ВИБРАЦИОННАЯ СИСТЕМА ОХРАНЫ ПЕРИМЕТРА Российский патент 2023 года по МПК G08B13/22 

Изобретение относится к области охранной сигнализации, в частности к вибрационным средствам охраны периметров объектов [G01H17/00; G08B13/02; G08B6/00; G08B13/26; G08B21/00].

Из уровня техники известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ [RU2106016(C1), опубл. 27.02.1998], содержащее чувствительный элемент, выполненный в виде коаксиального кабеля, внутренний проводник которого подключен к входу усилителя, выход которого подключен к входу полосового фильтра, выход которого подключен к входу первого детектора, выход которого подключен к входу первого порогового элемента, выход которого подключен к первому входу генератора импульсов тревоги, отличающееся тем, что, с целью повышения функциональной надежности устройства, в него введены измерительный мост, дифференциальный усилитель, второй детектор, второй пороговый элемент, внутренний и внешний проводники коаксиального кабеля подключены к входам измерительного моста, выходы которого подключены к входам дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу второго детектора, выход которого подключен к входу второго порогового элемента, выход которого подключен к второму входу генератора импульсов тревоги.

Недостатком данного устройства для охранной сигнализации является отсутствие в конструкции цифровой обработки сигналов модулей для определения сигналов низкой и высокой частоты воздействия на заграждение, как следствие, устройство имеет ограниченную возможность одновременного определения типа преодоления заграждения, ограниченные настройки временных параметров под конкретный тип заграждения и отсутствие регулировки на месте применения чувствительности кабельного чувствительного элемента.

Также известно ВИБРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ "ДЕЛЬФИН-М" [RU59677(U1), опубл. 27.12.2006], содержащее сетчатое сигнализационное заграждение, кабельный чувствительный элемент и систему (блок) сбора и обработки информации, несущие стойки сигнализационного заграждения выполнены из трех частей, имеющих разную жесткость за счет изменения поперечного сечения профиля каждой части как по форме - от коробчатого в нижней части до П-образного - в средней части, так и по площади, уменьшающейся при переходе от средней части к верхней.

Недостатком данного вибрационного устройства обнаружения является возможность объекту обнаружения с помощью подручных средств преодолеть заграждение без регистрации воздействия на заграждение, так как вибрационное устройство имеет ограниченную возможность определения типа преодоления заграждения и уменьшенную чувствительность кабельного чувствительного элемента.

Наиболее близким по технической сущности является ДАТЧИК РЕГИСТРАЦИИ ПРЕОДОЛЕНИЯ ЗАГРАЖДЕНИЙ [RU123197(U1), опубл. 20.12.2012], содержащий закрепленные на заграждении блок обработки и от 1 до 4-х кабельных чувствительных элементов к нему подключенных, причем чувствительные элементы изготовлены на основе трибоэлектрического малогабаритного кабеля коаксиального типа, имеющего двойной экран и центральный проводник, разделенные друг от друга подвижными слоями диэлектриков, образующих заряды при деформации кабеля, а на противоположном от блока обработки конце кабеля чувствительных элементов расположен резистор и конденсатор, замыкающие центральный проводник и внутренний экран кабеля чувствительного элемента, при этом внешние экраны чувствительных элементов соединены с металлическим корпусом блока обработки, а его корпус заземляется.

Основной технической проблемой прототипа, содержащего блок обработки, кабельные чувствительные элементы, усилитель сигнала, полосовые фильтры, детектор, модули низкой и высокой частоты, является ограниченный диапазон работы полосового фильтра с полосой пропускания от 1 Гц до 30 Гц, при данном частотном диапазоне разрушение полотна сетчатого заграждения предусматривает последовательность перекусов (перепилов) с отгибкой части полотна заграждения, что в полной мере недостаточно для улавливания преодоления заграждения посредством только перекуса (перепила) участка заграждения, также наличие жесткого закрепления в стуктуре устройства обработки сигналов четырех каналов, что является лишним для пользователя и неудобным при ремонте устройства.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Технический результат изобретения заключается в расширении частотного диапазона, увеличении чувствительности вибрационной системы, повышении избирательности типа нарушения периметра, а также в уменьшении частоты ложных сигналов вибрационной системой.

