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          基于MEMS芯片實現周界入侵報警系統應用

          閱覽次數:465 次  發布日期: -0001-11-30

          成都弱電公司訊:

          近些年隨著安防報警技術的不斷進步,各種依附于固體防護結構上的電子周界探測系統不斷推陳出新,從最開始的主動紅外探測技術、電子脈沖放電探測技術,一直發展到現在有各種各樣針對分歧應用需求的特定周界防護系統,這其中就包含依附于金屬編花或者焊絲圍網上的振動探測系統?;谡駝訖z測的周界入侵系統有很多種:震動電纜、光纖干涉、慣性振動等等,本文重點闡述利用MEMS芯片傳感技術實現的振動探測周界入侵報警系統。

          微電子機械系統(Micro-ElectroMechanicalSystems,MEMS)是解決傳感器微型化的關鍵技術,簡樸來說,其工作原理是外部環境物理、化學和生物等信號輸入,通過微傳感器轉換成電信號,經過信號處理(模擬信號或數字信號)后,由微執行器執行動作,達到與外部環境“互動”的功能,它是物聯網核心技術所在。

          周界入侵報警系統通常指對某一線狀邊界(如重要區域的圍墻)進行監測,當發現有非法通過該邊界的行為時產生報警,以實現對目標區域的監測保護。周界入侵報警系統會使用戶的平安防范經管變的非常簡樸,它在柵欄上形成一道電子防線,一天24小時不間斷工作,一旦有入侵行為發生,系統會馬上給出報警信號,通知值班人員。這樣可以節省人力、物力和財力,最關鍵的是系統可以降低值班人員的勞動強度,使安保人員時刻保持高度注重力,有效屏蔽巡邏值班人員因為疏忽疲憊造成的周界漏洞。近些年隨著安防報警技術的不斷進步,各種依附于固體防護結構上的電子周界探測系統不斷推陳出新,從最開始的主動紅外探測技術、電子脈沖放電探測技術,一直發展到現在有各種各樣針對分歧應用需求的特定周界防護系統,這其中就包含依附于金屬編花或者焊絲圍網上的振動探測系統?;谡駝訖z測的周界入侵系統有很多種:震動電纜、光纖干涉、慣性振動等等,本文重點闡述利用MEMS芯片傳感技術實現的振動探測周界入侵報警系統。

          基于MEMS芯片的周界探測系統構成

          一般的周界探測系統和物聯網系統的基本構成是相似的:傳感、網絡以及控制經管。

          基于MEMS芯片的振動傳感器-ViSEN

          振動傳感器ViSEN基于一個3軸加速度傳感器芯片,外部環境輸入(振動)導致MEMS芯片XYZ軸加速度值發生變化,振動傳感器ViSEN上的傳感處理器芯片采集到加速度變化信息,經過多重算法過濾掉干擾,將告警信息通過數字通信組件傳遞出去。由于MEMS芯片能提供3軸持續穩定可靠的振動數據,我們可以實現多維度算法綜合分析,確保系統穩定準確工作,值班人員不會為“狼來了”這樣的誤報疲于應付。

          傳感器的原理結構如圖1所示,傳感處理器是核心組件,它負責采集加速度變化狀態信息,經過5D算法,形成對入侵告警的初步判斷,然后將告警信息通過數字通信組件發送出去。傳感處理器也可以通過數字通信組件接收后臺軟件的配置信息,針對分歧硬度特性的圍網設置分歧參數,提高傳感器的適應性。

          這樣,傳感器會對其所依附的圍網進行感知,有效檢測攀爬產生的持續振動、剪斷圍網產生的高頻振動、破壞圍網產生的強烈振動、圍網被推倒以及傳感器被拆除。

          建立系統形成傳感器網絡

          完成了能有效感知圍網振動的傳感器,我們需要形成一個系統將眾多傳感器上的告警信息收集起來,這個系統可以是基于ZigBee的無線傳輸網絡也可以是電纜連接的有線傳輸網絡。

          在ZigBee無線傳輸網絡中,振動傳感器ViSEN使用電池供電。只有在振動發生的時候傳感器才進入工作狀態,平時一直處于休眠狀態,這樣可以保證傳感器不換電池工作一年以上。在這個網絡中,所有的傳感器都是終端(EndPoint)設備,系統會在適當的地點設置路由(Router)設備,最終都連接到協調處理設備VGM(Coordinator)上。

          對于周界探測系統經常應用的線狀邊界來說,用電纜連接的有線傳輸網絡更加適合。系統通過感應電纜將振動傳感器ViSEN串聯起來連接到現場控制主機VGM上,而后者通過電纜給傳感器供電和提供通信媒介。傳感器與現場控制主機間形成CAN總線連接,保證傳感器上的報警能夠及時主動上報到主機,幾乎可以實現零延遲報警。假如VGM主機采用RS485方式輪詢傳感器,一旦總線上連接的傳感器數量偏多,則可能產生的報警延遲會非常難以讓人接受。

          傳感器的控制和經管

          系統通過綜合經管平臺軟件和現場控制主機來實現對傳感器的控制和經管。首先,不管是無線網絡還是有線網絡,傳感器ViSEN都連接到現場控制主機VGM上,現場控制主機實現傳感器配置、參數更改和告警信息收集等底層通信協議;其次,綜合經管平臺軟件通過讀寫現場控制主機實現對振動傳感器經管;最后,將告警以事件的方式呈現到界面上。

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