隐形边界智能预警方法、装置及系统与流程

1.本发明涉及周界安防技术领域，具体涉及一种隐形边界智能预警方法、装置及系统。


背景技术：

2.在重要设施场所处于封闭状态期间，当有入侵者闯入由周界构成的封闭型防范区域时，系统及时、准确对入侵行为进行判断和预警，通知巡视人员及时复核入侵事件，防止发生严重后果。周界入侵检测是安防系统的第一道防线，对整个安防系统的及时性和有效性至关重要。传统的安防手段多是通过红外线监控，巡逻车或靠人力巡逻，以及无人机巡逻，大多数都属于主动巡逻，不能有效地进行全天候的监控。
3.而且现有的安装的入侵监测设备很容易被发现，进而容易被规避，比如专利号为：cn109003408和cn109584992的专利文献中都是安装在非常显然的地方。因此，亟需一种在环境恶劣地区，可就地预埋的隐形边界安防实时监控系统。


技术实现要素：

4.为此，本发明实施例提供一种隐形边界智能预警方法、装置及系统，以解决现有的周界入侵检测技术都不能有效地进行全天候的监控，而且安装的入侵监测设备很容易被发现，进而容易被规避的问题。
5.为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
6.第一方面，一种隐形边界智能预警方法，包括：
7.采集地表震动数据；
8.对采集的所述震动数据进行预处理；
9.对预处理后的所述震动数据进行特征提取；
10.将提取到的特征进行分类；
11.对分类后的样本数据分别求平均值；
12.计算每种状态单位时间内超过所述平均值的采样样本数；
13.根据超过所述平均值的采样样本数判断是否有入侵；
14.若有入侵，则将预警信息传输至数据集中器，并开始记录检测到的震动数据并持续上传至所述数据集中器；所述数据集中器接收到所述预警信息后控制摄像头到指定位置进行拍摄。
15.进一步的，若无入侵，所述数据集中器定时向主站发送心跳信息。
16.进一步的，对采集的所述震动数据进行预处理时是采用小波变换进行滤波处理。
17.进一步的，对所述震动数据进行特征提取时是采用过零法进行特征提取。
18.进一步的，开始记录检测到的震动数据并持续上传至所述数据集中器，所述持续记录时间为10分钟。
19.进一步的，计算每种状态单位时间内超过所述平均值的采样样本数时，所述采样
样本数为采样3秒的样本。
20.进一步的，将提取到的特征进行分类时可以分为：人员入侵、车辆入侵和无入侵。
21.进一步的，所述数据集中器接收到所述预警信息后控制摄像头到指定位置进行拍摄，所述指定位置是通过震动传感节点的id位置判断的。
22.第二方面，一种隐形边界智能预警装置，包括：
23.采集模块，用于采集地表震动数据；
24.处理模块，用于对采集的所述震动数据进行预处理；
25.提取模块，用于对预处理后的所述震动数据进行特征提取；
26.分类模块，用于将提取到的特征进行分类；
27.计算模块，用于对分类后的样本数据分别求平均值以及计算每种状态单位时间内超过所述平均值的采样样本数；
28.判断模块，用于根据超过所述平均值的采样样本数判断是否有入侵；
29.记录模块，用于记录震动检测数据；
30.传输模块，用于将预警信息传输至数据集中器并将震动检测数据持续上传至所述数据集中器。
31.第三方面，一种隐形边界智能预警系统，包括震动传感节点、数据集中器、摄像头和后台主站，所述震动传感节点与所述数据集中器连接，所述数据集中器与所述后台主站连接，所述摄像头分别与所述数据集中器和所述后台主站连接，所述震动传感节点呈链状或者网状分布埋在地下；
32.所述震动传感节点，用于获取震动数据，并对震动数据分析和分类从而判断是否有入侵；若有入侵，则将预警信息传输至所述数据集中器，并开始记录震动数据并持续上传至所述数据集中器；
33.所述数据集中器，用于接收所述震动传感节点发送的预警信息，并将预警信息上传至所述后台主站；
34.以及控制所述摄像头到指定位置进行拍摄；
35.所述摄像头，用于接收所述数据集中器发送的控制信号并转到相应的位置进行拍摄，将拍摄的视频信息传输至所述后台主站
36.所述后台主站，用于存储所述震动传感节点的位置信息和报警信息。
