專利名稱：集群式地下拾音報警系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種信號系統(tǒng)，更確切地說是涉及一種可進行地下監(jiān)聽、地下拾音的集群式報警系統(tǒng)，應用于需要對野外設施、建筑及周界進行防范的環(huán)境中。
背景技術：
隨著時代的發(fā)展和科技的進步，人們的社會技能和技術技能也逐漸提高，因而對安全防護/防范措施的要求也越來越高。其中，從防范野外文物盜竊而引發(fā)的針對野外設施、建筑等及其周界的防范問題，已提到日益重要的位置。
從目前的現(xiàn)狀來看，國內(nèi)外普遍使用的安全防范探測手段有紅外線、振動、攝像、超聲波、微波等。這些探測手段都有它們固有的使用范圍從而產(chǎn)生一定的使用局限性。如紅外線探測，就容易受安裝環(huán)境的限制；振動探測只檢測振動不能判斷振動類型，因而很容易造成誤報；攝像探測則容易造成死區(qū)和誤區(qū)，而且容易被發(fā)現(xiàn)；微波探測則由于穿透力強很容易受外界干擾。以上種種，都會影響報警的正確性。這些傳統(tǒng)的安全防范報警方式，因探測器所傳導的信號，本身就包括了真實的報警信號和虛假的報警信號；此外，在某些需要探測的區(qū)域內(nèi)，由于環(huán)境或其它原因無法放置常規(guī)監(jiān)控設備時，就形成了不能探測到的死區(qū)，因而，存在漏報、誤報、死區(qū)、探測區(qū)域小等缺點也就在所難免了。在防范空間較大、防范點又比較分散、地形環(huán)境又比較復雜的情況下，如文物保護區(qū)域內(nèi)，一般的報警設備將無法滿足要求。
目前大部分的防范設備，如紅外線探測設備、空間駐極體探頭、攝像機等，都是放置在地面上的可視空間范圍內(nèi)，很容易被發(fā)現(xiàn)，因而只要避開其防范區(qū)或直接破壞掉這些探測裝置，則很容易破壞安全防范報警設備的安全報警作用，難免會在已經(jīng)設置了安全防范報警系統(tǒng)的環(huán)境中，還會發(fā)生盜竊作案、進行肆意破壞的問題。
特別是在野外文物防盜、監(jiān)獄防逃/防暴、軍事基地周界防越、重要物質(zhì)倉庫防盜、邊境線防偷渡/防走私、油田/礦山野外設施防盜、高檔社區(qū)周界防范等眾多應用領域，其周界防范區(qū)域的環(huán)境大都比較復雜，探測設備探測到的音頻信號可能是正常的如火車聲、正常的人或動物干擾、下雨等等環(huán)境噪聲，也可能是需要被防范的聲音，若采用普通的聲控報警系統(tǒng)，只要探測器探測到的聲音強度超出了預設的門限值，主機系統(tǒng)就會進行聲控報警，不可能先區(qū)分出是需要被防范的聲音然后再報警。因此類似的現(xiàn)有報警方式很容易誤報。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設計一種集群式地下拾音報警系統(tǒng)，可從根本上解決傳統(tǒng)安全防范系統(tǒng)的死區(qū)、漏報、誤報、探測區(qū)域小等問題，為安全防范領域提供一種能適應時代要求的新型有效的技術防范系統(tǒng)。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是這樣的一種集群式地下拾音報警系統(tǒng)，其特征在于；包括控制單元，與控制單元連接的多個前端調(diào)制器，和與每個前端調(diào)制器連接的多個前端探測器；多個前端探測器和多個前端調(diào)制器埋設在地下，每一個前端調(diào)制器與其屬下所有的前端探測器分布形成子探測區(qū)域；前端調(diào)制器將其屬下所有前端探測器輸出的音頻信號分別以點聲音信號輸送至控制單元實現(xiàn)點聲音再現(xiàn)，和將其屬下所有前端探測器輸出的點聲音信號混合成子區(qū)域背景聲音信號輸送至控制單元實現(xiàn)背景聲音再現(xiàn)；控制單元將各子區(qū)域背景聲音信號電平與各對應設置的子區(qū)域報警閾值電平比較，在一子區(qū)域背景聲音信號電平大于該子區(qū)域所設置的報警閾值電平時控制告警。
所述的控制單元包括主控單元和輔控單元；主控單元由主CPU控制器和與之連接的輸入、輸出電路組成，主控單元負責對多個子區(qū)域背景聲音信號進行巡檢或報警輸出處理，包括子區(qū)域背景聲音再現(xiàn)及報警；輔控單元由輔CPU控制器和與之連接的輸入、輸出電路組成，輔控單元負責對巡檢或報警子區(qū)域的各點聲音信號進行巡檢或報警輸出處理，包括子區(qū)域的點聲音再現(xiàn)，使聲音復核與聲控報警相結合。
本發(fā)明集群式地下拾音報警系統(tǒng)的前端探測器，采用埋設于地下的地埋式拾音器(可與傳統(tǒng)的空間拾音器兼容)，既可檢出地面上走道、說話的聲音，又可檢出地下掘地挖洞的聲音，經(jīng)特殊技術處理后，還可以放大重點監(jiān)控對象(點)遭受撞擊或敲打的聲音。有效探測距離為地上半徑10m，地下半徑20m。如標準型的地下拾音報警系統(tǒng)可配置64個前端探測器，無重疊的有效探測區(qū)域面積大于20000平方米，周界周長大于1280米。
