一种基于无人预警系统的控制方法与流程

1.本发明属于安防监控技术领域，特别是涉及一种基于无人预警系统的控制方法。


背景技术：

2.市面上常用的无人红外预警系统有两种方案，第一种为成对工作，分为预警发射端和预警接收端。预警发射端中的红外射线通过透镜组发出，预警接收端中的透镜组接收到红外射线。若预警接收端能够实时接收到红外射线则不报警，当存在可疑目标遮挡红外射线，导致预警接收端中的透镜组无法接收到红外射线时，由预警接收端发出预警信息。第一种无人预警系统体积很大，总体积一般超过2000cm3，且必须成对工作，隐蔽性差，目标明显，在一些需要实现隐秘监控的应用场景，如监狱、电子封疆等，这种方式的无人预警应用受限。另外，市面上的无人预警系统一般由市电接适配器供电，无低功耗优化设计，无法实现自驱动工作，在野外不易获取市电的应用场景下使用受限。第二种无人预警系统使用红外模组配合菲涅尔透镜，这种预警系统一般为家用，预警距离一般为5m以内，使用场景受限。两种无人预警方案均未考虑无线预警信息传输的应用，在野外无移动信号区域，使用受限。
3.综上所述，现有技术存在的问题是：现有两种方案或体积大，隐蔽性差，且必须成对工作，功耗高，无法实现自驱动工作，或预警距离过近，且均未考虑无线预警信息传输的应用。


