一种越界报警系统及越界报警方法

本发明属于微震检测领域，尤其涉及一种越界报警系统及越界报警方法。

背景技术：

1、随着视频监控的发展，许多安防系统都安装了视频监控，但是视频监控可能存在盲区，无法完全覆盖到所有区域，这可能会被不法分子利用进行犯罪活动。而且视频监控系统的数据可能面临被黑客攻击、篡改或窃取的风险，这可能泄露个人信息或导致安全漏洞。在光照、阴影、天气等因素的影响下，会导致误报率增高，增加了处理虚假警报的成本和时间。视频监控系统在夜间、恶劣天气条件下摄像头视角、分辨率都可能有所下降。

2、红外线监控也存在类似的缺点，容易受到环境因素的影响和光源热源的干扰。监控范围和距离有一定的限制，无法覆盖过大或过远的区域。

3、而且视频监控和红外监控只能解决地面入侵，而无法判断地下的入侵情况。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于提供一种越界报警系统及越界报警方法，解决视频监控和红外监控只能解决地面入侵，而无法判断地下的入侵情况的问题。

2、本发明是这样实现的，

3、一种越界报警系统，该系统包括：数据采集单元，监控中心和警示单元，所述监控中心与警示单元通过无线通信方式传送数据信息，其中：

4、所述数据采集单元包括多个微震传感器作为微震监测点；

5、所述监控中心设置越界报警区域，包括通信模块，数据处理模块，微震定位模块以及越界分析计算模块；

6、其中，所述数据处理模块根据数据采集单元采集的数据归一化处理，并根据数据采集单元的布局确定搜索空间；

7、所述微震定位模块以改进震源扫描direct算法的亮度函数为目标函数，通过改进震源扫描direct算法在搜索空间内求解最优化目标函数的全局最优解，作为最终的震源定位结果；

8、所述越界分析计算模块根据震源定位结果以及越界报警区域进行越界分析；

9、所述警示单元根据越界分析结果选择是否示警。

10、进一步地，改进震源扫描direct算法的亮度函数为：

11、，

12、式中，是地面微震传感器总数，是指某个空间点，是指某个时刻，是第个微震传感器接收微震信号的归一化振幅，是从点处到微震传感器的微震走时，是以微震走时为中心所取时窗内的取样点数，i为时窗内的样点序号，为根据相对振幅大小所取的权重系数，为极性校正项，其中为点处到微震传感器的射线路径与震源球的交点；为震源机制的压缩区域；为震源机制的膨胀区域，当射线路径穿过压缩区域时， =1，穿过膨胀区域时， =-1。

13、进一步地，所述改进震源扫描direct算法将一个单位超立方体分割为个超矩形，令为第i个超距形的中心点，为中心点到顶点的距离，令为正常数，若存在，使得超矩形j满足如下条件，则超矩形j为潜在最优超矩形；通过改进震源扫描direct算法先对初始单位超立方中心采样，在每次迭代中识别潜在最优超矩形集合并细分，过程一直持续达到预设迭代次数限制；其中， 为处的目标函数值， 为当前目标函数的最优解；

14、具体步骤包括：

15、步骤s1：将搜索空间正规化为单位超立方，令为第i个超距形的中心点并对处的目标函数值估值，令，g=1，g为超矩形的个数，λ=0，λ为迭代次数；

16、步骤s2：寻找潜在最优超矩形，并放入集合s；

17、步骤s3：选择任意超矩形；

18、步骤s4：细分超矩形,对所有维度方向上的超矩形进行三等分，更新并令g=g+δg，其中δg为新采样点的个数；

19、步骤s5：令s=s-{k}，如果s≠ø，ø为空集，则转到步骤s3；

20、步骤s6：令λ=λ+1，若λ=λ，λ为迭代限制次数，即迭代次数达到限制次数，停止迭代，得到最优化目标函数的全局最优解，即最终的震源定位结果； 否则转到步骤s2。

