一种室外无人值守条件下的智能防护装置及防护方法与流程

1.本发明涉及无人值守智能防护技术领域，尤其涉及一种室外无人值守条件下的智能防护装置及防护方法。


背景技术：

2.当前室外无人值守智能防护主要有两种方式：一种在被防护主体周围布置全方位摄像头，防护人员远程随时观察视频信息，发现异常随时处理，但由于防护人员精力和活动范围以及摄像头成像质量的限制，这种方式对于人员精力和摄像头成像质量要求较高，同时摄像头需要实时处于开机状态，功耗较高且长时间不间断开机容易引发摄像头故障。另一种技术方案为，在被防护主体周围设置安防报警装置，在设置的界限被突破后触发报警，但由于防护中过程无监测，报警装置触发后需要及时处理，对于防护人员的实时响应和处理能力要求极高。
3.以上两种方式无法自动实时获取入侵目标的动态运动轨迹和图像信息，主动完成被防护主体的智能防护。


技术实现要素：

4.鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种室外无人值守条件下的智能防护装置及防护方法，用以解决现有室外无人值守智能防护方式无法实时获取入侵目标的动态运动轨迹和图像信息，并主动完成被防护主体的智能防护的问题。
5.本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
6.一种室外无人值守条件下的智能防护装置，包括无线收发单元、监控终端、信息处理单元、距离探测单元和图像获取单元；所述距离探测单元和所述图像获取单元用于监控被防护主体的情况，所述信息处理单元用于处理所述距离探测单元和所述图像获取单元的数据，所述无线收发单元将所述信息处理单元处理的数据发送给所述监控终端，所述监控终端能够实时显示被防护主体周围情况。
7.进一步地，所述室外无人值守条件下的智能防护装置还包括报警单元，所述报警单元能够对入侵目标进行警示。
8.进一步地，所述报警单元具有两级报警模式。
9.进一步地，所述室外无人值守条件下的智能防护装置还包括主动防御装置，所述主动防御装置能够攻击入侵目标。
10.进一步地，所述主动防御装置为电子围栏。
11.进一步地，所述室外无人值守条件下的智能防护装置还包括自毁装置，所述自毁装置能够使被防护主体自毁。
12.一种室外无人值守条件下的防护方法，使用权利要求1-5所述的室外无人值守条件下的智能防护装置；
13.所述防护方法包括以下步骤：
14.步骤1：启动智能防护装置，开启距离探测单元，通过距离探测单元实时监测和判断是否有目标入进入防护区域；
15.步骤2：启动图像获取单元，识别并跟踪入侵目标；
16.步骤3：当入侵目标进入报警区域时，报警单元启动；
17.步骤4：控制输出模块输出控制信号，控制主动防御装置的开启。
18.进一步地，步骤1中，所述距离探测单元能够覆盖的区域大于防护区域的面积，当目标进入防护区域时，所述距离探测单元采集目标的距离和角度信息并通过所述无线收发单元向所述监控终端上报进入的目标的情况，同时，进入步骤2。
19.进一步地，步骤2中，所述监控终端根据接收到的图像信息判断进入的目标为授权目标还是非授权目标，若为授权目标进入，仅进行信息上报，若为非授权目标进入，则判断为入侵目标，同时进入步骤3。
20.进一步地，步骤3中，当入侵目标距离被防护主体处于第一距离范围内，报警单元启动一级报警；当入侵目标距离被防护主体处于第二距离范围内，报警单元启动二级报警；所述第一距离范围大于所述第二距离范围。
21.进一步地，步骤4中，当入侵目标靠近主动防御装置，主动防御装置的开启，击退入侵目标。
22.进一步地，步骤2中，信息处理单元将距离探测单元获得的目标的距离信息与图像获取单元获得的目标的图像信息进行匹配对照。
23.进一步地，步骤4中，当被防护主体有特殊防护需求，被入侵目标侵入有可能造成不可预计的后果时，监控终端能够控制输出控制模块实现被防护主体的自毁。
24.与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
25.(1)本发明的室外无人值守条件下的智能防护装置通过距离探测以及图像匹配技术，可以“循迹”入侵目标，相比其他技术方案的“目标”获取和轨迹刻画精度更高。
26.(2)本发明的室外无人值守条件下的智能防护方法根据距离探测单元结果自动控制图像获取单元的启动，图像获取单元不需要一直处于开机状态，待机功耗低，为全部开机状态功耗的三分之一，待机时间长，为现有待机时间的三倍。
27.(3)本发明能够智能启动报警装置，对入侵目标进行警示，可自动或远程遥控启动自毁装置或者控制装置，自动化程度高。
28.(4)本发明的防护方法采用多级防护，对不同的入侵距离采用不同的警示方法，避免对误入者产生伤害的同时，有效保护被防护主体。
29.本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
