СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЛИНЕЙНОГО УЧАСТКА ГРАНИЦЫ Российский патент 2012 года по МПК G08B13/196 

Изобретение относится к области охраны границы и может быть использовано для обеспечения антитеррористической безопасности.

Известны средства поражения нелетального действия систем активной защиты на основе дымогазогенераторов, заполняющих пространство густым, непрозрачным дымом (газом); звуковых оповещателей, генерирующих звуковые волны сложной формы; стробоскопов, генерирующих ослепительные вспышки света [Системы активной защиты. // Системы безопасности, 2005 г., №2, с.151 - аналог; Заявка RU №94024228, МПК F41H 9/06, G08B 7/00, опубл. 27.08.1996]. Недостатком всех этих средств является то, что они демаскируют охраняемый объект при срабатывании, а также невозможность регулировки степени их воздействия на нарушителя. Наиболее часто применяемым средством в системах поражения систем активной защиты особо важных объектов является инженерная мина [Гутенко П.Д., Матин Г.А. Минное оружие. М: 1988, 95 с. Шевчук М.К., Катуркин Е,А. Как преодолевать инженерные заграждения. М.: 1961, 182 с.]. Мины наносят поражение силой взрывной волны и разлетающимися при взрыве осколками и другими продуктами взрыва. Применение минного оружия в технике обеспечения защиты и безопасности обусловлено наличием современных средств механизации установки мин, использованием заряда направленного поражения и электронных взрывателей с элементом неизвлекаемости, существенным повышением механической прочности мин и их компонентов, а также возможностью их применения совместно с устройством сигнализации и управления состоянием инженерных мин [Патент РФ №2215974, МПК F41H 11/00, опубл. 10.11.2003]. Недостатками данного аналога являются невозможность регулирования степени воздействия на нарушителя; наличие при срабатывании фугасного эффекта, звука, вспышки, демаскирующих охраняемый объект; невозможность применения в условиях закрытых помещений, так как подрыв минных устройств может нанести разрушения охраняемому объекту; невозможность быстрой перезарядки системы поражения; сложности перевода большинства систем поражения на основе минирования в безопасное состояние; высокая стоимость системы за счет использования дорогостоящего оборудования и специально подготовленного обслуживающего персонала; возможность преодоления системы с помощью саперных средств.

Широко известно, что для увеличения времени задержки нарушителя на периметрах территорий охраняемых объектов, оборудованных заградительными инженерными сооружениями (стенки, барьеры, железобетонные заборы и т.д.), дополнительно используют заграждения из высокопрочной колючей проволоки или режущей ленты, обычно выполняемые в форме параллельных "нитей", "сеток", плоских или объемных "спиралей Бруно". Для обнаружения факта вторжения совместно с заграждениями устанавливают извещатели (датчики, детекторы и т.п.) охраны, содержащие токо- или виброчувствительные элементы. Эти извещатели выдают сигнал тревоги при деформации заграждения, например при обрыве или замыкании между собой электропроводящих "нитей", или при появлении специфического спектра механических вибраций. В известных извещателях в качестве чувствительного элемента обычно используют электрические проводники, микрофоны, геофоны или специальные виброчувствительные кабели.

Настоящее изобретение содержит следующий сходный признак с общеизвестными устройствами: использование металлопроволочных заграждений в качестве чувствительного элемента извещателя.

Основным недостатком упомянутых извещателей является отсутствие возможности обнаружения без прямого механического воздействия тела нарушителя на элементы конструкции заграждения. Кроме того, применение подобных извещателей совместно с проволочными заграждениями в форме "спиралей Бруно" и "сеток" недостаточно эффективно, поскольку для увеличения "жесткости" соседние кольца спиралей и узлы "сеток" заграждения механически или сваркой соединяют в множестве электрических точек в неразборную конструкцию. В этом случае обрыв или замыкание "нитей", а также механическая деформация заграждения не воспринимаются токочувствительным элементом. Требуется прокладка дополнительных сигнальных электропроводников. Поиск точек замыкания, обрыва и ремонтное восстановление таких проводников в местах обрыва существенно затруднены. Виброчувствительные извещатели вырабатывают повышенную частоту ложных тревог из-за резонансных вибраций проволоки, возникающих от помеховых ветровых нагрузок, движущегося транспорта и индустриального оборудования.

Указанные недостатки частично устраняют при использовании известных извещателей охраны с чувствительными элементами в виде длинных линий поверхностных радиоволн.

