專利名稱：一種力防盜系統(tǒng)及信號處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及計算機信息領域和電子領域，特別涉及一種力防盜系統(tǒng)及信號處理方法。
背景技術：
隨著社會的進步，人們的物質生活越來越豐富，個人的財富積累也越來越多，因此，如何保護個人的物質財富，特別是對貴重物品的保護，顯得尤為必要?，F(xiàn)有方式下，人們通過銀行等第三方機構來保護自己的現(xiàn)金財富，但是對于一些收藏品，特別是具有觀賞價值的藝術品，大都通過放置家庭來進行保護，為了能夠對這些物品進行保護，人們往往通過加固防盜門窗，采用設計更加復雜的門窗體結構，圖像報警等方法來進行家庭防盜。近年來，隨著計算機技術的不斷發(fā)展，特別是自動化技術和電子技術的發(fā)展，使得現(xiàn)有在家庭防盜中更多采用自動化和先進電子技術來實現(xiàn)，例如，采用攝像機等設備借助圖像識別技術來判斷是否有陌生人進入家庭，同時為了達到在夜視環(huán)境下，實現(xiàn)防盜目的，采用紅外電子技術來預警家庭安全狀況。2009年浙江省溫州林輝申請了壓力報警組合式防盜窗，申請(專利)號CN200920112569. 1，該實用新型涉及的防盜窗，是一種壓力報警組合式防盜窗，包括壓力報警器、氣閥、窗體，窗體由各種不同的管體連接組成，管體之間的內腔互通，構成遍布窗體的封閉壓力腔，窗體上任意一個管體與氣閥連接，窗體上任意一個管體與壓力報警器連接。上述結構將窗體設置成內部有密閉腔體的結構，在窗體上設置氣閥是用于充氣，增加窗體內部空腔的壓力，達到一定的壓力值，壓力報警器具有報警的作用，只要防盜窗被破壞，報警裝置就自動報警。2009年杭州六易科技有限公司的唐資儀申請了一種防盜捕獲網式地墊，申請(專利)號CN200910098407. I。該發(fā)明公開一種具有防盜功能的捕獲網式地墊，包括地墊，壓力傳感器，壓力傳感器設于地墊內，地墊還包括無線驅動裝置和捕獲裝置，壓力傳感器通過無線驅動裝置與捕獲裝置相連，無線驅動裝置包括信號接收板、運算放大器、解碼器、指令控制芯片和繼電器，信號接收板、運算放大器、解碼器、指令控制芯片和繼電器依次相連，捕獲裝置包括觸發(fā)驅動裝置，發(fā)射彈，防盜網和網邊收緊裝置，網邊收緊裝置安置于發(fā)射彈內，發(fā)射彈設置于防盜網的周邊，與防盜網相連。2011年成都吉奧科技有限公司喻業(yè)波申請了 “一種防盜振動裝置”，專利(專利)號為CN201120046459. 7，包括電聯(lián)接的單片機、振動電機、光傳感器和壓力傳感器，壓力傳感器設有壓力感應控制開關，壓力傳感器還包括復位電路，復位電路與壓力感應控制開關電聯(lián)接。該實用新型運用壓力傳感器和光傳感器，當盜賊接近物品時，光傳感器起作用，當盜賊碰觸物品時，壓力傳感器和光傳感器可以同時起作用。2012年浙江省溫州應岳申請警報防盜窗，(專利)號CN201220041878. 6，該警報防盜窗主要由窗框、右推窗、左推窗、紐扣電池、窗框外扶條、微震開關、搭扣、蜂鳴器組成，其中右推窗和左推窗分別活動嵌入窗框內，且右推窗和左推窗通過搭扣相接，窗框外扶條分別固定粘貼在右推窗、左推窗的外側，微震開關固定粘貼在窗框外扶條的表面，紐扣電池固定在左推窗的窗框外扶條的底部，蜂鳴器固定粘貼在左推窗的頂部，其中，微震開關、紐扣電池和蜂鳴器通過導線相連。只要竊賊在窗框外扶條上略施壓力，微震開關就啟動，蜂鳴器便發(fā)出聲音報警，起到警示作用。申請人:認為以上現(xiàn)有技術中，2009年杭州六易科技有限公司的唐資儀申請的一種防盜捕獲網式地墊，申請(專利)號CN200910098407. I是最接近的專利技術。它具體公開了一種具有防盜功能的捕獲網式地墊，具體包括地墊，壓力傳感器，無線驅動裝置，信號處理板與捕獲裝置。對上述現(xiàn)有技術進行經檢索查新分析后，發(fā)明人認為現(xiàn)有技術存在著以下不足之處現(xiàn)有技術大都采用機械保證或軸桿聯(lián)動，如采用壓力報警器、氣閥、窗體，窗體由各種不同的管體連接報警，或輔助電子設備，如微震開關、搭扣、蜂鳴器等實現(xiàn)對家庭的防盜功能。防盜窗目前一般采用壓力傳感器、光傳感器報警，或壓力傳感器通過無線驅動裝置與捕獲裝置相連報警，還有采用設計復雜的兩側窗戶聯(lián)鎖孔結構，或者是嵌入磁力電子設備的防盜窗等，雖然能夠取得一定的安全保證，但是當這些裝置由于性能下降需要更換相關部件時，往往需要將其他相鄰部件甚至整個裝置重新更換一下，從而大大增加了用戶的經濟支出，同時由于更換而帶來的時間占用或重新裝修也會增加用戶的麻煩；現(xiàn)有技術在防盜預防中，存在互聯(lián)性不足，即家庭中設計安裝的防盜裝置是獨立工作的，與家庭中其他設備或裝置很少存在數(shù)據(jù)共享功能，這樣當發(fā)生家庭盜竊時，防盜裝置僅用來實現(xiàn)檢測并報警功能，而對于采集的關鍵現(xiàn)場信息數(shù)據(jù)，沒有提供相應的轉移存儲功能或服務推送功能，從而會使的用戶或戶主不能夠在第一時間了解家庭的安全狀態(tài)；現(xiàn)有技術在防盜預防中，僅通過檢測正向壓力信息，即單維方向的力信息來進行防盜預警，這對于某些應用場景能夠起到很好的防盜效果，例如汽車座椅安全，保險柜門安全等。但是盜竊行為發(fā)生，更多是一個空間立體行為，特別是對于那些通過外墻窗戶攀爬進入房屋的入室盜竊，尤其在攀爬過程中，作用在窗戶等物體上的力信息是一個三維力信息，如橫向，縱向和正向產生的拉力，此時如果僅通過檢測正向力信息，往往會引起漏判，而使得盜賊進入房屋中，造成財產甚至人身安全隱患。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題即目的是避免上述現(xiàn)有技術的不足之處，研制一種可靠、安全的力防盜系統(tǒng)及信號處理方法。特別是，本發(fā)明力防盜系統(tǒng)能夠直接獲取與之接觸產生的三維空間力信息，即該力防盜系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對三維空間的受力狀態(tài)檢測，通過相應的信息融合處理，得到接觸位置的三維空間受力大小，然后根據(jù)預先設定的閥值，來進行防盜預警。進一步的，該力防盜系統(tǒng)能夠實現(xiàn)將預警信息直接推送到智能終端上，同時聯(lián)動相應的聲光電報警采集設備，將采集的信息一起上傳到社區(qū)安全服務器中進行證據(jù)留存。更進一步的，本發(fā)明力防盜系統(tǒng)采用模塊化和嵌入式設計，可以方便植入或裝配在現(xiàn)有的家庭家具或設備中，而不需要置換整個家具或重新裝修，從而能降低使用成本。