ИЗВЕЩАТЕЛЬ ОХРАННЫЙ Российский патент 2016 года по МПК G08B13/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к техническим средствам охранной сигнализации и может быть использовано в системах охраны периметра и территорий. Извещатель охранный STS-110 предназначен для создания сигнализационного блокирования рубежа охраны на сетчатом металлическом заграждении.

Уровень техники

Известно устройство для виброметрического обнаружения нарушителя (патент РФ на изобретение №2263968, кл. МПК G08B13/02, опубл. 10.11.2005), один из вариантов которого содержит первый виброчувствительный элемент, подключенный к входу первого измерительного преобразователя, первое исполнительное сигнализационное устройство, первый анализатор полезного сигнала, содержащий счетчик импульсов, первый одновибратор, а также последовательно соединенные первый полосовой фильтр, первый детектор огибающей и первый компаратор, причем в устройство введен первый блок управления, выходы группы управления которого подключены к группе входов управления счетчика импульсов и к группе входов управления первого одновибратора и являются группой входов управления первого анализатора полезного сигнала, в первый анализатор полезного сигнала введены первый, второй и третий элементы И, элемент ИЛИ, второй одновибратор, последовательно соединенные второй полосовой фильтр, второй детектор огибающей, второй компаратор, последовательно соединенные третий полосовой фильтр, третий детектор огибающей, третий компаратор, выход которого подключен к первым входам, первого и второго элемента И, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ, а входы - к выходам соответственно первого и второго компараторов, входы второго и третьего полосовых фильтров объединены и подключены к входу первого полосового фильтра, выход элемента ИЛИ подключен к входам счетчика импульсов и первого одновибратора, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам третьего элемента И, выход которого подключен к входу второго одновибратора, выход которого подключен к входу первого исполнительного сигнализационного устройства и является выходом первого анализатора полезного сигнала.

Недостатком известного устройства для виброметрического обнаружения нарушителя является достаточно высокое энергопотребление устройства, обусловленное наличием большого количества элементов устройства.

Известно комбинированное средство обнаружения (патент на полезную модель №65270, кл. МПК G08B13/00, опубл. 27.07.2007), содержащее, в том числе, вибрационное средство обнаружения, которое состоит из блока обработки, металлического сетчатого заграждения и кабельного чувствительного элемента. Блок обработки включает зарядочувствительный усилитель, фильтры, процессор и исполнительное устройство на основе твердотельного реле. Чувствительный элемент состоит из двух трибоэлектрических кабелей. Блок обработки к чувствительному элементу подключен с помощью соединительного кабеля к периферийному контроллеру с помощью кабеля связи.

Недостатком известного вибрационного средства обнаружения является высокое энергопотребление блоков и элементов устройства, обусловленное наличием кабельных сетей электропитания, а также невозможность автономной работы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство охранной сигнализации по периметру (свидетельство на полезную модель №37857, кл. МПК G08B13/24, G08B13/26, опубл. 10.05.2004), содержащее чувствительные датчики в виде кабеля, блок обработки сигналов, поступающих от чувствительных датчиков и блок выдачи сигналов, причем чувствительные датчики представлены в виде четырех и более отрезков разной длины, например коаксиального трибоэлектрического кабеля.

Недостатком известного устройства является невозможность его автономной работы, значительное энергопотребление, а также необходимость прокладки проводов электропитания, что значительно удорожает реализацию охранной сигнализации.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание автономной комплексной системы охранной сигнализации с низким энергопотреблением, длительным ресурсом работы, не требующей прокладки проводов электропитания и связи, а также регистрации в Главном радиочастотном центре (ГРЧЦ).

Технический результат - снижение энергопотребления извещателя охранного и увеличение ресурса его работы.

