专利名称：一种利用振动定位的环境安全监控系统及振动感测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及振动定位技术，更具体地说，涉及一种利用振动定位的环境安全监控系统及其振动感测装置。
背景技术：
目前对于一些目标物，例如运动物体，其位置或运动轨迹的检测，大多需要在运动物体上安装传感器(如加速度传感器、陀螺仪等)，通过传感器来感测运动物体的运动参数来得到运动物体的运动位置、轨迹等。然而，在一些情况下，需要检测的运动物体本身是没有安装传感器的，就无法根据运动物体本身的运动参数来得到运动物体的位置、轨迹。为了得到运动物体的位置、轨迹等，目前比较常用的是使用电容屏、电阻屏、红外线等定位方式。对于电容屏和电阻屏的定位方式，通常需要制作一个专门的电容屏平面和电阻屏平面，这样，在一些监控场合，如应用在博物馆、展厅等防盗监测时，就难以实现大面积的监控。而在采用红外线监控时，需要很多的红外收发阵列，也容易被进入者发现，不具有隐蔽性，监测效果不好。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种利用监测目标物产生的振动来实现安全监控的环境安全监控系统。本实用新型所要解决的另一技术问题在于，提供一种可应用于利用监测目标物产生的振动来实现安全监控的环境安全监控系统中的振动感测装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种利用振动定位的环境安全监控系统，包括与所述环境的地板相接触并成至少一个振动可连续传播的三角监测区域，监测目标物对所述地板产生的振动参数的至少三个振动感测装置；与所述振动感测装置连接并接收所述振动参数，根据所述振动参数运算得到所述目标物的相对位置坐标并识别所述目标物的身份的控制处理装置；以及与所述控制处理装置连接的中央控制装置。在本实用新型的环境安全监控系统中，每一所述振动感测装置包括与所述地板接触采集振动信号、形成振动的电信号的感测单元；与所述感测单元连接、接收所述电信号处理得到振动参数的实时处理单元；与所述实时处理单元连接、存储所述振动参数并存储有该振动感测装置本身的ID 编码的存储单元；以及与所述实时处理单元连接、将所述振动参数连同所述ID编码发送至所述控制处理装置的发送单元。在本实用新型的环境安全监控系统中，所述感测单元包括一个或多个加速度传感器和/或陀螺仪；所述发送单元为有线发送单元或无线发送单元。
4[0016]在本实用新型的环境安全监控系统中，所述控制处理装置设置在其中一个所述振动感测装置中、或者为独立的控制处理装置，包括[0017]与每一所述发送单元通讯连接、接收所述振动参数和ID编码的接收单元；[0018]与所述接收单元连接、并根据同一时间不同所述ID编码的所述振动参数进行处理，得到目标物的相对位置坐标，进而得到运动轨迹的控制处理单元。[0019]在本实用新型的环境安全监控系统中，所述控制处理单元包括与所述接收单元连接、并根据接收到的所述振动参数的振动幅度值和时间值，利用距离越远，传播时间越长、 振动幅度值衰减越大的特性，运算得到所述目标物体在三角监测区域内相对于原点坐标的相对坐标点的坐标计算模块；以及[0020]与所述接收单元连接、并根据接收到的所述振动参数的振动幅度值的大小、频率值和相位值的不同，来判断识别不同目标物的身份的识别模块。[0021]在本实用新型的环境安全监控系统中，所述系统还包括设置在所述三角监测区域的周边位置处的吸波材料。[0022]在本实用新型的环境安全监控系统中，所述振动感测装置设置于所述地板下侧， 并与所述地板相接触；[0023]所述中央控制装置包括与所述控制处理装置连接的轨迹显示装置以及监控报警直ο[0024]本实用新型还提供一种用于环境安全监控系统的振动感测装置，包括[0025]与所述地板接触采集振动信号、形成振动的电信号的感测单元；[0026]与所述感测单元连接、接收所述电信号处理得到振动参数的实时处理单元；[0027]与所述实时处理单元连接、存储所述振动参数并存储有该振动感测装置本身的ID 编码的存储单元；以及[0028]与所述实时处理单元连接、将所述振动参数连同所述ID编码发送至所述控制处理装置的发送单元。