基于振动感知的周界安防系统设计

基于振动感知的周界安防系统设计第一章绪论范以及周界报警防范带来的相关产业已经成为社会公共安全科学技术的重要组成部分。美国在“911”事件爆发后，率先加大了周界安防预警领域的研发力度，进而带动911事件后，在美国和以色列等西方国家出现了针对防破坏、防爆炸、防越界、防在过去一段时间内，传统的“安防系统”大多数是由单一功能安防子系统组成的科学技术，使得过去的主要靠人力防范(其自身往往受主观条件，例如人员素质、精力和客观条件，比如时间、地域等因素的影响)这种手段难以适应，也很难避免出现失误第一章绪论。介绍了基于振动传感器的周界围栏报警监控系统的应用背景，提出第二章振动报警器的设计。介绍了振动信号的产生以及振动信号的采集包括振动传感器的介绍、振动信号的测量方法并在此基础上研制了一种滚珠式振动传感器。第三章硬件设计与实现。根据周界报警防范系统现状，设计了一款基于振动传感第四章报警算法研究。介绍了几种信号预处理的方法，并在时域和频域提取出人为攀爬围栏的特征。利用改进中值滤波的方法对采集到的信号进行报警处理，并在MATLAB软件上进行验证。第五章RS422双环通信系统设计。详细给出了通信模块物理连接结构框图和工作原理以及具体的通信协议等等。第二章振动报警器的设计振动现象在我们的日常生活和生产中随处可见，比如:我们小时候玩的荡秋千，机往复运动或一个系统的物理量在其平均值(或平衡值)附近的来回变动的物理现象叫做如:随机现象的单个时间历程称为样本函数。随机现象可能产生的全部样本函数的集合，称为随机过程。一般情况下，现场振动测试通常采用的传感器有以下几种:非接触式电涡流传感器、复振动传感器的头部有一个线圈，此线圈利用高频电流(前置放大器的高频振荡器提致最终传感器的输出电压变小;当间隙较大的时候，电涡流较弱，导致最终传感器的输在振动速度传感器[9]的内部有一个被固定住的永久性磁铁和一个被弹簧固定着的线(在此处均为常数)、线圈切割磁力线的速度成正比，这样就会得到如下结论:磁铁的运动速度和输出电动势成正比，也就是传感器的输出电压正比于待测量物体的振动速度。3)压电式加速度传感器的工作原理压电式加速度传感器是以某些晶体元件受力后会在其表面产生不同电荷的压电效电荷量的多少和所受外力的大小有关:当受到的外力较大时，产生的电荷量较多，当受振动信号的测试方法是光，光的物理特性决定了此种测量方法具有精度高(较高的灵敏度和分辨率，响应速实现了非接触测量)、测参数多(传感器结构简单，对被测对象的附加影响小)等特点，其它形式的电量等;然后再检测电学参数，就会得到所要检测的机械量。同样为了便于第三章硬件设计与实现机，单片机对振动信号进行识别[fl}}，判断是否为非法入侵行为，并进行及时报警。振动传感器模块电路图如图3.2所示:zZC5000系列DSP采用的是双电源供电方式，也就是内核与T/O都需要供电，TMS320C54x型DSP，其主频最高可达300MHz，他devicevoltage)为1.26V，T/O电压(CVDD,corevolgata)则与外部其他芯片相同为3.3V。在电源电路可以通过改变分压电阻值来获得，结构图与图3.4、图3.5相似。DSP54x需要系统在上电时为其提供一个100}200ms复位脉冲，并且由于DSP54x的信号，晶振的输出引脚直接与CLKIN和ECLKIN相接，并通过设置PLL电路的CLKMDO-CLKMD引2脚来确定倍频系数，经过倍频，产CU的工作时钟以及同步接口所FLASH的加载程序从CEI空间引导装载。当系统复位时，DSP6713通过锁存Boot第四章报警算法研究XXXX域中的相关性和频域中的功率谱进行分析的时候，严重的会造成低频谱完全失去真实合采样信号x，则有:k我们依次取E(a)对a，求偏导数，这样就得到一个关于M+1元线性方程组:时的趋势项为常数，有:对方程组((4.5)求解，得:为:消除线性趋势项的算子为:通常情况下，我们利用采集系统对信号进行采集，而在此过程中经常混入噪声。大但滤波效果较差;样条函数法具有算法多样，处理效果较好的特点，其通过样条插值逼N一现反FFT运算:较高的自适应性，如此又进一步提高了其滤波特性。这样，我们得到如下结论:中值滤波器适合对数字图像进行处理，而这一场合是一些线性滤波器无法应用的。中值滤波器对一维信号的滤波过程如下:中值滤波器的窗口顺次移动，通常我们选得到如下输出结果med=(xl)对于窗口长度n=2k+1的中值滤波器，意味着:3)对原始数据进行显示[}ZS}，因为采集到的数据为二进制数据，那么我们形象的若是没有，则此处正常。总体流程图如下:当没有任何干扰时，图形中全部表现为低电平;当有风吹时，会引起围栏晃动，图总控计算机COM1端口发出指令后:4)遵循此过程完成整个通信模块网络的闻讯与控制。同样总控计算机C4.RS422通信电缆[31]，通过壳体端子6，按照如下顺序与光端机端子相连6.当某路报警器输出短路信号时，则相应标号的报警状态指示灯亮起;当某路输出联动控制信号时，则相应编号联动指示灯亮起。第六章软件设计与实现故障和线路故障两类:当通信控制器故障时，能指出通信控制器编号;当线路发生故障2.报警处理、显示和控制7)与视频矩阵联动功能(目前己具有两个协议:AD,深视王，其它视频矩阵。只要提供通信协议即可加入本软件)。当报警发生时，通过视频矩阵能将报警防区预先指定摄11)交接班日志和查询功能。软件设置了值班人员交接登记和密码控杜绝了值班责任不清和无关人员操作系统的问题，提高了系统稳定工作的安全性。计算机的配置要求和软件的安装方法:2)操作系统:WINDOWSXP\VISTA\7o2)确定比例尺:选择“确定比例尺”。点击己知长度目标的两端，输入目标己知长度(单位:米)。确定比例尺后，在画防区时，将以此为标准，确定出每个防区的真实距选择“防区设置”菜单点击“添加/更新”按钮，己经安装的通信机将全部显示在上方的显示框内。根据显示，检查所安装的通信机数量是否正确、地址是否重3)前端警报器启闭:一旦有了报警，前端警报器将自动投入工作，但关闭必须通过数据查询分为历史查询和当日查询两种在线故障报告处理对于监控系统而言，数据库是重要的组成部