Указанный технический результат тем, что извещатель охранный содержит четыре чувствительных элемента в виде отрезков кабеля и блок обработки сигналов, поступающих от чувствительных элементов, согласно изобретению чувствительный элемент представляет собой отрезок кабеля длиной до 250 м, заканчивающийся оконечной муфтой, в которой расположен резистор 4,7 МОм, включенный в электрическую цепь между центральными жилами и экраном кабеля; причем блок обработки содержит два модуля усиления значений низких частот, два модуля усиления значения высоких частот, два модуля питания смещения для усилителей, модуль преобразования питания и модуль принятия решений; устройство дополнительно снабжено блоком питания и связи, содержащим аккумулятор, радиомодем, зарядный контроллер и солнечный модуль; причем выход чувствительного элемента соединен с модулем усиления значений низких частот или модулем усиления значения высоких частот, выходы которых соединены с модулем принятия решений, соединенным двунаправлено с радиомодемом; входы модулей питания смещения для усилителей соединены с модулем преобразования питания, а их выходы соединены с модулями усиления значений низких частот и модулями усиления значения высоких частот; вход модуля преобразования питания соединен с зарядным контроллером, а его выход - с модулем принятия решений; вход зарядного контроллера соединен с аккумулятором и солнечным модулем, а его выход - с радиомодемом.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображена структурная схема извещателя охранного STS-110.

На фиг. 2 изображен общий вид блока обработкия, блока питания и связи извещателя охранного STS-110.

На фиг. 3 показана блок-схема подключения извещателей STS-110 к серверу системы безопасности.

На чертежах приняты следующие обозначения: трибоэлектрический чувствительный элемент - 1, блок обработки - 2, модуль усиления значений низких частот - 2.1, модуль усиления значения высоких частот - 2.2, модуль питания смещения для усилителей - 2.3, модуль преобразования питания - 2.4, модуль принятия решений - 2.5, блок питания и связи - 3, аккумулятор - 3.1, радиомодем STS-920 - 3.2, зарядный контроллер - 3.3, солнечный модуль - 3.4, извещатель охранный STS-110 - 4, блок радиоканальных датчиков модифицированных (блок РДМ) - 5, системы сбора и обработки информации - 6.

Осуществление изобретения

Извещатель охранный STS-110 содержит трибоэлектрические чувствительные элементы 1, соединенные с блоком 2 обработки, который далее соединен с блоком 3 питания и связи.

Чувствительный элемент 1 представляет собой отрезок кабеля (длиной до 250 м), который преобразует механические вибрации сетчатого заграждения в электрические сигналы на основе эффекта контактной электризации (трибоэлектрического эффекта). Каждый чувствительный элемент 1 представляет собой протяженный цилиндрический конденсатор, между двумя обкладками которого возникает электрический заряд при его вибрации или деформации. Роль одной обкладки выполняют параллельно соединенные внутренние жилы кабеля, а второй обкладкой конденсатора служит алюминиевая фольга кабельного экрана. Каждый чувствительный элемент 1 заканчивается оконечной муфтой, в которой расположен резистор 4,7 МОм, включенный в электрическую цепь между центральными жилами и экраном кабеля, что позволяет с помощью блока обнаружения контролировать как обрыв, так и короткое замыкание рабочей цепи чувствительного элемента 1 по всей длине. Чувствительные элементы 1 устанавливаются на заграждении с помощью крепежных элементов, которые должны обеспечивать жесткое закрепление чувствительных элементов 1 на системе заграждения.

Блок 2 обработки извещателя содержит два модуля 2.1 усилителя значений низких частот, два модуля 2.2 усиления значения высоких частот, два модуля 2.3 питания смещения для усилителей, модуль 2.4 преобразования питания и модуль 2.5 принятия решения.

Модуль 2.3 питания смещения для усилителей представляет собой стабилизатор напряжения смещения.

Модуль 2.4 преобразования питания представляет собой стабилизатор напряжения питания.

Модуль 2.5 принятия решения представляет собой контроллер STS-4910.