[0029]在本实用新型的振动感测装置中，所述感测单元、实时处理单元、存储单元和发送单元设置在同一感测装置外壳内。[0030]在本实用新型的振动感测装置中，所述感测单元包括一个或多个加速度传感器和 /或陀螺仪；所述发送单元为有线发送单元或无线发送单元。[0031]实施本实用新型具有以下有益效果通过利用与环境地板接触的振动感测装置， 形成三角检测区域，监测目标物在地板上形成的振动参数，并由控制处理装置接收振动参数运算得到目标物的相对位置坐标和目标物的身份参数，并将坐标及参数发送到中央控制装置，用于分析、显示、报警及存储，这样避免了现有技术的监控系统需要制作专门平面、需要在外布置摄像设备等、隐蔽性差的缺陷，具有安装方便、隐蔽性好的优点
[0032]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中[0033]图1是本实用新型利用振动定位的环境安全监控系统的一个实施例的示意框图；[0034]图2是本实用新型环境安全监控系统的原理示意框图；[0035]图3是使用本实用新型的环境安全监控系统的流程示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，本实用新型的利用振动定位的环境安全监控系统的一个实施例， 可应用到需要安全监控的环境中。该系统包括三个振动感测装置10、与该等振动感测装置 10通讯连接的控制处理装置30。利用至少三个振动感测装置10来监测三角监测区域内的目标物的振动参数，并由控制处理装置30根据振动参数来运算得到目标物的相对位置坐标，进而得到目标物的运动轨迹，从而可以实现区域监控、轨迹记录等功能。在本实施例中，该利用振动定位的系统的振动感测装置10分别安装在需要被监控的空间的地板60下侧，从而避免了现有技术需要设置专用平面、或者需要设置若干红外收发阵列所带来的不便，具有良好的隐蔽性、实用性。该三个振动感测装置10在同一空间内分开放置，并形成一个三角监测区域。在该三角监测区域内，目标物产生的振动可以连续的传播，并由该等振动感测装置10检测得到该目标物的振动参数。可以理解的，也可以设置三个以上的振动感测装置10，形成多个三角监测区域，从而可以增加监测面积、提高监测精度等。该振动感测装置10包括感测单元11、实时处理单元12、存储单元13、以及发送单元14等；该感测单元11、实时处理单元12、存储单元13、以及发送单元14等可以安装在同一个感测装置外壳内，也可以分开设置在不同的分开外壳中。为了便于隐藏振动感测装置10，可以将整个感测装置外壳设置在地板60之下；当然，也可以根据需要安装在地板60之上或与地板60接触的其他任意位置。目标物在地板 60上产生的振动，通过地板60向外传递，由感测单元11采集地板60的振动信号，并转换成振动的电信号。该感测单元11可以采用一个或多个加速度传感器和/或陀螺仪，可以直接与地板 60接触，也可以通过感测装置外壳与地板60接触，从而可以采集来自地板60的振动信号。 例如，该感测单元11选用差容式力平衡加速度传感器，采用差动电容结构，利用反馈原理将被测的地板60振动产生的加速度转换为电容器的电容量变化，将加速度的变化转变为电压值，并传送至实时处理单元12。实时处理单元12可以采用单片机、MCU等，将振动的电信号进行处理，得到振动参数。该振动参数可以包括，但不限于，振动幅度值、时间值、频率值、以及相位值等。每一振动感测装置10的实时处理单元12将其得到的振动参数与存储单元13中存储的对应ID编码，一同通过发送单元14发出。可以理解的，该存储单元13可以采用各种存储介质；而发送单元14可以为有线发送单元14或无线发送单元14。进一步的，为了避免地板60周边边缘的振动波放射情况，在地板60的周边可以增加吸波材料70，以吸收因振动引起的反射波或驻波，增加定位计算的精度和可靠度。该系统的控制处理装置30可以为独立的控制处理装置30，安装到被监控空间的适当位置即可；也可以设置在其中一个振动感测装置10中，从而可以减少设备的数量。