СЕЙСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОТЯЖЕННЫХ РУБЕЖЕЙ ОХРАНЫ Российский патент 2015 года по МПК G08B13/00 

Изобретение относится к области охранной сигнализации, в частности к средствам тревожной сигнализации, предназначенным для обнаружения нарушителя, проникающего через зону обнаружения протяженного рубежа охраны и вызвавшего срабатывания средства тревожной сигнализации по факту обнаружения характерных механических колебаний грунта во время движения нарушителя.

Общеизвестны способы и сейсмические устройства обнаружения нарушителей, заключающиеся в преобразовании механических колебаний грунта в аналоговый электрический сигнал, в анализе спектра частот электрического сигнала и выделении характерного полезного сигнала, в сравнении амплитуд полезного сигнала с заданным пороговым уровнем и в формировании сигнала тревоги по превышению порогового уровня амплитудой полезного сигнала. На протяженных рубежах охраны в качестве чувствительного элемента используют сейсмолинии, в состав которых входит группа установленных в грунт вдоль рубежа охраны сейсмоприемников, каждый из которых соединен отдельной проводной линией связи, а все линии связи объединены в общий жгут или многожильный кабель. Общим недостатком является громоздкость сейсмолинии из-за использования многожильных кабельных линий связи и низкая их ремонтопригодность (и как следствие - высокая стоимость проведения ремонта, связанная с необходимостью демонтажа из грунта полного комплекта изделия). Иногда применяют протяженные сейсмолинии, в которых отдельные сейсмоприемники соединены двухпроводной линией связи. Для исключения пропусков нарушителей через рубеж охраны (без выдачи сигнала тревоги) зоны обнаружения соседних сейсмоприемников размещают с взаимным перекрытием. Учитывая, что уровень аналогового сигнала на выходе каждого сейсмоприемника невелик, то помехоустойчивость таких устройств охранной сигнализации находится на низком уровне.

Преобразование механических колебаний грунта в электрический сигнал в сейсмоприемниках может быть основано на различных физических принципах, например, электромагнитном, емкостном, тензорезистивном, пьезорезистивном, магнитоэлектрическом, волоконно-оптическом, пьезоэлектрическом или комбинированным. Наибольшее распространение в практике охраны получили электромагнитные и пьезоэлектрические сейсмоприемники ввиду простоты конструкции и низкой стоимости.

Обычно устройства тревожной сигнализации передают сигналы тревоги в центральный пункт контроля по индивидуальны линиям связи или с помощью уплотняющих концентраторов и, как правило, без локализации места пересечения рубежа охраны человеком - нарушителем.

При большом количестве устройств тревожной сигнализации, установленных на протяженных (до 20 км и более) объектах охраны, таких, как рубежи Государственной границы РФ, участки железнодорожных магистралей или магистральные трубопроводы, традиционные способы контроля становятся неприемлемыми из-за сложности, большого объема и дороговизны оборудования и кабельных линий связи. Функциональная надежность таких систем по обнаружению нарушителя низка из-за низкой помехоустойчивости и неопределенности мест нарушения рубежа охраны. Таким образом, общеизвестные системы контроля протяженных рубежей охраны являются малоэффективными, дорогостоящими и не обладают достаточной помехозащищенностью.

К подобным системам можно отнести, например, известную систему обнаружения вторжения «Intrusion detection system», описанную в патенте US №4107660, МПК G08B 21/00, опубл. 1978 г. и содержащую удаленную контрольную станцию (центральный процессор), к которой посредством линии связи подключено множество процессоров (блоков электронных). К каждому процессору подключено множество датчиков (сенсоров), которые расположены на местности последовательно и объединены между собой параллельным образом при подключении к двухпроводной магистрали в виде сейсмолинии. Один процессор с подключенной к нему группой датчиков обеспечивает охрану одного участка протяженного рубежа длительностью, например, 100 м. Полный комплект процессоров с подключенными к ним датчиками обеспечивает охрану всего протяженного рубежа длительностью, например, 1000 м. В качестве датчиков могут быть использованы как сейсмодатчики (геофоны), так и датчики давления (гидрофоны).

Сходными существенными признаками заявленной и вышеупомянутой системы являются: удаленная контрольная станция (центральный процессор), к которой посредством линии связи подключено множество процессоров (блоков электронных), обеспечение контроля протяженного рубежа охраны с разбиением его на множество участков и формированием тревоги по каждому из участков.