本發(fā)明的技術方案是力防盜系統(tǒng)，包括窗體、力傳感器陣列、信號處理板、通信網絡、智能終端和數(shù)據(jù)服務器，其中窗體即為用戶家庭中現(xiàn)有使用或安裝的窗體實物，例如門、窗、陽臺、地墊等，同時可被嵌入或植入或裝配有力傳感器陣列的窗體結構；力傳感器陣列用于感應或采集作用在窗體上的力值，為了能夠更加全面和準確的檢測作用在窗體上的力值大小，采用可輸出三維力信息的多維力傳感器組合來實現(xiàn)上述功能，具體包括第一多維力傳感器、第二多維力傳感器、第三多維力傳感器和第四多維力傳感器，其中第一多維力傳感器安裝在窗體的上側，用于檢測接觸或作用在窗體上側時，產生的三維力數(shù)據(jù)，例如通過攀爬窗戶進入房屋行為等發(fā)生時，當盜竊者任何動作接觸到窗體上側時，本發(fā)明第一多維力傳感器可以在窗體上側進行橫向、縱向和正向的接觸力采集；第二多維力傳感器安裝在窗體的右側，用于檢測接觸或作用在窗體右側時，產生的三維力數(shù)據(jù)，例如通過攀爬窗戶進入房屋行為等發(fā)生時，當盜竊者任何動作接觸到窗體右側時，本發(fā)明第二多維力傳感器可以在窗體右側進行橫向、縱向和正向的接觸力采集；第三多維力傳感器安裝在窗體的下側，用于檢測接觸或作用在窗體下側時，產生的三維力數(shù)據(jù)，例如通過攀爬窗戶進入房屋行為等發(fā)生時，當盜竊者任何動作接觸到窗體下側時，本發(fā)明第三多維力傳感器可以在窗體下側進行橫向、縱向和正向的接觸力采集；第四多維力傳感器安裝在窗體的左側，用于檢測接觸或作用在窗體左側時，產生的三維力數(shù)據(jù)，例如通過攀爬窗戶進入房屋行為等發(fā)生時，當盜竊者任何動作接觸到窗體左側時，本發(fā)明第四多維力傳感器可以在窗體左側進行橫向、縱向和正向的接觸力采集；信號處理板包括電連接的多路切換開關、第一計算單元、第二計算單元、總線驅動電路、第三計算單元、使能控制電路、報警單元、數(shù)據(jù)上傳，用于處理窗體中力傳感器陣列感應或采集輸出的信號，并通過相應的數(shù)據(jù)融合方法和規(guī)則來分析力傳感器陣列數(shù)據(jù)，并根據(jù)分析的結果給出預警判斷，特別的，信號處理板實現(xiàn)查詢和檢查窗體中力傳感器陣列的工作狀態(tài)，以保證整個力防盜系統(tǒng)正常工作，進一步的，信號處理板提供數(shù)據(jù)的共享功能，包括將分析后的力傳感器陣列數(shù)據(jù)通過通信網絡進行遠程數(shù)據(jù)服務器存儲，更進一步的，提供與家庭其他智能設備或智能終端的互聯(lián)，特別是將家庭安全狀態(tài)實時推送到互聯(lián)的設備上；通信網絡接受信號處理板傳送的狀態(tài)信息，并封裝成適合于網絡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式，實現(xiàn)狀態(tài)信息的發(fā)送功能，同時，本發(fā)明系統(tǒng)所采用的通信網絡能夠實現(xiàn)對現(xiàn)行無線移動網絡通信服務的支持，如GPRS通信，3G通信等，從而能夠實現(xiàn)將狀態(tài)信息通過現(xiàn)行無線移動網絡通信服務上傳至智能終端，或數(shù)據(jù)服務器，或者與公安云安全實現(xiàn)無縫連接，完成數(shù)據(jù)的備份，特別是現(xiàn)場狀態(tài)的證據(jù)留存；智能終端具體指一種有設備地址，能夠接收通信網絡，如無線移動網絡或有線移送網絡，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，用于手機、平板電腦或智能電視為用戶提供實時、方便和快速的查看功能，同時能夠實現(xiàn)對接收的數(shù)據(jù)進行處理和分析，并完成顯示的終端設備；數(shù)據(jù)服務器具體指一種有設備地址，能夠接收通信網絡，如無線移動網絡或有線移送網絡，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，同時能夠實現(xiàn)對接收的數(shù)據(jù)進行處理，并進行大容量存儲和備份的設備；作為對現(xiàn)有技術的進一步改進，本發(fā)明力防盜系統(tǒng)是通過檢測三維空間作用力信息來實現(xiàn)家庭防盜預警功能的，通過安裝在窗體中的力傳感器陣列來實現(xiàn)一種全方位，三維空間的檢測，從而能夠有效提供防盜預警的準確率。特別是，本發(fā)明所提供的力防盜系統(tǒng)設計思路可以延伸擴展到其他防盜設計中，例如力防盜門、力防盜地毯、力防盜陽臺等；作為對現(xiàn)有技術的進一步改進，本發(fā)明力防盜系統(tǒng)中力傳感器陣列采用多維力傳感器陣列，可輸出接觸區(qū)域在三維空間的受力信息，進一步的，本發(fā)明力防盜系統(tǒng)所采用的多維力傳感器數(shù)量可以根據(jù)實際應用需求動態(tài)改變，具體通過檢測面積與每個多維力傳感器支持檢測區(qū)域面積之比動態(tài)改變多維力傳感器數(shù)量，從而提供一種大面積或密集的檢測目的。一種使用力防盜系統(tǒng)的信號處理方法，特別是，通過獲取嵌入或植入或裝配在力防盜裝置窗體中力傳感器陣列輸出的三維空間力陣列信息，然后通過相應的解耦算法實現(xiàn)對力信息的精確采集，并根據(jù)解耦后的力信息與預加載測試設置的閥值進行三維空間立體比較，以判斷是否有入室盜竊行為發(fā)生，進一步的，將現(xiàn)場各種狀態(tài)信息通過本地通信網絡推送到智能終端或通過現(xiàn)行無線移動網絡通信服務上傳至遠端數(shù)據(jù)服務器留存，實現(xiàn)全方位的家庭防盜預警。特別是，本發(fā)明提供的一種力防盜系統(tǒng)的信號處理方法是按以下步驟完成的a、數(shù)據(jù)采集輪詢第一多維力傳感器、第二多維力傳感器、第三多維力傳感器和第四多維力傳感器采集力傳感器陣列數(shù)據(jù)，以得到當前狀態(tài)的檢測數(shù)據(jù)，進一步，需要根據(jù)采集的力傳感器陣列數(shù)據(jù)來監(jiān)測第一多維力傳感器、第二多維力傳感器、第三多維力傳感器和第四多維力傳感器的工作狀態(tài)，以防止由于力傳感器損害而引起檢測數(shù)據(jù)的不準確；b、數(shù)據(jù)處理對于采集的力傳感器陣列數(shù)據(jù)，進行相應的預處理和解耦計算，以降低數(shù)據(jù)傳輸誤差和通道耦合誤差，同時根據(jù)計算處理后得到的力數(shù)據(jù)與預先設置的閥值進行比較，以聯(lián)動下一步的工作狀態(tài)，進一步的，將當前防盜系統(tǒng)的狀態(tài)實時推送到家庭智能終端上。