Общеизвестно (И.Е.Ефимов, Г.А.Останькевич. Радиочастотные линии связи. М., Связь, 1977 г., стр.57, 91), что в свободном пространстве вдоль двухпроводной или многопроводной линии электросвязи возбуждается электромагнитное поле в форме поверхностных радиоволн, если к началу линии подключен генератор высокочастотного (ВЧ) напряжения, к концу линии подключена электрическая нагрузка, а длина линии много больше длины радиоволны. Разнесенные в пространстве проводные шины линии образуют пространственный волновод, характеризуемый величиной волнового сопротивления. Режим поверхностных волн зависит от соотношения между "падающей" (бегущей) волной, идущей по открытому волноводу от генератора к нагрузке, и "отраженной" волной, идущей от нагрузки к генератору. Режим характеризуется координатами местоположения максимумов (пучностей) и минимумов (узлов) излучаемой в пространство энергии поля вдоль линии. Этот режим называют режимом "стоячей" волны. Расстояние между экстремумами и их электрические координаты, выраженные в длинах радиоволн, характеризуют пространственные "фазу" и "частоту" (моду) стоячей волны. Тело нарушителя при вторжении в пространство волновода изменяет фазу волны и волновое сопротивление линии, что электрически отображается в нагрузке в форме модуляции амплитуды напряженности принимаемого ВЧ поля. Контролируя амплитуду (глубину) модуляции и анализируя временной спектр модуляционного сигнала, принимают решение о факте обнаружения при отсутствии механического контакта тела нарушителя с проводами линии.

Сходным признаком является проводная линия электросвязи.

Основным недостатком извещателей с использованием одномодовых линий поверхностных волн в качестве чувствительного элемента является неравномерность чувствительности вдоль линии. Это вызвано тем, что амплитуда модуляционного сигнала зависит от местоположения точки приближения тела нарушителя к линии, т.е. от пространственной фазы стоячей волны в этой точке, при этом точки повышенной чувствительности в пучностях излучения поля чередуются с точками пониженной чувствительности в узлах поля вплоть до появления вдоль линии "зон необнаружения", через которые нарушитель может преодолеть заграждение без выдачи тревожного сигнала.

Этот недостаток, неравномерность чувствительности, устраняется согласно известному "Способу обнаружения нарушителя" (см. Патент RU ^№2037881, МКИ G08B, 13/18, опубл. 19.06.95), по которому длинную двухпроводную линию в режиме поверхностных стоячих волн используют в качестве чувствительного элемента извещателя охраны, сравнивают уровень интенсивности колебаний в точке приема с опорным значением и формируют сигнал тревоги при отклонении уровня от опорного. Способ отличается тем, что с целью повышения надежности обнаружения изменяют пространственную фазу, а следовательно, и "моду" пространственной стоячей волны в протяженном волноводном чувствительном элементе. Приведенный в упомянутом патенте пример устройства содержит генератор ВЧ колебаний и первое фазосдвигающее устройство, подключенное к первому входу линии, второе фазосдвигающее устройство и резистивную электрическую нагрузку, подключенные ко второму входу линии, а также ВЧ полосовой фильтр, функциональный усилитель-детектор с цифровой многоканальной автоматической регулировкой усиления (АРУ), генератор НЧ опорных импульсов, вычитающую схему, инверсную амплитудно-пороговую схему, цифровой пороговый счетчик-интегратор импульсов, схему аналого-цифрового управления и синхронизации работы элементов устройства во времени.

Сходными признаками настоящего изобретения с известным способом являются: использование проводной линии поверхностных радиоволн, сравнение уровня амплитуды ВЧ колебаний с опорным уровнем, формирование сигнала тревоги, изменение фазы поверхностной волны.

Сходными признаками настоящего изобретения с приведенным в описании упомянутого способа примером реализации устройства являются: передатчик и приемник ВЧ электромагнитного поля, чувствительный элемент в виде проводной линии поверхностных волн, две проводные шины, генератор ВЧ колебаний, первый и второй блоки фазовой задержки поверхностной волны, преобразователь напряжения питания, генератор опорных НЧ импульсов, полосовой ВЧ фильтр, функциональный усилитель-детектор, дискретно-аналоговая разностная схема, инверсная амплитудно-пороговая схема, пороговый счетчик-интегратор и схема управления исполнительным реле.