该控制处理装置30可以通过有线或无线的方式与每一振动感测装置10通讯连接。当采用无线通讯连接时，还可以增加无线收发器，以便于无线网络的建立。在本实施例中，该控制处理装置30采用独立的装置，包括处理装置外壳，在处理装置外壳内设置有接收单元31、控制处理单元32等。该接收单元31与每一振动感测装置 10的发送单元14通讯连接，接收所有振动感测装置10的振动参数和ID编码，传送至控制处理单元32。该控制处理单元32可以采用单片机、MCU等，包括坐标计算模块321、识别模块322 等。该坐标计算模块321根据每一振动感测装置10时间值，计算得到时间差值，并结合振动幅度值，利用距离越远，传播时间越长、振动幅度值衰减越大的特性，运算得到目标物体在三角监测区域内相对于原点坐标的相对坐标点，进而得到目标物的运动轨迹。该识别模块322则用于判断识别不同目标物的身份。由于不同的目标物的运动特性不一样，所产生的振动波型的振动幅度值的大小、频率值和相位值的均不同，从而识别模块322可以根据所检测到的振动幅度值的大小、频率值和相位值的不同，来判断识别不同目标物的身份。在本实施例中，该系统还设有中央控制装置50，用于分析、显示、报警及存储。可包括轨迹显示装置51以及监控报警装置52等。该轨迹显示装置51与控制处理装置30连接，并将目标物的运动轨迹直接输出，或转化为文字和/或图形进行显示。该监控报警装置52可以为声音报警设备、图像报警设备或灯光报警设备等，与控制处理装置30连接，根据目标物的身份、运动轨迹等进行发出警报。在本实施例中，该控制处理装置30还可以包括处理装置存储单元13，可以预存有特定目标物移动所产生的振动参数。振动感测装置10检测到的振动参数先与存储的振动参数进行对比，如果一致，则不发出警报；如果不一致，则通过该监控报警装置52发出警报。如图3所示，在使用该系统进行监控时，首先在需要监控的空间内设置至少三个振动感测装置10。该振动感测装置10安装在监控区域的地板60下侧，并围成三角监测区域 (S1-1)。在目标物在地板60上移动时，地板60产生振动，并传递至振动感测装置10。进一步的，设定原点坐标，例如将地板60的中央位置、或门口位置或其他位置设定为原点坐标， 作为检测到的目标物的相对坐标点的参考点。当目标物进入需监控的空间内，踩在地板60上时，对地板60产生振动，并经由地板60进行传递。每一振动感测装置10的感测单元11分别采集地板60的振动信号，并将振动信号转变成电信号；由感测单元11采集振动的电信号传送至实时处理单元12，该实时处理单元12根据电信号进行处理，得到振动参数(Sl-幻。该振动参数包括振动幅度值、时间值、频率值、以及相位值等。得到的振动参数连同该振动感测装置10本身的ID编码，通过发送单元14向外发送。然后由控制处理装置30接收振动参数，并运算得到目标物的相对位置(SlI)。在本实施例中，该控制处理装置30的接收单元31接收同一时间的、来自所有振动感测装置10 发出的振动参数和其对应的ID编码。控制处理装置30的控制处理单元32将所有振动参数进行处理根据同一时间的、 不同振动感测装置10得到的时间值，计算得到时间差值，并结合振动幅度值，利用距离越远，传播时间越长、振动幅度值衰减越大的特性，运算得到目标物体在三角监测区域内相对于原点坐标的相对坐标点，进而得到目标物的运动轨迹；进一步的，由于不同物体所引起的振动特性不同，利用同一时间、不同振动感测装置10所检测到的振动幅度值的大小、频率值和相位值的不同，来判断识别不同目标物的身份(S1-4)。[0055]进一步的，可以将得到的运动轨迹、目标物身份等通过轨迹显示装置51进行显示，和/或，通过监控报警装置52发出报警信号。[0056]在本实施例中，进一步包括身份鉴别步骤在控制处理装置30中预存有合法目标物的振动参数、运动轨迹等，当控制处理装置30监测得到的振动参数、运动轨迹等与预存的合法目标物的振动参数、运动轨迹等匹配时，判断目标物为合法目标物，否则判断为非法目标物。[0057]当判定为非法目标物时，控制处理装置30控制监控报警装置52发出报警信号，如发出声音报警、图像报警、光线报警等。[0058]以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。