Недостатками системы являются недостаточная помехоустойчивость и низкая ремонтопригодность. Аналоговые сигналы, формируемые датчиками при преодолении нарушителем участка рубежа охраны, передаются по линии связи в процессор, где осуществляется их обработка в определенной полосе частот с формированием признаков тревоги. Так как сигналы от разных датчиков суммируются в пределах одного участка в аналоговом виде и передаются также в аналоговом виде по проводным линиям связи, то помехоустойчивость системы обнаружения вторжения не велика. Другим недостатком системы является то, что тревоги формируются в системе с точностью до одного участка (100 м) и отсутствует возможность локализации места пересечения нарушителем рубежа охраны с точностью до одного сегмента участка (или до одного датчика).

Известно «Сейсмическое устройство обнаружения нарушителя», описанное в патенте RU №2262744, МПК G08B 13/22, опубл. 2005 г. В устройстве в качестве чувствительного элемента используются одна или две сейсмолинии, содержащие группу сейсмоприемников, установленных в грунт вдоль охраняемого рубежа. Устройство также содержит один или два блока электронных, в состав которых входят балансировочный усилитель, анализатор сигнала и исполнительное сигнализационное устройство. Каждый сейсмоприемник содержит последовательно соединенные чувствительный элемент, согласующий усилитель, полосовой фильтр и нормирующий усилитель. Все сейсмоприемники в сейсмолинии объединены сигнальной линией связи, по которой сигналы от каждого сейсмоприемника передаются в блок электронный. В устройстве обеспечен контроль целостности сейсмолинии, а также обеспечено получение дополнительной сигнальной информации о направлении движения нарушителей через рубеж охраны.

Сходными существенными признаками заявленной системы и вышеуказанного устройства являются: сейсмоприемники, блок электронный, анализатор сигнала и исполнительное сигнализационное устройство.

Охрана протяженных рубежей с помощью данного устройства может быть выполнена только большим количеством однотипных изделий с применением концентраторов и многопроводных линий связи, что приведет к большим затратам на оборудование и кабельные коммуникации. Другим недостатком устройства является широкая зона обнаружения у сейсмолинии (до 6 м), что требует широкой зоны отчуждения рубежа охраны. Третьим недостатком является отсутствие возможности локализации места пересечения нарушителем рубежа охраны с точностью до требуемого сегмента участка (с точностью 10-20 м). Четвертым недостатком устройства является низкая помехоустойчивость, вызванная передачей сигналов от сейсмоприемников в блок электронный по сигнальной линии связи в аналоговом виде. Пятый недостаток - низкая ремонтопригодность устройства.

Известны «Устройство и способ обнаружения проникновения человека через контур запрещенной зоны», описанные в патенте RU №2209467, МПК G08 13/16, опубл. 2003 г. Устройство содержит сейсмоприемники, соединенные с центральной аппаратурой поста наблюдения (охраны) с помощью многожильного протяженного кабеля. Каждый сейсмоприемник содержит сейсмический датчик (геофон), соединенный с дифференциальным усилителем. Два парафазных выхода этого усилителя соединены по типу «звезда» с помощью симметричной пары жил кабеля с центральным постом охраны, который содержит приемные модули информации в количестве, равном количеству подключенных сейсмоприемников. Каждый из приемных модулей информации содержит частотный (полосовой) фильтр с полосой пропускания 5-100 Гц. В составе центрального поста охраны используется также блок цифровой обработки (процессор) для окончательного принятия решения по обнаружению нарушителя. В устройстве возможна двухрядная установка сейсмоприемников по два сейсмоприемника в группе, при этом они устанавливаются по линии, перпендикулярной рубежу охраны на расстоянии 8-10 м друг от друга. В этом случае регистрируется момент приема сигнала ближайшим к движущемуся объекту одним сесмоприемником, затем следующим по ходу распространения сигнала другим сейсмоприемником, и по величине и знаку промежутка времени между моментами приема сигнала сейсмоприемниками этой группы определяется сторона нахождения человека и направление его движения «к нам» или «от нас».

Сходными существенными признаками являются: сейсмоприемники, содержащие сейсмические датчики и центральный пост охраны.

