一种周界防入侵系统及防护设施技术方案

本实用新型专利技术公布了一种周界防入侵系统及防护设施，所述系统包括包括间隔分布于被监测区域四周的多个传感节点，所述传感节点通过控制器局域网络总线相连及通讯。所述防护设施围绕所述被监测区域四周所设，所述传感节点间隔设在所述防护设施上，连接所述传感器节点的控制器局域网络总线线缆相对所述防护设施设有冗余结构。本实用新型专利技术提高了产品的可靠性、寿命、施工便利性，节省了成本。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种周界安防领域的基于传感器的防入侵系统及防护设施。
技术介绍
我国从1999年即开始从事传感器网络的研究，几乎与国际同步。经过多年的发展，传感器网络所组成的防入侵产品应用越来越广泛，主要应用于机场、核电站、博物馆、政府部门及一些军事领域等。产品经历3代的发展，也越来越成熟，可靠性提高，功能也越来越完善。第一代的防入侵产品主要以视频监控为主，但由于它的技术手段单一，无法满足全天时，全天候，复杂自然环境的要求，且工作人员长时间的使用视频监控，很容易造成视觉疲劳，使防入侵手段形同虚设。第二代的防入侵产品较为丰富，主要有高压脉冲，张力围栏，辐射电缆，振动光纤，红外对射等，比如红外对射，在一些小区、企业的外墙围界应用非常广泛。它们增加了报警功能，但它们仍然存在受环境影响，虚警漏警严重，可靠性不高，且现场布设复杂，应用受到限制。第三代的防入侵产品针对环境复杂、目标混杂和气候恶劣的特点，该系统下的信号与信息处理、传输上充分考虑，利用传感器网络作为防入侵主要组成，实用的节点布设，从多方面的关联着手，为目标正确检测(更少的虚警漏警)提供可靠依据。第三代的防入侵产品以传感器网络组成，核心器件为传感器，将传感器网络布设于围栏上，用于探测人员的非法入侵行为。由于充分考虑了环境的影响、数据信息处理与传输质量，因此，第三代产品与第一、第二代相比，报警功能显著提高，虚警漏警得到了控制， 能够在复杂的环境(高温、低温、潮湿、强辐射干扰等)下正常工作，可靠性提高。第三代防入侵产品主要由前端探头、控制器、集线器、连接线缆等组成，各个组成部分的连接如图1所示。前端探头采用无源传感器对信号进行采集，连接至控制器进行融合处理，每几个探头和1个控制器构成了 1个探测节点；通过集线器将多个节点相连，通过 CAN总线将多个集线器相连。当某个探头检测到入侵行为时，通过控制器进行融合判断，报警信息通过集线器连至CAN总线，向上位机上报。如图1所示，集线器连接采用“菊花链总线”的拓扑结构，集线器与集线器之间通过CAN总线直接手牵手的连接。即节点1的CAN_L 连接节点2的CAN_L，节点2的CAN_L再拉一根线至集线器3等等，CAN总线另一条信号线 CAN_H同样采用这种方法连接。以往布设方法的缺点探头传感网络前端的探头采用无源传感器构成，传感器中的主要部件为多匝铜线圈。由于生产工艺的限制，每个传感器中的线圈绕线匝数、线径、电阻值等参数无法保持一致，这就使得每个传感器灵敏度的差异较大，导致报警信息融合处理算法的处理难度增大；且该传感器的官方寿命仅为3年，无法长时间稳定工作，项目的后期维护工作量巨大。布局由于控制器前端还需要连接探头，控制器需连接集线器，通过集线器连至 CAN网络，这样整个系统通过这种层迭式的结构连接在一起，增加了布设的难度。且线缆种类较多，布设长度难以估算，线缆无法在室内预先批量化加工，增加了现场施工的难度。可靠性由于前端探头灵敏度的不一致性、寿命会导致的器件的故障，整个系统布设复杂，线缆的连通性故障，长距离传输数据受干扰等不稳定因素，都使得可靠性降低。成本系统布设复杂，增加了原料成本；系统可靠性不高，增加后期维护的人力成本。
技术实现思路
技术问题本技术目的是为了解决常规防入侵产品的节点布设方法中遇到的一些问题，如施工复杂，产品易受干扰，可靠性差，而提出一种周界防入侵系统及防护设施。本技术为实现上述目的，采用如下技术方案技术方案本技术提供一种周界防入侵系统，包括间隔分布于被监测区域四周的多个传感节点，所述传感节点通过控制器局域网络总线相连及通讯。优选地，所述传感节点包括传感器、信号调理模块、微处理器、电源模块、控制模块、控制器局域网络收发模块和控制器局域网络接口，传感器的输出端分别接微处理器和信号调理模块的输入端，信号调理模块的输出端接控制模块的输入端，控制模块的输出端串接控制器局域网络收发模块后通过控制器局域网络接口与所述控制器局域网络总线连接，电源模块为控制模块、传感器、微处理器和控制器局域网络收发模块提供电源。