一种智能周界警戒器及虚拟周界安防系统实现方法与流程

一种智能周界警戒器及虚拟周界安防系统实现方法
1技术领域
1.本发明涉及周界防护领域，尤其涉及一种智能周界警戒器及虚拟周界安防系统实现方法。
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背景技术：

2.近年来，随着安全保卫工作的重要性提升，一些临时的工作地点、货场、转运地等场所需要加强周界管控，以避免贵重资产丢失，防止无关人员闯入，影响正常工作秩序，避免意外事故的发生。目前，实现周界安全防护主要有三种方案：(1)通过设置铁栅栏、篱笆网、警戒线等阻挡物来形成周界，这种方案的安全防护力比较弱；(2)通过部署物理传感器(如，无源光纤定址传感光缆、高压脉冲电子围栏、光纤分布式光栅振动传感器等)来实现周界的安全防护，该方式需要工程安装，同时还存在设备部署不方便、虚警较多等问题；(3)采用“传感器 视频监控”的虚拟周界防护方案，具体是利用双鉴探测器(或多鉴探测器)传感器监测警戒区域，当可疑目标触发传感器报警时，经视频监控确认后，再通过现场执行器(如，喇叭或声光警报器发出警告、竖起阻挡器等)动作，以主动警戒周界的安全。虽然该方式的部署灵活性有所提升，但是存在很难重复利用等问题。除上述三种方案外，还有应用电子标签实现对人员或物品出入周界的管控，但该方案在临时场所较难应用。随着信息技术的高速发展，这些临时场所的安防期望越来越高，寻求部署灵活、响应快捷、功能丰富、自动化高、扩展简便的周界防护，成为主要发展趋势。
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技术实现要素：

3.本发明目的是提供一种可快速部署的虚拟周界安防系统，解决技术提到的不足，实现上述临时场所周界的安全防护。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
5.一种智能周界警戒器，是由底座、立柱、电源开关、布防/撤防开关、第1人体接近传感器、第2人体接近传感器、声光报警器和市电接口构成的一体化物联网设备，既是电子标签的阅读器，也是人体接近周界的传感器，相互之间可无线组网通信形成物联网络，是虚拟周界安防系统的核心单元，主要用于安全警戒感知。底座用于地面放置；立柱用于内置第1人体接近传感器、第2人体接近传感器、电源、控制电路并支撑声光报警器；电源开关布置在立柱背面，用于设备开机和关机的切换；布防/撤防开关布置在立柱正面，用于设备布防和撤防切换；第1人体传感器和第2人体传感器背靠背固定在立柱内并在立柱左右两侧留孔露出它们的传感器探头，用于感知人体接近；声光报警器布置在立柱顶部，根据控制电路发出的报警指令做出对应的声光报警动作；市电接口布置在立柱背面且位于电源开关的正下方，用于对外连接交流市电；电源用于供电，由交流电源模块和电池模块组成，交流电源模块将交流市电整流为直流电并对电池模块充电，电池模块对控制电路、声光报警器、第1人体接近传感器和第2人体接近传感器供电；控制电路由射频模块、物联网mcu模块、主控板和eeprom模块组成，射频模块阅读有源电子标签信息并与其他物联网设备之间实现无线自由
组网通信，物联网mcu模块对收到的人体接近信号、电子标签信息和射频信号进行逻辑运算并发出报警指令，主控板用于连接各个功能模块，eeprom模块存储本机设备id、相邻设备id、组网配置信息及其他基础信息。
6.所述的虚拟周界安防系统，包括有源电子标签和智能周界警戒器。其中：有源电子标签有通用型和防拆型两类，通用型由获授权的人员携带，防拆型固定在受监管物品上；所述的智能周界警戒器部署在受监管的物品周围，全部开机并置为布防状态，相互间无线组网通信构成物联网络并构成虚拟周界。
7.虚拟周界构建方法，是采用多台智能周界警戒器进行组合构建，具体分为五步：
8.第一步，将三台智能周界警戒器分散放在受监管物品周围，即分别放置在近似成等边三角形的顶点，并确保两两通视；
9.第二步，所有的智能周界警戒器开机并置为撤防状态，自动读取与本机相邻的两台智能周界警戒器的设备id并保存到本机的eeprom模块中；
10.第三步，观察智能周界警戒器能否发出绿色灯闪烁(即00#报警)；
11.第四步，若在某台智能周界警戒器上没有观察到00#报警，则在该智能周界警戒器与其距离最近的智能周界警戒器之间增加一台智能周界警戒器并确保两两通视，然后将新增加的智能周界警戒器开机并置为撤防状态，自动读取两个相邻智能周界警戒器的设备id并保存到该机eeprom模块中，再回到第三步，直至观察到所有智能周界警戒器发出00#报警；
12.第五步，将所有智能周界警戒器置为布防状态，即可完成虚拟周界的构建。
13.虚拟周界自动报警方法，是基于智能周界警戒器的物联网mcu模块的计算能力和eeprom模块的存储能力，为所述的虚拟周界安防系统提供设备离线报警(即11#报警)、有人接近报警(即12#报警)、标签脱离报警(即13#报警)、物品脱管报警(即14#报警)。
14.设备离线报警(即11#报警)：当本机不能读出相邻智能周界警戒器的设备id时，本机物联网mcu模块发出设备离线报警指令，本机声光报警器发出11#报警直至警报解除后结束。