Недостатком устройства является большое расстояние (8-10 м) между сейсмоприемниками при двухрядной установке сейсмоприемников, что требует широкой зоны отчуждения рубежа охраны. Другим недостатком устройства является недостаточная помехоустойчивость, вызванная передачей аналоговых сигналов с выходов сейсмоприемников в центральный пост охраны по проводным линиям связи. При рубежах охраны большой протяженности (10-15 км), в устройстве предлагается использование многожильного кабеля типа ТПП 30×2, в котором жилы (или витые пары) проложены параллельно друг другу. На таких указанных расстояниях будут присутствовать взаимные наводки от сигналов между соседними жилами, дополнительно ухудшая помехоустойчивость устройства. Кроме того, ремонтопригодность устройства не будут иметь высоких показателей, а само устройство за счет многожильных кабельных коммуникаций не будет достаточно дешевым.

Известно «Сейсмическое устройство обнаружения движущихся объектов», описанное в патенте RU №2306611, МПК G08 13/16, G01V 1/22, опубл. 2007 г. Устройство состоит из одного или группы сейсмоприемников, установленных в грунт, которые объединены двухпроводной линией связи с пультом управления (блоком электронным). В состав каждого сейсмоприемника входят чувствительный элемент, согласующий усилитель, полосовой фильтр, нормирующий усилитель, анализатор сейсмосигнала, линейный контроллер и линейный приемопередатчик. В состав пульта управления (блока электронного) входят центральный приемопередатчик, центральный контроллер, и исполнительное сигнализационное устройство. Анализатор сейсмосигнала формирует сигнал срабатывания при появлении нарушителя в зоне обнаружения сейсмоприемника. Передача информации от сейсмоприемников к пульту управления (блоку электронному) и наоборот осуществляется посредством CAN-интерфейса. Наличие линейных контроллеров в каждом сейсмоприемнике позволяет обеспечивать адресный прием информации от разных сейсмоприемников для локализации места пересечения нарушителем рубежа охраны с точностью до одного сейсмоприемника.

Сходными существенными признаками являются: блок электронный, двухпроводная линия связи, а также сейсмоприемники, содержащие чувствительные элементы, согласующие усилители, полосовые фильтры, анализаторы сейсмосигнала и линейные контроллеры.

Недостатком устройства является широкая зона обнаружения у сейсмоприемника, что требует широкой зоны отчуждения рубежа охраны.

Все упомянутые недостатки частично устраняются в другой, наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению, известной периметровой системе обнаружения вторжения «Perimeter system for detecting intruders)), описанной в патенте US №6664894, МПК G08B 13/00, опубл. 2003 г.

Система содержит: центральный пост охраны (центральный процессор PC), группу блоков электронных (С), подключенных к центральному посту охраны с помощью линии интерфейса (RS-485), к каждому блоку электронному подключены по типу «звезда» одна, две или четыре группы датчиков. Датчики в каждой из групп могут быть сейсмическими, акустическими или комбинированными. В каждой группе датчики последовательно расположены на местности и объединены с помощью линии связи, обеспечивающей суммирование аналоговых сигналов при параллельном подключении датчиков к линии связи.

Данная система обеспечивает формирование сигнала тревоги при преодолении нарушителем любого участка рубежа охраны с размещенной на нем группы датчиков. Сигнал тревоги формируется в блоке электронном (С) с номером (адресом) этого участка и передается в центральный пост охраны (PC) по линии интерфейса RS-485. При параллельном размещении двух групп датчиков на участке возможно получение сигнальной информации о направлении движения нарушителя через рубеж охраны.

Общими существенными признаками с заявляемым решением являются: центральный пост охраны и множество блоков электронных, соединенных с центральным постом охраны с помощью первой линии интерфейса.

Недостатком системы является низкая помехоустойчивость, обусловленная суммированием аналоговых сигналов от разных датчиков и шумов в пределах одного участка и передача их также в аналоговом виде по проводным линиям связи в блоки электронные. Другим недостатком системы является то, что тревоги формируются в системе с точностью до одного участка и отсутствует возможность локализации места пересечения нарушителем рубежа охраны с точностью до одного сегмента участка (или до одного датчика). Третий недостаток системы - низкая ремонтопригодность.

Целью настоящего изобретения является повышение функциональной надежности и ремонтопригодности.