技术实现要素：

4.本发明目的是为了解决现有技术中的问题，提出了一种基于无人预警系统的控制方法。
5.本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种基于无人预警系统的控制方法，所述方法具体为：
6.s1：系统上电初始化；
7.s2：mcu控制负载开关2导通；
8.s3：向主机发送已完成初始化信息，等待主机发送采集距离指令；
9.s4：mcu收到主机通发来的采集距离指令，控制负载开关1导通；
10.s5：mcu收取多组红外测距模组测得的距离信息，并将距离信息传输至主机；
11.s6：mcu控制负载开关1关断，mcu休眠；
12.s7：主机通过lora将默认距离范围或重测距离指令发回mcu，mcu唤醒；
13.s8：mcu判断主机发送回的信息是否为默认距离范围，若是，则进入s9，若否，则回到s2；
14.s9：mcu控制负载开关2关断；
15.s10：mcu休眠3s；
16.s11：mcu唤醒，控制负载开关1和负载开关2导通；
17.s12：mcu收取红外测距模组测得的距离信息；
18.s13：mcu判断测得的距离是否位于默认距离范围，若是，则直接进入s16，若否，则进入s14；
19.s14：mcu将预警信息上报主机，之后进入s15；
20.s15：mcu等待1s，观察主机回应，若回应初始化信息，则回到s2，若回应收到信息或1s内无回应，则执行s16；
21.s16：mcu控制负载开关1和负载开关2关断，回到s10。
22.进一步地，所述无人预警系统包括多个红外预警节点及远程主机；所述多个红外预警节点与远程主机通过lora无线通信组成预警网络；每个红外预警节点均包括光伏板、外部充电口、pmic、充电管理、防倒灌电路、储能电池、buck电路、负载开关1、负载开关2、红外测距模组、mcu和lora模块。
23.进一步地，光伏板通过pmic和防倒灌电路连接到储能电池，外部充电口通过充电管理和防倒灌电路连接到储能电池，两个防倒灌电路同时连接到储能电池，实现两种能量输入防倒灌，并对储能电池的充能及后级负载供电；储能电池电压经buck电路降压3.3v，可供红外测距模组、mcu和lora模块供电；buck后级跟负载开关1和负载开关2，并直接连接mcu，负载开关1和负载开关2的导通关断受mcu控制，负载开关1控制红外测距模组供电，负载开关2控制lora模块供电。
24.进一步地，在s5中，mcu采集多组距离数据并上传主机，由主机判断当前位置是否合理，若合理，则回传默认距离范围，该距离范围将作为s13的默认距离范围判定依据；若不合理，则回传重测距离指令。
25.进一步地，在s8中，mcu由lora信息唤醒后判断lora回传的信息是否为默认距离范围信息，若是，则进入周期性距离测量环节，若否，则回到s2重新发起初始化操作，在该阶段，用户可以调整红外预警节点位置，调整完毕后，通过主机发送采集距离指令。
26.进一步地，在s10-s16中，mcu周期性休眠唤醒，进行距离采集与判定，由于休眠期间两个负载开关均关断，红外测距模组和lora模块不耗电，只有mcu休眠功耗，而唤醒后进行数据测量、判定和无线数据传输耗时极短，因此大大的降低了系统整体功耗。
27.进一步地，在s15中，预留了一个用户配置通道，当用户完成红外预警节点配置后需要重新调整该节点位置时，可通过挪动红外预警节点，使其测量距离小于预设距离范围，之后在主机端配置模式为初始化回应模式，则主机接收到红外预警节点的预警信息后将不再回应收到信息，将回应初始化信息，红外预警节点将重新回到s2，重新进入初始化配置环节。
28.本发明有益效果：
29.本发明所提出的红外预警节点体积小巧，可低于80cm3，无需成对工作，隐蔽性强，所提出的控制方法支持光伏自驱动工作，可长期实现自我能量供应，寿命极长，自带lora模组，无线通信距离远，在需要隐蔽特性的监控或无人值守等长期免维护的场景，特别是无移动网络的环境中有较好的应用前景。
附图说明
30.图1为本发明提供的一种无人预警系统的红外预警节点的二等角轴侧视图；
31.图2为本发明提供的一种无人预警系统的红外预警节点的前视图；
32.图3为本发明提供的一种无人预警系统的内部结构框图；
33.图4为本发明提供的一种无人预警系统的系统运行流程图。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.本发明提供了一种基于无人预警系统的控制方法，基于单目镜头实现50m以上的预警监控，无需成对工作，且可以实现光伏发电自驱动，内置lora模组，可实现无线远程预警信息传输及组网。
36.结合图1-图4，本发明提出一种基于无人预警系统的控制方法，所述方法具体为：
37.s1：系统上电初始化；
38.s2：mcu控制负载开关2导通；
39.s3：向主机发送已完成初始化信息，等待主机发送采集距离指令；
40.s4：mcu收到主机通发来的采集距离指令，控制负载开关1导通；
41.s5：mcu收取多组(10组)红外测距模组测得的距离信息，并将距离信息传输至主机；
42.s6：mcu控制负载开关1关断，mcu休眠；
43.s7：主机通过lora将默认距离范围或重测距离指令发回mcu，mcu唤醒；
44.s8：mcu判断主机发送回的信息是否为默认距离范围，若是，则进入s9，若否，则回到s2；
45.s9：mcu控制负载开关2关断；
46.s10：mcu休眠3s；
47.s11：mcu唤醒，控制负载开关1和负载开关2导通；