15.有人接近报警(即12#报警)：当本机第1人体传感器或第2人体传感器发出有人接近的信号时，且本机射频模块未阅读到通用型有源电子标签的信息或阅读到的通用型有源电子标签信息没有被保存在eeprom模块中，则本机物联网mcu模块发出有人接近报警指令，本机声光报警器发出12#报警直至警报解除后结束。
16.标签脱离报警(即13#报警)：一旦本机物联网mcu模块收到射频模块上报的防拆型有源电子标签从受监管物品上脱落信息时，则本机物联网mcu模块发出标签脱离报警指令，并通过射频模块向物联网络广播，所有智能周界警戒器的声光报警器均发出13#报警直至警报解除后结束。
17.物品脱管报警(即14#报警)：本机射频模块阅读有源电子标签信息，并向物联网络广播，本机物联网mcu模块通过本机射频模块获得全部防拆型有源电子标签信息，并与保存在eeprom模块中的防拆型有源电子标签信息进行比较，当保存在eeprom模块中的防拆型有源电子标签信息不能在本机射频模块获得的防拆型有源电子标签信息中找到时，则物联网mcu模块发出物品脱管报警指令，并通过射频模块向物联网络广播，所有智能周界警戒器的声光报警器均发出14#报警直至警报解除后结束。
18.优选的，当在虚拟周界安防系统中配置物联网关时，通过智能移动终端能完成有源电子标签的注册和智能周界警戒器的远程监测管理。其中：物联网关是一种能使物联网络与移动网络实现信息交互的物联网设备，与智能周界警戒器支持相同的物联网通信协议，部署在物联网络的覆盖范围内；智能移动终端内置专用软件，通过移动网络对物联网络、智能周界警戒器和有源电子标签进行管理，将注册的有源电子标签信息下发并保存智能周界警戒器的eeprom模块中，即能远程监测所述的虚拟周界安防系统的警戒运行状态。
19.优选的，本发明的物联网络采用一种低功耗通信技术，移动网络采用移动运营商提供的通信技术。
20.与现有技术方案相比，本发明的有益效果是：整套系统在运行时无需供电、无线通信，具有搭建快速、扩展方便、智能化高、可重复使用等特点，可用于临时的工作地点、货场、转运地等场所的周界管控，比现有的其他方案更经济、更便携、更高效。
4附图说明
21.图1为智能周界警戒器的结构组成图。
22.图2为智能周界警戒器的正视图。
23.图3为智能周界警戒器的后视图。
24.图4为智能周界警戒器的工作原理图。
25.图5为控制电路的原理组成图。
26.图6为电源的原理组成图。
27.图7为虚拟周界安防系统的拓扑图。
28.图8为智能周界警戒器的工作流程图。
29.图9为虚拟周界安防系统远程监测的拓扑图。
30.图10为智能周界警戒器的报警类型说明图。
31.图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图9中：100、智能周界警戒器，101、底座，102、立柱，103、电源开关，104、布防/撤防开关，105、第1人体接近传感器，106、第2人体接近传感器，107、声光报警器，120、电源，121、市电接口，122、交流电源模块，123、电池模块，130、控制电路，131、射频模块，132、物联网mcu模块，133、主控板，134、eeprom模块，201、通用型有源电子标签，202、防拆型有源电子标签，300、物联网络，301、物联网关，400、移动网络，401、智能移动终端。
5具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
33.所述的智能周界警戒器(100)，既是有源电子标签(200)的阅读器，也是人体接近周界的传感器，相互之间可无线组网通信形成物联网络(300)，是虚拟周界安防系统的核心单元，主要用于安全警戒感知。参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6，智能周界警戒器(100)是由底座(101)、立柱(102)、电源开关(103)、布防/撤防开关(104)、第1人体接近传感器(105)、第2人体接近传感器(106)、声光报警器(107)和市电接口(121)构成的一体化物联网
设备；底座(101)用于地面放置；立柱(102)用于内置第1人体接近传感器(105)、第2人体接近传感器(106)、电源(120)、控制电路(130)并支撑声光报警器(107)；电源开关(103)布置在立柱(102)背面，用于设备开机和关机的切换；布防/撤防开关(104)布置在立柱(102)正面，用于设备布防和撤防切换；第1人体传感器(105)和第2人体传感器(106)背靠背固定在立柱(102)内并在立柱(102)左右两侧留孔露出它们的传感器探头，用于感知人体接近；声光报警器(107)布置在立柱(102)顶部，根据控制电路(130)发出的报警指令做出对应的声光报警动作；市电接口(121)布置在立柱(102)背面且位于电源开关(103)正下方，用于对外连接交流市电；电源(120)用于供电，由交流电源模块(122)和电池模块(123)组成，交流电源模块(122)将交流市电整流为直流电并对电池模块(123)充电，电池模块(123)对控制电路(130)、声光报警器(107)、第1人体接近传感器(105)和第2人体接近传感器(106)供电；控制电路(130)由射频模块(131)、物联网mcu模块(132)、主控板(133)和eeprom模块(134)组成，射频模块(131)阅读有源电子标签(200)信息并与其他物联网设备之间实现无线自由组网通信，物联网mcu模块(132)对收到的人体接近信号、电子标签信息和射频信号进行逻辑运算并发出报警指令，主控板(133)用于连接各个功能模块，eeprom模块(134)存储本机设备id、相邻设备id、组网配置信息及其他基础信息。