30.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
31.图1为本发明实施例距离探测单元和图像获取单元的布置示意图；
32.图2为本发明实施例的防护方法流程图。
具体实施方式
33.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
34.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.实施例1
36.本发明的一个具体实施例，如图1至图2所示，公开了一种室外无人值守条件下的智能防护装置，包括无线收发单元、监控终端、信息处理单元、距离探测单元和图像获取单元。距离探测单元和图像获取单元用于监控被防护主体的情况，信息处理单元用于处理距离探测单元和图像获取单元的数据，处理完的数据经无线收发单元发送给监控终端，从而监控终端可实时显示被防护主体周围情况。根据收到的数据，监控终端可自动或者由人工发出指令，控制距离探测单元和图像获取单元的工作。无线收发单元、信息处理单元、距离探测单元和图像获取单元位于被防护主体侧，监控终端远离被防护主体，监控终端通过无线收发单元接收被防护主体侧的数据，从而实现无人值守条件下的智能防护。
37.图1示出了一种图像获取单元和距离探测单元的布置模式。图像获取单元用于全方位识别入侵目标的特征，图像获取单元安装在被防护主体的周围，确保图像获取单元能够360
°
覆盖被防护主体。防护的范围根据被防护主体的大小和防护需求确定，例如，对于被防护主体为2米乘以4米乘以2.5米的设备，防护直径为不小于30米的情况，布置4个180
°
视场角的摄像头，确保图像获取单元360
°
无盲区覆盖被防护主体周围大于直径为30米的区域。优选地，本实施例的图像获取单元的摄像头采用鱼眼摄像头，在设置摄像头数量较少的情况下，实现360
°
无盲区覆盖被防护主体。
38.距离探测单元用于测量入侵目标与被防护主体的距离和相对角度，本实施例的距离探测单元采用毫米波雷达或激光测距传感器。优选地，距离探测单元采用77ghz毫米波雷达，77ghz毫米波雷达能够探测物体距离、速度及角度，且具有多目标跟踪特性，能够同时识别多个入侵目标，且准确判断入侵目标距离被防护主体的位置和相对于被防护主体的角度等信息，从而使得监控终端能够根据距离探测单元采集的信息，准确判断需要开启的摄像头。
39.距离探测单元沿被防护主体的周围布置，距离探测单元的覆盖范围大于防护范围的需求。例如，对于防护需求为防护直径不小于30米的情况，沿被防护主体的周围布置8个90
°
探测角度的毫米波雷达，毫米波雷达的探测范围大于30米，当毫米波雷达探测到被防护主体周围大于30米直径的区域有目标进入时，不视为入侵，毫米波雷达的上报信息为入侵目标数量为零。当目标进入被防护主体周围30米直径以内的区域时，毫米波雷达将探测到的目标数量上传，同时，根据探测到的目标的位置和角度信息，启动图像获取单元中相应的摄像头。
40.图像获取单元获取目标的图像信息，图像信息经信息处理单元处理后，通过无线
收发单元上传至监控终端，监控终端根据图像信息对目标进行判断，判断目标是否为授权目标，若为授权目标，距离探测单元和图像获取单元继续对目标进行追踪，并上报追踪信息，若为非授权目标，则判断为入侵目标。
41.进一步地，为了对入侵目标进行警示和驱赶，本实施例的智能防护装置还包括报警单元。当入侵目标进入报警区域时，报警单元启动，对入侵目标进入警示。
42.本实施例的报警单元采用两级报警模式，当入侵目标距离被防护主体处于第一距离范围内(如，进入被防护主体周围直径为20米的范围内)时，报警单元启动第一级报警，对入侵目标进行警示，例如，输出黄色光并播放警示音。当入侵目标进一步接近被防护主体，即：处于第二距离范围内(如，进入被防护主体周围直径为10米的范围内)时，报警单元启动第二级报警，对入侵目标进行驱赶，例如，输出红色光并根据入侵目标播放警示音，当入侵目标是人类时，播放语音警示，当入侵目标是动物时，模拟入侵动物天敌的声音，驱赶入侵目标。
43.进一步地，本实施例的智能防护装置还设有主动防御装置，如电子围栏，电子围栏位于被防护主体周围(例如，距离被防护主体5米)，当入侵目标进一步接近被防护主体时，电子围栏启动，攻击入侵目标，阻止入侵目标进一步侵入防护范围。
44.优选地，电子围栏采用电子脉冲式围栏，脉冲式围栏具有主动防御和报警的双重功能。当入侵目标接触到电子围栏时，电子围栏的电子线缆可以产生脉冲高压，有效击退入侵目标，起到主动防御的作用。同时，电子围栏系统会将入侵信号发送至监控终端，提醒监控终端的注意，从而达到报警的目的。