每個前端調(diào)制器接受其屬下前端探測器輸出的音頻信號，輸出到控制單元進行處理，實現(xiàn)子區(qū)域背景聲、子區(qū)域內(nèi)點聲播放、自動巡聽、手動鎖定監(jiān)聽、聲強最大值跟蹤、聲控報警跟蹤、報警自動脫鎖、報警區(qū)域提示等功能。同時前端調(diào)制器接受來自控制單元的指令，切換各點傳音通路。
本發(fā)明的系統(tǒng)，通過采用集群監(jiān)聽、地下拾音、聲控報警等技術方案，使聲音探測不再僅僅是一種復核手段，而是成為報警監(jiān)控的主控手段，成為無死區(qū)、無漏報、無誤報、低成本聲控報警的標志。
本發(fā)明的系統(tǒng)適用于野外文物防盜、監(jiān)獄防逃/防暴、軍事基地周界防越、重要物質(zhì)倉庫防盜、邊境線防偷渡/防走私、油田/礦山野外設施防盜、高檔社區(qū)周界防范等眾多領域。


圖1是本發(fā)明集群式地下拾音報警系統(tǒng)結構框圖；圖2是采用本發(fā)明系統(tǒng)形成完整監(jiān)控區(qū)域的示意圖；圖3是本發(fā)明系統(tǒng)中所采用的前端探測器電原理框圖；圖4是本發(fā)明系統(tǒng)中所采用的前端探測器結構示意圖；圖5是圖3所示前端探測器電原理框圖的實施電路圖；
圖6是圖1所示集群式地下拾音報警系統(tǒng)電原理圖；圖7是圖6中控制單元的主控單元功能部件結構框圖；圖8是圖6中控制單元的輔控單元功能部件結構框圖；圖9是本發(fā)明系統(tǒng)工作模式流程框圖。
具體實施例方式
按本發(fā)明技術方案實施的標準型地下拾音報警系統(tǒng)，每個前端調(diào)制器可以接受8路前端探測器的信號，和配置8個前端調(diào)制器。以下以該標準型系統(tǒng)并結合附圖進一步說明本發(fā)明的技術方案。
參見圖1，是本發(fā)明集群式地下拾音報警系統(tǒng)的結構框圖，體現(xiàn)出集群監(jiān)聽的設計思想。采用了“中央控制單元+多路前端調(diào)制器+多路前端探測器”的結構體系，如圖所示的星型拓撲結構組成了一個全方位、立體的監(jiān)控防范網(wǎng)。本實施例中，控制單元11上連接有8個前端調(diào)制器12，每個前端調(diào)制器12上又連接有8個前端探測器13，從而構成了一個有64個前端探測器(探測點)13的探測區(qū)域，每8個前端探測器13和1個前端調(diào)制器12又構成一個探測子區(qū)域。
該系統(tǒng)結構的探測范圍是可以靈活拓展或縮小的，如通過拓展或縮小前端調(diào)制器12及其前端探測器13的數(shù)量，來擴大或縮小探測區(qū)域?？刂茊卧?1可完全獨立地進行數(shù)據(jù)采集與接收和進行系統(tǒng)告警控制等。
前端探測器13采用地埋式拾音器(亦可與傳統(tǒng)的空間拾音器兼容)，是一種聲音傳感器。地埋式拾音器埋設于地下，既可檢測到地面上走道、說話的聲音，又可檢測到地下掘地挖洞的聲音，經(jīng)相關聲音技術處理后，還可以放大重點監(jiān)控對象(點)遭受撞擊或敲打的聲音。系統(tǒng)配置的64個前端探測器13，形成了一個地下立體探測區(qū)。完全可以適用于大面積、地形復雜、監(jiān)控防范環(huán)境惡劣的情況中。
采用地下拾音、地下聲音監(jiān)聽方式，沒有探測范圍、探測時間、探測空間等的限制，使防范措施隱蔽，同時監(jiān)聽的聲音信號也可真實地再現(xiàn)環(huán)境聲音。由于是地下防范，防范的區(qū)域又十分隱蔽，無形中給防范對象造成很強的威懾力。另外，對于聲音信號來說，在空氣中的傳輸距離肯定要小于在固體中的傳輸距離，因此采用地下固體傳導聲音可大大提高探測的范圍，由此提高系統(tǒng)的綜合利用率。本發(fā)明所使用的前端探測器(地埋式拾音器)埋設于地下，同時由于探測的距離較遠，沒有環(huán)境或地形等特殊要求，探測器與探測器間通過復核區(qū)從而在探測區(qū)域內(nèi)形成完整的監(jiān)控區(qū)，如圖2中探測器2與探測器3形成復核區(qū)。圖2中還示意出，當采用常規(guī)探測設備如探測器1時，受障礙物或特殊地形限制，造成在探測區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)死區(qū)的情況。
在大范圍、復雜環(huán)境情況條件下，信號傳輸方式往往是決定系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、信號傳輸精度的關鍵。為了保證聲音信號的長距離傳輸精度和穩(wěn)定性，本發(fā)明的集群地下拾音聲控報警系統(tǒng)在控制單元11和多路前端調(diào)制器12之間采用音頻信號調(diào)頻數(shù)字傳輸方式。音頻信號調(diào)頻數(shù)字傳輸是把前端探測器13接收到的點聲音信號及混合的子區(qū)域背景聲音信號經(jīng)幅頻(V/F)變換轉(zhuǎn)換成對應的頻率信號，載波方式是方波。頻率信號在傳輸過程中，其幅度可能衰減，但頻率是不可能發(fā)生改變的，從而實現(xiàn)了長距離、復雜環(huán)境情況條件下的信號傳輸精度問題。在8個前端調(diào)制器12和控制單元11間采用了音頻信號調(diào)頻數(shù)字傳輸方式，有效地增加了傳輸距離。在野外文物防范、周界防范等防范環(huán)境不確定的情況下，可以實現(xiàn)重點點防范、重點子區(qū)域防范、多子區(qū)域防范組合。在集群監(jiān)控情況下，不僅使防范范圍盡可能大，同時節(jié)約了監(jiān)控設施的成本，提高了設施的使用效率。