Блок 2 обработки предназначен для обработки электрических сигналов сразу с четырех чувствительных элементов 1, что позволяет избавиться от перекрестных помех, одновременно воздействующих на кабели. Блок 2 крепится на сетчатых заграждениях.

Блок 2 обработки осуществляет автоматическую проверку работоспособности с заданным периодом. Исправный извещатель должен периодически генерировать сигнал дистанционного контроля. При этом обеспечивается проверка исправности как самого блока 2 обработки, так и чувствительных элементов 1. Информативность блока 2 обработки равна пяти:

- тревога, левый фланг;

- тревога, правый фланг;

- неисправность, левый фланг;

- неисправность, правый фланг;

- периодический сигнал выполнения автоматического дистанционного контроля.

Информативность извещателя по шлейфу сигнализации равна четырем:

- тревога;

- неисправность;

- норма;

- работоспособность (сигнал выполнения автоматического дистанционного контроля).

Входные цепи блока 2 обработки извещателя и электрические цепи связи с аппаратурой системы 6 сбора и обработки информации защищены от воздействий импульсов высокого напряжения, возникающих в виде наводок при грозовых разрядах.

Блок 3 питания и связи содержит аккумулятор 3.1, радиомодем STS-920 3.2, зарядный контроллер 3.3 и солнечный модуль 3.4. Блок 3 предназначен для энергоснабжения блока 2 обнаружения и обеспечения связи с системами 6 сбора и обработки информации. Блок 3 рекомендуется размещать в вертикальном положении с ориентацией на юг.

Выход чувствительного элемента 1 соединен с модулем 2.1 усиления значений низких частот или модулем 2.2 усиления значения высоких частот, выходы которых соединены с модулем принятия решений 2.5, соединенным двунаправлено с радиомодемом 3.2; входы модулей 2.3 питания смещения для усилителей соединены с модулем 2.4 преобразования питания, а их выходы соединены с модулями 2.1 усиления значений низких частот и модулями 2.2 усиления значения высоких частот; вход модуля 2.4 преобразования питания соединен с зарядным контроллером 3.3, а его выход - с модулем 2.5 принятия решений; вход зарядного контроллера 3.3 соединен с аккумулятором 3.1 и солнечным модулем 3.4, а его выход - с радиомодемом 3.2.

Извещатель охранный STS-110 работает следующим образом.

Блок 2 обработки осуществляет непрерывный контроль исправности чувствительных элементов 1. В случае обрыва или короткого замыкания в любом из кабелей чувствительных элементов 1, извещатель выдает сигнал неисправности.

При преодолении нарушителем системы заграждения путем перелаза или перекуса, чувствительный элемент 1 генерирует электрические сигналы, которые поступают в блок 2 обработки, где осуществляется обработка сигналов по адаптивному алгоритму обработки и выдается сигнал срабатывания. Адаптивный алгоритм обработки позволяет динамически менять порог при изменении помеховой обстановки.

Для приема тревожных сигналов извещателя 4 предназначен блок 5 РДМ (см. фиг. 3). В зоне приема блока 5 РДМ одновременно может находиться до 63 извещателей. Блок 5 РДМ по каналам связи (Ethernet) транслирует сигналы срабатывания извещателей в системы 6 сбора и обработки информации для их регистрации и принятия решений.

Эксплуатационные ограничения

Сетчатое ограждение на каждом участке, защищаемом извещателем, должно иметь постоянное продольное натяжение.

При крепеже чувствительного элемента 1 к калитке или воротам, он должен иметь вертикальное смещение относительно своего положения на заграждении, т.е. кабель должен работать на скручивание, а не на изгиб.

Благодаря вышеизложенным конструктивным особенностям извещатель охранный STS-110 имеет очень низкое энергопотребления всех блоков (блок обработки - 1,4 мкА, радиомодем в режиме ожидания - 800 мкА, зарядное устройство - 1 мкА), обеспечивается полная автономность по электропитанию с возможностью работать до 3 месяцев без солнечного света. Предложенное техническое решение также не требует прокладки проводов электропитания, что является экономически очень затратной операцией.