C、報警處理根據(jù)數(shù)據(jù)處理判斷輸出的結果，來進行相應的報警機制處理，特別是，當檢測到有入室盜竊行為發(fā)生時，將實時驅動相應的報警單元，例如聲、光和電等報警設備，進一步的，報警處理可聯(lián)動其他輔助報警裝置，以實現(xiàn)多重報警處理和防護，更進一步的，報警處理采集的現(xiàn)場狀態(tài)信息，例如如將盜竊者用力信息和圖像信息，經通信網絡實時上傳至遠端智能終端和數(shù)據(jù)服務器中作為證據(jù)留存。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果是其一，本發(fā)明的一種力防盜系統(tǒng)包括窗體、力傳感器陣列、信號處理板、通信網絡、智能終端和數(shù)據(jù)服務器。力傳感器陣列采用多維力傳感器實現(xiàn)，包括第一多維力傳感器、第二多維力傳感器、第三多維力傳感器和第四多維力傳感器，并分別安裝在窗體的上側、右偵U、下側和左側，以實現(xiàn)對窗體四側的接觸力在三維空間的檢測。本發(fā)明提供的一種力防盜系統(tǒng)采用多維力傳感器組合來實現(xiàn)力傳感器陣列，實現(xiàn)對接觸區(qū)域在大范圍三維空間中的受力檢測，從而有效解決了現(xiàn)有技術中僅能夠檢測正向壓力信息的不足之處，特別是，通過采用可輸出三維力信息的多維力傳感器陣列，不僅可以獲取除正向壓力信息外，還可以獲取橫向和縱向的受力信息，并能夠實現(xiàn)一種更加全面的防盜檢測，對于那些盜竊者通過攀爬入室盜竊行為具有很好的預警作用；信號處理板包括電連接的多路切換開關、第一計算單元、第二計算單元、總線驅動電路、第三計算單元、使能控制電路、報警單元、數(shù)據(jù)上傳，用于處理窗體中力傳感器陣列感應或采集輸出的信號，并通過相應的數(shù)據(jù)融合方法和規(guī)則來分析力傳感器陣列數(shù)據(jù)，并根據(jù)分析的結果給出預警判斷。信號處理板實現(xiàn)查詢和檢查窗體中力傳感器陣列的工作狀態(tài)，以保證整個系統(tǒng)正常工作；進一步的，信號處理板提供數(shù)據(jù)的共享功能，力防盜系統(tǒng)的的當前工作狀態(tài)，能夠被實時的作為服務內容推送到互聯(lián)的智能終端上，例如手機、平板電腦或智能電視等，通信網絡能夠支持無線移動網絡通信服務，如GPRS通信，3G通信等，一方面可以方便實現(xiàn)設備聯(lián)動預警機制，另一方面可以實時將家庭安全信息推送到用戶或戶主隨身攜帶的便攜終端上，使得用戶或戶主可以隨時隨地的了解家庭安全狀態(tài)，將狀態(tài)信息通過現(xiàn)行無線移動網絡通信服務上傳至社區(qū)安全服務器，或者與公安云安全實現(xiàn)無縫連接，完成數(shù)據(jù)的備份，特別是現(xiàn)場狀態(tài)的證據(jù)留存。其二，本發(fā)明提供的一種使用力防盜系統(tǒng)的信號處理方法，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、閥值超限？報警處理。通過獲取力窗體四側的三維空間力傳感器信息，經相應的解耦算法實現(xiàn)對力信息的精確采集，并根據(jù)解耦后的力信息與預加載測試設置的閥值進行三維空間立體比較，以判斷是否有盜竊者入室盜竊行為發(fā)生。本發(fā)明提供的一種使用力防盜系統(tǒng)的信號處理方法，還可以根據(jù)實際的應用場景進行靈活的定制化，并能方便的擴展到其他防盜產品設計中，如力防盜門、力防盜陽臺、力防盜地毯等。特別的，力傳感器陣列所選擇的多維力傳感器數(shù)量可以根據(jù)用戶的要求或實際監(jiān)測的需求來選擇，具體通過檢測面積與每個多維力傳感器支持檢測區(qū)域面積之比來完成多維力傳感器數(shù)量的選擇，對于窗戶來說，或選擇多個多維力傳感器安裝在相應的檢測位置處，從而達到全面檢測接觸力信息的目的，而對于陽臺或地毯來說，可以根據(jù)陽臺面積或地毯來選擇多區(qū)域布置多個多維力傳感器來實現(xiàn)對陽臺區(qū)域的大范圍檢測，進一步的，通過對檢測對象的三維空間力信息采集，可全方位的監(jiān)測當前的受力狀態(tài)，從而有效提高防盜的準確率。


圖I為力防盜系統(tǒng)單元組成示意圖；圖2為力防盜系統(tǒng)窗體上力傳感器陣列的結構圖；圖3為力防盜系統(tǒng)的模塊組成圖；圖4為力防盜系統(tǒng)的力傳感器陣列模塊組成圖；圖5為力防盜系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊組成圖；圖6為力防盜系統(tǒng)的通信模塊組成圖；圖7為力防盜系統(tǒng)的信號處理方法流程圖；圖8為力防盜系統(tǒng)信號處理方法的數(shù)據(jù)采集流程圖；圖9為力防盜系統(tǒng)信號處理方法的數(shù)據(jù)處理流程圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖I為力防盜系統(tǒng)單元組成示意圖；包括窗體I、信號處理板2、通信網絡3、智能終端4和數(shù)據(jù)服務器5，其中窗體I :即為用戶家庭中現(xiàn)有使用或安裝的窗體實物，例如門、窗、陽臺等，同時被嵌入或植入或裝配有力傳感器陣列的窗體結構。信號處理板2 :用于處理窗體I中力傳感器陣列感應或采集輸出的信號，并通過相應的數(shù)據(jù)融合方法和規(guī)則來分析力傳感器陣列數(shù)據(jù)，并根據(jù)分析的結果給出預警判斷。特別的，信號處理板2實現(xiàn)查詢和檢查窗體I中力傳感器陣列的工作狀態(tài)，以保證整個系統(tǒng)正常工作，進一步的，信號處理板2提供數(shù)據(jù)的共享功能，包括將分析后的力傳感器陣列數(shù)據(jù)進行遠程數(shù)據(jù)服務器存儲，更進一步的，提供與家庭其他智能終端的互聯(lián)，特別是將家庭安全狀態(tài)實時推送到互聯(lián)的設備上。通信網絡3 :接受信號處理板2傳送的狀態(tài)信息，并封裝成適合于網絡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式，實現(xiàn)狀態(tài)信息的發(fā)送功能，同時，力防盜系統(tǒng)所采用的通信網絡3能夠實現(xiàn)對現(xiàn)行無線移動網絡通信服務的支持，如GPRS通信，3G通信等，從而能夠實現(xiàn)將狀態(tài)信息通過現(xiàn)行無線移動網絡通信服務上傳至智能終端4，或數(shù)據(jù)服務器5，或者與公安云安全實現(xiàn)無縫連接，完成數(shù)據(jù)的備份，特別是現(xiàn)場狀態(tài)的證據(jù)留存。