為了解決傳統(tǒng)防范設備容易形成防范死區(qū)、漏報、誤報等的問題，本發(fā)明采用了聲控報警與聲音復核相結合的技術。包括區(qū)域聲音復核(如圖2中的復核區(qū))和組合報警。
任何探測設備的靈敏度是隨著探測距離的加大而下降的，為了防止漏報、誤報，本發(fā)明的系統(tǒng)采用探測子區(qū)域疊加技術，使得在單一探測器邊緣探測區(qū)域探測到的信號能同時被二個或多個前端探測器探測到，再通過對子區(qū)域內(nèi)點聲音信號進行混合(疊加)，就能相當精確地探測到探測區(qū)域內(nèi)的聲音信號。
為了能有效區(qū)分出正常的環(huán)境噪聲和需要被防范的聲音，本發(fā)明采用了組合報警技術，即在聲控報警基礎上，還利用聲學原理，再現(xiàn)環(huán)境聲音。系統(tǒng)能監(jiān)聽到每一個由前端探測器探測到的聲音，某一探測器探測到的最大聲音能夠被輸出送報警裝置；一個子區(qū)域的背景聲音一旦超出為該區(qū)域設置的報警門限，則可觸發(fā)報警，此時探測到的聲音信號(背景和點聲音)和報警信號同時輸出。實施時，可在有報警信號時，由監(jiān)聽人員再選擇檢測該子區(qū)域內(nèi)相應點的環(huán)境聲音，以準確地區(qū)分真假報警情況。
參見圖3，為前端探測器13的原理性結構框圖，由壓電陶瓷片31、高阻輸入前置電路32、選頻放大電路33和隔離放大電路34順序連接組成。前端探測器13埋設在地下，其主要功能是接收地下、地面的音頻信號，接收頻率范圍為200Hz～4000Hz，采用壓電陶瓷片31來傳感接收地音的縱波及橫波，即探測地音。
參見圖4，是本發(fā)明前端探測器13的立體結構示意圖。由頂蓋41、共振腔42和電路盒43組合構成。共振腔42與電路盒43通過空心螺桿44固定在一起，頂蓋41固定在共振腔42頂部，用于封閉共振腔42。晶振陶瓷片(壓電陶瓷片)31通過四根來自共振腔42內(nèi)壁的信號線吊置在共振腔42中，將檢測到的音頻信號的縱波及橫波轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，通過導線(穿過空心螺桿44)引入電路盒43中，經(jīng)設置在盒內(nèi)的拾音電路放大后，音頻信號從電路盒43的管道45內(nèi)引出，管道45內(nèi)還有電源線，為拾音電路提供工作電源。頂蓋41的底部還可設置頂針46，與晶振陶瓷片(壓電陶瓷片)31接觸，以利于接收縱波信號。
參見圖5，是本發(fā)明前端探測器13的拾音電路，壓電陶瓷片T1(31)探測地音，由V1(K30A)場效應管及其外圍元件連接構成高阻輸入前置電路32，進行初級放大，由運算放大器U1B(LM258)連接阻容網(wǎng)絡(帶通濾波器)構成選頻放大電路33，濾掉高頻及低頻成份，提取出所需的聲音信號輸出，和由運算放大器U1A(LM258)構成隔離放大電路34，用于輸出隔離，輸出信號送前端調(diào)制器。圖中U1是三端9V穩(wěn)壓器件，對來自前端調(diào)制器的電源進行穩(wěn)壓后為拾音電路供電。
圖4、圖5所示的前端探測器，有拾音靈敏度高、探測范圍大的特點。
參見圖6，在圖1系統(tǒng)結構基礎上進一步示出本發(fā)明的系統(tǒng)結構。
每一個前端調(diào)制器12接入8點前端探測器13(圖中T1至T8)輸出的音頻信號。每一個前端調(diào)制器12主要包括九路V/F電路121，混合電路122、切換電路123和解碼器124。八路點音頻信號同時送九路V/F電路121和送混合電路122，混合電路122對八路點音頻信號進行疊加，混合成子區(qū)域背景聲音，如圖中所示的1#至8#背景聲，九路V/F電路121對八路點音頻信號和對由混合電路122輸出的子區(qū)域背景聲音信號進行音頻信號調(diào)頻(V/F變換)，載波信號是中頻88KHZ方波，輸出的八路點V/F信號經(jīng)切換電路123選擇其中一路傳送到控制單元11的輔控單元111，子區(qū)域背景聲音信號的V/F信號則直接送控制單元11的主控單元110。解碼器124在控制單元11主控單元110的控制下通過切換電路123選擇一個前端調(diào)制器中的一路點V/F信號至輔控單元111。
對于模擬信號來說，長線傳輸?shù)男盘査p和畸變是不可避免的，這就阻礙了模擬信號的高精度長線傳輸。解決這一問題的普遍方法是進行模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換，然后進行數(shù)字傳輸。但64路模擬信號A/D轉(zhuǎn)換的硬件成本過高，為了在不降低信號傳輸精度的情況下降低系統(tǒng)成本，本發(fā)明采用了電壓/頻率(V/F)轉(zhuǎn)換技術，利用現(xiàn)有的非線性轉(zhuǎn)換誤差很小的V/F轉(zhuǎn)換芯片，完全能夠滿足本發(fā)明的設計要求。將模擬信號轉(zhuǎn)換成頻率信號后，可以長線傳輸，信號頻率不受影響，只要驅(qū)動電流足夠，可以傳輸很遠，對于野外遠距離傳輸很有利。
