一种MEMS振动探测电缆及振动探测安防系统
阅读：714发布：2024-02-22
专利汇可以提供一种MEMS振动探测电缆及振动探测安防系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供一种MEMS振动探测 电缆 及振动探测安防系统，涉及安防报警技术领域。所述MEMS振动探测电缆包括：外部线缆；多个MEMS探测 节点 ，设置在所述外部线缆中；内部线缆，设置在所述外部线缆中，所述多个MEMS探测节点通过所述内部线缆电气连接。本实用新型通过将探测节点设备内置于线缆中，并且探测节点在外部线缆之内通过内部线缆连接形成振动电缆形态，解决了因为MEMS探测节点设备数量较多而导致的安装困难。也能够减少MEMS振动入侵探测线缆的安装工作量，有效地提升安装的工作效率。，下面是一种MEMS振动探测电缆及振动探测安防系统专利的具体信息内容。
1.一种MEMS振动探测电缆，其特征在于，所述MEMS振动探测电缆包括：
外部线缆；
多个MEMS探测节点，设置在所述外部线缆中；
内部线缆，设置在所述外部线缆中，所述多个MEMS探测节点通过所述内部线缆电气连接。
2.根据权利要求1所述的MEMS振动探测电缆，其特征在于，所述MEMS探测节点呈条状结构。
3.根据权利要求1所述的MEMS振动探测电缆，其特征在于，所述MEMS探测节点包括：
主节点以及所述主节点的备份节点；所述主节点与所述备份节点通信连接。
4.根据权利要求3所述的MEMS振动探测电缆，其特征在于，所述主节点和所述备份节点均包括：
控制芯片；
MEMS传感器，所述MEMS传感器电连接所述控制芯片；
电源模块，所述电源模块电连接所述控制芯片和所述MEMS传感器；
通信模块，所述通信模块电连接所述控制芯片；
转换开关，所述转换开关电连接所述控制芯片，能够通过所述转换开关实现工作状态和备份状态的转换。
5.根据权利要求1所述的MEMS振动探测电缆，其特征在于，所述内部电缆包括485总线线缆或CAN总线线缆，所述内部线缆还包含屏蔽接地层结构。
6.根据权利要求1所述的MEMS振动探测电缆，其特征在于，所述内部线缆还包括支撑结构，所述支撑结构设置在所述MEMS探测节点处，所述MEMS探测节点通过所述支撑结构固定在所述外部线缆上。
7.根据权利要求1所述的MEMS振动探测电缆，其特征在于，所述多个MEMS探测节点等间距布设。
8.根据权利要求1所述的MEMS振动探测电缆，其特征在于，所述MEMS振动探测电缆还包括设置在所述外部线缆的外部的与所述MEMS探测节点对应位置的扎带，通过所述扎带将所述MEMS振动探测电缆固定连接到外部设施。
9.根据权利要求1所述的MEMS振动探测电缆，其特征在于，所述MEMS振动探测电缆还包括：
探测主机，所述探测主机电气连接所述MEMS振动探测电缆。
10.一种振动探测安防系统，其特征在于，其包括：
根据权利要求1-9任一项所述的MEMS振动探测电缆；
控制箱，所述控制箱通信连接所述MEMS振动探测电缆；
服务器，所述服务器通信连接所述控制箱。
一种MEMS振动探测电缆及振动探测安防系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及安防报警技术领域，具体而言，涉及一种MEMS振动探测电缆及振动探测安防系统。
背景技术
[0002] 随着MEMS振动入侵探测技术因其具备定位精度高、场地环境适应性好、误报率低等优点。因而在民航机场、核电、司法监狱等领域逐步取代振动光纤等传统入侵探测技术。广义上的MEMS振动入侵探测技术采用多种MEMS传感器，包括倾角传感器、三轴加速度传感器、九轴陀螺仪等，于传统的振动光纤等入侵探测技术，具有低功耗、数字化、小型化、多维度输出稳定等特点。
[0003] 目前的MEMS振动电缆在安装方式上，采用线缆以总线方式连接相邻的MEMS探测器节点。因此MEMS振动探测设备在安装时，需要在相邻的MEMS探测器节点之间安装线缆。由于安装线缆的工作量大，并且容易出现接线错误、短接、接线端子不牢固等问题。实用新型内容
[0004] 为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种MEMS振动探测电缆及振动探测安防系统，以解决现有技术中的MEMS振动电缆安装线缆问题。