Недостатком известного способа является то, что в нем не раскрыты признаки, обеспечивающие возможность контроля механических деформаций металлопроволочных периметровых заграждений и возможность получения сигнальной информации о направлении движения нарушителя через контролируемый периметр. Недостатком известного устройства является то, что в нем не раскрыты функциональные элементы и связи, обеспечивающие энергопитание и синхронную работу составных частей в пространстве, без чего техническая реализация устройства представляется невозможной.

Известен станок для отстрела оружия по пат. РФ №2082932, МПК 6 F41A 31/00, опубл. 27.06.97 г. Станок содержит массивное основание, приспособление для фиксации и задний упор. Приспособление не предназначено для боевых действий и не содержит системы дистанционного управления.

Известна установка для крепления оружия на транспортном средстве по пат. РФ №2026527, МПК 6 F41A 23/34, которая содержит ствол, приводы горизонтального и вертикального перемещения и ограничители углов поворота ствола в горизонтальной и вертикальной плоскости. Стрельба ведется с транспортного средства, прицеливание осуществляет стрелок путем горизонтального и вертикального поворота ствола вручную. Перемещение транспортного средства и его разворот обеспечивают дополнительное расширение сектора обстрела.

Недостатки устройства заключаются в том, что оно не предназначено для дистанционного управления стрельбой, а стрелок во время боевых действий подвергается значительной опасности. Система дистанционного контроля (охраны) вообще не предусмотрена.

Опыт охраны объектов и ведения боевых действий войсками на Северном Кавказе и в Таджикистане, а также недостаток в войсках специальных и противотранспортных инженерных мин, средств установки различных инженерных боеприпасов в управляемом варианте инициировали выполнение работы по расширению арсенала контрольно-сигнальных устройств и устройств для управления состоянием инженерных мин.

Известны устройства для прикрытия (охраны) локальных участков местности, позволяющие обнаружить нарушителя на подступах к ним, и устройства для управления состоянием инженерных мин, установленных для поражения противника в охраняемом (обороняемом) районе.

Недостатком сигнальных устройств является ограниченность их применения -только для охраны объектов. При этом цель не поражается, а принимаются меры к задержанию. В современных условиях, в ходе ликвидации очагов напряженности возникает необходимость не только в обнаружении и задержании противника, но часто и в его ликвидации.

Недостатком устройств для управления состоянием инженерных мин (УМП, УМП-2, УМП-3, УМПН-68, ВКПМ-1, ВКПМ-2, взрыватель МВЭ-НС) также является ограниченность их применения - только для поражения противника. При этом для сигнализации о приближении его к охраняемым (обороняемым) рубежам устанавливаются сигнальные мины СМ. Звуковой и световой сигналы СМ при срабатывании могут внести изменения в замысел противника.

Известно контрольно-сигнальное устройство "Кристалл-М", предназначенное для прикрытия (охраны) локальных участков местности и содержащее линейную часть ЛС-2 и сигнальный прибор. Сигнальный прибор состоит из вентильного каскада, задающего генератора и двух ключевых каскадов включения звуковой и световой сигнализации.

Недостатком этого устройства является то, что конструкция сигнального прибора и работа электрической схемы не позволяют подключать к нему средства взрывания боеприпасов и выполнять таким образом дополнительную функцию - поражение противника.

Предлагаемым изобретением решается задача сочетания в подобных устройствах функций не только сигнализации о воздействии на линейную часть, но и в случае необходимости поражения цели инженерными минами. Для достижения этого технического результата сигнально-заградительное устройство, содержащее контрольные провода, соединенные с входами прибора, состоящего из последовательно соединенных вентильного каскада, задающего генератора, ключевого каскада включения звуковой сигнализации, ключевого каскада включения световой сигнализации, снабжено электровзрывной сетью с инженерными боеприпасами и боевой цепью, состоящей из тумблера управления ее состоянием, диода, транзисторного ключа, накопительного конденсатора, реле, линейных зажимов, причем выход ключевого каскада включения звуковой сигнализации через диод соединен с входом транзисторного ключа и накопительным конденсатором, в выходной цепи транзисторного ключа включено реле, нормально разомкнутые контакты которого включены в цепь подачи напряжения на линейные зажимы, соединенные с электровзрывной сетью.

Известна система охраны и обороны по патенту РФ на изобретение №2270973, которая содержит, по меньшей мере, одну единицу дистанционно управляемого стрелкового оружия с приводами горизонтального и вертикального перемещения и управляющий компьютер.

Недостаток - система не адаптирована для охраны и обороны границы.