對于監(jiān)控區(qū)域來說，每個監(jiān)控點的聲音信號要監(jiān)控到，同時還應該了解監(jiān)控區(qū)域的整體情況，因此采用混合電路122對某一監(jiān)控子區(qū)域內(nèi)的8點聲音信號進行聲音混合，就構成了子區(qū)域背景聲音。聲音信號的混合可以利用運算放大器對8路聲音信號進行疊加實現(xiàn)。
解碼器124由譯碼電路構成，用于各子區(qū)域及其各點聲音信號輸出的控制，即在巡檢或報警模式下選擇某個監(jiān)控子區(qū)域及其子區(qū)域內(nèi)8點聲音信號中的一點聲音信號送控制單元11。由控制單元11向解碼器124發(fā)送編碼信號(485串口信號)，經(jīng)解碼器124解碼后，在控制單元11向切換電路123發(fā)送的切換控制信號的作用下，切換電路123就可以按指令選擇一個前端調(diào)制器及其屬下的一路點聲音信號輸出至控制單元11了。
控制單元11包括主控單元110和輔控單元111，設置在地面上，與也被埋設在地下的前端調(diào)制器連接12。八路子區(qū)域背景聲音信號送入主控單元110，由主控單元110完整再現(xiàn)八個子區(qū)域的背景聲音；每個子區(qū)域內(nèi)八個點的聲音信號送輔控單元111，通過采用監(jiān)控聲音最大值跟蹤技術，八路區(qū)域背景聲音中聲強最大的子區(qū)域聲音經(jīng)主控單元110的主功放輸出，該子區(qū)域的最大點聲音同時經(jīng)輔控單元111的輔功放輸出，因此監(jiān)聽到的不僅可有全部監(jiān)控區(qū)域的背景聲音，而且對應子區(qū)域最強點聲音也同時輸出。主控單元110和輔控單元111的實現(xiàn)方案分別示于圖7和圖8中。
參見圖7，主控單元110包括八個子區(qū)域背景聲音的F/V轉(zhuǎn)換電路(圖中未示出)、八個子區(qū)域背景聲音的電平比較電路1101、八路子區(qū)域背景聲音巡檢/報警/手動切換控制電路1102、八路子區(qū)域背景聲音的燈指示電路1103、八路子區(qū)域背景聲音的手動切換面板控制電路1104、主CPU控制器1105、八路前端調(diào)制器選通控制及八路子區(qū)域背景聲音報警選通電路1106、聲/光報警電路1107、八路子區(qū)域背景聲音及閾值電平顯示輸出電路1108和切換電路1109。
主控單元中的八個子區(qū)域背景聲音的電平比較電路1101對應接收來自八個前端調(diào)制器12并經(jīng)F/V變換后的子區(qū)域背景聲音，與八路子區(qū)域背景聲音閾值電平(可由面板進行設置)進行比較，比較結果送主CPU控制器1105進行八路背景聲音報警指示的處理。當子區(qū)域背景聲音電平超過其閾值電平時，CPU控制器1105輸出報警信號，并在主CPU控制器1105輸出的報警及巡檢選通控制信號的作用下由聲/光報警電路1107的報警燈及報警喇叭發(fā)出聲光報警指示。主CPU控制器1105輸出的報警信號還送時鐘板，激發(fā)報警自動聲音記錄。八個子區(qū)域背景聲音電平及八個子區(qū)域背景聲音的閾值電平還送八路子區(qū)域背景聲音及閾值電平顯示輸出電路1108，按子區(qū)域進行相應電平顯示。來自八個前端調(diào)制器12并經(jīng)F/V變換后的八個子區(qū)域背景聲音還同時送八路子區(qū)域背景聲音巡檢/報警/手動切換控制電路1102。八路子區(qū)域背景聲音巡檢/報警/手動切換控制電路1102的主要功能是在巡檢模式時，主CPU控制器1105給1106發(fā)送巡檢通路狀態(tài)信息，1106進行通路切換，相應通路的區(qū)域背景聲音就送到主功放；在有報警時，主CPU控制器1105給1106發(fā)送報警通路狀態(tài)信息，則相應通路的區(qū)域背景聲音就送到主功放報警；在手動切換模式下，手動切換狀態(tài)信息就送到1106，則相應通路的區(qū)域背景聲音就送到主功放報警。八路子區(qū)域背景聲音報警選通電路1106的主要功能是在巡檢/報警/手動切換情況下，1102都會選通相應的區(qū)域，選中的區(qū)域信息即是給1103提供的燈指示信息。選中的區(qū)域信息經(jīng)1106調(diào)制成485信號。當然，送與不送由主CPU控制器1105進行控制，同時，CPU控制器1105的控制信號轉(zhuǎn)換成相應的選通信號控制切換電路，確保主、輔及其它背景聲音輸出通同步，這樣做的原因是為防止八路子區(qū)域背景聲音巡檢/報警/手動切換控制電路1102在切換時的切換噪音在功放輸出。
八路子區(qū)域背景聲音巡檢/報警/手動切換控制電路1102在八路子區(qū)域背景聲音的手動切換面板控制電路1104的手動控制下，或在CPU控制器1105的控制下對八路子區(qū)域背景聲音進行巡檢/報警/手動切換控制，輸出八路背景燈指示信號到八路子區(qū)域背景聲音的燈指示電路1103和輸出一路滿足報警條件的子區(qū)域背景聲音信號至八路前端調(diào)制器選通控制及八路子區(qū)域背景聲音報警選通電路1106，前者是用子區(qū)域背景燈來指示八路子區(qū)域的背景聲音狀態(tài)，后者是從1102切換出的一路子區(qū)域背景聲音中選通出報警信號至切換電路1109。八路子區(qū)域背景聲音巡檢/報警/手動切換控制電路1102還可對八路子區(qū)域背景聲音進行混合，輸出一路全背景聲音信號至切換電路1109，切換電路1109選擇全背景聲音信號或由1106選通出的一路子區(qū)域背景聲音信號至主功放器進行放大并音響輸出。手動切換面板控制電路1104還能以手動方式通知主CPU控制器1105，并由主CPU控制器1105通過控制電路1102達到切換選擇子區(qū)域背景聲音輸出的目的。