智能終端4:具體指一種有設備地址，能夠接收通信網絡，如無線移動網絡或有線移送網絡，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，同時能夠實現(xiàn)對接收的數(shù)據(jù)進行處理和分析，并完成顯示的終端設備。數(shù)據(jù)服務器5:具體指一種有設備地址，能夠接收通信網絡，如無線移動網絡或有線移送網絡，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，同時能夠實現(xiàn)對接收的數(shù)據(jù)進行處理，并進行大容量存儲和備份的設備。為實現(xiàn)力防盜系統(tǒng)信號處理板2的功能，具體的，信號處理板2包括多路切換開關、第一計算單元、第二計算單元、總線驅動電路、第三計算單元、使能控制電路、報警單元和數(shù)據(jù)上傳，其中多路切換開關用于實現(xiàn)對窗體I輸出三維空間接觸力數(shù)據(jù)的切換功能，因為窗體I中力傳感器陣列包含多個多維力傳感器，為了能夠有效和準確的采集每一個多維力傳感器的輸出信號，借助多路切換開關來實現(xiàn)上述功能。特別的，采用固態(tài)接觸開關來實現(xiàn)多路切換開關，進一步的，提升開關切換效率和速度，更進一步的，提聞本發(fā)明力防盜系統(tǒng)的實時性。第一計算單元用于實現(xiàn)對采集的三維空間接觸力數(shù)據(jù)進行第一級計算處理，以降低三維空間接觸力數(shù)據(jù)在電陣列傳輸過程中由于地噪聲以及開關切換頻率等外界干擾信號。第二計算單元用于實現(xiàn)對采集的三維空間接觸力數(shù)據(jù)進行第二級計算處理，由于多維力傳感器存在固有的通道交叉耦合影響，為了降低上述通道交叉耦合對多維力傳感器輸出信息的誤差，以獲得準確的能夠反映真實受力狀態(tài)的三維空間接觸力數(shù)據(jù)，通過第二計算單元來實現(xiàn)對力傳感器陣列中每一個多維力傳感器的解耦分析處理，特別的，采用電可擦除的存儲器來存儲力傳感器陣列中每一個多維力傳感器的解耦矩陣，并設計基于可編程邏輯陣列來實現(xiàn)快速乘法運算邏輯陣列電路來完成第二計算單元?？偩€驅動電路用來實現(xiàn)對計算后三維空間接觸力數(shù)據(jù)的總線輸出驅動功能，以提高數(shù)據(jù)傳輸速率，進一步的，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)某鲥e率。第三計算單元用來實現(xiàn)對計算后三維空間接觸力數(shù)據(jù)的融合處理、服務推送以及通信模式設置，具體的，將計算后得到的三維空間接觸力數(shù)據(jù)進行簡單自學習，并設計相應的融合規(guī)則，以獲得最優(yōu)得結果。然后與用戶定義或默認的預警閥值進行判斷，以獲得當前力防盜系統(tǒng)的監(jiān)測結果，同時，第三計算單元將收集力防盜系統(tǒng)的工作狀態(tài)等信息，建立信息服務內容；進一步的，第三計算單元將根據(jù)用戶定義或可選擇的通信網絡來設置相應的總線通信時序和網絡協(xié)議，建立數(shù)據(jù)傳輸功能，為了能夠實現(xiàn)第三計算單元的功能，采用數(shù)字信號處理器或百萬級現(xiàn)場可編程邏輯門陣列來完成。使能控制電路用來實現(xiàn)對用戶優(yōu)選或系統(tǒng)默認通信網絡的使能控制，同時用來對聯(lián)動報警單元的控制。報警單元用來實現(xiàn)聯(lián)動報警功能，當通過第三單元判決生效時，即表示將有盜竊者入室盜竊或有“攀爬”動作時，通過使能控制電路將觸發(fā)報警單元，形成聯(lián)動的聲、光和電的報警設備工作。數(shù)據(jù)上傳用來實現(xiàn)力防盜系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸功能，具體的，可以根據(jù)使能控制電路使能的通信網絡3來將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街付ㄔO備或推送到指定智能終端4上。圖2為力防盜系統(tǒng)窗體上力傳感器陣列的結構圖；包括窗體I、第一多維力傳感器
11、第二多維力傳感器12、第三多維力傳感器13、第四多維力傳感器14和信號處理板2，其中窗體I :即為用戶家庭中現(xiàn)有使用或安裝的窗體實物，例如門、窗、陽臺等。第一多維力傳感器11 :安裝在窗體I的上側，用于檢測接觸或作用在窗體I上側時，產生的三維力數(shù)據(jù)，當盜竊者通過攀爬窗戶進入房屋行為等發(fā)生時，盜竊者任何動作接觸到窗體I上側時，力防盜系統(tǒng)第一多維力傳感器11可以在窗體I上側進行橫向、縱向和正向的接觸力采集。第二多維力傳感器12 :安裝在窗體I的右側，用于檢測接觸或作用在窗體I右側時，產生的三維力數(shù)據(jù)，當盜竊者通過攀爬窗戶進入房屋行為等發(fā)生時，盜竊者任何動作接觸到窗體I右側時，力防盜系統(tǒng)第二多維力傳感器12可以在窗體I右側進行橫向、縱向和正向的接觸力采集。第三多維力傳感器13 :安裝在窗體I的下側，用于檢測接觸或作用在窗體I下側時，產生的三維力數(shù)據(jù)，當盜竊者通過攀爬窗戶進入房屋行為等發(fā)生時，盜竊者任何動作接觸到窗體I下側時，力防盜系統(tǒng)第三多維力傳感器13可以在窗體I下側進行橫向、縱向和正向的接觸力采集。第四多維力傳感器14 :安裝在窗體I的左側，用于檢測接觸或作用在窗體I左側時，產生的三維力數(shù)據(jù)，當盜竊者通過攀爬窗戶進入房屋行為等發(fā)生時，盜竊者任何動作接觸到窗體I左側時，力防盜系統(tǒng)第四多維力傳感器14可以在窗體I左側進行橫向、縱向和正向的接觸力采集。信號處理板2 :用于處理第一多維力傳感器11、第二多維力傳感器12、第三多維力傳感器13和第四多維力傳感器14采集的反映窗體I上側、右側、下側和左側感受的三維空間接觸力數(shù)據(jù)，并通過相應的數(shù)據(jù)融合方法和規(guī)則來分析三維空間接觸力數(shù)據(jù)，并根據(jù)分析的結果給出預警判斷，特別的，信號處理板2實現(xiàn)查詢和檢查第一多維力傳感器11、第二多維力傳感器12、第三多維力傳感器13和第四多維力傳感器14的工作狀態(tài)，以保證整個裝置正常工作，進一步的，信號處理板2提供數(shù)據(jù)的共享功能，包括將處理后的三維空間接觸力數(shù)據(jù)進行遠程數(shù)據(jù)服務器5存儲，更進一步的，提供與家庭其他智能終端4的互聯(lián)，特別是將家庭安全狀態(tài)實時推送到互聯(lián)的設備上。