Функциональная надежность и ремонтопригодность могут быть улучшены при использовании принципа сегментации (разбиении участков протяженного рубежа охраны на более мелкие сегменты с использованием

сейсмических звеньев, устанавливаемых на соответствующих сегментах каждого участка). Этот принцип позволяет увеличить точность локализации места пересечения нарушителем рубежа охраны и повысить помехоустойчивость за счет использовании цифровой передачи информации посредством малопроводных магистралей связи (последовательных интерфейсов типа RS-485 или CAN). Принцип сегментации позволяет также повысить помехоустойчивость за счет адаптации к неоднородностям и различным типам грунта на отдельных сегментах участка. Функциональная надежность также может быть улучшена за счет более точного определения направления движения нарушителя через рубеж охраны и сужения зоны неопределенности по определению направления движения до существенно малых размеров.

Для достижения этой цели в известное техническое решение введены новые существенные признаки, функциональные элементы и связи, которые позволяют, во-первых, повысить функциональную надежность за счет повышения помехоустойчивости и увеличении точности локализации места пересечения нарушителем рубежа охраны, во-вторых, повысить ремонтопригодность за счет использования сейсмических звеньев, упрощения каналов передачи с использовании принципа цифровой передачи информации посредством малопроводных магистралей связи (последовательных интерфейсов типа RS-485 или CAN), и в-третьих, сэкономить на связях, каналах передачи и снизить в целом материальные затраты на создание системы, а в целом - расширить область применения системы, как для охраны локальных участков, ограниченных зон контроля, так и для протяженных рубежей охраны, таких как периметры особо важных объектов, Государственная граница РФ, магистральные трубопроводы, железные дороги и т.п.

Повышение функциональной надежности и ремонтопригодности достигнуто, во-первых, в предложенном первом варианте сейсмической системы для контроля протяженных рубежей охраны, которая содержит центральный пост охраны, и множество блоков электронных для формирования номера участка, первые входы/выходы которых соединены с входом/выходом центрального поста охраны с помощью первой линии интерфейса (RS-485), каждый блок электронный для формирования номера участка установлен на определенном участке протяженного рубежа охраны с последовательно расположенной на рубеже охраны первой группой сейсмических звеньев, предназначенных для контроля сегментов этого участка, причем каждое сейсмическое звено из первой группы содержит первый и второй сейсмоприемники, разнесенные в пространстве для образования виртуального рубежа охраны, сужения зоны неопределенности по определению направления движения и формирования номера (адреса) соответствующего сегмента участка, входы/выходы первых и вторых сейсмоприемников каждого сейсмического звена из первой группы сейсмических звеньев соединены со вторым входом/выходом блока электронного для формирования номера участка с помощью второй линии интерфейса (CAN). Каждый блок электронный для формирования номера участка выполнен с возможностью определения факта нарушения рубежа охраны в расположении первой группы сейсмических звеньев соответствующего участка протяженного рубежа охраны с указанием номера (адреса) сегмента этого участка и определения направления движения нарушителя на основе оценки знака приращения разности взаимокорреляционных функций сигналов с первых и вторых сейсмоприемников. Каждый сейсмоприемник содержит последовательно соединенные чувствительный элемент, согласующий усилитель, полосовой фильтр, анализатор сейсмосигнала и линейный контролер, вход/выход которого является входом/выходом сейсмоприемника, второй выход линейного контроллера подключен ко второму входу анализатора сейсмосигнала. Сейсмические звенья конструктивно могут подключаться друг к другу с помощью разъемных соединений, образуя при этом гибкую протяженную сейсмолинию необходимой длины с прокладкой цепей линий интерфейсов и цепей электропитания внутри соединительного кабеля.