Еще одним преимуществом является использование радиоканала, что также позволяет отказаться от экономически затратной прокладки кабеля связи. Выбор частоты радиомодема в 433 МГц позволяет избежать регистрации устройства в ГРЧЦ.

Извещатель охранный также может работать в режиме ретрансляции, что увеличивает дальность радиосвязи от приемника до передатчика через ретрансляторы до 100 км.

Таким образом, извещатель охранный STS-110 обеспечивает преобразование механических колебаний (вибраций) заграждения, возникающих при преодолении его нарушителем, в электрические сигналы, обработку этих сигналов по определенному алгоритму, формирование выходного сигнала срабатывания и передачу его в систему сбора и обработки информации.

Извещатель охранный STS-110 может служить как самостоятельным рубежом охраны, так и использоваться в составе комплексных систем физической защиты объектов совместно с техническими средствами обнаружения других принципов действия.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения показал, что совокупность существенных признаков заявленного извещателя охранного не известна из уровня техники и значит соответствует условию патентоспособности «новизна».

В уровне техники не было выявлено признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного изобретения и влияющих на достижение заявленного технического результата, поэтому заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Приведенные сведения подтверждают возможность применения заявленного извещателя охранного для охраны периметра и территорий, и поэтому соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Изобретение относится к техническим средствам охранной сигнализации. Извещатель охранный содержит четыре чувствительных элемента в виде отрезков кабеля и блок обработки сигналов, поступающих от чувствительных элементов, каждый из которых представляет собой отрезок кабеля длиной до 250 м, заканчивающийся оконечной муфтой, в которой расположен резистор 4,7 МОм, включенный в электрическую цепь между центральными жилами и экраном кабеля. Блок обработки содержит два модуля усиления значений низких частот, два модуля усиления значения высоких частот, два модуля питания смещения для усилителей, модуль преобразования питания и модуль принятия решений. Извещатель также снабжен блоком питания и связи, содержащим аккумулятор, радиомодем, зарядный контроллер и солнечный модуль. Выход чувствительного элемента соединен с модулем усиления значений низких частот или модулем усиления значения высоких частот, выходы которых соединены с модулем принятия решений, соединенным двунаправлено с радиомодемом. Входы модулей питания смещения для усилителей соединены с модулем преобразования питания, а их выходы соединены с модулями усиления значений низких частот и модулями усиления значения высоких частот. Технический результат - снижение энергопотребления и увеличение ресурса работы извещателя. 3 ил.

Извещатель охранный, содержащий четыре чувствительных элемента в виде отрезков кабеля и блок обработки сигналов, поступающих от чувствительных элементов, отличающийся тем, что он снабжен блоком питания и связи, содержащим аккумулятор, радиомодем, зарядный контроллер и солнечный модуль, при этом каждый чувствительный элемент выполнен в виде отрезка кабеля длиной до 250 м, заканчивающийся оконечной муфтой, в которой расположен резистор 4,7 МОм, включенный в электрическую цепь между центральными жилами и экраном кабеля, а блок обработки сигналов содержит два модуля усиления значений низких частот, два модуля усиления значения высоких частот, два модуля питания смещения для усилителей, модуль преобразования питания и модуль принятия решений, причем выход чувствительного элемента соединен с модулем усиления значений низких частот или модулем усиления значения высоких частот, выходы которых соединены с модулем принятия решений, соединенным двунаправлено с радиомодемом, входы модулей питания смещения для усилителей соединены с модулем преобразования питания, а их выходы соединены с модулями усиления значений низких частот и модулями усиления значения высоких частот, вход модуля преобразования питания соединен с зарядным контроллером, а его выход - с модулем принятия решений, вход зарядного контроллера соединен с аккумулятором и солнечным модулем, а его выход - с радиомодемом.