45.进一步地，为了避免主动防御装置对误入者产生伤害，本发明实施例的主动防御装置设有两级防御。第一级防御距离被防护主体的距离大于第二级防御距离被防护主体的距离，第一级防御的电子围栏产生的电压小于第二级防御的电子围栏产生的电压。当误入者接触到第一级防御时，第一级防御产生的脉冲电压不会对误入者造成伤害，从而通过脉冲电压提醒误入者，避免误入者进一步接近被防护主体，对误入者造成伤害。第二级防御产生的脉冲电压能够对入侵目标造成伤害，有效避免入侵目标接近被防护主体。
46.进一步地，本实施例的智能防护装置还包括控制输出模块，控制输出模块用于控制主动防御装置开启和关闭。
47.进一步地，对于有特殊防护需求的被防护主体，本实施例还设有自毁装置。当入侵目标接近被防护主体时(如，距离被防护主体小于5米)，控制输出模块控制被防护主体自毁。
48.与现有技术相比，本实施例提供的智能防护装置，通过距离探测以及图像匹配技术，可以“循迹”入侵目标，相比其他技术方案，本实施例的“目标”获取和轨迹刻画精度更高；本实施例根据距离探测单元结果自动控制图像获取单元的启动，待机功耗低，整机待机功耗为26瓦，功耗为全部开机状态功耗的三分之一，待机时间长，可达到72小时，相对于现有待机时间的22小时，大大提高的待机时间，保证工作的可靠性；智能启动报警装置对入侵目标进行警示，可自动或远程遥控启动自毁装置，自动化程度高。
49.实施例2
50.本发明的另一个具体实施例，如图2所示，公开了一种室外无人值守条件下的防护方法，采用实施例1的一种室外无人值守条件下的智能防护装置，包括以下步骤：
51.步骤1：启动智能防护装置，开启距离探测单元，通过距离探测单元实时监测和判断是否有目标入进入防护区域：
52.设定以被防护目标为圆心，半径为r的范围为防护区域，距离探测单元能够覆盖的区域大于防护区域的面积。当有目标进入距离探测单元覆盖区域，但没有进入防护范围时，设定为没有入侵目标，信息处理单元实时通过无线收发单元向监控终端上报入侵情况，此时，上报的入侵目标数量为零，图像获取单元不启动。
53.当目标进入防护区域时，距离探测单元采集目标的距离和角度信息并通过无线收发单元向监控终端上报进入的目标的情况，同时，进入步骤2。
54.步骤2：启动图像获取单元，识别并跟踪入侵目标：
55.当目标进入防护区域后，距离探测单元对入侵目标距离和角度进行探测，信息处理单元根据距离探测单元获得的位置和角度信息启动图像获取单元相应的摄像头，并对目标进行识别匹配和跟踪；信息处理单元实时通过无线收发单元向监控终端上报目标距离和图像信息。
56.需要说明的是，此步骤中，信息处理单元对目标距离信息和图像信息匹配，即将距离探测单元获得的目标的距离信息与图像获取单元获得的目标的图像信息进行匹配对照。
57.监控终端根据接收到的图像信息发送目标属性，即判断进入的目标为授权目标还是非授权目标，判断目标是否授权，若为授权目标进入，仅进行信息上报，若为非授权目标进入，则判断为入侵目标，同时进入步骤3。
58.步骤3：当入侵目标进入报警区域时，报警单元启动：
59.若进入防护区域的目标为入侵目标，当入侵目标距离被防护主体处于第一距离范围内(如，距离被防护主体20米)，报警单元启动一级报警，对入侵目标进行声音和黄光警示。此时，距离探测单元继续采集入侵目标的距离和角度信息并实时上报。若入侵目标进一步接近被防护主体，即：处于第二距离范围内(例如，距离被防护主体小于10米)，报警单元启动二级报警，对入侵目标进行语音驱赶和红光警示。
60.当入侵目标收到声光提醒，退出防护区域后，距离探测单元确认防护区域无入侵目标，则图像获取单元和报警单元停止工作；当入侵目标继续深入防护区域，距离探测单元继续对入侵目标的距离和角度进行探测，信息处理单元实时通过无线收发单元向监控终端上报入侵目标距离和图像信息，报警单元根据防护距离继续进行声光驱逐提醒。
61.需要说明的是，上报的信息为目标数量、目标属性和目标距离。
62.步骤4：控制输出模块输出控制信号，控制主动防御装置的开启：
63.当入侵目标靠近被防护主体(如，靠近到电子围栏)，控制输出模块控制主动防御装置的开启，击退入侵目标。
64.若被防护主体有特殊防护需求，被入侵目标侵入有可能造成不可预计的后果时，监控终端可控制输出控制模块实现被防护主体的自毁控制，从而避免被防护主体被侵入。
65.综上所述，本发明实施例提供的一种室外无人值守条件下的智能防护装置和防护方法，通过距离探测以及图像匹配技术，可以“循迹”入侵目标，目标获取和轨迹刻画精度高；本实施例根据距离探测单元结果自动控制图像获取单元的启动，待机功耗低，整机待机功耗为26瓦，功耗为全部开机状态功耗的三分之一；待机时间长，可达到72小时，相对于现有待机时间的22小时，大大提高的待机时间，保证工作的可靠性；智能启动报警装置对入侵
目标进行警示，可自动或远程遥控启动自毁装置，自动化程度高；本实施例的防护方法采用多级防护，对不同的入侵距离采用不同的警示方法，避免对误入者产生伤害的同时，有效保护被防护主体。
66.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。