Во-вторых, повышение функциональной надежности достигнуто в предложенном втором варианте сейсмической системы для контроля протяженных рубежей охраны, в которой дополнительно к первому варианту системы к каждому блоку электронному для формирования номера участка подключена последовательно расположенная на рубеже охраны вторая группа сейсмических звеньев, причем каждое сейсмическое звено из второй группы содержит третий и четвертый сейсмоприемники, разнесенные в пространстве для образования виртуального рубежа охраны, сужения зоны неопределенности по определению направления движения и формирования номера (адреса) соответствующего сегмента участка, входы/выходы третьих и четвертых сейсмоприемников каждого сейсмического звена из второй группы сейсмических звеньев соединены с третьим входом/выходом блока электронного для формирования номера участка с помощью третьей линии интерфейса (CAN). Каждый блок электронный для формирования номера участка выполнен с возможностью определения факта нарушения рубежа охраны в расположении второй группы сейсмических звеньев соответствующего участка протяженного рубежа охраны с указанием номера (адреса) сегмента этого участка и определения направления движения нарушителя на основе оценки знака приращения разности взаимокорреляционных функций сигналов с третьих и четвертых сейсмоприемников. Каждый сейсмоприемник содержит последовательно соединенные чувствительный элемент, согласующий усилитель, полосовой фильтр, анализатор сейсмосигнала и линейный контролер, вход/выход которого является входом/выходом сейсмоприемника, второй выход линейного контроллера подключен ко второму входу анализатора сейсмосигнала. Сейсмические звенья конструктивно могут подключаться друг к другу с помощью разъемных соединений, образуя при этом гибкую протяженную сейсмолинию необходимой длины с прокладкой цепей линий интерфейсов и цепей электропитания внутри соединительного кабеля.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1-6, на которых изображено следующее.

На фиг. 1 приведена структурная схема первого варианта сейсмической системы для контроля протяженных рубежей охраны, где введены обозначения: центральный пост охраны (центральный процессор) - 1, блоки электронные для формирования номера участка - 2, первая линия интерфейса - 3, вторая линия интерфейса - 4, первая группа сейсмических звеньев - 5, первая заглушка - 6, участок охраны с однофланговым расположением сейсмических звеньев - 7, первые сейсмоприемники - 8, вторые сейсмоприемники - 9, нарушитель (злоумышленник) - 10.

На фиг. 2 приведена структурная схема второго варианта сейсмической системы для контроля протяженных рубежей охраны, состоящая из центрального поста охраны (центрального процессора) - 1, блоков электронных для формирования номера участка - 2, первой линии интерфейса - 3, второй линия интерфейса - 4, первой группы сейсмических звеньев - 5, первой заглушки - 6, первых сейсмоприемников - 8, вторых сейсмоприемников - 9. На фиг. 2 введены обозначения: третья линия интерфейса - 11, вторая группа сейсмических звеньев - 12, третьи сейсмоприемники - 13, четвертые сейсмоприемники - 14, вторая заглушка - 15, участок охраны с двухфланговым расположением сейсмических звеньев - 16. Нарушитель 10 движется в направлении пересечения рубежа охраны.

На фиг. 3 приведен пример структурной схемы сейсмоприемника 8, в состав которого входят: чувствительный элемент - 17, согласующий усилитель - 18, полосовой фильтр - 19, анализатор сейсмосигнала - 20 и линейный контроллер - 21. Сейсмоприемники 9, 13 и 14 выполнены аналогичным образом.

На фиг. 4 приведен пример конструктивного исполнения сейсмического звена 5 первого варианта системы, состоящего из первого 8 и второго 9 сейсмоприемников и второй линии интерфейса 4. На фиг. 4 введены обозначения: разветвитель - 22, входной разъем - 23 и выходной разъем - 24. Элементы 22, 23 и 24 не являются электронными компонентами системы, а представляют собой конструктивные особенности сейсмического звена 5. На фиг. 4 а) представлена электрическая схема сейсмического звена 5, а на фиг 4 б) - его конструкторское воплощение.

На фиг. 5 приведен фрагмент конструктивного исполнения протяженной сейсмолинии первого варианта системы, состоящего из нескольких отдельных сейсмических звеньев 5, соединенных между собой с помощью разъемных соединений 23 и 24. На конце последнего сейсмического звена устанавливается заглушка 6. На фиг. 5 обозначены радиусы R1 и R2 зон чувствительности первого 8 и второго 9 сейсмоприемников, смещенные в пространстве друг относительно друга на расстояние L.

На фиг. 6 приведена иллюстрация алгоритма обработки сигналов для определения направления движения нарушителя через рубеж охраны. На фиг. 6 введены обозначения: элементы задержки - 25, умножители - 26, интеграторы - 27, дифференциальный усилитель - 28, компаратор (нуль орган) - 29.