圖3為力防盜系統(tǒng)的模塊組成圖；包括力傳感器陣列模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、通信模塊和報警模塊組成，其中力傳感器陣列模塊包括第一多維力傳感器11、第二多維力傳感器12、第三多維力傳感器13和第四多維力傳感器14，可以實現(xiàn)對窗體I四側接觸處的力信息檢測，特別是可以實現(xiàn)對三維空間的力信息獲取，從而能夠實現(xiàn)對空間狀態(tài)的準確感知和檢測，即當有入侵動作發(fā)生時，當盜竊者通過攀爬進入房屋行為等，力防盜系統(tǒng)力的傳感器陣列模塊可以在橫向、縱向和正向進行三維力陣列數(shù)據(jù)采集，從而能夠提高檢測的準確率以及增強家庭防盜能力，此外，力防盜系統(tǒng)的力傳感器陣列模塊可以實現(xiàn)陣列采集功能，根據(jù)應用目標的需求，進行多點和大面積接觸力信息的獲取。數(shù)據(jù)處理模塊負責實現(xiàn)對采集力傳感器陣列輸出三維空間接觸力數(shù)據(jù)的濾波、放大和解耦處理，以使的三維空間接觸力數(shù)據(jù)能夠被后續(xù)其他模塊計算和分析，同時，力防盜系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊將根據(jù)預加載測試結果進行閥值設置，以實時檢測是否有非法盜竊者入侵或通過攀爬入室盜竊行為發(fā)生，并根據(jù)相應的檢測，驅動或發(fā)送狀態(tài)信息至其他聯(lián)動模塊。通信模塊接受數(shù)據(jù)處理模塊傳送的狀態(tài)信息，驅動相應的通信接口電路，實現(xiàn)信息的發(fā)送功能，同時，力防盜系統(tǒng)的通信模塊可直接支持本地或家庭智能終端信息推送，讓用戶能夠實時的了解家庭安防狀態(tài)，進一步的，力防盜系統(tǒng)的通信模塊能夠實現(xiàn)對現(xiàn)行無線移動網絡通信服務的支持，如GPRS通信，3G通信等，從而能夠實現(xiàn)將狀態(tài)信息通過現(xiàn)行無線移動網絡通信服務上傳至社區(qū)安全服務器，或者與公安云安全實現(xiàn)無縫連接，完成數(shù)據(jù)的備份，特別是現(xiàn)場狀態(tài)的證據(jù)留存。報警模塊根據(jù)檢測的狀態(tài)進行實時報警功能，同時，力防盜系統(tǒng)的報警模塊能夠觸發(fā)聲光電報警采集設備聯(lián)動工作功能，從而實現(xiàn)全方位的預警作用，并起到警示功效，進一步的，力防盜系統(tǒng)的報警模塊可以實現(xiàn)與其他輔助的防盜裝置進行協(xié)同工作，例如，觸發(fā)現(xiàn)場圖像采集、高強度聚光燈打射，以及電隔離設備屏蔽等。圖4為力防盜系統(tǒng)的力傳感器陣列模塊組成圖；其是由第一次加載、第二次加載、確定閥值和第三次加載組成，其中第一次加載用于將標準質量塊或具有施加預知重量的裝置置于力傳感器陣列模塊上，其中標準質量塊或具有施加預知重量的裝置能夠對力傳感器陣列產生三維空間力作用，然后記錄在三維方向上力傳感器陣列輸出的信息，并統(tǒng)計在不同維向上加載重量與力傳感器陣列模塊輸出信息的對應關系，進一步的，根據(jù)統(tǒng)計得到的對應關系擬合或分析得到相應的計算公式；第二次加載用于將標準質量塊或具有施加預知重量的裝置置于力傳感器陣列模塊上，其中標準質量塊或具有施加預知重量的裝置能夠對力傳感器陣列產生三維空間力作用，然后記錄在三維方向上力傳感器陣列模塊輸出的信息，并統(tǒng)計在不同維向上加載重量與力傳感器陣列模塊輸出信息的對應關系，以驗證第一次加載得到的計算公式的合理性和可靠性；確定閥值將根據(jù)第一次加載得到的加載-輸出計算公式和第二次加載得到的驗證結果進行防盜預警閥值確定，特別是，該閥值需要從三維方向進行設定，即分別對橫向、縱向和正向進行閥值確定，同時根據(jù)用戶定制需求和防盜等級進行閥值的優(yōu)化設定；第三次加載用來進一步測試確定閥值設定閥值的可靠性和合理性，具體將通過模擬真實盜竊者攀爬入室盜竊行為或其他類型入室盜竊行為來進行綜合測試，以判斷整個力防盜系統(tǒng)的預警閥值設置是否準確有效。
圖5為力防盜系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊組成圖；其是由濾波處理、解耦計算、數(shù)據(jù)融合和規(guī)則組成，其中濾波處理用于實現(xiàn)對采集得到的三維空間接觸力數(shù)據(jù)進行濾波處理，以降低信號在傳輸過程由于混入噪聲而引起后續(xù)處理的誤差。解耦計算用于實現(xiàn)對濾波后三維空間接觸力數(shù)據(jù)的交叉解耦處理，由于力傳感器陣列模塊輸出三維方向力陣列數(shù)據(jù)時，存在交叉耦合等因素，因此需要對濾波后的三維空間接觸力數(shù)據(jù)進行解耦計算，以消除耦合在不同維向上的信號，從而得到準確的三維空間接觸力數(shù)據(jù)。為了能夠更好理解解耦計算，以進一步解釋解耦計算過程，此處加以說明設力傳感器陣列模塊中使用的多維力傳感器為三維力傳感器，記Fn= (Fnx, FNy，F(xiàn)nz)為力傳感器陣列模塊中第N個三維力傳感器輸出的，N取值范圍為1、2、3、4，其中Fnx表示力傳感器陣列模塊中第N個三維力傳感器在橫向(X軸向)上檢測的力信息，F(xiàn)Ny表示力傳感器陣列模塊中第N個三維力傳感器在縱向(y軸向)上檢測的力信息，F(xiàn)nz表示力傳感器陣列模塊10中第N個三維力傳感器在正向(z軸向)上檢測的力信息，Cn表示為力傳感器陣列模塊10中第N個三維力傳感器所對應的解耦矩陣，可表示為
L11 C12 C13Cn = C2
y-fN