37.本发明至少具有以下有益效果：本发明提供了一种隐形边界智能预警方法、装置及系统，包括采集地表震动数据；对采集的震动数据进行预处理；对预处理后的震动数据进行特征提取；将提取到的特征进行分类；对分类后的样本数据分别求平均值；计算每种状态单位时间内超过平均值的采样样本数；根据超过平均值的采样样本数判断是否有入侵；若有入侵，则将预警信息传输至数据集中器，并开始记录检测到的震动数据并持续上传至数据集中器；数据集中器接收到预警信息后控制摄像头到指定位置进行拍摄；本发明通过小型化、低成本且能大规模预埋到地下的震动传感节点来对入侵者的方位和位置进行判断，实现了全天候大范围的安防监控及远程预警。
附图说明
38.为了更清楚地说明现有技术以及本发明，下面将对现有技术以及本发明实施例描
述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的附图。
39.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
40.图1为本发明实施例提供的一种隐形边界智能预警方法流程图；
41.图2为本发明实施例提供的一种隐形边界智能预警方法判断流程图；
42.图3为本发明实施例提供的一种隐形边界智能预警装置结构框图。
43.附图标记说明：
44.1-后台主站；2-数据集中器；3-摄像头；4-震动传感节点。
具体实施方式
45.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
46.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)旨在区别指代的对象。对于具有时序流程的方案，这种术语表述方式不必理解为描述特定的顺序或先后次序，对于装置结构的方案，这种术语表述方式也不存在对重要程度、位置关系的区分等。
47.此外，术语“包括”、“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于已明确列出的那些步骤或单元，而是还可包含虽然并未明确列出的但对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元，或者基于本发明构思进一步的优化方案所增加的步骤或单元。
48.请参阅图1和图2，本发明的实施例提供一种隐形边界智能预警方法，包括：
49.s1：采集地表震动数据；
50.s2：对采集的所述震动数据进行预处理；
51.具体的，震动传感节点在本地对采集的震动数据小波变换进行滤波处理。
52.s3：对预处理后的所述震动数据进行特征提取；
53.具体的，震动传感节点在本地对预处理之后的数据采用过零法提取数据特征。
54.s4：将提取到的特征进行分类；
55.具体的，可以分为人员入侵、车辆入侵和无入侵三种情况。
56.s5：对分类后的样本数据分别求平均值；
57.具体的，分别对人员入侵、车辆入侵和无入侵三种情况的样本数据求平均值，并将求出的平均值作为每种状态的判断阈值。
58.s6：计算每种状态单位时间内超过所述平均值的采样样本数；
59.具体的，计算每种状态单位时间内超过所述平均值的采样样本数时，所述采样样
本数为采样3秒的样本，且每种状态超过阈值的样本数多少可以通过实验求平均数来确定。
60.s7：根据超过所述平均值的采样样本数判断是否有入侵；
61.s8：若有入侵，则将预警信息传输至数据集中器，并开始记录检测到的震动数据并持续上传至所述数据集中器；所述数据集中器接收到所述预警信息后控制摄像头到指定位置进行拍摄。
62.具体的，如果有入侵，则震动传感节点将预警信息传给数据集中器，并记录此刻震动检测数据，记录10分钟，并上传给数据集中器；数据集中器收到震动传感节点的预警信息，即刻控制摄像头到指定位置进行拍摄，指定位置是通过震动传感节点的id位置判断的。
63.若无入侵，所述数据集中器定时向主站发送心跳信息。
64.本发明的另一个实施例提供一种隐形边界智能预警装置，包括：
65.采集模块，用于采集地表震动数据；
66.处理模块，用于对采集的所述震动数据进行预处理；
67.提取模块，用于对预处理后的所述震动数据进行特征提取；
68.分类模块，用于将提取到的特征进行分类；
69.计算模块，用于对分类后的样本数据分别求平均值以及计算每种状态单位时间内超过所述平均值的采样样本数；