Работа системы основана на сегментации (делении на сейсмические звенья) протяженной сейсмолинии на каждом из участков протяженного рубежа охраны.

Первый вариант предложенной системы (фиг. 1) работает следующим образом. При организации охраны протяженного рубежа (например, 20 км), весь рубеж разделяется на множество участков длиною 200-500 м. В свою очередь каждый участок делится на множество сегментов. Количество сегментов от 10 до 20 (ориентировочно). На каждом из участков 7 устанавливается блок электронный для формирования номера участка 2. На каждом из сегментов участка 7 устанавливается в грунт пара разнесенных в пространстве сейсмоприемников (8 и 9), образующих сейсмическое звено 5. Пара сейсмоприемников 8 и 9 формирует номер (адрес) этого сегмента участка (сейсмического звена). На фиг.1 пунктиром выделен один участок охраны 7 с однофланговым расположением первой группы сейсмических звеньев 5, подключены к блоку электронному для формирования номера участка 2 посредством второй линии интерфейса 4. Каждый блок электронный для формирования номера участка 2 формирует номер (адрес) «своего» участка. Множество блоков электронных для формирования номера участка 2, имеющие свои номера (адреса), подключаются к центральному посту охраны (центральному процессору) 1 посредством первой линии интерфейса 3.

При преодолении нарушителем 10 протяженного рубежа охраны (в любом месте), в сейсмическом звене 5 соответствующего сегмента участка 7 будут сформированы электрические сигналы (в первом 8 и втором 9 сейсмоприемниках) за счет вибрации грунта при механическом воздействии на него нарушителя 10. Сформированные в сейсмическом звене 5 электрические сигналы в виде огибающих полезного сигнала и признаков тревоги поступают в блок электронный для формирования номера участка 2, который осуществляет их обработку для определения факта нарушения соответствующего участка протяженного рубежа охраны и определения направления движения нарушителя.

Принцип обработки сигналов для определения направления движения нарушителя основан на оценке знака приращения взаимокорреляционной функции сигналов с пары сейсмоприемников (8, 9 или 13, 14). Для этого вычисляются два значения взаимокорреляционной функции сигналов A1(t) и A2(t) с временной задержкой +T и -T в соответствии с выражениями:

Знак разностного сигнала B1(t)-B2(t) характеризует положение источника сейсмического воздействия относительно виртуального рубежа охраны. Иллюстрация алгоритма обработки сигналов для определения направления движения нарушителя через рубеж охраны представлена для наглядности на фиг. 6 в виде блок-схемы последовательности событий, реализующих алгоритм на известных элементах. Предложенный принцип обработки сигналов позволяет сузить зону неопределенности по определению направления движения (см. фиг. 5) до малых размеров (L=1,5 м).

Пример структурной схемы первого сейсмоприемника 8 представлен на фиг. 3. Электрический сигнал с выхода чувствительного элемента 17 усиливается согласующим усилителем 18 с последующим выделение спектра полезного сигнала в полосовом фильтре 19. Далее электрический сигнал поступает на вход анализатора сейсмосигнала 20, где осуществляется его дальнейшая обработка. Анализатор сейсмосигнала 20 выполняет следующую последовательность операций:

- фильтрация полезных сигналов применительно к данному сейсмическому звену;

- детектирование огибающих полезных сигнала;

- компарирование полезных сигналов с пороговыми уровнями и селектирование по длительности;

- выделение уровня сигнала в «скользящем временном окне»;

- формирование признака тревоги (сигнала срабатывания). Анализатор сейсмосигнала 20 имеет вход управления (второй вход), по которому могут передаваться и изменяться параметры обработки сигналов, поступающих на его первый вход по цепочке элементов 17,18 и 19. Работа анализатора сейсмосигнала общеизвестна и раскрыта, например, в описании патента RU №2306611, МПК G08 13/16, G01V 1/22, опубл. 2007 г.