主CPU控制器1105向八路子區(qū)域背景聲音巡檢/報警/手動切換控制電路1102輸送巡檢或報警輸出地址碼，和向八路子區(qū)域背景聲音巡檢/報警/手動切換控制電路1102、八路子區(qū)域背景聲音報警選通電路1106和聲/光報警電路1107輸送報警及巡檢選通控制信號。
在探測區(qū)域內(nèi)，每八個前端探測器的分布形成一個子區(qū)域，在實際的監(jiān)測環(huán)境中，八個子區(qū)域的環(huán)境情況可能不一樣。例如，監(jiān)測區(qū)域中臨近村莊、公路、鐵路等地方的背景聲音聲強要比偏僻的地方背景聲音聲強高得多，如果沒有子區(qū)域背景聲音報警門限(閾值)調(diào)整，那么背景聲音聲強原本就高的子區(qū)域總是先報警，而偏僻地子區(qū)域內(nèi)即使有異常，也很可能因為聲強低于鬧市區(qū)而無法報警。本發(fā)明通過設置子區(qū)域報警門限調(diào)整，就可以在實際工作環(huán)境中，根據(jù)不同子區(qū)域環(huán)境背景聲音聲強的不同，調(diào)節(jié)不同子區(qū)域的報警門限值，這樣可以確保不同子區(qū)域的背景聲音相對于各自的報警門限是處在同一相對標準上。有了子區(qū)域報警門限調(diào)整，對于任何復雜的區(qū)域監(jiān)控，監(jiān)控設備都可以做適當?shù)恼{(diào)整，實現(xiàn)了系統(tǒng)監(jiān)測的智能化。與此同時，根據(jù)經(jīng)驗測試調(diào)整出的經(jīng)驗子區(qū)域報警門限值一旦確定，系統(tǒng)完全可以自己實行自動監(jiān)控，不需要過多的人員干預，從而實現(xiàn)監(jiān)控自動化。
利用數(shù)字電位器設置八路子區(qū)域背景聲音報警門限(電平閾值)并進行調(diào)節(jié)，通過八路背景聲音電平比較電路，與前端調(diào)制器12送來的八路子區(qū)域背景聲音信號電平進行比較，當某一或某幾個子區(qū)域背景聲音的聲強超過它們的報警門限時，輸出報警電平信號。
報警電平信號輸入到主控部分的主CPU控制器1105，由主CPU控制器1105對報警區(qū)域進行邏輯判斷，并將其切換到報警通路單元輸出報警子區(qū)域背景聲音(1102、1106、1109)，同時啟動報警(1107)，報警顯示燈亮，報警蜂鳴器響。主控部分邏輯控制選通八路前端調(diào)制器12(1106)。
參見圖8，輔控單元111包括八路點聲音的F/V轉(zhuǎn)換電路(圖中未示出)、八路點聲音的電平隔離放大電路11、八路點聲音巡檢/報警/手動切換控制電路1112、八路點聲音的燈指示電路1113、八路點聲音的手動切換面板控制電路1114、輔CPU控制器1115、八路點聲音A/D轉(zhuǎn)換電路1110、八路點聲音顯示輸出電路1118和切換電路1119。
輔控單元中的八路點聲音電平隔離放大電路1111接收并放大來自某一個前端調(diào)制器12并經(jīng)F/V變換后的八路點聲音，經(jīng)點聲音A/D轉(zhuǎn)換器1116變換后的八路點聲音數(shù)字信號送CPU控制器1115，放大后的八路點聲音還送八路點聲音顯示輸出電路1118，八路點聲音顯示輸出電路1118含有模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，對各點聲音電平進行數(shù)字量顯示輸出。某一子區(qū)域的八個點聲音信號送入八路點聲音巡檢/報警/手動切換控制電路1112，在八路點聲音的手動切換面板控制電路1114的手動控制下，或在輔CPU控制器1115的控制下對八路點聲音進行巡檢/報警/手動切換控制，輸出八路點聲音燈指示信號到八路點聲音的燈指示電路1113，用燈來指示八路點聲音狀態(tài)。八路點聲音巡檢/報警/手動切換控制電路1112還可對八路點聲音進行混合，輸出一路主報警點聲音信號至切換電路1119，切換電路1119在來自主控單元的八路點聲音報警選通信號的控制下選擇主報警背景聲音信號或某一子區(qū)域的某一路點聲音信號(由電路1112輸出)至輔功放器進行放大并音響輸出。手動切換面板控制電路1114還能以手動方式通知輔CPU控制器1115，由輔CPU控制器1115通過控制電路1112切換選擇某一子區(qū)域的某一點聲音輸出。
輔CPU控制器1115向八路點聲音巡檢/報警/手動切換控制電路1112和點聲音A/D轉(zhuǎn)換電路1116輸送巡檢、報警輸出地址碼，和向八路點聲音巡檢/報警/手動切換控制電路1112輸送報警及巡檢選通控制信號。
通過對圖7、圖8所示主控、輔控單元的結構分析可知，本發(fā)明的系統(tǒng)在“巡檢”情況下，主CPU主控程序發(fā)出八路子區(qū)域控制信號，來控制八路前端調(diào)制器的工作狀態(tài)，控制信號通過“子區(qū)域控制編碼電路”調(diào)制，發(fā)送給八路前端調(diào)制器，調(diào)制方式為485串口信號。其中八路子區(qū)域背景聲音在選通信號控制下，通過八路背景聲音切換電路實現(xiàn)主功放器通道轉(zhuǎn)換。對某一子區(qū)域的各報警點及鎖定點信息進行數(shù)碼顯示，相應子區(qū)域的八點聲音信號在選通信號控制下，通過點聲音切換電路實現(xiàn)點聲音信號的輔功放輸出。