Известна система защиты границы по патенту РФ на изобретение №2365857, МПК, G08B13/00, опубл. 27.08.2009 г. (прототип способа и устройства). Эта система содержит подсистему видеонаблюдения при помощи видеокамер и средства поражения нарушителей: мины и дистанционно-управляемое стрелковое оружие.

Несмотря на значительную боевую оснащенность эта система имеет существенные недостатки: невозможность вести видеонаблюдение в ночное время и в непогоду (туман, снег или дождь), а также большой расход энергии на круглосуточную постоянную подсветку.

Задача создания изобретения, совпадающая с техническим результатом, достигнутым при использовании изобретения: обеспечение эффективного видеонаблюдения в темное время суток и при непогоде при минимальных энергетических затратах и обеспечение обнаружения оптических приборов, направленных в сторону охраняемого объекта (границы).

Решение указанных задач достигнуто в способе защиты линейного участка границы, заключающемся в том, что постоянно осуществляют контроль состояния систем, отвечающих за безопасность границы, в том числе подсистемы сбора и обработки информации, подсистемы видеонаблюдения при помощи видеокамер, согласно изобретению осуществляют подсветку при помощи лазеров подсветки и, дополнительно осуществляют видеонаблюдение при помощи тепловизоров. Иформация с тепловизоров и видеокамер передается на компьютер и монитор, подключенные к ним, и одновременно записывается в блок памяти, например на жесткий диск компьютера. Тепловизоры и видеокамеры установлены вдоль линейного участка границы с чередованием. Дополнительно применены вибрационные средства обнаружения,

Решение указанных задач достигнуто в системе защиты линейного участка границы, включающей компьютер, к которому подключены видеокамеры, тем, что согласно изобретению видеокамеры оборудованы лазерами подсветки, а к компьютеру дополнительно подключены тепловизоры, размещенные вдоль границы на столбах заграждения. На столбах заграждения установлены вибрационные средства обнаружения, содержащие чувствительные элементы и блоки обработки сигналов. Тепловизоры и видеокамеры установлены с чередованием. Лазеры подсветки выполнены с возможностью работы в диапазоне невидимого спектра Лазеры подсветки выполнены с возможностью работы в инфракрасном диапазоне.

Тепловизор - устройство для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности. Распределение температуры отображается на экране монитора компьютера (или записывается в его памяти на жестком диске) как цветовое поле, где определённой температуре соответствует определённый цвет. Как правило, на дисплее отображается диапазон температуры видимой в объектив поверхности. Типовое разрешение современных тепловизоров - 0,1°С. В наиболее бюджетных моделях тепловизоров информация записывается в память устройства и может быть считана через интерфейс подключения к компьютеру. Такие тепловизоры обычно применяют в паре с персональным компьютером - ПК и с программным обеспечением, позволяющим принимать данные с тепловизора в режиме реального времени.

Различают наблюдательные и измерительные тепловизоры. Первые просто делают изображение в инфракрасных лучах видимым в той или иной цветовой шкале, они применяются в системах безопасности. Измерительные тепловизоры, кроме того, присваивают значению цифрового сигнала каждого пиксела соответствующую ему температуру, в результате чего получается картина распределения температур. Применяются тепловизоры в различных областях техники, но их применение ограничено относительно высокой стоимостью. До последнего времени тепловизоры не могли конкурировать с видеокамерами из-за высокой стоимости. Но учитывая, что видеокамеры обеспечивали видеонаблюдение в ночное время только с применением инфракрасной подсветки, которые потребляют много энергии, появилась возможность замены видеокамер тепловизорами.

Сущность изобретения поясняется чертежами и фото (фиг.1…5), где:

на фиг.1 представлена схема системы защиты линейного участка границы,

на фиг.2 представлена схема видеокамеры с лазерной посветкой,

на фиг.3 представлена схема тепловизора,

на фиг.4 приведена схема ограждения.

на фиг.5 (фото) приведено обоснование интервала установки тепловизоров и видеокамер наблюдения для идентификации человека (нарушителя границы).

Система безопасности для реализации предложенного способа (фиг.1…5) предназначена для линейного участка границы 1, вдоль которой выполнено заграждение 2, содержащее столбы 3 и натянутую между ними сетку 4. Система содержит подсистему обработки информации 5, содержащую в свою очередь компьютер (системный блок) 6, подключенный к нему монитор 7, клавиатуру 8, манипулятор типа «мышь» 9. Платы видеоввода и мультиплексор на схеме (фиг.1) не показаны, предполагается, что они входят в состав копмьютера. 6. Программное обеспечение для работы системы разработано и подано на регистрацию в ФИПС.