48.s12：mcu收取红外测距模组测得的距离信息；
49.s13：mcu判断测得的距离是否位于默认距离范围，若是，则直接进入s16，若否，则进入s14；
50.s14：mcu将预警信息上报主机，之后进入s15；
51.s15：mcu等待1s，观察主机回应，若回应初始化信息，则回到s2，若回应收到信息或1s内无回应，则执行s16；
52.s16：mcu控制负载开关1和负载开关2关断，回到s10。
53.所述无人预警系统包括多个红外预警节点及远程主机；所述多个红外预警节点与远程主机通过lora无线通信组成预警网络；每个红外预警节点均包括光伏板、外部充电口、pmic、充电管理、防倒灌电路、储能电池、buck电路、负载开关1、负载开关2、红外测距模组、mcu和lora模块。
54.所述光伏板通过pmic和防倒灌电路连接到储能电池，外部充电口通过充电管理和防倒灌电路连接到储能电池，两个防倒灌电路同时连接到储能电池，实现两种能量输入防
倒灌，并对储能电池的充能及后级负载供电；设置外部充电口防备长期阴雨天气，电池电量因光线微弱耗光的情况。储能电池电压经buck电路降压3.3v，可供红外测距模组、mcu和lora模块供电；buck后级跟负载开关1和负载开关2，并直接连接mcu，负载开关1和负载开关2的导通关断受mcu控制，负载开关1控制红外测距模组供电，负载开关2控制lora模块供电。
55.一个红外预警节点如图1所示，包含光伏板、外部充电口、pmic、充电管理、防倒灌电路、储能电池、buck电路、负载开关1、负载开关2、红外测距模组、mcu、lora模块等。在图1中，101为外壳上盖，102为表面贴装天线，该天线为fpc材质，433mhz的lora天线，天线上焊接同轴馈线引出，与lora模组上的ipex接口连接。111为光伏板，112为储能锂电池，113为外部充电口，114为能量管理和主控电路，包括mcu、pmic、充电管理、防倒灌、负载开关等，115为红外测距模组与主控电路板的连接排针，116为同轴馈线，118为电路基板，111,112,113,114,115,116由电路基板支撑并实现电气连接，电路基板通过多个螺丝和螺柱与上下盖板相连接。121、122、123、124构成了上盖的固定螺丝，131、132、133、134为上盖与电路基板的连接柱，141,142(图中未示出),143,144为电路基板与下盖板的连接柱，151,152(图中未示出),153,154为下盖板与141,142,143,144相连接的固定螺丝。161为红外测距模组，162为红外测距模组上的反射接收透镜，163为红外测距模组上的红外发射灯。171为红外预警节点的下盖，下盖为一体化设计，承载其他部件，下盖中，红外反射接收透镜和红外发射灯部分的方形区域及光伏电池上方区域为透明化设计，方便光线透过或传出，其他部位可根据需求进行外观设计，比如喷迷彩漆等，以提升其隐蔽性能。外部充电口部分有开孔，平时进行防水堵塞。红外预警节点整体设计紧凑小巧，无明显缝隙，上下盖衔接出涂抹密封胶之后可实现较好的防水效果。
56.在s5中，mcu采集多组距离数据并上传主机，由主机判断当前位置是否合理(红外测距可能指向了较近的位置)，若合理，则回传默认距离范围，该距离范围将作为s13的默认距离范围判定依据；若不合理，则回传重测距离指令。
57.在s8中，mcu由lora信息唤醒后判断lora回传的信息是否为默认距离范围信息，若是，则进入周期性距离测量环节，若否，则回到s2重新发起初始化操作，在该阶段，用户可以调整红外预警节点位置，调整完毕后，通过主机发送采集距离指令。
58.在s10-s16中，mcu周期性休眠唤醒，进行距离采集与判定，由于休眠期间两个负载开关均关断，红外测距模组和lora模块不耗电，只有mcu休眠功耗(一般为几ua)，而唤醒后进行数据测量、判定和无线数据传输(传输数据量极小，一个字节以内)耗时极短，因此大大的降低了系统整体功耗。
59.在s15中，预留了一个用户配置通道，当用户完成红外预警节点配置后需要重新调整该节点位置时，可通过挪动红外预警节点，使其测量距离小于预设距离范围，之后在主机端配置模式为初始化回应模式，则主机接收到红外预警节点的预警信息后将不再回应收到信息，将回应初始化信息，红外预警节点将重新回到s2，重新进入初始化配置环节。
60.当使用多个红外预警节点进行预警网络搭建时，主机可通过间隔一定时间在s7中实施距离范围下发，如此不同红外预警节点工作起始时间不同，均能够实现自驱动，构建紧密的监控网络，弥补了单节点休眠时间较长可能出现的漏报问题。不同红外预警节点采用不同的id号与主机通讯，且上报时间不同，不会产生数据干扰，具体的通讯协议设置本发明不再详述。
61.在用户使用该无人预警系统时，首先将红外预警节点安置在预警区域，要求对面须有一障碍物，该障碍物距离红外预警节点的距离小于预警极限距离(一般50m)，障碍物选择尽量隐蔽，可为树木、岩石等，在红外预警节点安置完成后，通过主机下发测量距离指令，红外预警节点将10个测量的距离信息发至主机，用户判断该距离是否合适，若合适，设置与测量距离存在一定差值的距离范围下发至红外预警节点，此后红外预警节点周期性休眠唤醒并进行距离检测，若检测距离位于该距离范围内，则不会上报，重新进入休眠循环，若检测到距离不在该距离范围内，则认定可疑物体入侵，无线预警信息上报。若用户在安置好一个红外预警节点后，需要重新调整该节点位置时，可通过挪动红外预警节点，使其测量距离小于预设距离范围，此时红外预警节点将间隔3s(休眠唤醒时间)上报预警信息，并等待主机回复。主机默认回复信息为收到确认信息，用户在主机端配置模式为初始化回应模式，则主机接收到红外预警节点的预警信息后将不再回应收到信息，将回应初始化信息，红外预警节点将重新进入初始化配置环节。
