟管一端彎曲而成。
本實施例中，透氣閥採用了防水透氣閥，目的在於方便埋於地下。普通技術人員應了解到，若使用時軟管不埋於地下，則普通的帶微孔的塞子是能滿足要求的。而且還需注意的是，小孔也可以留在靠近U型管的地方，只需增加一個三通就能實現。
本發明實施例液封2為以下的任一種或多種：水、水溶液、有機液體。具體的，液封可以是水，但為了防止過快蒸發或者低溫下凍結，可以添加化學添加劑，如聚乙二醇，液封還可包括選用揮發性小但不粘稠，不易燃易爆的有機液體，如：矽油。
具體的，本發明實施例浮子5上方為長片狀塑料，它緊貼移動光電傳感器6，使得移動光電傳感器6準確的捕捉到浮子5的運動。優選的，本發明實施例浮子上方外套設一環形圈，使浮子的上方適當固定，使其能自由上下移動，但不得有較大的側向移動，這樣就能保證該浮子上下移動時始終處於移動光電傳感器的工作範圍內(感應區)，即保證浮子的上下移動可被探測。
本發明微處理器7，具體用於根據移動光電傳感器檢測到的浮子移動數據，計算浮子總的位移量和加速度，進而判斷地面受壓迫的大小和持續時間，若超過設定閾值，即確定發生入侵，給出報警信號。具體的，當所述微處理器判斷地面受壓迫的大小和持續時間超過設定的閾值時，即確定發生入侵，給出報警信號；當所述微處理器判斷地面受壓迫的大小和持續時間沒有超過設定的閾值時，即確定並未發生入侵，本發明探測器將繼續下一步的探測工作。
本發明實施例通過測試發現，埋於泥土地下20cm的軟管，可以探測到1米外普通人在地表的步行。因此，本發明包括單根空心軟管的探測區明顯高於現有技術中單根光纜的探測區，使得安裝更加便捷。
本發明採用壓力檢測的方式來探測周界是否有人入侵，不受雷擊，金屬物體，複雜環境的影響，對積水和地表綠化植物的幹擾也顯著降低，有效消除由於外界環境幹擾帶來的誤報。
實施例二
如圖2所示，本發明提供的另一種埋地式周界入侵探測器，包括：一底部帶有液封2的U型管3，所述U型管3兩端分別連接第一空心軟管1和第二空心軟管10，所述第一空心軟管1和第二空心軟管10間通過帶有小孔的連接器8連接，液封兩邊氣室相通，所述液封2內設有一浮子5，所述浮子5一面處於移動光電傳感器6的感應區，所述移動光電傳感器6與一微處理器7連接。
本發明實施例二在U型管3兩端各安裝一根空心軟管，即第一空心軟管1和第二空心軟管10，兩根空心軟管的末端通過帶有小孔的連接器8連接，因此不能將兩根空心軟管的氣體完全隔開，液封兩頭可以保持壓力平衡。本發明由於液封兩邊氣室相通，系統能適應各種環境的變化(溫度，地表地質的變化)而保持兩邊液面平齊，浮子靜止，因此無需對系統重新校準。
實施中，將所述第一空心軟管1和第二空心軟管10埋於地下，無外界幹擾時，液封兩液面等高，浮子靜止不動。當有人從地面路過，地面的壓力經泥土或者砂石傳遞到第一空心軟管1和第二空心軟管10上，第一空心軟管1和第二空心軟管10內空氣受擠壓推動液封2震蕩，液封內浮子5則上下運動，該運動由移動光電傳感器6捕捉並將信號發送至微處理器7，微處理器7進行分析後給出報警信號。
本發明所述移動光電傳感器6為滑鼠用光電傳感模塊。為了提高探測靈敏度，本發明移動光電傳感器為滑鼠中使用的用於感應滑鼠移動的光電引擎模塊，目前普通的滑鼠就可以實現1000CPI的解析度，相當於0.0254mm的移動，本發明光電傳感器可以準確探測浮子0.0254mm的微小運動，以液封為水計算，液面0.1mm的變化相當於1Pa的壓力差，即軟管內0.254Pa的壓力變化都可以被感應到。
具體實施中，本發明實施例所述第一空心軟管1和第二空心軟管10材質為矽膠管或者丁基橡膠管。液封2為以下的任一種或多種：水、水溶液、有機液體。具體的，液封可以是水，但為了防止過快蒸發或者低溫凍結，可以添加一些化學添加劑，液封還可包括選用揮發性小但不粘稠，不易燃易爆的有機液體，如：矽油。
優選的，本發明實施例浮子5上方外套設一環形圈，使浮子的上方適當固定，使其能自由上下移動，但不得有較大的側向移動，這樣就能保證該浮子上下移動時始終處於光電傳感器的工作範圍內，即保證浮子的上下移動可被探測。
本發明實施例浮子上方為長片狀塑料。具體實施中，浮子5在U型管3內，為了保證浮子5的運動被移動光電傳感器6準確探測，除了需要將浮子5上方加套環形圈穩定外，還需考慮浮子5上方和移動光電傳感器6之間的距離。因為滑鼠用光電傳感器通常只有1-3mm的工作距離，因此本發明需要保證浮子上方緊貼U型管，且U型管壁要薄而且透明。所述U型管可以選擇玻璃管或者硬質塑料管(如：亞克力)。
本發明微處理器7，具體用於根據移動光電傳感器檢測到的浮子移動數據，計算浮子總的位移量和加速度，進而判斷地面受壓迫的大小和持續時間，若超過設定閾值，即確定發生入侵，給出報警信號。具體的，當所述微處理器判斷地面受壓迫的大小和持續時間超過設定的閾值時，即確定發生入侵，給出報警信號；當所述微處理器判斷地面受壓迫的大小和持續時間沒有超過設定的閾值時，即確定並未發生入侵，本發明探測器將繼續下一步的探測工作。
本發明實施例，兩根空心軟管可以相隔1米左右平行鋪設在地表下方，因此可以實現更寬的探測區域(2-4米)，提高周界防護能力。
本發明採用壓力檢測的方式來探測周界是否有人入侵，不受雷擊，金屬物體，複雜環境的影響，對積水和地表綠化植物的幹擾也顯著降低，有效消除由於外界環境幹擾帶來的誤報。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。