建立子區(qū)域背景聲強動態(tài)顯示(1108)、點聲強動態(tài)顯示(1118)的目的，是為了直觀顯示監(jiān)測區(qū)域工作狀態(tài)，無論報警與否，監(jiān)控人員都可以直接從子區(qū)域背景聲強動態(tài)顯示、點聲強動態(tài)顯示中了解外界的情況，給監(jiān)控人員提供了又一種監(jiān)測方式，加上區(qū)域聲音模擬(主、輔功放)，監(jiān)控人員真正做到了眼觀六路、耳聽八方。
本發(fā)明的實施系統(tǒng)設計有三套軟件工作流程，包括“自動巡聽模式”、“手動鎖定監(jiān)聽模式”和“報警自動解鎖模式”。系統(tǒng)默認的工作模式是“自動巡聽模式”。在“自動巡聽模式”下，除八路區(qū)域背景聲音信號輸出外，主控單元自動巡檢每一子區(qū)域內(nèi)每一點的聲音，由主功放輸出當前巡檢子區(qū)域背景聲音，對應點聲音經(jīng)輔功放輸出，這樣可以確保監(jiān)測區(qū)域在正常情況下，能順序聽到外界聲音信號。在“自動巡聽模式”、“報警自動解鎖模式”下可以手動切換到“手動鎖定監(jiān)聽模式”下，手動切換可以實現(xiàn)任何子區(qū)域、任何點的聲音在主、輔功放輸出，這樣就可以重點監(jiān)控監(jiān)測區(qū)域內(nèi)重要懷疑地區(qū)，實現(xiàn)適時有效的現(xiàn)場監(jiān)視。
參見圖9，是本發(fā)明系統(tǒng)主控單元的工作流程框圖。
程序開始，進入系統(tǒng)初始化(步驟901)，然后進入“自動巡聽模式”(步驟902)。在自動巡聽過程中，程序讀端口，如果端口有鍵盤中斷，即有手動監(jiān)聽切換操作(步驟903)，就進入“手動鎖定監(jiān)聽模式”(步驟904)，再經(jīng)過一段時間的延遲后(步驟905)，又轉(zhuǎn)入“自動巡聽模式”，如果沒有鍵盤中斷，則判斷是否有端口請求(步驟906)，即是否有八路子區(qū)域背景聲音報警信號，如果有就轉(zhuǎn)入“報警自動解鎖模式”(步驟907)，在自動解鎖模式下，程序開始報警巡檢(步驟908)、時間延遲(步驟909)，再檢測端口有無鍵盤中斷請求(步驟910)，如果有則返回手動鎖定監(jiān)聽(步驟904)，如果無則檢測端口請求，如果有端口請求則表示報警狀態(tài)還沒有解除，就繼續(xù)報警(步驟907)，如果沒有端口請求則轉(zhuǎn)入“自動巡聽模式”(步驟902)。
步驟中的“自動巡聽模式”是在沒有鍵盤中斷(手動監(jiān)聽切換操作)或端口請求(報警電平信號輸入)情況下，程序自動檢測八路子區(qū)域的每一點，如一區(qū)一點到一區(qū)二點到......八區(qū)八點，等等。檢測到的子區(qū)域背景和點的聲音信號自動切換到子區(qū)域背景聲音主功放和點聲音輔功放輸出。這樣可以確保監(jiān)測區(qū)域在正常情況下，供管理人員順序聽到外界聲音信號。其中子區(qū)域控制切換信號由主控單元CPU控制器1105發(fā)出。在巡檢時，程序定時檢測鍵盤或端口情況。
步驟中的“手動鎖定監(jiān)聽模式”是如果希望聽到特定子區(qū)域背景和點的聲音，可以手動切換，手動切換的信息產(chǎn)生鍵盤中斷，無論在“自動巡聽模式”還是在“報警自動解鎖模式”下，都可以切換，實現(xiàn)任何子區(qū)域、任何點的聲音在主、輔功放輸出。這樣我們可以重點監(jiān)控監(jiān)測區(qū)域內(nèi)重大懷疑地區(qū)，實現(xiàn)適時有效的現(xiàn)場監(jiān)視。進入“手動鎖定監(jiān)聽模式”后，程序進行延時，之后轉(zhuǎn)入“自動巡聽模式”。
步驟中的“報警自動解鎖模式”是在系統(tǒng)工作中，無論系統(tǒng)處于何種工作模式，如“自動巡聽模式”或“手動鎖定監(jiān)聽模式”，一旦外界入侵聲強超過子區(qū)域報警門限，都會進入“報警自動解鎖模式”，實現(xiàn)自動報警，確保系統(tǒng)在任何情況下都是處于嚴密的環(huán)境監(jiān)測過程中。與此同時，報警主功放輸出報警區(qū)域聲音，報警輔功放輸出報警點聲音。
本發(fā)明的實施系統(tǒng)由一套控制設備、八個前端調(diào)制器、六十四個前端探測器組成，每一個前端調(diào)制器接八個前端探測器。為了有效地監(jiān)聽到探測區(qū)域的聲音信號，系統(tǒng)采用了組合式聲音輸出方式。每八點探測送一路控制器后進行聲音混合，混合后的子區(qū)域背景聲音信號送入主控部分進行子區(qū)域背景聲音輸出，總共有八路背景聲音輸出。可在監(jiān)控室按照地理方位放置音箱，就可以完整再現(xiàn)八路子區(qū)域背景聲音。又由于采用監(jiān)控聲音最大值跟蹤，八路子區(qū)域背景聲音聲強最大的子區(qū)域聲音經(jīng)過主功放輸出，對應子區(qū)域的最大點聲音同時經(jīng)輔功放輸出。這樣，我們監(jiān)聽到的聲音不僅有全部子區(qū)域的聲音疊加，而且對應的最強點聲音也放大輸出，監(jiān)控效果是不容質(zhì)疑的。