[0005] 为了解决上述技术问题，本实用新型实施例第一方面提供了一种MEMS振动探测电缆，所述MEMS振动探测电缆包括：外部线缆；多个MEMS探测节点，设置在所述外部线缆中；内部线缆，设置在所述外部线缆中，所述多个MEMS探测节点通过所述内部线缆电气连接。
[0006] 可选的，所述MEMS探测节点呈条状结构。
[0007] 可选的，所述MEMS探测节点包括：主节点以及所述主节点的备份节点；所述主节点与所述备份节点通信连接。
[0008] 可选的，所述主节点和所述备份节点均包括：控制芯片；MEMS传感器，所述MEMS传感器电连接所述控制芯片；电源模块，所述电源模块电连接所述控制芯片和所述MEMS传感器；通信模块，所述通信模块电连接所述控制芯片；转换开关，所述转换开关电连接所述控制芯片，能够通过所述转换开关区分所述主节点功能和所述备份节点功能。
[0009] 可选的，所述内部电缆包括485总线线缆或CAN总线线缆，所述内部线缆还包含屏蔽接地层结构。
[0010] 可选的，所述内部线缆包括支撑结构，所述支撑结构设置在所述MEMS探测节点处，所述MEMS探测节点通过所述支撑结构固定在所述内部线缆上。
[0011] 可选的，所述多个MEMS探测节点等间距布设。
[0012] 可选的，所述MEMS振动探测电缆还包括设置在所述外部线缆的外部的与所述MEMS探测节点对应位置的扎带，通过所述扎带将所述MEMS振动探测电缆固定连接到外部设施。
[0013] 可选的，所述MEMS振动探测电缆还包括：探测主机，所述探测主机电气连接所述MEMS振动探测电缆。
[0014] 本实用新型实施例第二方面提供了一种振动探测安防系统，其包括：第一方面或第一方面中的任一实施例所述的MEMS振动探测电缆；控制箱，所述控制箱通信连接所述MEMS振动探测电缆；服务器，所述服务器通信连接所述控制箱。
[0015] 相对于现有技术而言，本实用新型实施例提供的一种MEMS振动探测电缆及振动探测安防系统至少具有以下有益效果：本实用新型实施例通过将探测器节点设备内置于外部线缆中，与内部线缆逐段连接形成振动电缆形态，无需进行探测节点的接线工序，解决了因为MEMS探测节点设备数量较多而导致的安装困难。也能够减少MEMS振动入侵探测线缆的安装工作量，有效地提升安装的工作效率。
附图说明
[0017] 为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0018] 图1为本实用新型实施例提供的一种MEMS振动探测电缆的结构图。
[0019] 图2为本实用新型实施例提供的一种MEMS振动探测电缆的横截面结构图。
[0020] 图3为本实用新型实施例提供的MEMS探测节点的结构图。
[0021] 图4为本实用新型实施例提供的一种振动探测安防系统的结构图。
[0022] 图标：10-MEMS振动探测电缆；100-MEMS探测节点；110-控制芯片；120-MEMS传感器；130-电源模块；140-通信模块；150-转换开关；20-振动探测安防系统；200-外部线缆；300-支撑结构；500-探测主机；600-控制箱；700-服务器。
具体实施方式
[0023] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0024] 因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0025] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0026] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0027] 此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0028] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”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，也可以是电性连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0029] 下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030] 如何设计一种MEMS振动电缆，能够克服现有技术中,安装MEMS振动线缆需要安装专门设计的支架及线缆的接线工序，从而提升设备安装、调试维护工作效率是本领域技术人员的一大难题。