[发明专利]一种基于红外测距的室内防漏水系统

说明书

本发明一种基于红外测距的室内防漏水系统，包括主控芯片模块、红外激光发射模块、红外激光接收模块以及报警关水模块；所述主控芯片模块包括主控芯片、控制键盘模块(11)以及显示模块，所述红外激光发射模块包括红外激光发射器及驱动模块，所述红外激光接收模块包括红外激光接收机及信号调理电路，所述报警关水模块包括警报灯与警报铃组成的警报装置、解除警报按键、水阀关闭控制器及短信模块。本发明通过线性调频信号调制的红外激光进行接收及相位测定，从而实现水深测量的目的，并对其进行相应的干预处理以及消息通报。避免因漏水、忘记关闭水流以及室内漏雨等问题造成的财产损失，还可以将其作为精确水量贮存控制仪器进行使用。

技术领域

本发明涉及的是一种室内防漏水系统，具体设计一种基于红外测距的室内防漏水系统，属于红外测距领域。

背景技术

目前人们工作忙碌，经常出现忘记关闭卫生间水龙头、浴缸放水装置等现象，而且北方寒冷地区使用暖气存在漏水可能。并且由于现如今城区基本为楼房建筑，漏水可能造成的财产损失较之以前发生了几何倍的增长。而如何高效、低成本且快速的防止漏水情况发生就成为一个城市住户所需考量的问题。

红外激光测距方法由来已久，是利用红外激光传感器发射红外激光，并利用接受传感器采集物体反射的红外激光，通过数据处理获得目标距离实现测距。一般采用两种方式来测量距离：脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程为发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。相位法测距过程为将红外激光经过连续调制后发射，通过计算返回信号相位与原始相位相比较获得目标距离。当调制频率高时，测量精度高但距离短。当调制频率低时，测量距离远但精度低，因此可以采用频率混频信号进行测量，同时保证测量距离及测量精度。

2018年12月河海大学提出一种全方位测距装置CN208255408U，将红外激光测距技术与移动组件(电机与舵机)相结合，通过脉冲法获得可进行全方位测距的装置；2019年2月广东省双旗设计提出一种红外测距式的新型隐形伸缩晾衣绳装置CN109385852A，利用双红外测距装置获得等高定位点；2019年4月上海谷柏特汽车科技有限公司提出一种红外感应回弹式汽车清洗刷头(CN208745969U)，利用红外激光测距技术的相位法实现快速测量距离和相应控制；2019年4月西南交通大学提出一种基于红外测距的防冻型雨量计(CN208752228U)，利用红外测距技术时间法实现雨量测量。

线性调频(LFM)是一种不需要伪随机编码序列的扩展频谱调制技术。因为线性调频信号占用的频带宽度远大于信息带宽，所以也可以获得很大的系统处理增益。线性调频信号也称为鸟声(Chirp)信号，因为其频谱带宽落于可听范围，听着像鸟声，所以又称Chirp扩展频谱(CSS)技术。线性调频技术在雷达、声纳技术中有广泛应用，例如，在雷达定位技术中，它可用来增大射频脉冲宽度、加大通信距离、提高平均发射功率，同时又保持足够的信号频谱宽度，不降低雷达的距离分辨率。对接收的线性调频信号的检测方法有多种，原理上应用匹配滤波器概念进行检测。匹配滤波方法可以利用原始信号为基准通过时延相关性检测信号与基准信号的相似程度。同时由于匹配滤波方法的时延相关性质可以简便的获得信号相位。由于线性调频信号的瞬时频率随时间的变化而产生线性变化，因此与单频信号相比较可以有效避免因信号周期不同而导致的相位误判事件发生。

水深测量与空间测距存在一定区别。当在空间进行距离测定时，需要对信号的发射与接收时间进行明确存储于计算，对时间的精确度由较高需求，同时需要一个极高的计算速度，否则容易产生距离测量误差较大，因此对数据处理器的要求较为苛刻。然而，即便计算速度足够高也会由于存在计算时间且光速过快而产生较大误差。由于室内所需水深较低，当误差无法满足精确度时可能会造成无法弥补的损失。因此，提出相位差法计算水深。其主要功能为利用匹配滤波方法计算反射信号相位，由于接收端会采集到水底和水面两组反射信号，因此匹配滤波结果会存在两个明显峰值，通过计算峰值差异可以精确测量水深，对数据处理芯片计算速度无过分需求。