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基于MEMS芯片实现周界入侵报警系统应用

阅览次数:482 次  发布日期: -0001-11-30

成都弱电公司讯:

近些年随着安防报警技术的不断进步,各种依附于固体防护结构上的电子周界探测系统不断推陈出新,从最开始的主动红外探测技术、电子脉冲放电探测技术,一直发展到现在有各种各样针对分歧应用需求的特定周界防护系统,这其中就包含依附于金属编花或者焊丝围网上的振动探测系统。基于振动检测的周界入侵系统有很多种:震动电缆、光纤干涉、惯性振动等等,本文重点阐述利用MEMS芯片传感技术实现的振动探测周界入侵报警系统。

微电子机械系统(Micro-ElectroMechanicalSystems,MEMS)是解决传感器微型化的关键技术,简朴来说,其工作原理是外部环境物理、化学和生物等信号输入,通过微传感器转换成电信号,经过信号处理(模拟信号或数字信号)后,由微执行器执行动作,达到与外部环境“互动”的功能,它是物联网核心技术所在。

周界入侵报警系统通常指对某一线状边界(如重要区域的围墙)进行监测,当发现有非法通过该边界的行为时产生报警,以实现对目标区域的监测保护。周界入侵报警系统会使用户的平安防范经管变的非常简朴,它在栅栏上形成一道电子防线,一天24小时不间断工作,一旦有入侵行为发生,系统会马上给出报警信号,通知值班人员。这样可以节省人力、物力和财力,最关键的是系统可以降低值班人员的劳动强度,使安保人员时刻保持高度注重力,有效屏蔽巡逻值班人员因为疏忽疲惫造成的周界漏洞。近些年随着安防报警技术的不断进步,各种依附于固体防护结构上的电子周界探测系统不断推陈出新,从最开始的主动红外探测技术、电子脉冲放电探测技术,一直发展到现在有各种各样针对分歧应用需求的特定周界防护系统,这其中就包含依附于金属编花或者焊丝围网上的振动探测系统。基于振动检测的周界入侵系统有很多种:震动电缆、光纤干涉、惯性振动等等,本文重点阐述利用MEMS芯片传感技术实现的振动探测周界入侵报警系统。

基于MEMS芯片的周界探测系统构成

一般的周界探测系统和物联网系统的基本构成是相似的:传感、网络以及控制经管。

基于MEMS芯片的振动传感器-ViSEN

振动传感器ViSEN基于一个3轴加速度传感器芯片,外部环境输入(振动)导致MEMS芯片XYZ轴加速度值发生变化,振动传感器ViSEN上的传感处理器芯片采集到加速度变化信息,经过多重算法过滤掉干扰,将告警信息通过数字通信组件传递出去。由于MEMS芯片能提供3轴持续稳定可靠的振动数据,我们可以实现多维度算法综合分析,确保系统稳定准确工作,值班人员不会为“狼来了”这样的误报疲于应付。

传感器的原理结构如图1所示,传感处理器是核心组件,它负责采集加速度变化状态信息,经过5D算法,形成对入侵告警的初步判断,然后将告警信息通过数字通信组件发送出去。传感处理器也可以通过数字通信组件接收后台软件的配置信息,针对分歧硬度特性的围网设置分歧参数,提高传感器的适应性。

这样,传感器会对其所依附的围网进行感知,有效检测攀爬产生的持续振动、剪断围网产生的高频振动、破坏围网产生的强烈振动、围网被推倒以及传感器被拆除。

建立系统形成传感器网络

完成了能有效感知围网振动的传感器,我们需要形成一个系统将众多传感器上的告警信息收集起来,这个系统可以是基于ZigBee的无线传输网络也可以是电缆连接的有线传输网络。

在ZigBee无线传输网络中,振动传感器ViSEN使用电池供电。只有在振动发生的时候传感器才进入工作状态,平时一直处于休眠状态,这样可以保证传感器不换电池工作一年以上。在这个网络中,所有的传感器都是终端(EndPoint)设备,系统会在适当的地点设置路由(Router)设备,最终都连接到协调处理设备VGM(Coordinator)上。

对于周界探测系统经常应用的线状边界来说,用电缆连接的有线传输网络更加适合。系统通过感应电缆将振动传感器ViSEN串联起来连接到现场控制主机VGM上,而后者通过电缆给传感器供电和提供通信媒介。传感器与现场控制主机间形成CAN总线连接,保证传感器上的报警能够及时主动上报到主机,几乎可以实现零延迟报警。假如VGM主机采用RS485方式轮询传感器,一旦总线上连接的传感器数量偏多,则可能产生的报警延迟会非常难以让人接受。

传感器的控制和经管

系统通过综合经管平台软件和现场控制主机来实现对传感器的控制和经管。首先,不管是无线网络还是有线网络,传感器ViSEN都连接到现场控制主机VGM上,现场控制主机实现传感器配置、参数更改和告警信息收集等底层通信协议;其次,综合经管平台软件通过读写现场控制主机实现对振动传感器经管;最后,将告警以事件的方式呈现到界面上。

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