При преодолении нарушителем протяженного рубежа охраны признаки тревоги, формируемые в анализаторах сейсмосигнала 20 сейсмоприемников 8 и 9 сейсмического звена 5, поступают на входы соответствующих линейных контроллеров 21, которые совместно со «своим» номером (адресом) сегмента участка, передают их посредством второй линии интерфейса 4 в блок электронный для формирования номера участка 2. В качестве реализации второй линии интерфейса 4 выгодно использовать интерфейс с протоколом CAN, обеспечивая тем самым более высокое быстродействие системы. Анализаторы сейсмосигналов 20 и линейные контроллеры 21 могут быть выполнены, например, на основе микроконтроллера XMEGA фирмы Atmel. Блок электронный для формирования номера участка 2, на соответствующем участке протяженного рубежа охраны, принимает информацию от сейсмического звена 5 соответствующего сегмента участка с номером (адресом) этого сегмента участка, устанавливает факт преодоления нарушителем рубежа охраны, определяет направление движения нарушителя по приведенному алгоритму («к нам» или «от нас»), и полученную информацию транслирует с номером (адресом) «своего» участка в центральный пост охраны 1. Принцип функционирования блока электронного известен и приведен, например, в описании патента US №6664894, МПК G08B 13/00, опубл. 2003 г.

Таким образом, центральный пост охраны 1 фиксирует факт преодоления протяженного рубежа охраны нарушителем на определенном участке (адрес участка) и в определенном месте участка (адрес сегмента участка) и с определенным направлением движения нарушителя («к нам» или «от нас»). Так как длина сегмента участка небольшая (10-20 м), то работа системы совместно с цифровой передачей информации по каналам связи (линиям интерфейса) обеспечивает высокую помехозащищенность системы. Сегментация (деление на сейсмические звенья) протяженной сейсмолинии позволяет адаптироваться к неоднородностям и различным типам грунта (чернозем, песок, каменистый грунт, суглинок и т.п.). Каждое отдельное сейсмическое звено 5 может быть настроено на соответствующий тип грунта. Блок электронный для формирования номера участка 2 обеспечивает передачу (трансляцию) информации от центрального поста контроля 1 в определенные анализаторы сигнала 20 сейсмического звена 5, в которых она посредством линейного контроллера 21 поступает на второй вход анализатора сейсмосигнала 20. Эта информация необходима для настройки (или перенастройки) амплитудно-временных параметров анализатора сейсмосигнала 20 для работы с различными типами грунта.

Структурная схема второго варианта системы приведена на фиг. 2. Второй вариант системы, в отличие от первого варианта, обеспечивает работоспособность системы с двухфланговым расположением сейсмических звеньев 5 и 12 на участках охраны 16, которые выделены на фиг. 2 пунктиром. Вторая группа сейсмических звеньев 12 на левом фланге подключена к блоку электронному для формирования номера участка 2 посредством третьей линии интерфейса 11. Вторая группа сейсмических звеньев 12 совместно с третьей линией интерфейса 11 функционируют аналогичным образом, также как и первая группа сейсмических звеньев 5 со второй линией интерфейса 4 первого варианта системы.

Варианты системы делают ее достаточно универсальной, что позволяет расширить область применения системы как для охраны локальных участков, ограниченных зон контроля, так и для протяженных рубежей охраны, таких как периметры особо важных объектов, Государственная граница РФ, магистральные трубопроводы, железные дороги и т.п.

На фиг. 5 приведен пример конструктивного исполнения протяженной сейсмолинии, выполненной путем набора сейсмических звеньев 5. С помощью таких звеньев можно набирать протяженные «цепочки», соединяя сейсмические звенья 5 друг с другом с помощью разъемных соединений 23 и 24. Этот принцип позволяет сформировать гибкую протяженную сейсмолинию необходимой длины с прокладкой цепей линий интерфейсов и цепей электропитания внутри соединительного кабеля.

Использование принципа цифровой передачи информации по малопроводным линиям связи в соответствии с протоколами последовательных интерфейсов (RS-485, CAN) позволяет осуществлять передачу в полосе 3 КГц, что допускает применение любых типов кабелей связи. Учитывая удаленное расположение протяженных рубежей ораны, этот факт позволяет снизить материальные затраты на создание системы в целом (используя более дешевые кабели).

Действующие лабораторные макеты первого и второго вариантов системы подвергались всесезонным испытаниям в течение одного года. Была подтверждена устойчивая работоспособность действующих лабораторных макетов по обнаружению нарушителей на фоне помех, вызванных изменением погодных условий.