Указанный технический результат достигается за счет того, что вибрационная система охраны периметра, содержащая кабельный чувствительный элемент, зарядовый усилитель, полосно-заграждающий фильтр для устранения влияния сигнала промышленной частоты, разветвитель сигнала, полосовой фильтр, настроенный на диапазон частоты F1, полосовой фильтр, настроенный на диапазон частоты F2, пиковый детектор, устройство цифровой обработки сигнала, при этом выход чувствительного элемента связан со входом зарядового усилителя, выходы зарядового усилителя связаны со входом устройства цифровой обработки сигнала и входом полосно-заграждающего фильтра, выход, полосно-заграждающего фильтра связан со входом разветвителя сигнала, выходы которого соединены со входом полосового фильтра для диапазона частоты F1 и со входом полосового фильтра для диапазона частоты F2, выход полосового фильтра для диапазона частоты F1 связан со входом устройства цифровой обработки сигнала, а выход полосового фильтра для диапазона частоты F2 соединен со входом пикового детектора, выход которого соединен со входом устройства цифровой обработки сигнала.

В частности, полосовые фильтры настроенные на диапазон частоты F1 и F2 выполнены на базе последовательно соединенных фильтров низких и высоких частот различного порядка.

В частности, устройство цифровой обработки сигнала имеет модульную конструкцию, состоящую из блока обработки сигналов, модулей определения состояния кабельного чувствительного элемента и от 1 до 4 модулей обработки сигнала частоты F1 и F2.

В частности, модули обработки сигнала частоты F1 и F2 могут устанавливаться в любом количественном соотношении и сочетании.

В частности, полосовые фильтры имеют полосу пропускания: F1 от 0,45 до 5,5 Гц, F2 от 70 до 300 Гц.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлен пример размещения вибрационной системы на заграждении.

На фиг. 2 представлена схема электрическая структурная вибрационной системы охраны периметра.

На фигуре 1 обозначены: 1 – муфта оконечная, 2 – кабель чувствительный, 3 – блок обработки сигнала, 4 – опора заграждения.

На фигуре 2 обозначены: 5 – кабельный чувствительный элемент , 6 – зарядовый усилитель;
7 – полосно-заграждающий фильтр для устранения влияния сигнала промышленной частоты; 8 – разветвитель сигнала; 9 – полосовой фильтр, настроенный на диапазон частоты F1;
10 – полосовой фильтр, настроенный на диапазон частоты F2; 11 – пиковый детектор; 15 – устройство цифровой обработки сигнала; 12, 13, 14 – модули обработки сигнала.

Осуществление изобретения.

Вибрационная система охраны периметра состоит из кабельных чувствительных элементов от 1 до 4 штук, подключенных к модулям обработки сигнала 12, 13,14, от 1 до 4 модулей обработки сигналов (12, 13, 14) частот F1 и F2, и устройства цифровой обработки сигналов 15. Устройство цифровой обработки сигнала 15 выполнено в металлическом корпусе со съемной крышкой, закрепленной при помощи винтов по периметру крышки. Кабельный чувствительный элемент 5 образован муфтой оконечной 1 и кабелем чувствительным 2.

Устройство цифровой обработки сигнала 15 имеет модульную конструкцию, состоящую из блока обработки сигналов 3, модулей определения состояния кабельного чувствительного элемента и от 1 до 4 модулей обработки сигнала частоты F1 и F2 (12, 13, 14). Внутри корпуса устройства цифровой обработки сигнала 15 расположена печатная плата блока обработки сигнала 3 с установленными модулями обработки сигнала 12, 13, 14 в количестве от 1 до 4 шт, которые могут быть установлены в любом количестве и сочетании.

На плате модуля обработки сигнала (12, 13, 14) размещен датчик вскрытия, позволяющий фиксировать несанкционированные вскрытия корпуса блока обработки сигналов 3.

Внешние электрические соединения с кабельными чувствительными элементами 5, линией электропитания, линиями интерфейса и внешнего управления выполнены через герметичные металлические кабельные вводы, расположенные в нижней части корпуса блока обработки сигнала 3.

Один конец кабельного чувствительного элемента 5 герметично соединен с муфтой оконечной 1. Другой конец кабельного чувствительного элемента 5 подключен к модулю обработки сигнала (12, 13, 14). В кабельный чувствительный элемент 5 может быть подключен отрезок соединительного кабеля посредством соединительной муфты для создания нечувствительной зоны. Муфта оконечная 1 выполнена с возможностью обеспечения контроля целостности кабельного чувствительного элемента 5 в случае короткого замыкания, обрыва или при отклонении номинальных электрических параметров более чем на 20%. Муфта соединительная сконструирована для создания нечувствительной зоны, а также для наращивания длины и ремонта кабельного чувствительного элемента 5.

В нижней части основании корпуса устройства цифровой обработки сигнала 15 расположено специальное крепление для подключения защитного заземления, обеспечивающее защитное заземление.

Для настройки параметров блока обработки сигналов 3 предусмотрено настроечное программное обеспечение и/или настроечный пульт.