本發(fā)明系統(tǒng)可實現(xiàn)報警聲強最大值跟蹤，在人工干預最小的情況下確保報警狀態(tài)的適時再現(xiàn)，如果多區(qū)域同時報警，系統(tǒng)可以自動跟蹤子區(qū)域、點聲音聲強的最大值，實現(xiàn)子區(qū)域、點的最大值跟蹤。有效地實現(xiàn)了報警輸出的自動化。
在監(jiān)控中心，本系統(tǒng)一方面可以適時再現(xiàn)區(qū)域環(huán)境聲音，同時還可以動態(tài)再現(xiàn)監(jiān)測區(qū)域報警狀態(tài)顯示。系統(tǒng)一旦報警，便進入報警自動解鎖模式，主控系統(tǒng)面板報警指示燈顯示和蜂鳴器報警，區(qū)域指示燈顯示報警區(qū)域，點指示燈顯示報警點。
當需要進一步直觀再現(xiàn)時，本發(fā)明系統(tǒng)還可設置電子沙盤，完全按照監(jiān)測區(qū)域地形和監(jiān)測點的具體位置模擬顯示監(jiān)測區(qū)域報警狀態(tài)信息，一旦報警，電子沙盤直觀顯示報警區(qū)域及報警點方位，有利于縮短報警出警時間。
本發(fā)明系統(tǒng)實現(xiàn)的各種實用功能，完全可以應用在野外文物防盜、監(jiān)獄防逃/防暴、軍事基地周界防越、重要物質(zhì)倉庫防盜、邊境線防偷渡/防走私、油田/礦山野外設施防盜、高檔社區(qū)周界防范等眾多領域，而且可以克服漏報、誤報、死區(qū)、探測區(qū)域小等缺點。
權利要求
1.一種集群式地下拾音報警系統(tǒng)，其特征在于包括控制單元，與控制單元連接的多個前端調(diào)制器，和與每個前端調(diào)制器連接的多個前端探測器；多個前端探測器和多個前端調(diào)制器埋設在地下，每一個前端調(diào)制器與其屬下所有的前端探測器分布形成子探測區(qū)域；前端調(diào)制器將其屬下所有前端探測器輸出的音頻信號分別以點聲音信號輸送至控制單元實現(xiàn)點聲音再現(xiàn)，和將其屬下所有前端探測器輸出的點聲音信號混合成子區(qū)域背景聲音信號輸送至控制單元實現(xiàn)背景聲音再現(xiàn)；控制單元將各子區(qū)域背景聲音信號電平與各對應設置的子區(qū)域報警閾值電平比較，在一子區(qū)域背景聲音信號電平大于該子區(qū)域所設置的報警閾值電平時控制告警。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種集群式地下拾音報警系統(tǒng)，其特征在于所述的由多個前端探測器及其前端調(diào)制器在地下埋設所形成的多個子探測區(qū)域可疊加或部分疊加分布。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種集群式地下拾音報警系統(tǒng)，其特征在于所述的前端探測器是一種地埋式拾音器，包括共振腔和電路盒；共振腔中設置有壓電陶瓷片，電路盒中設置有拾音放大輸出電路，壓電陶瓷片與拾音放大輸出電路電連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種集群式地下拾音報警系統(tǒng)，其特征在于所述的共振腔與電路盒通過空心螺桿固定聯(lián)結成整體，空心螺桿中穿有壓電陶瓷片的輸出信號線。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的一種集群式地下拾音報警系統(tǒng)，其特征在于所述的拾音放大輸出電路包括高阻輸入前置電路、選頻放大電路和隔離放大電路；高阻輸入前置電路的輸入端連接所述的壓電陶瓷片，高阻輸入前置電路的輸出端連接選頻放大電路，選頻放大電路連接隔離放大電路，隔離放大電路輸出放大的拾音信號。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種集群式地下拾音報警系統(tǒng)，其特征在于所述的前端調(diào)制器包括一個將其屬下多路前端探測器輸出的點聲音信號混合成所述子區(qū)域背景聲音信號的混合電路；與上述多個前端探測器輸出一一對應連接及與混合電路輸出對應連接的多個電壓/頻率轉(zhuǎn)換器；與前端探測器輸出對應連接的多個電壓/頻率轉(zhuǎn)換器的輸出端連接一切換電路，與混合電路輸出連接的電壓/頻率轉(zhuǎn)換器輸出的子區(qū)域背景聲音信號送所述的控制單元；一解碼器對來自所述控制單元的編碼信號進行解碼，解碼輸出信號控制切換電路選擇一前端探測器輸出的點聲音信號送所述的控制單元。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種集群式地下拾音報警系統(tǒng)，其特征在于所述的控制單元包括主控單元和輔控單元；主控單元由主CPU控制器和與之連接的輸入、輸出電路組成，用于處理子區(qū)域背景聲音再現(xiàn)及報警；輔控單元由輔CPU控制器和與之連接的輸入、輸出電路組成，用于處理子區(qū)域的點聲音再現(xiàn)。