Изобретение относится к средствам тревожной сигнализации для обнаружения нарушителя, проникающего через зону обнаружения протяженного рубежа охраны. Технический результат заключается в повышении точности локализации места пересечения нарушителем рубежа охраны. В предложенной сейсмической системе в качестве чувствительного элемента используется протяженная сейсмолиния, регистрирующая механические колебания грунта во время движения нарушителя на сегментированных участках протяженной сейсмолинии с контролем каждого из сегментов участка рубежа охраны, объединенных в группы сейсмических звеньев. Система состоит из центрального поста охраны и множества блоков электронных, предназначенных для формирования номера сегментированного участка, на котором выявлено нарушение. Каждое сейсмическое звено состоит из пары сейсмоприемников, устанавливаемых в грунт на рубеже охраны. Блоки электронные для формирования номера участка соединены с центральным постом охраны с помощью первой линии интерфейса (RS-485). Сейсмические звенья соединены с соответствующими блоками электронными с помощью других линий интерфейса (CAN). 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Сейсмическая система для контроля протяженных рубежей охраны, содержащая центральный пост охраны и множество блоков электронных для формирования номера участка, первые входы/выходы которых соединены с входом/выходом центрального поста охраны с помощью первой линии интерфейса (RS-485), отличающаяся тем, что каждый блок электронный для формирования номера участка установлен на определенном участке протяженного рубежа охраны с последовательно расположенной на рубеже охраны первой группой сейсмических звеньев, предназначенных для контроля сегментов этого участка, причем каждое сейсмическое звено из первой группы содержит первый и второй сейсмоприемники, разнесенные в пространстве для образования виртуального рубежа охраны, сужения зоны неопределенности по определению направления движения и формирования номера (адреса) соответствующего сегмента участка, входы/выходы первых и вторых сейсмоприемников каждого сейсмического звена из первой группы сейсмических звеньев соединены со вторым входом/выходом блока электронного для формирования номера участка с помощью второй линии интерфейса (CAN).

2. Сейсмическая система для контроля протяженных рубежей охраны по п. 1, отличающаяся тем, что каждый блок электронный для формирования номера участка выполнен с возможностью определения факта нарушения рубежа охраны в расположении первой группы сейсмических звеньев соответствующего участка протяженного рубежа охраны с указанием номера (адреса) сегмента этого участка и определения направления движения нарушителя на основе оценки знака приращения разности взаимокорреляционных функций сигналов с первых и вторых сейсмоприемников.

3. Сейсмическая система для контроля протяженных рубежей охраны по п. 1, отличающаяся тем, что к каждому блоку электронному для формирования номера участка подключена последовательно расположенная на рубеже охраны вторая группа сейсмических звеньев, причем каждое сейсмическое звено из второй группы содержит третий и четвертый сейсмоприемники, разнесенные в пространстве для образования виртуального рубежа охраны, сужения зоны неопределенности по определению направления движения и формирования номера (адреса) соответствующего сегмента участка, входы/выходы третьих и четвертых сейсмоприемников каждого сейсмического звена из второй группы сейсмических звеньев соединены с третьим входом/выходом блока электронного для формирования номера участка с помощью третьей линии интерфейса (CAN).

4. Сейсмическая система для контроля протяженных рубежей охраны по п. 3, отличающаяся тем, что каждый блок электронный для формирования номера участка выполнен с возможностью определения факта нарушения рубежа охраны в расположении второй группы сейсмических звеньев соответствующего участка протяженного рубежа охраны с указанием номера (адреса) сегмента этого участка и определения направления движения нарушителя на основе оценки знака приращения разности взаимокорреляционных функций сигналов с третьих и четвертых сейсмоприемников.

5. Сейсмическая система для контроля протяженных рубежей охраны по п. 1 или 3, отличающаяся тем, что каждый сейсмоприемник, содержит последовательно соединенные чувствительный элемент, согласующий усилитель, полосовой фильтр, анализатор сейсмосигнала и линейный контролер, вход/выход которого является входом/выходом сейсмоприемника, второй выход линейного контроллера подключен ко второму входу анализатора сейсмосигнала.

6. Сейсмическая система для контроля протяженных рубежей охраны по п. 1 или 3, отличающаяся тем, что сейсмические звенья конструктивно могут подключаться друг к другу с помощью разъемных соединений, образуя при этом гибкую протяженную сейсмолинию необходимой длины с прокладкой цепей линий интерфейсов и цепей электропитания внутри соединительного кабеля.