Для крепления блока обработки сигналов 3 на опору заграждения 4, на полотно сетчатого заграждения или на стену предусмотрены специализированные кронштейны крепления, которые установлены на корпусе блока обработки сигнала 3 посредством винтов. После этого конструкция блока обработки сигнала 3 крепится на стену посредством дюбелей, а на опору заграждения 4 или полотно заграждения посредством червячных хомутов.

Вибрационная система охраны периметра используется следующим образом.

В качестве кабельного чувствительного элемента 5 применяется кабель чувствительный 2 с ярко выраженным трибоэлектрических эффектом, который устанавливается на опору заграждения 4 охраняемого объекта. При попытке несанкционированного преодоления заграждения нарушитель оказывает воздействие на полотно заграждения и на кабельном чувствительном элементе 5 образуются электрические заряды.

Далее электрические заряды попадают на вход зарядового усилителя 6, где происходит преобразование заряда в напряжение. Постоянная составляющая сигнала попадает на устройство цифровой обработки сигнала 14 для оценки состояния кабельного чувствительного элемента 5, а переменная составляющая поступает на полосно-заграждающий фильтр 7 для устранения влияния сигнала промышленной частоты, который подавляет промышленную частоту 50 Гц. После сигнал попадает на разветвитель сигнала 8, где сигнал через разветвитель сигнала 8 попадает на полосовой фильтр, настроенный на диапазон частоты F1 9, и полосовой фильтр, настроенный на диапазон F2 10. Полосовые фильтры 9 и 10 сконструированы на основе соединенных фильтров низких и высоких частот различного порядка.

Полосовые фильтры 9 и 10 имеют полосу пропускания F1 от 0,45 Гц до 5,5 Гц, а также полосу пропускания F2 от 70 до 300 Гц.

Представленные варианты реализации заявленного технического решения с разной конструкцией настройки полосовых фильтров позволяют достичь заявленный технический результат изобретения, поскольку расширяют частотный диапазон, обеспечивается увеличение чувствительности вибрационной системы, повышение избирательности типа нарушения периметра, а также уменьшение частоты ложных сигналов вибрационной системой.

Полосовой фильтр, настроенный на диапазон F1 9, настроен на частоты воздействия на ограждение по типу перелаз, отгибание и подкоп. А полосовой фильтр, настроенный на диапазон F2 10, настроен на частоты воздействия на ограждение по типу перепил и перекус элементов полотна заграждения.

Поскольку в полосовом фильтре, настроенном на диапазон F2 10, сигнал малый по энергии, то есть необходимость преобразовать сигнал в огибающую, для этого выход полосового фильтра, настроенного на диапазон F2 10, соединен со входом пикового детектора 11.

В качестве цифровой обработки сигнала выступают модули цифровой обработки сигнала 12, 13, 14, которые размещены в устройстве цифровой обработки сигнала 15. Модули цифровой обработки сигнала 12, 13, 14 выполняют цифровую обработку сигнала и анализ временных параметров, на основании чего устройство цифровой обработки сигнала 15 выполняет анализ воздействия на заграждения и выдает сигнал тревоги.

Пример использования изобретения.

Одним из вариантов установки вибрационной системы охраны периметра – это использование системы для охраны территории завода. По периметру охраняемого объекта устанавливают вибрационные извещатели с кабельными чувствительными элементами с внутренней стороны. Устройство цифровой обработки сигналов устанавливают на неподвижную опору заграждения посредством комплекта монтажных частей. После окончания монтажа устройство цифровой обработки сигналов заземляют посредством специализированного крепления на корпусе устройства обработки сигналов.

Кабельные чувствительные элементы крепят на поверхности заграждения в несколько проходов, для создания чувствительной области по поверхности полотна заграждения и опор. Каждый кабельный чувствительный элемент крепится к заграждению с помощью хомутов через каждые 25±2 см длины элемента.

Технический результат изобретения заключается в расширении частотного диапазона, увеличении чувствительности вибрационной системы, повышении избирательности типа нарушения периметра, а также в уменьшении частоты ложных сигналов вибрационной системой.

Указанный технический результат достигается за счет того, что вибрационная система охраны периметра, содержащая кабельный чувствительный элемент, зарядовый усилитель, полосно-заграждающий фильтр для устранения влияния сигнала промышленной частоты, разветвитель сигнала, полосовой фильтр, настроенный на диапазон частоты F1, полосовой фильтр, настроенный на диапазон частоты F2, пиковый детектор, устройство цифровой обработки сигнала, при этом выход чувствительного элемента связан со входом зарядового усилителя, выходы зарядового усилителя связаны со входом устройства цифровой обработки сигнала и входом полосно-заграждающего фильтра, выход полосно-заграждающего фильтра связан со входом разветвителя сигнала, выходы которого соединены со входом полосового фильтра для диапазона частоты F1 и со входом полосового фильтра для диапазона частоты F2, выход полосового фильтра для диапазона частоты F1 связан со входом устройства цифровой обработки сигнала, а выход полосового фильтра для диапазона частоты F2 соединен со входом пикового детектора, выход которого соединен со входом устройства цифровой обработки сигнала.