Все комплектующие подсистемы сбора и обработки информации 5 и других подсистем соединены электрическими связями 10. Система защиты линейного участка границы также содержит подсистему видеонаблюдения 11, в которую входят видеокамеры 12, с лазерной подсветкой 13, также соединенные проводными каналами связи 10 с компьютером 6. Кроме того, система содержит подсистему тепловизионного наблюдения 14, в которую входят тепловизоры 15, соединенные электрическими связями 10 с компьютером 6.

Система может дополнительно содержать подсистему вибрационного обнаружения 16, содержащую в свою очередь вибрационное средство обнаружения 17, которые установлены на столбах 3, и подсоединенные к нему чувствительные элементы 18, смонтированные на сетке 4 в два ряда.

Основной особенностью системы является применение в ней лазерной подсветки 13 и тепловизоров 15 (фиг.1). Видеокамеры 12 и тепловизоры 15 имеют определенные зоны охвата 19 (фиг.2 и 3) в вертикальной и горизонтальной плоскостях и выполнены с возможностью поворота как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях. Обнаружение человека (нарушителя границы) современными средствами обеспечивается на расстоянии до 400 м (фиг.5). Таким, образом, оптимальное расстояние между видеокамерами (тепловизорами) в настоящее время составляет 300…400 м. При меньшем расстоянии стоимость системы значительно увеличится из-за относительно высокой стоимости видеокамер и тепловизоров, а при большем - объект (правонарушитель) может быть не распознан.

Система защиты линейного участка границы 1 работает следующим образом (фиг.1…5). Включают компьютер 6 и подают питание на все подсистемы, в том числе подсистемы 11, 14 и 16. Вся информация с подсистем 11, 14 и 16 передается на компьютер 6. Визуальная информация с видеокамер 12 и тепловизоров 15 отображается на мониторе 7. Информация с тепловизоров 15 снимается не только днем, но и в ночное время без подсветки. Подсветка лазерами подсветки 13 лазерным лучом в невидимом диапазоне также позволяет вести видеонаблюдение с видеокамер 12 в ночное время и в непогоду: туман, снег или дождь. Лазерная подсветка обеспечивает обнаружение оптических приборов на большом расстоянии. Кроме того, расход энергии на лазерную подсветку на порядок меньше, чем при освещении в видимом спектре или с применением некогеретного источника ИК-излучения.

Применение способа и системы позволило:

1. Обеспечить абсолютную безопасность на границе в любое время суток, в том числе ночью.

2. Обеспечить виденаблюдение в непогоду: туман, снег, дождь.

3. Снизить на порядок затраты на обслуживание системы за счет уменьшения затрат на подсветку лазером по сравнению с другими видами подсветки, в том числе и некогерентным ИК-излучением.

4. Обеспечить невидимость подсветки.

5. Обеспечить обнаружение оптических приборов нарушителей.

6. Обеспечить удобство и комфорт в работе пограничников.

Изобретение относится к способу защиты границы территории. Техническим результатом является снижение стоимости применяемого оборудования с одновременным обеспечением видеонаблюдения в темное время суток и при плохой видимости, а также обеспечение обнаружения оптических приборов, направленных в сторону охраняемого объекта. В способе посредством подсистемы видеонаблюдения с видеокамерами и тепловизорами, установленными вдоль линейного участка границы с чередованием, с использованием подсветки при помощи лазеров подсветки, а также подсистемы сбора и обработка информации, непрерывно осуществляют передачу информации с тепловизоров на компьютер и монитор, подключенные к ним, и одновременно записывают в блок памяти, например на жесткий диск компьютера. На столбах заграждения установлены вибрационные средства обнаружения, содержащие чувствительные элементы и блоки обработки сигналов. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ защиты линейного участка границы, заключающийся в том, что постоянно осуществляют контроль состояния систем, отвечающих за безопасность границы, в том числе подсистемы сбора и обработки информации, подсистемы видеонаблюдения при помощи видеокамер, отличающийся тем, что тепловизоры и видеокамеры устанавливают вдоль линейного участка границы с чередованием, осуществляют подсветку при помощи лазеров подсветки и дополнительно осуществляют видеонаблюдение при помощи тепловизоров, информация с тепловизоров и видеокамер передается на компьютер и монитор, подключенные к ним, и одновременно записывается в блок памяти, например, на жесткий диск компьютера.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно применены вибрационные средства обнаружения.