VC31 C32 L33y記Fn’ =(Fn’ x，F(xiàn)n’ y，F(xiàn)n’ z)為力傳感器陣列模塊中第N個三維力傳感器經過解耦計算得到的三維力信息，則有Fn ' =Fn*Cn即Fn'x = * C^1 + /f +Fn' =+ F: * + /f * C^1^ =則經過解耦計算處理后，可得到力傳感器陣列模塊中第N個三維力傳感器準確的二維力fg息。需要特別說明的是，上述解釋過程僅用于幫助理解解耦計算過程，所舉例釆用三維力傳感器來組合實現(xiàn)力傳感器陣列模塊，也是用于簡化闡述過程，本發(fā)明力傳感器陣列模塊中使用的多維力傳感器是指由任何能夠輸出三維空間力信息的力傳感器組成。數(shù)據(jù)融合用于實現(xiàn)對解耦后的三維空間接觸力數(shù)據(jù)進行信息融合計算，由于在力傳感器陣列模塊中存在多個多維力傳感器，每個多維力傳感器輸出的信息表不不同位置處的監(jiān)測狀態(tài)，因此數(shù)據(jù)融合需要對多組力信息進行融合分析，常見的融合方法有卡爾曼濾波、人工神經網絡和貝葉斯推理等，在本發(fā)明中，為了降低計算的復雜度，以及提高實時性，采用貝葉斯估計完成數(shù)據(jù)融合的功能。規(guī)則實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)融合輸出結果的一種判斷依據(jù)，在防盜預警中，誤判和漏判是反映整個防盜系統(tǒng)功能的有效性指標，而這些指標在現(xiàn)有防盜專利技術或防盜產品上沒有體現(xiàn)，因此，為了提高力防盜系統(tǒng)的性能，本發(fā)明在信息融合基礎上，進一步根據(jù)規(guī)則來優(yōu)化結果的似然概率，特別是，為了降低規(guī)則優(yōu)化過程的復雜性，采用一種簡單自學習方法來構建規(guī)則的運行機制。圖6為力防盜系統(tǒng)的通信模塊組成圖；其是由通信模式、總線控制、時序和總線輸出組成，其中通信模式用于實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的總線傳輸方式，具體將根據(jù)用戶設定的通信方式，或本發(fā)明通信模塊根據(jù)最優(yōu)匹配，如信號強度，來選擇建議的通信方式，進一步的，力防盜系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對現(xiàn)有有線網絡通信方式，以及無線數(shù)據(jù)通信方式的支持，從而能夠適應不同環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸要求?？偩€控制用于實現(xiàn)對數(shù)據(jù)總線通信的配置和驅動，具體根據(jù)通信模式選擇的數(shù)據(jù)總線傳輸方式，完成對總線傳輸?shù)膮?shù)配置，包括地址、波特率、數(shù)據(jù)格式和校驗方式設置，同時將驅動選擇的數(shù)據(jù)總線傳輸，包括電壓和電流的驅動，以使得整個總線通信鏈路可靠和穩(wěn)定的工作，特別的，總線控制能夠實現(xiàn)對可編程邏輯陣列和電可擦除存儲陣列的通信，完成一種在線方式的代碼下載，進一步的，這種操作方式可以實現(xiàn)對自定義總線通信方式的支持，完成一種保密通信，從而使得在現(xiàn)有總線傳輸被破壞或破解情況下，力防盜系統(tǒng)仍然能夠快速切換到自定義通信方式來保證數(shù)據(jù)的傳輸。時序用于實現(xiàn)對數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)臅r序檢測和產生，具體將實時檢測數(shù)據(jù)總線傳輸中鏈路上時序的完整性，以判斷通信鏈路是否被破壞或數(shù)據(jù)是否被正確傳輸。特別的，時序可以根據(jù)自定義總線通信方式來產生特定的總線時序，包括上升沿時間、脈寬長度和數(shù)據(jù)長度，從而能夠實現(xiàn)一種雙方約定的保密通信。總線輸出將根據(jù)設定的總線通信方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，具體將實現(xiàn)通信鏈路的應答，并實現(xiàn)將數(shù)據(jù)傳輸至指定地址的智能終端4或遠端數(shù)據(jù)服務器5。圖7為力防盜系統(tǒng)的信號處理方法流程圖；其步驟具體包括步驟100 :開始；具體的，表示該信號處理方法流程的執(zhí)行。步驟200 :數(shù)據(jù)采集；具體的，輪詢力傳感器陣列模塊采集每個多維力傳感器輸出的三維空間接觸力數(shù)據(jù)，以得到當前狀態(tài)的檢測數(shù)據(jù)，進一步，需要根據(jù)采集的每個多維力傳感器輸出的三維空間接觸力數(shù)據(jù)來監(jiān)測力傳感器陣列模塊中每個多維力傳感器的工作狀態(tài)，以防止由于多維力傳感器損害而引起檢測數(shù)據(jù)的不準確。步驟300 :數(shù)據(jù)處理；具體的，對于采集的三維空間接觸力數(shù)據(jù)，進行相應的預處理和解耦計算，以降低數(shù)據(jù)傳輸誤差和通道耦合誤差，同時，根據(jù)計算處理后得到的力信息與預先設置的閥值進行比較，以聯(lián)動下一步的工作狀態(tài)，進一步的，將當前力防盜系統(tǒng)的狀態(tài)實時推送到家庭智能終端4上。步驟400 :閥值超限？具體的，如果是，則跳到步驟500進行報警處理，如果否，則跳到步驟200繼續(xù)進行數(shù)據(jù)采集。步驟500 :報警處理；具體的，當發(fā)生閥值超限時，需要進行相應的報警機制處理，特別是，當檢測到有盜竊者入室盜竊行為發(fā)生時，將實時驅動相應的報警單元，例如聲、光和電等報警設備，進一步的，報警處理可聯(lián)動其他輔助報警裝置，以實現(xiàn)多重報警處理和防護，更進一步的，報警處理將采集的現(xiàn)場狀態(tài)信息，將盜竊者用力信息和圖像信息等實時上傳至遠端安全數(shù)據(jù)服務器5中作為證據(jù)留存。步驟600 :結束；具體的，表示完成該信號處理方法流程的執(zhí)行。圖8為力防盜系統(tǒng)信號處理方法的數(shù)據(jù)采集流程圖；其步驟具體包括步驟210 :開始；具體的，表示該信號處理方法流程的執(zhí)行。步驟220 :力傳感器陣列輪詢；具體的，當需要檢測力傳感器陣列模塊是否正常工作，或采集力傳感器陣列模塊的數(shù)據(jù)時，首先進行力傳感器陣列輪詢，通過采用鏈式查詢方法，實現(xiàn)對力傳感器陣列中每個多維力傳感器的順序輪詢。步驟230 :力傳感器數(shù)據(jù)接收；具體的，當完成步驟220力傳感器陣列輪詢后，表明已完成對力傳感器陣列中每個多維力傳感器的輪查詢，同時采集到每個多維力傳感器的數(shù)據(jù)，步驟230力傳感器數(shù)據(jù)接收采集的數(shù)據(jù)，并進行相應的狀態(tài)數(shù)值分析，以檢測每個多維力傳感器的工作狀態(tài)。步驟240 :數(shù)據(jù)正常？具體的，當判斷結果為否時，跳到步驟250異常數(shù)據(jù)定位；當判斷結果為真時，跳到步驟290結束；具體的，通過步驟230力傳感器數(shù)據(jù)接收處理后，將得到力傳感器陣列模塊中每個多維力傳感器的工作狀態(tài)，特別的，根據(jù)存儲的每個多維力傳感器基準標定數(shù)據(jù)，來判斷當前每個多維力傳感器的工作狀態(tài)是否正常。