优选地，所述传感节点还设置用于调试和测试的其它接口。优选地，所述传感器为有源传感器。本技术提供一种应用所述周界防入侵系统的防护设施，所述防护设施围绕所述被监测区域四周所设，所述传感节点间隔设在所述防护设施上，连接所述传感器节点的控制器局域网络总线线缆相对所述防护设施设有冗余结构。优选地，所述控制器局域网络总线线缆两端具有防水接口。优选地，所述防护设施为围栏和围墙中的一种。有益效果本技术有源传感器封装规则，易批量化，使得灵敏度的一致性和可靠性都很好。且这类封装的有源传感器，与无源传感器的原理不同，寿命一般都有在10年以上，使得整个系统能够长期稳定工作。控制器与探头设计在同一壳体内，两者的信号通过极短的PCB走线连接，避免了探头及控制器之间长距离线缆连接，而导致的数据传输的不稳定性。改进后的方案仅有节点和CAN总线，简化了产品结构，节点和线缆之间采用特殊接头连接，增加了施工和后期调测、维护的便利性。附图说明图1第三代防入侵产品组成结构图图2本技术节点结构图；图3本技术系统结构图；图4节点安装示意图；图5:CAN线缆连接示意图；图6围栏布局示意图；图7 传感器工作原理图。具体实施方式本技术是在第三代防入侵产品的基础上，在关键部件、布局、接口上做了改进。前端探头使用有源传感器，且将探头和控制器组成一个模块，预留CAN接口，取消集线器，如图3、图4和图6所示。如图7所示，探头部分采用了有源传感器，它的基本原理是当检测到围栏上的震动信号后，传感器输出的模拟电压信号会发生变化，或通过数字接口传送给MCU ；MCU经过融合处理后，通过CAN总线向上位机上报数据。由于有源传感器封装规则，易批量化，使得灵敏度的一致性和可靠性都很好。且这类封装的有源传感器，与无源传感器的原理不同，寿命一般都有在10年以上，使得整个系统能够长期稳定工作。控制器与探头设计在同一壳体内，两者的信号通过极短的PCB走线连接，避免了探头及控制器之间长距离线缆连接，而导致的数据传输的不稳定性。改进后的节点布设设计，如图2所示。各个节点直接采用“菊花链”总线的布设方式，改进后的方案仅有节点和CAN总线，简化了产品结构，增加了施工和后期调测、维护的便利性。节点工作原理是MCU采集传感器的信号，同时经过信号调理模块，经过时间空间的融合算法处理，控制模块接收时间空间的融合后的传感器采集信息，并通过CAN收发模块，将信号连至CAN接口，通过CAN总线与上位机通讯。CAN总线留有输入、输出两个端口， 可方便的与左/右两端其它节点相连，实现高效的菊花链总线结构。电源模块负责为CAN 收发模块，传感器、MCU等模块提供电源；节点中还留有其它接口供调试，测试用。由于将探头与控制器设计在同一壳体内，现场安装布设非常方便。如图4所示即为节点现场安装示意图。如图5所示，线缆采用冗余设计，避免由于围栏、节点安装或线缆加工的尺寸误差，造成线缆长度差异。接头采用特殊插头，能适应室外复杂环境，安装及拆卸时不需要借助任何工具，使得安装/检修/维护，更便捷，并能防水，避免短路。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种周界防入侵系统，其特征在于，包括间隔分布于被监测区域四周的多个传感节点，所述传感节点通过控制器局域网络总线相连及通讯。

【技术特征摘要】
1.一种周界防入侵系统，其特征在于，包括间隔分布于被监测区域四周的多个传感节点，所述传感节点通过控制器局域网络总线相连及通讯。2.根据权利要求1所述的一种周界防入侵系统，其特征在于，所述传感节点包括传感器、信号调理模块、微处理器、电源模块、控制模块、控制器局域网络收发模块和控制器局域网络接口，传感器的输出端分别接微处理器和信号调理模块的输入端，信号调理模块的输出端接控制模块的输入端，控制模块的输出端串接控制器局域网络收发模块后通过控制器局域网络接口与所述控制器局域网络总线连接，电源模块为控制模块、传感器、微处理器和控制器局域网络收发模块提供电源。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：管加斌，李隽颖，孙雨轩，鲍必赛，
申请(专利权)人：无锡国科微纳传感网科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32