鉴于上述背景技术中所描述的问题，本申请发明人经过长期研究探索，提出以下实施例以解决上述问题。下面结合附图，对本实用新型实施例作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0031] 请参照图1所示，图1为本实用新型实施例提供的一种MEMS振动探测电缆10的结构图。所述MEMS振动探测电缆10包括：外部线缆200；多个MEMS探测节点100，设置在所述外部线缆200中；内部线缆，设置在所述外部线缆200中，所述多个MEMS探测节点100通过所述内部线缆电气连接。
[0032] 可理解的，外部线缆200将MEMS振动探测电缆10的内部结构与外界隔离。
[0033] 可理解的，外部线缆200保护MEMS振动探测电缆10的完整形态。
[0034] 可理解的，将MEMS探测节点100的结构进行小型化处理。
[0035] 可选的，所述MEMS探测节点100呈条状结构。
[0036] 可理解的，对MEMS探测节点100的电路板采取小型化设计。
[0037] 可理解的，MEMS探测节点100的元器件均采用贴片式结构。
[0038] 可理解的，MEMS探测节点100的电路板的宽度在1厘米内。
[0039] 可选的，MEMS探测节点100内置于MEMS振动探测电缆10中，并且MEMS探测节点100在外部线缆200之内通过内部线缆连接形成振动电缆形态。
[0040] 可选的，MEMS探测节点100和内部线缆封装到外部线缆200中。
[0041] 请参照图2所示，图2为本实用新型实施例提供的一种MEMS振动探测电缆10的横截面结构图。所述MEMS探测节点100包括：主节点以及所述主节点的备份节点；所述主节点与所述备份节点通信连接。
[0042] 可理解的，MEMS探测节点100，采用冗余备份策略，设置有冗余备份节点。
[0043] 可理解的，MEMS探测器节点能够在主节点出现故障时，通过使用备份节点接替主节点的工作。
[0044] 具体而言，MEMS振动探测电缆10在正常情况下主节点处于工作状态，接收并处理总线上发给本节点的消息。备份节点处于备份状态，接收但不处理总线上发给本节点的消息。
[0045] 可理解的，主节点和备份节点之间通过使用串口进行通信，备份节点通过串口周期性发送监听消息(Pi ng消息)，例如备份节点每隔10秒一次向主节点发送监听消息，主节点在处于工作状态时，能够响应备份节点的监听消息。
[0046] 可理解的，当主节点不能够响应备份节点的监听消息，并满足备份节点设置的预设条件，例如备份节点监听主节点是否向总线发送消息。备份节点判定主节点处于故障状态，并接管主节点的工作，从备份状态切换成工作状态，即接收并处理总线上发给本节点的消息。
[0047] 可理解的，当主节点的故障能够自动排除，例如主节点进行复位操作。从而主节点恢复正常运行功能时，备份节点退出工作状态，并转换为备份状态，主节点进入工作状态，接收并处理总线上发给本节点的消息。
[0048] 请参照图3所示，图3为本实用新型实施例提供的MEMS探测节点100的结构图。所述主节点和所述备份节点均包括：控制芯片110；MEMS传感器120，所述MEMS传感器120电连接所述控制芯片110；电源模块130，所述电源模块130电连接所述控制芯片110和所述MEMS传感器120；通信模块140，所述通信模块140电连接所述控制芯片110；转换开关150，所述转换开关150电连接所述控制芯片110，能够通过所述转换开关150区分所述主节点功能和所述备份节点功能。
[0049] 可理解的，主节点与备份节点的电路板结构可以是相同的。
[0050] 可选的，控制芯片110可以接收并处理从MEMS传感器120传输的采集信息。
[0051] 可选的，控制芯片110也可以接收并处理总线上发给本节点的消息。例如说，总线上发给本节点的消息由通信模块140接收，然后通信模块140将消息传输给控制芯片110。