34.参阅图7，虚拟周界安防系统主要由有源电子标签(200)和智能周界警戒器(100)构成。其中：有源电子标签(200)分为通用型(201)和防拆型(202)两类，通用型(201)由获授权的人员携带，防拆型(202)固定在受监管物品上；智能周界警戒器(100)部署在受监管的物品周围，全部开机并置为布防状态，相互间无线组网通信构成物联网络(300)，从而构成虚拟周界安防系统。
35.参阅图8，虚拟周界构建方法，是基于智能周界警戒器进行多台组合构建，具体分为五步：
36.第一步，将三台智能周界警戒器(100)分散放在受监管物品周围，即分别放置在近似成等边三角形的顶点，并确保两两通视；
37.第二步，所有的智能周界警戒器(100)开机并置为撤防状态，自动读取与本机相邻的两台智能周界警戒器(100)的设备id并保存到本机的eeprom模块(134)中；
38.第三步，观察智能周界警戒器(100)能否发出绿色灯闪烁(即00#报警)；
39.第四步，若在某台智能周界警戒器(100)上没有观察到00#报警，则在该智能周界警戒器(100)与其距离最近的智能周界警戒器(100)之间增加一台智能周界警戒器(100)并确保两两通视，然后将新增加的智能周界警戒器(100)开机并置为撤防状态，自动读取两个相邻智能周界警戒器(100)的设备id并保存到该机eeprom模块(134)中，再回到第三步，直至观察到所有智能周界警戒器(100)发出00#报警；
40.第五步，将所有智能周界警戒器(100)置为布防状态，即可完成虚拟周界的构建。
41.参阅图8和图10，虚拟周界自动报警方法，是基于智能周界警戒器的物联网mcu模块的计算能力和eeprom模块的存储能力，为虚拟周界安防系统提供设备离线报警(即11#报警)、有人接近报警(即12#报警)、标签脱离报警(即13#报警)、物品脱管报警(即14#报警)。
42.设备离线报警(即11#报警)：当本机不能读出相邻智能周界警戒器(100)的设备id时，本机物联网mcu模块(132)发出设备离线报警指令，本机声光报警器(107)发出11#报警直至警报解除后结束；
43.有人接近报警(即12#报警)：当本机第1人体传感器(105)或第2人体传感器(106)发出有人接近的信号时，且本机射频模块(131)未阅读到通用型有源电子标签(201)的信息或阅读到的通用型有源电子标签(201)信息没有被保存在eeprom模块(134)中，则本机物联网mcu模块(132)发出有人接近报警指令，本机声光报警器(107)发出12#报警直至警报解除后结束；
44.标签脱离报警(即13#报警)：一旦本机物联网mcu模块(132)收到射频模块(131)上报的防拆型有源电子标签(202)从受监管物品上脱落信息时，则本机物联网mcu模块(132)发出标签脱离报警指令，并通过射频模块(131)向物联网络(300)广播，所有智能周界警戒器(100)的声光报警器(107)均发出13#报警直至警报解除后结束；
45.物品脱管报警(即14#报警)：本机射频模块(131)阅读有源电子标签(200)信息，并向物联网络(300)广播，本机物联网mcu模块(132)通过本机射频模块(131)获得全部防拆型有源电子标签(202)信息，并与保存在eeprom模块(134)中的防拆型有源电子标签(202)信息进行比较，当保存在eeprom模块(134)中的防拆型有源电子标签(202)信息不能在本机射频模块(131)获得的防拆型有源电子标签(202)信息中找到时，则物联网mcu模块(132)发出物品脱管报警指令，并通过射频模块(131)向物联网络(300)广播，所有智能周界警戒器(100)的声光报警器(107)均发出14#报警直至警报解除后结束。
46.参阅图9，在虚拟周界安防系统正式投用前，需要在系统中配置物联网关，然后通过智能移动终端完成有源电子标签的注册和智能周界警戒器的远程监测管理。其中：物联网关(301)是一种能使物联网络(300)与移动网络(400)实现信息交互的物联网设备，与智能周界警戒器(100)支持相同的物联网通信协议，部署在物联网络(300)的覆盖范围内；智能移动终端(401)内置专用软件，通过移动网络(400)对物联网络(300)、智能周界警戒器(100)和有源电子标签(200)进行管理，将注册的有源电子标签(200)信息下发并保存智能周界警戒器(100)的eeprom模块(134)中，即能远程监测所述的虚拟周界安防系统的警戒运行状态。
47.优选的，本发明的物联网络(300)采用一种低功耗通信技术，移动网络(400)采用移动运营商提供的通信技术。