21、进一步地，所述越界分析计算模块根据震源定位结果以及越界报警区域进行越界分析，包括：

22、利用向量的概念和图形学原理，构建一条以最终的震源位置为模拟原点，并平行于x轴的直线；

23、采用计算公式判断是否越界，计算公式为：

24、，

25、其中，（x0,y0)为最终的震源位置坐标，由震源位置坐标点开始向两边延伸作平行于x轴的直线，为震源位置坐标点所作直线与越界报警区域的交点坐标；t表示交点的数量，为判定是否越界的参量，判定条件为：将所有交点的位置坐标带入，当=1或0时，则位置坐标不在区域内，没有越界，当=-1时，判定越界。

26、一种越界报警方法，该方法包括：

27、采集微震监测点的数据；

28、数据归一化处理，确定搜索空间；

29、以改进震源扫描direct算法的亮度函数为目标函数，通过改进震源扫描direct算法在搜索空间内求解最优化目标函数的全局最优解，作为最终的震源定位结果；

30、根据震源定位结果以及监控区域的边界进行越界分析；

31、根据越界分析结果选择是否示警。

32、进一步地，改进震源扫描direct算法的亮度函数为：

33、，

34、式中，是地面微震传感器总数，是指某个空间点，是指某个时刻，是第个微震传感器接收微震信号的归一化振幅，是从点处到微震传感器的微震走时，是以微震走时为中心所取时窗内的取样点数，i为时窗内的样点序号，为根据相对振幅大小所取的权重系数，为极性校正项，其中为点处到微震传感器的射线路径与震源球的交点；为震源机制的压缩区域；为震源机制的膨胀区域，当射线路径穿过压缩区域时， =1，穿过膨胀区域时， =-1。

35、进一步地，所述改进震源扫描direct算法将一个单位超立方体分割为个超矩形，令为第i个超距形的中心点，为中心点到顶点的距离，令为正常数，若存在，使得超矩形j满足如下条件，则超矩形j为潜在最优超矩形；通过改进震源扫描direct算法先对初始单位超立方中心采样，在每次迭代中识别潜在最优超矩形集合并细分，过程一直持续达到预设迭代次数限制；其中， 为处的目标函数值， 为当前目标函数的最优解；

36、具体步骤包括：

37、步骤1：将搜索空间正规化为单位超立方，令为第i个超距形的中心点并对处的目标函数值估值，令，g=1，为超矩形的个数，λ=0，λ为迭代次数；

38、步骤2：寻找潜在最优超矩形，并放入集合s；

39、步骤3：选择任意超矩形；

40、步骤4：细分超矩形,对所有维度方向上的超矩形进行三等分，更新并令g=g+δg，其中δg为新采样点的个数。

41、步骤s5：令s=s-{k}，如果s≠ø，ø为空集，则转到步骤s3；

42、步骤s6：令λ=λ+1，若λ=λ，λ为迭代限制次数，即迭代次数达到限制次数，停止迭代，得到最优化目标函数的全局最优解，即最终的震源定位结果； 否则转到步骤s2。

43、进一步地，根据震源定位结果以及越界报警区域进行越界分析，包括：

44、利用向量的概念和图形学原理，构建一条以最终的震源位置为模拟原点，并平行于x轴的直线；

45、采用计算公式判断是否越界，计算公式为：

46、，其中，（x0,y0)为最终的震源位置坐标，由震源位置坐标点开始向两边延伸作平行于x轴的直线，为震源位置坐标点所作直线与越界报警区域的交点坐标；t表示交点的数量，为判定是否越界的参量，判定条件为：将所有交点的位置坐标带入，当=1或0时，则位置坐标不在区域内，没有越界，当=-1时，判定越界。

47、本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明方法及系统可以测得地下的入侵情况并且能够应用于复杂的不规则地形环境中，采用更加高效多方面的预警方式，能够实时获得数据，可以识别微小的振动信号并准确定位，不受天气温度的干扰。