[0052] 可理解的，控制芯片110为微控制单元(Microcontro l l er Un it；MCU)。微控制单元将中央处理器(Centra l Process Un it；CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都集成整合为单一芯片，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
[0053] 可选的，MEMS传感器120包括，但不限于倾角传感器、三轴加速度传感器、九轴陀螺仪等。MEMS传感器120具有低功耗、数字化、小型化、多维度测量和输出稳定等特点。
[0054] 可选的，电源模块130可以用于为控制芯片110和MEMS传感器120提供电源。
[0055] 可理解的，电源模块130包括浪涌保护电路，能够为MEMS探测节点100提供防浪涌保护。
[0056] 可选的，通信模块140可以从总线上接收本节点的消息。
[0057] 可选的，通信模块140还可以接收控制芯片110传输的消息，并向总线发送。
[0058] 可选的，转换开关150包括拨码开关，通过拨码开关实现主节点功能和备份节点功能的区分。具体而言，拨码开关可以有第一状态和第二状态，第一状态对应MEMS探测节点100的工作状态，第二状态对应MEMS探测节点100的备份状态。
[0059] 一个具体的例子如下，主节点处于工作状态运行时，主节点的转换开关150处于第一状态。备份节点处于备份状态，备份节点的转换开关150处于第二状态。备份节点通过串口通信的方式向主节点发送监听消息，主节点接收监听消息并向备份节点发送响应消息。当主节点不能够向备份节点发送响应消息，并满足备份节点设置的预设条件，备份节点判定主节点处于故障状态。备份节点的控制芯片110向备份节点的转换开关150发送切换信号，从而控制备份节点的转换开关150由第二状态转换成第一状态，备份节点的转换开关
150进行状态转换完成后，备份节点的转换开关150向备份节点的控制芯片110传输转换信号，备份节点的控制芯片110通过接收转换信号，执行工作状态操作，接收并处理总线上发给本节点的消息。从而实现备份节点从备份状态转换成工作状态。
150进行状态转换完成后，备份节点的转换开关150向备份节点的控制芯片110传输转换信号，备份节点的控制芯片110通过接收转换信号，执行工作状态操作，接收并处理总线上发给本节点的消息。从而实现备份节点从备份状态转换成工作状态。
[0060] 可理解的，当主节点的故障能够自动排除，恢复正常运行功能时，主节点的控制芯片110向主节点的转换开关150发送切换信号，控制主节点的转换开关150重新转换成第一状态，主节点的转换开关150进行状态转换完成后，主节点的转换开关150向主节点的控制芯片110传输转换信号，主节点的控制芯片110通过接收转换信号，执行工作状态操作，接收并处理总线上发给本节点的消息。同时主节点通过串口通信的方式向备份节点发送响应消息，备份节点接收响应消息，备份节点的控制芯片110向备份节点的转换开关150发送切换信号，从而控制备份节点的转换开关150由第一状态转换成第二状态，备份节点的转换开关150进行状态转换完成后，备份节点的转换开关150向备份节点的控制芯片110传输转换信号，备份节点的控制芯片110通过接收转换信号，执行备份状态操作，接收但不处理总线上的消息。从而实现备份节点退出工作状态，并转换为备份状态。
[0061] 可选的，所述内部电缆包括485总线线缆或CAN总线线缆，所述内部线缆还包含屏蔽接地层结构。
[0062] 可理解的，内部线缆为四线制，即两条电源线和两条数据线。
[0063] 请继续参照图2所示，所述内部线缆还包括支撑结构300，所述支撑结构300设置在所述MEMS探测节点100处，所述MEMS探测节点100通过所述支撑结构300固定在所述外部线缆200上。
[0064] 可理解的，支撑结构300可以与外部线缆200固定连接。
[0065] 可理解的，支撑结构300还可以与MEMS探测节点100固定连接。
[0066] 可选的，所述多个MEMS探测节点100等间距布设。