步驟250 :異常數(shù)據(jù)定位；具體的，當檢測到某個多維力傳感器的工作狀態(tài)異常時，需要能夠確切定位，即需要清楚是第幾號多維力傳感器出現(xiàn)問題，為此，本發(fā)明在進行多維力傳感器數(shù)據(jù)傳輸時，在基于原有的通信協(xié)議基礎上，擴展定義一種標識協(xié)議，通過該標識協(xié)議來實現(xiàn)對力傳感器模塊中每個多維力傳感器的識別，特別的，該標識協(xié)議唯一的代表了每個多維力傳感器，因此，在本發(fā)明中，將該標識協(xié)議所定義的數(shù)據(jù)格式存放在非易失存儲單元中，這樣，當檢測到某多維力傳感器數(shù)據(jù)異常并需要定位時，可以直接從非易失存儲單元中直接讀取標識協(xié)議內容，從而快速實現(xiàn)異常數(shù)據(jù)定位功能。步驟260 :力傳感器自修復；具體的，當通過步驟250異常數(shù)據(jù)定位后，清楚第幾號多維力傳感器存在問題，此時，發(fā)送修復命令至該多維力傳感器，從而使得該多維力傳感器進入自修復狀態(tài)，具體包括電壓自檢測、基準自檢測、零點重采、定時清零和通信聯(lián)絡等操作。步驟270 :力傳感器正常？具體的，當通過步驟260力傳感器自修復操作后，力防盜系統(tǒng)會重新檢測該多維力傳感器修復狀態(tài)，以進一步判斷多維力傳感器是否正常，如果是，則表明多維力傳感器自修復成功，可以正常工作，跳到步驟290結束，如果否，則表明多維力傳感器自修復失敗，無法正常工作，跳到步驟280力傳感器更換信息。步驟280 :力傳感器更換信息；具體的當多維力傳感器無法實現(xiàn)自修復功能時，此時表明多維力傳感器受到嚴重錯誤，力防盜系統(tǒng)會根據(jù)收集的信息，包括異常傳感器編號、錯誤代碼和時間等詳細信息存入本地存儲器中，并同時推送到用戶的家庭智能終端5上，以及時提醒用戶進行更換或維修等工作。步驟290 :結束；具體的，表示完成該工作方法流程的執(zhí)行。圖9為力防盜系統(tǒng)信號處理方法的數(shù)據(jù)處理流程圖。其步驟具體包括步驟310 :開始；具體的，表示該信號處理方法流程的執(zhí)行。步驟320:數(shù)據(jù)預處理；具體的，當力防盜系統(tǒng)自檢測正常，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集流程后，得到一組原始三維空間接觸力數(shù)據(jù)，由于在數(shù)據(jù)采集過程中，會引入噪聲干擾，典型如高斯噪聲，脈沖干擾噪聲以及混合信號干擾噪聲等，此時，需要對采集的原始三維空間接觸力數(shù)據(jù)進行預處理，以降低噪聲信號的進一步傳遞，同時提高三維空間接觸力數(shù)據(jù)的可靠性。步驟330 :解耦處理；具體的，力防盜系統(tǒng)中力傳感器陣列模塊是基于多維力傳感器陣列設計，每個多維力傳感器可以實時同步的檢測和輸出反映正向、橫向、縱向的物體受力狀態(tài)，但由于多維力傳感器在設計中存在通道交叉耦合等因素，需要對每個多維力傳感器的輸出數(shù)據(jù)進行必要的解耦處理，以消除通道耦合，從而可以進一步的提高對輸出正向、橫向、縱向的物體受力精確狀態(tài)。為了能夠更好理解解耦計算，以進一步解釋解耦計算過程，此處加以說明設力傳感器陣列模塊中使用的多維力傳感器為三維力傳感器，記Fn= (Fnx, FNy，F(xiàn)nz)為力傳感器陣列模塊中第N個三維力傳感器輸出的，N取值范圍為1、2、3、4，其中Fnx表示力傳感器陣列模塊中第N個三維力傳感器在橫向(X軸向)上檢測的力信息，F(xiàn)Ny表示力傳感器陣列模塊中第N個三維力傳感器在縱向(y軸向)上檢測的力信息，F(xiàn)nz表示力傳感器陣列模塊10中第N個三維力傳感器在正向(z軸向)上檢測的力信息，Cn表不為力傳感器陣列模塊10中第N個三維力傳感器所對應的解耦矩陣，可表示為
權利要求
1.一種力防盜系統(tǒng)，包括電連接的窗體(I)、信號處理板(2)、通信網絡(3)、智能終端(4)和數(shù)據(jù)服務器(5)，其特征在于所述窗體(I)為家庭中使用或安裝的窗戶，在窗體(I)的四周上設置有多維力傳感器， 形成窗體(I)上的力傳感器陣列，所述力傳感器陣列包括第一多維力傳感器(11)、第二多維力傳感器(12)、第三多維力傳感器(13)、第四多維力傳感器(14)；第一多維力傳感器(11)安裝在窗體(I)的上側，用于檢測接觸或作用在窗體(I)上側時，產生的三維空間接觸力數(shù)據(jù)，當盜竊者在攀爬窗戶中有任何動作接觸到窗體(I)上側時，第一多維力傳感器(11)在窗體(I)上側進行橫向、縱向和正向的接觸力采集；第二多維力傳感器(12):安裝在窗體(I)的右側，用于檢測接觸或作用在窗體(I)右側時，產生的三維空間接觸力數(shù)據(jù)，當盜竊者在攀爬窗戶中有任何動作接觸到窗體(I)右側時，第二多維力傳感器(12 )在窗體(I)右側進行橫向、縱向和正向的接觸力采集；第三多維力傳感器(13)安裝在窗體(I)的下側，用于檢測接觸或作用在窗體(I)下側時，產生的三維空間接觸力數(shù)據(jù)，當盜竊者在攀爬窗戶中有任何動作接觸到窗體(I)下側時，第三多維力傳感器(13)在窗體(I)下側進行橫向、縱向和正向的接觸力采集；第四多維力傳感器(14)安裝在窗體(I)的左側，用于檢測接觸或作用在窗體(I)左側時，產生的三維空間接觸力數(shù)據(jù)，當盜竊者在攀爬窗戶中有任何動作接觸到窗體(I)左側時，第四多維力傳感器(14 )在窗體(I)左側進行橫向、縱向和正向的接觸力采集；所述信號處理板(2)，包括電連接的多路切換開關、第一計算單元、第二計算單元、總線驅動電路、第三計算單元、使能控制電路、報警電路、數(shù)據(jù)上傳，信號處理板(2)通過窗體 (O中的力傳感器陣列相應的數(shù)據(jù)采集、計算、輸出，給出的力防盜系統(tǒng)預警判斷，經通信網絡(3 )傳到智能終端(4)和數(shù)據(jù)服務器(5 )中，其中多路切換開關用于實現(xiàn)對力傳感器陣列輸出三維空間接觸力數(shù)據(jù)的切換功能；第一計算單元用于實現(xiàn)對采集的三維空間接觸力數(shù)據(jù)進行第一級計算處理，以降低三維空間接觸力數(shù)據(jù)在電陣列傳輸過程中由于地噪聲以及開關切換頻率外界干擾信號；第二計算單元用于實現(xiàn)對力傳感器陣列中每一個多維力傳感器的解耦分析處理，采用電可擦除的存儲器來存儲力傳感器陣列中每一個多維力傳感器的解耦矩陣，并設計基于可編程邏輯陣列來實現(xiàn)快速乘法運算邏輯陣列電路來完成第二計算單元；總線驅動電路用來實現(xiàn)對計算后三維空間接觸力數(shù)據(jù)的總線輸出驅動功能，以提高數(shù)據(jù)傳輸速率，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)某鲥e率；第三計算單元用來實現(xiàn)對三維空間接觸力數(shù)據(jù)的融合處理、服務推送以及通信模式設置；使能控制電路用來實現(xiàn)對用戶優(yōu)選或系統(tǒng)默認通信網絡的使能控制，同時用來對聯(lián)動報警設備的控制；報警單元用來實現(xiàn)聯(lián)動報警功能，當通過第三單元判決生效時，即表示有盜竊者入室盜竊或有“攀爬”動作時，通過使能控制電路觸發(fā)報警單元，形成聯(lián)動的聲、光和電的報警設備工作；數(shù)據(jù)上傳用于根據(jù)使能控制電路使能的通信網絡(3 )將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街付ㄔO備或推送到指定智能終端(4)上；通信網絡(3)接受信號處理板(2)傳送的狀態(tài)信息，用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸功能，是有線通信網絡方式，或是無線通信網絡方式； 智能終端(4)用于實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的接收和顯示功能，用于手機、平板電腦或智能電視為用戶提供實時、方便和快速的查看功能； 數(shù)據(jù)服務器(5)用來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的備份功能，將力防盜系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息、現(xiàn)場信息、家庭安全信息通過通信網絡(3 )存入數(shù)據(jù)服務器(5 )中。
2.根據(jù)權利要求I所述一種力防盜系統(tǒng)，其特征在于所述多路切換開關采用固態(tài)接觸開關，用于提升多路切換開關的切換效率和速度。
3.根據(jù)權利要求I所述一種力防盜系統(tǒng)，其特征在于所述多維力傳感器是指能夠輸 出三維空間接觸力數(shù)據(jù)的力傳感器。
4.根據(jù)權利要求I所述一種力防盜系統(tǒng)，其特征在于所述多維力傳感器的數(shù)量根據(jù)檢測面積與每個多維力傳感器支持檢測區(qū)域面積之比來動態(tài)改變。
5.根據(jù)權利要求r4所述一種力防盜系統(tǒng)，其特征在于所述力防盜系統(tǒng)延伸擴展到其他防盜設計中，或為力防盜門，或為力防盜陽臺、或為力防盜地毯。
6.一種使用權利要求I所述力防盜系統(tǒng)的信號處理方法，其特征在于通過獲取力窗體(I)四側的多維力傳感器輸出的三維空間接觸力數(shù)據(jù)，經相應的解耦算法實現(xiàn)對力信息的精確采集，并根據(jù)解耦后的力信息與預加載測試設置的閥值進行三維空間立體比較，以判斷是否有盜竊者入室的盜竊行為發(fā)生，將現(xiàn)場各種信息通過本地通信網絡(3)推送到智能終端(4)或通過現(xiàn)行無線移動網絡通信服務上傳至遠端數(shù)據(jù)服務器(5)留存，實現(xiàn)全方位的家庭防盜預警； 其中，一種力防盜系統(tǒng)的信號處理方法是按以下步驟完成的 a、數(shù)據(jù)采集輪詢第一多維力傳感器(11)、第二多維力傳感器(12)、第三多維力傳感器(13)、第四多維力傳感器(14)采集力傳感器陣列輸出的三維空間接觸力數(shù)據(jù)，以得到當前狀態(tài)的檢測數(shù)據(jù)； b、數(shù)據(jù)處理對于采集的三維空間接觸力數(shù)據(jù)，進行相應的預處理和解耦計算，以降低數(shù)據(jù)傳輸誤差和通道耦合誤差，同時根據(jù)計算處理后得到的力信息與預先設置的閥值進行比較，以聯(lián)動下一步的工作狀態(tài)，將力防盜系統(tǒng)的狀態(tài)實時推送到家庭智能終端(4)上； C、閥值超限？如果是，則進行報警處理，如果否，則繼續(xù)進行數(shù)據(jù)采集； d、報警處理當發(fā)生閥值超限時，需要進行相應的報警處理，當檢測到有盜竊者入室盜竊行為發(fā)生時，將實時驅動相應的報警單元，如聲、光和電報警設備，報警處理將采集的現(xiàn)場狀態(tài)信息，將盜竊者用力信息和圖像信息，經通信網絡(3)實時上傳至遠端智能終端(4)和數(shù)據(jù)服務器(5)中作為證據(jù)留存。
7.根據(jù)權利要求6所述一種力防盜系統(tǒng)的信號處理方法，其特征在于所述解耦計算是設力傳感器陣列模塊中使用的多維力傳感器為三維力傳感器，記Fn= (Fnx，F(xiàn)Ny, Fnz)為力傳感器陣列中第N個三維力傳感器輸出數(shù)據(jù)，N取值1、2、3、4，其中Fnx表示力傳感器陣列中第N個三維力傳感器在橫向即X軸向上檢測的力信息，F(xiàn)Ny表示力傳感器陣列中第N個三維力傳感器在縱向即I軸向上檢測的力信息，F(xiàn)nz表示力傳感器陣列中第N個三維力傳感器在正向即z軸向上檢測的力信息，Cn表示為力傳感器陣列中第N個三維力傳感器所對應的解耦矩陣，表示為
全文摘要
本發(fā)明提供一種力防盜系統(tǒng)及信號處理方法，包括電連接的窗體、信號處理板、通信網絡、智能終端和數(shù)據(jù)服務器。在窗體的四側上設置多維力傳感器，形成窗體上的力傳感器陣列，信號處理板包括多路切換開關、第一計算單元、第二計算單元、總線驅動電路、第三計算單元、使能控制電路、圖像采集電路、報警電路、數(shù)據(jù)上傳。在獲取窗體的三維空間力傳感器陣列信息后，經相應的解耦算法實現(xiàn)對力信息的精確采集，并根據(jù)解耦后的力信息與預加載測試設置的閥值進行三維空間立體比較，判斷是否有盜竊者入室盜竊行為發(fā)生，現(xiàn)場各種信息通過本地通信網絡推送到智能終端，或通過現(xiàn)行無線移動網絡通信服務上傳至遠端數(shù)據(jù)服務器留存，實現(xiàn)全方位的家庭防盜預警。
文檔編號G08B25/00GK102982635SQ201210486620
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權日2012年11月26日
發(fā)明者羅健飛, 吳仲城, 申飛 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院