Применение пикового детектора и зарядового усилителя способствует возможности расширения частотного диапазона, что в свою очередь дает возможность увеличения вероятности обнаружения нарушителя при попытке преодоления заграждения по типу воздействия перепил и перекус на 30%, по сравнению с аналогичными вибрационными системами охраны периметра.

Использование в конструкции устройства цифровой обработки сигнала модулей для определения низкой и высокой частоты воздействий на заграждение и модуля для определения состояния кабельного чувствительного элемента позволяет повысить определить тип воздействия нарушителя, а совместно со специализированным алгоритмом анализа временных и амплитудных параметров уменьшить вероятность ложных срабатываний на всем частотном диапазоне на 15%.

Таким образом, благодаря заявленному изобретению стало возможным расширение функционала вибрационных систем охраны периметра, увеличение чувствительности вибрационной системы в 1,3 раза, снижение вероятности ложных срабатываний на 15%, а также повышение избирательности типа нарушения периметра почти в 2 раза.

Изобретение относится к области охранной сигнализации, в частности к вибрационным средствам охраны периметров объектов. Технический результат изобретения заключается в расширении частотного диапазона, увеличении чувствительности вибрационной системы, повышении избирательности типа нарушения периметра, а также в уменьшении частоты ложных сигналов вибрационной системой. Вибрационная система охраны периметра, содержащая кабельный чувствительный элемент, зарядовый усилитель, полосно-заграждающий фильтр для устранения влияния сигнала промышленной частоты, разветвитель сигнала, полосовой фильтр, настроенный на диапазон частоты F1, полосовой фильтр, настроенный на диапазон частоты F2, пиковый детектор, устройство цифровой обработки сигнала. Выход чувствительного элемента связан с входом зарядового усилителя. Выходы зарядового усилителя связаны с входом устройства цифровой обработки сигнала и входом полосно-заграждающего фильтра. Выход полосно-заграждающего фильтра связан с входом разветвителя сигнала, выходы которого соединены с входом полосового фильтра для диапазона частоты F1 и со входом полосового фильтра для диапазона частоты F2. Выход полосового фильтра для диапазона частоты F1 связан с входом устройства цифровой обработки сигнала, а выход полосового фильтра для диапазона частоты F2 соединен с входом пикового детектора, выход которого соединен с входом устройства цифровой обработки сигнала. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Вибрационная система охраны периметра, содержащая кабельный чувствительный элемент, зарядовый усилитель, полосно-заграждающий фильтр для устранения влияния сигнала промышленной частоты, разветвитель сигнала, полосовой фильтр, настроенный на диапазон частоты F1, полосовой фильтр, настроенный на диапазон частоты F2, пиковый детектор, устройство цифровой обработки сигнала, при этом выход чувствительного элемента связан с входом зарядового усилителя, выходы зарядового усилителя связаны с входом устройства цифровой обработки сигнала и входом полосно-заграждающего фильтра, выход полосно-заграждающего фильтра связан с входом разветвителя сигнала, выходы которого соединены с входом полосового фильтра для диапазона частоты F1 и с входом полосового фильтра для диапазона частоты F2, выход полосового фильтра для диапазона частоты F1 связан с входом устройства цифровой обработки сигнала, а выход полосового фильтра для диапазона частоты F2 соединен с входом пикового детектора, выход которого соединен с входом устройства цифровой обработки сигнала.

2. Вибрационная система охраны периметра по п. 1, отличающаяся тем, что полосовые фильтры, настроенные на диапазон частоты F1 и F2, выполнены на базе последовательно соединенных фильтров низких и высоких частот различного порядка.

3. Вибрационная система охраны периметра по п. 1, отличающаяся тем, что устройство цифровой обработки сигнала имеет модульную конструкцию, состоящую из блока обработки сигналов, модулей определения состояния кабельного чувствительного элемента и от 1 до 4 модулей обработки сигнала частоты F1 и F2.

4. Вибрационная система охраны периметра по п. 3, отличающаяся тем, что модули обработки сигнала частоты F1 и F2 могут устанавливаться в любом количестве и сочетании.

5. Вибрационная система охраны периметра по п. 2, отличающаяся тем, что полосовые фильтры имеют полосу пропускания: F1 от 0,45 до 5,5 Гц, F2 от 70 до 300 Гц.