[0067] 可理解的，等间距布设有利于生产和装配MEMS振动探测电缆10。
[0068] 可理解的，相邻两个MEMS探测节点100之间的距离，通常为5～6米。
[0069] 可理解的，等间距布设还有利于配置MEMS探测节点100的运行参数和节点振动数据采集及传输功能、节点运行状态监测功能等。
[0070] 可选的，所述MEMS振动探测电缆10还包括设置在所述外部线缆200的外部的与所述MEMS探测节点100对应位置的扎带，通过所述扎带将所述MEMS振动探测电缆10固定连接到外部设施。
[0071] 可理解的，在安装MEMS振动探测电缆10时，通过将扎带与外部设施连接，将所述MEMS振动探测电缆10固定连接到外部设施。
[0072] 可理解的，MEMS振动探测电缆10沿外部设施水平铺设。
[0073] 可理解的，MEMS振动探测电缆10的安装高度为1.2～1.5米。
[0074] 可理解的，外部设施上的振动通过MEMS振动探测电缆10的支撑结构300传到MEMS探测节点100。
[0075] 可选的，所述MEMS振动探测电缆10还包括：探测主机500，所述探测主机500电气连接所述MEMS振动探测电缆10。
[0076] 可理解的，MEMS探测节点100之间通过485总线线缆或CAN总线线缆连接到探测主机500。
[0077] 可理解的，一台探测主机500可接两路MEMS振动探测电缆10，每一路MEMS振动探测电缆10可以挂接16个MEMS探测节点100。
[0078] 可理解的，探测主机500依据协议配置MEMS探测节点100的运行参数、节点振动数据采集及传输、节点运行状态监测等功能。
[0079] 可选的，探测主机500接收并处理来自MEMS振动探测电缆10的振动信息，并生成感知数据包。
[0080] 请参照图4所示，图4为本实用新型实施例提供的一种振动探测安防系统20的结构图。振动探测安防系统20包括：根据前述的任一种MEMS振动探测电缆10；控制箱600，所述控制箱600通信连接所述MEMS振动探测电缆10；服务器700，所述服务器700通信连接所述控制箱600。
[0081] 可选的，控制箱600通信连接MEMS振动探测电缆10的探测主机500。
[0082] 可理解的，控制箱600通过线缆有线连接到探测主机500。
[0083] 可选的，控制箱600接收探测主机500的感知数据包。
[0084] 可选的，控制箱600包括网络设备及光纤网络，控制箱600能够通过网络设备及光纤网络，将感知数据包发送到监控中心机房的服务器700。
[0085] 可选的，服务器700上集中对感知数据包进行融合处理，最终生成围界入侵报警信号。
[0086] 可理解的，安防人员可以根据围界入侵报警信号，调查并排除围界入侵的情况。
[0087] 综上所述，本实用新型实施例提供一种MEMS振动探测电缆10及振动探测安防系统20。相对于现有技术而言，本实用新型实施例至少具有以下有益效果：改变传统MEMS入侵探测技术的离散型阵列式部署方式，取消传统MEMS振动探测电缆10的外壳及专用支架，并且也无需安装专门设计的支架及接线工序，通过将MEMS探测节点100的设备小型化并内置于外部线缆200中，与内部线缆逐段连接形成振动电缆形态，解决了因为MEMS探测节点100设备数量较多而导致的安装困难。
[0088] MEMS振动探测电缆10内置的MEMS探测器节点采用冗余备份策略，一个MEMS探测节点100由主节点和备份节点构成，两者之间通过串口心跳方式实现运行状态在线监测及主-备份工作切换，并通过MEMS探测节点100的转换开关150区分主备功能。提高MEMS振动探测电缆10的系统可靠性，降低因内置MEMS探测节点100的单点故障引发的更换整条线缆或线缆局部剪切及接续。
[0089] 安装时将MEMS振动探测电缆10水平铺设并固定于外部设施，即完成MEMS振动探测电缆10的安装工作。能够减少MEMS振动探测电缆10的安装、调试和维护的工作量，有效地提升安装、调试和维护的工作效率。
[0090] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
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