70.判断模块，用于根据超过所述平均值的采样样本数判断是否有入侵；
71.记录模块，用于记录震动检测数据；
72.传输模块，用于将预警信息传输至数据集中器并将震动检测数据持续上传至所述数据集中器。
73.关于隐形边界智能预警装置的具体限定可以参见上文中对于隐形边界智能预警方法的限定，在此不再赘述。上述隐形边界智能预警装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
74.请参阅图3，本发明的另一个实施例提供一种隐形边界智能预警系统，包括震动传感节点4、数据集中器2、摄像头3和后台主站1，震动传感节点4与数据集中器2连接，数据集中器2与后台主站1连接，摄像头3分别与数据集中器2和后台主站1连接，震动传感节点4为多个，多个震动传感节点4呈链状或者网状分布埋在地下；
75.震动传感节点4，用于获取震动数据，并对震动数据分析和分类从而判断是否有入侵；若有入侵，则将预警信息传输至数据集中器2，并开始记录震动数据并持续上传至数据集中器2；
76.数据集中器2，用于接收震动传感节点4发送的预警信息，并将预警信息上传至后台主站1；
77.以及控制摄像头3到指定位置进行拍摄；
78.摄像头3，用于接收数据集中器2发送的控制信号并转到相应的位置进行拍摄，将拍摄的视频信息传输至后台主站1；
79.后台主站1，用于存储震动传感节点4的位置信息和报警信息。
80.具体的，震动传感节点1采用地震检波器检测地表的震动信号，并在本地对震动信
号进行处理。具体处理过程如下：
81.第一步，对震动信号数据进行预处理，进行数据滤波，去除噪声干扰；
82.第二步，对处理后的数据进行特征提取，通过过零法提取数据特征；
83.第三步，通过设定阈值，对提取的特征进行分类，从而判断是否有入侵。
84.震动传感节点1与数据集中器2连接，只有在判断有入侵时，才将预警结果和10分钟的原始震动信号数据上传给数据集中器2，其余时间不上传任何数据。
85.每个震动传感节点4都有自己的id号，通过唯一的id号来定位自己的部署位置，并最终由后台主站1进行显示；数据集中器2负责数据信息转发，数据集中器2与震动传感节点4采用本地通信连接，本地通信包括rs485和无线传感网络。
86.数据集中器2还与摄像头3采用本地通信连接，当有预警信号时，即刻启动摄像头到指定位置进行拍摄，实现视频联动。
87.数据集中器2采用远程通信方式与后台主站1连接，远程通信方式是4g/5g或者以太网，负责把预警信息传递给后台主站1，同时也负责接收后台主站1下发的配置参数指令与控制指令。
88.摄像头3分别与数据集中器2和后台主站1相连，从数据集中器2获取控制信号，当接收到启动信号，则转到相应的位置进行拍摄，并把拍摄的视频信息直接远传给后台主站1。摄像头3通过本地通信由数据集中器2直接控制，减少了由后台主站1控制带来的延时，提高了系统的实时性。然后通过远程通信将视频信息远传给后台主站1，不占用数据集中器的通信资源。
89.后台主站1存储各个震动传感节点4的位置信息，并在地图上显示出来，一旦有预警信息，相应的节点位置会有标记展示，并存储报警信息；后台主站1也可以与多个数据集中器2相连，完成大区域、广覆盖的周界安防预警，对现场进行实时监控。
90.本发明所提供的隐形边界智能预警方法、装置及系统，系统的震动传感节点采用小型化、低成本设计、可大规模预埋在地下，并且具有本地计算分析的功能，能够在节点处就对入侵者的方位和位置进行判断，只需要将诊断结果上传，不需要上传大量原始数据，降低了通信要求，减轻了后台主站的负担；此外，系统能够在数据集中器处直接与摄像头实现预警联动，不需要后台主站参与控制，大大降低了系统的时延，提高了预警的实时性。
91.以上几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
92.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。
93.上文中通过一般性说明及具体实施例对本发明作了较为具体和详细的描述。应当指出的是，在不脱离本发明构思的前提下，显然还可以对这些具体实施例作出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。