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種集群式地下拾音報警系統(tǒng)，其特征在于所述主控單元的輸入、輸出電路包括多個頻率/電壓轉(zhuǎn)換器、多個背景聲音電平比較電路、聲/光報警電路、背景聲音顯示輸出電路、多路子區(qū)域背景聲音巡檢/報警/手動切換控制電路、多路前端調(diào)制器選通控制及背景聲音報警選通電路和一主功放電路；多個頻率/電壓轉(zhuǎn)換器對應連接所述的多個前端調(diào)制器輸出的子區(qū)域背景聲音信號，各比較電路一端分別連接一經(jīng)頻率/電壓轉(zhuǎn)換后的子區(qū)域背景聲音信號，各比較電路另一端分別連接相應子區(qū)域報警閾值電平，比較電路輸出端連接所述的主CPU控制器，主CPU控制器將超出子區(qū)域報警閾值電平的該路子區(qū)域背景聲音信號送聲/光報警電路，各比較電路輸出端還將對應子區(qū)域背景聲音信號及各子區(qū)域報警閾值電平送背景聲音顯示輸出電路按子區(qū)域顯示背景聲音電平，多路子區(qū)域背景聲音巡檢/報警/手動切換控制電路在主CPU控制器的控制下對各經(jīng)頻率/電壓轉(zhuǎn)換后的子區(qū)域背景聲音進行巡檢切換或進行報警切換或進行手動切換，將切換出的一路背景聲音送多路前端調(diào)制器選通控制及背景聲音報警選通電路，多路前端調(diào)制器選通控制及背景聲音報警選通電路在主CPU控制器的控制下，將巡檢或報警子區(qū)域的背景聲音送主功放電路。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種集群式地下拾音報警系統(tǒng)，其特征在于所述主控單元的輸入、輸出電路還包括多路背景燈指示輸出電路，與所述的多路子區(qū)域背景聲音巡檢/報警/手動切換控制電路連接；還包括一個將多個子區(qū)域背景聲音混合成主報警背景聲的混合電路，和一切換電路，切換電路用于選擇主報警背景聲或由多路前端調(diào)制器選通控制及背景聲音報警選通電路輸出的巡檢或報警區(qū)域的背景聲音，切換電路輸出送所述的主功放電路。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的一種集群式地下拾音報警系統(tǒng)，其特征在于所述主控單元的輸入、輸出電路還包括一多路背景聲音手動切換面板控制電路，用于對所述的多路子區(qū)域背景聲音巡檢/報警/手動切換控制電路進行手動切換控制。
11.根據(jù)權利要求7所述的一種集群式地下拾音報警系統(tǒng)，其特征在于所述輔控單元的輸入、輸出電路包括多個頻率/電壓轉(zhuǎn)換器、多個點聲音電平隔離放大電路、多路點聲音巡檢/報警/手動切換控制電路和一輔功放電路；多個頻率/電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端對應連接所述的某個前端調(diào)制器輸出的點聲音信號，多個頻率/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端分別對應連接多個點聲音電平隔離放大電路和所述的多路點聲音巡檢/報警/手動切換控制電路，多個點聲音電平隔離放大電路輸出端連接輔CPU控制器，多路點聲音巡檢/報警/手動切換控制電路在輔CPU控制器的控制下，將巡檢或報警子區(qū)域的各點聲音信號送所述的輔功放電路。
12.根據(jù)權利要求11所述的一種集群式地下拾音報警系統(tǒng)，其特征在于所述輔控單元的輸入、輸出電路還包括一個將某子區(qū)域點聲音混合成主報警點聲音的混合電路和一切換電路，切換電路用于選擇主報警點聲音或由多路點聲音巡檢/報警/手動切換控制電路輸出的巡檢或報警區(qū)域的點聲音，切換電路輸出送所述的輔功放電路。
13.根據(jù)權利要求11或12所述的一種集群式地下拾音報警系統(tǒng)，其特征在于所述輔控單元的輸入、輸出電路還包括多路點聲音燈指示電路，與所述的多路點聲音巡檢/報警/手動切換控制電路連接。
14.根據(jù)權利要求11或12所述的一種集群式地下拾音報警系統(tǒng)，其特征在于所述輔控單元的輸入、輸出電路還包括一多路點聲音手動切換面板控制電路，用于對所述的多路點聲音巡檢/報警/手動切換控制電路進行手動切換控制。
全文摘要
本發(fā)明是一種通過地下拾音實現(xiàn)集群報警的系統(tǒng)，包括控制單元，與控制單元連接的多個調(diào)制器，和與每個調(diào)制器連接的多個探測器。多個探測器和多個調(diào)制器埋設在地下，每一個調(diào)制器與其屬下所有的探測器分布形成子探測區(qū)域。調(diào)制器將其屬下所有探測器輸出的音頻信號分別以點聲音信號輸送至控制單元實現(xiàn)點聲音再現(xiàn)，和將其屬下所有探測器輸出的點聲音信號混合成子區(qū)域背景聲音信號輸送至控制單元實現(xiàn)背景聲音再現(xiàn)。控制單元將各子區(qū)域背景聲音信號電平與各對應設置的子區(qū)域報警閾值電平比較，在某子區(qū)域背景聲音信號電平大于該子區(qū)域所設置的報警閾值電平時控制告警?？煽朔鹘y(tǒng)報警有死區(qū)、漏誤報、防范區(qū)域小的缺點。適于應用在野外文物防盜等領域。
文檔編號G08B13/02GK1499453SQ0214926
公開日2004年5月26日 申請日期2002年11月11日 優(yōu)先權日2002年11月11日
發(fā)明者陳裕芬, 吳海福, 何冰 申請人:北京寰宇宸投資顧問有限公司