权利要求1.一种利用振动定位的环境安全监控系统，其特征在于，包括与所述环境的地板相接触并成至少一个振动可连续传播的三角监测区域，监测目标物对所述地板产生的振动参数的至少三个振动感测装置；与所述振动感测装置连接并接收所述振动参数，根据所述振动参数运算得到所述目标物的相对位置坐标并识别所述目标物的身份的控制处理装置；以及与所述控制处理装置连接的中央控制装置。
2.根据权利要求1所述的环境安全监控系统，其特征在于，每一所述振动感测装置包括与所述地板接触采集振动信号、形成振动的电信号的感测单元； 与所述感测单元连接、接收所述电信号处理得到振动参数的实时处理单元； 与所述实时处理单元连接、存储所述振动参数并存储有该振动感测装置本身的ID编码的存储单元；以及与所述实时处理单元连接、将所述振动参数连同所述ID编码发送至所述控制处理装置的发送单元。
3.根据权利要求2所述的环境安全监控系统，其特征在于，所述感测单元包括一个或多个加速度传感器和/或陀螺仪；所述发送单元为有线发送单元或无线发送单元。
4.根据权利要求3所述的环境安全监控系统，其特征在于，所述控制处理装置设置在其中一个所述振动感测装置中、或者为独立的控制处理装置，包括与每一所述发送单元通讯连接、接收所述振动参数和ID编码的接收单元； 与所述接收单元连接、并根据同一时间不同所述ID编码的所述振动参数进行处理，得到目标物的相对位置坐标，进而得到运动轨迹的控制处理单元。
5.根据权利要求4所述的环境安全监控系统，其特征在于，所述控制处理单元包括与所述接收单元连接、并根据接收到的所述振动参数的振动幅度值和时间值，利用距离越远， 传播时间越长、振动幅度值衰减越大的特性，运算得到所述目标物体在三角监测区域内相对于原点坐标的相对坐标点的坐标计算模块；以及与所述接收单元连接、并根据接收到的所述振动参数的振动幅度值的大小、频率值和相位值的不同，来判断识别不同目标物的身份的识别模块。
6.根据权利要求1-5任一项所述的环境安全监控系统，其特征在于，所述系统还包括设置在所述三角监测区域的周边位置处的吸波材料。
7.根据权利要求6所述的环境安全监控系统，其特征在于，所述振动感测装置设置于所述地板下侧，并与所述地板相接触；所述中央控制装置包括与所述控制处理装置连接的轨迹显示装置以及监控报警装置。
8.一种用于环境安全监控系统的振动感测装置，其特征在于，包括 与所述地板接触采集振动信号、形成振动的电信号的感测单元；与所述感测单元连接、接收所述电信号处理得到振动参数的实时处理单元； 与所述实时处理单元连接、存储所述振动参数并存储有该振动感测装置本身的ID编码的存储单元；以及与所述实时处理单元连接、将所述振动参数连同所述ID编码发送至所述控制处理装置的发送单元。
9.根据权利要求8所述的振动感测装置，其特征在于，所述感测单元、实时处理单元、 存储单元和发送单元设置在同一感测装置外壳内。
10.根据权利要求9所述的振动感测装置，其特征在于，所述感测单元包括一个或多个加速度传感器和/或陀螺仪；所述发送单元为有线发送单元或无线发送单元。
专利摘要本实用新型涉及一种利用振动定位的环境安全监控系统及振动感测装置。该系统包括至少三个振动感测装置、控制处理装置、以及中央控制装置。该等振动感测装置与环境地板接触，形成三角检测区域，监测目标物在地板上形成的振动参数，并由控制处理装置接收振动参数运算得到目标物的相对位置坐标和目标物的身份参数，并将坐标及参数发送到中央控制装置，用于分析、显示、报警及存储，这样避免了现有技术的监控系统需要制作专门平面、需要在外布置摄像设备等、隐蔽性差的缺陷，具有安装方便、隐蔽性好的优点。
文档编号G01H17/00GK202255407SQ20112037500
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者罗富强 申请人:深圳市合智创盈电子有限公司