62.若用户需要配置多个红外预警节点组件预警网络，则在多个红外预警节点位置安置完毕后，逐一下发采集距离指令，观察每一个红外预警节点的距离信息是否合适，并对不合适的红外预警节点进行调整，在保证每一个红外预警节点位置合适后，间隔一定时间下发相应的距离范围信息。此后各红外预警节点将按照各自设定的距离范围信息进行红外预警监控和无线组网上报。
63.以上对本发明所提出的一种基于无人预警系统的控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种基于无人预警系统的控制方法，其特征在于：所述方法具体为：s1：系统上电初始化；s2：mcu控制负载开关2导通；s3：向主机发送已完成初始化信息，等待主机发送采集距离指令；s4：mcu收到主机通发来的采集距离指令，控制负载开关1导通；s5：mcu收取多组红外测距模组测得的距离信息，并将距离信息传输至主机；s6：mcu控制负载开关1关断，mcu休眠；s7：主机通过lora将默认距离范围或重测距离指令发回mcu，mcu唤醒；s8：mcu判断主机发送回的信息是否为默认距离范围，若是，则进入s9，若否，则回到s2；s9：mcu控制负载开关2关断；s10：mcu休眠3s；s11：mcu唤醒，控制负载开关1和负载开关2导通；s12：mcu收取红外测距模组测得的距离信息；s13：mcu判断测得的距离是否位于默认距离范围，若是，则直接进入s16，若否，则进入s14；s14：mcu将预警信息上报主机，之后进入s15；s15：mcu等待1s，观察主机回应，若回应初始化信息，则回到s2，若回应收到信息或1s内无回应，则执行s16；s16：mcu控制负载开关1和负载开关2关断，回到s10。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人预警系统包括多个红外预警节点及远程主机；所述多个红外预警节点与远程主机通过lora无线通信组成预警网络；每个红外预警节点均包括光伏板、外部充电口、pmic、充电管理、防倒灌电路、储能电池、buck电路、负载开关1、负载开关2、红外测距模组、mcu和lora模块。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，光伏板通过pmic和防倒灌电路连接到储能电池，外部充电口通过充电管理和防倒灌电路连接到储能电池，两个防倒灌电路同时连接到储能电池，实现两种能量输入防倒灌，并对储能电池的充能及后级负载供电；储能电池电压经buck电路降压3.3v，可供红外测距模组、mcu和lora模块供电；buck后级跟负载开关1和负载开关2，并直接连接mcu，负载开关1和负载开关2的导通关断受mcu控制，负载开关1控制红外测距模组供电，负载开关2控制lora模块供电。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在s5中，mcu采集多组距离数据并上传主机，由主机判断当前位置是否合理，若合理，则回传默认距离范围，该距离范围将作为s13的默认距离范围判定依据；若不合理，则回传重测距离指令。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在s8中，mcu由lora信息唤醒后判断lora回传的信息是否为默认距离范围信息，若是，则进入周期性距离测量环节，若否，则回到s2重新发起初始化操作，在该阶段，用户可以调整红外预警节点位置，调整完毕后，通过主机发送采集距离指令。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在s10-s16中，mcu周期性休眠唤醒，进行距离采集与判定，由于休眠期间两个负载开关均关断，红外测距模组和lora模块不耗电，只有mcu休眠功耗，而唤醒后进行数据测量、判定和无线数据传输耗时极短，因此大大的降低了
系统整体功耗。7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在s15中，预留了一个用户配置通道，当用户完成红外预警节点配置后需要重新调整该节点位置时，可通过挪动红外预警节点，使其测量距离小于预设距离范围，之后在主机端配置模式为初始化回应模式，则主机接收到红外预警节点的预警信息后将不再回应收到信息，将回应初始化信息，红外预警节点将重新回到s2，重新进入初始化配置环节。

技术总结
本发明提出一种基于无人预警系统的控制方法。所述系统包括多个红外预警节点及远程主机，多个红外预警节点与远程主机通过Lora无线通信组成预警网络。通过MCU对负载开关1和负载开关2的导通和关断控制完成预警操作，所述控制方法支持光伏自驱动工作，可长期实现自我能量供应，寿命极长，自带Lora模组，无线通信距离远，在需要隐蔽特性的监控或无人值守等长期免维护的场景，特别是无移动网络的环境中有较好的应用前景。的应用前景。的应用前景。


技术研发人员：李明雪 刘小强 张宇峰
受保护的技术使用者：哈尔滨海微智芯科技有限公司
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/8/28