CN101582189A - 张力式电子围栏周界防入侵报警系统 - Google Patents

张力式电子围栏周界防入侵报警系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种张力式电子围栏周界防入侵报警系统，包括围栏、张力探测装置、通讯装置组成的张力式电子围栏；围栏包括不锈钢钢丝绳和钢丝绳的固定装置；张力探测装置与钢丝绳机械连接，用于探测钢丝绳的张力特征，并将探测到的信号传送至通讯装置；通讯装置，用于接收张力探测装置的输出，产生报警信号，提供远程传输总线接口和防区地址，通过传输控制设备装置和总线传输线传送至管理中心。本发明是一种实体防护设施和报警装置的集合体，根据围栏钢丝绳的张力特征，对于攀爬、拉压、剪断围栏钢丝绳企图入侵作出响应并产生报警信号，性能稳定可靠。适应各种复杂地形环境，不留防范死角；广泛适用于有周界防范需要的所有场所。

Description

张力式电子围栏周界防入侵报警系统
技术领域
本发明涉及一种安全技术防范报警系统，特别是涉及一种需要进行周界安全防范场所使用的张力式电子围栏周界防入侵报警系统。
背景技术
在普通居民住宅区、别墅住宅区、企事业单位、工厂、仓库、变电站、水厂、电厂、学校，以至于司法系统的看守所、监狱，以及机场、军事基地、政府机构、重点文物保护单位等场所均需要周界安全防范和周界防入侵报警设施。对于民用周界防入侵报警系统，现在普遍采用红外探测技术或红外微波双鉴技术进行探测，但均有误报率高的缺点。司法和军用周界防逾越设施有的采用高压电网，其缺点是高压电网有可能对非法逾越者的生命安全造成威胁。
中国实用新型专利ZL 200420019228.7(授权公告日2005年6月1日)公开了一种《智能电子围栏》，中国实用新型专利ZL 200520032845.5(授权公告日2006年3月15日)公开了一种《智能防跨越周界阻挡安防报警装置》，该两项专利中的电子围栏均采用脉冲峰值电压不高于5000伏、能量不大于6焦耳的高压脉冲。虽然低能量的高压脉冲不会像高压电网那样容易对人的生命安全造成威胁，但因具有对被入侵者感知的震慑和惩罚作用，其应用范围受到严格的限制。
中国实用新型专利ZL 200520044008.4(授权公告日2006年10月4日)公开了一种《电子围篱检测报警装置》。该报警装置采用机械传动方式感知是否有入侵者拉动围篱钢索(或称围栏钢丝绳)，即利用与围篱钢索连接的摇杆机构和传动机构产生位移以抵压按钮开关的按钮，使按钮开关发出报警信号。缺点之一是不知道入侵者拉动围篱钢索的作用力的大小并根据作用力的大小决定是否报警，更不可能根据实际需要改变报警阈值。缺点之二是不知道围篱钢索的静态受力情况，不知道钢丝绳是拉得太紧还是太松，因此，难以保证报警阈值的稳定性和可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种张力式电子围栏周界防入侵报警系统，它能够根据电子围栏钢丝绳的张力特征，对于攀爬、拉压、剪断电子围栏钢丝绳企图入侵作出响应并产生报警信号。
为解决上述技术问题，本发明的张力式电子围栏周界防入侵报警系统，包括由围栏、张力探测装置、通讯装置组成的张力式电子围栏；
所述围栏包括不锈钢钢丝绳和支撑、固定和拉紧钢丝绳的固定装置；
所述张力探测装置，与不锈钢钢丝绳机械连接，用于探测不锈钢钢丝绳的张力特征，并将探测到的信号传送至通讯装置；
所述通讯装置，用于接收张力探测装置的检测信号，对于产生的报警信号提供报警信号远程传输总线接口和防区地址，通过总线传输线传送至管理中心。
采用本发明的张力式电子围栏周界防入侵报警系统，能够集有形的实体防护设施和周界防入侵报警装置于一体；张力式电子围栏的不锈钢钢丝绳及其它机械部件不带电，对入侵者没有人体伤害，符合技防要求。
本发明能够根据电子围栏钢丝绳的张力特征，对于攀爬、拉压、剪断电子围栏钢丝绳企图入侵作出响应并产生报警信号，对于因人为因素或自然因素造成电子围栏钢丝绳松弛所产生的张力变化作出响应并产生报警信号，由传输控制设备装置经总线传输线将报警信号传送到报警管理中心实施集中统一管理。
本发明环境适应性强，能够自动跟踪不锈钢钢丝绳静态张力随环境温度和时间的变化，可保持张力报警阈值的稳定可靠。广泛适用于有周界防范需要的所有场所。可适应各种复杂地形环境，不留防范死角。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明张力式电子围栏周界防入侵报警系统原理框图；
图2是图1中的围栏安装示意图；
图3是图1中的张力式电子围栏电原理框图。
具体实施方式
参见图1，本发明的张力式电子围栏周界防入侵报警系统，由张力式电子围栏1、传输控制设备装置2、总线传输线3、报警管理中心4和电源控制器5组成。
所述张力式电子围栏1包括围栏6、张力探测装置7、通讯装置8。根据构成围栏的钢丝绳的张力特征，对于攀爬、拉压、剪断钢丝绳，企图入侵作出响应并产生报警信号，对于钢丝绳因人为松弛或自然松弛产生的张力变化作出响应并产生报警信号，由报警管理中心对报警信号进行集中统一管理。它是一种防止人体逾越的实体防护设施和感知攀爬、拉压、剪断实体防护设施企图入侵的报警装置的集合体。
结合图2所示，所述围栏6包括不锈钢钢丝绳9(以下简称钢丝绳)和钢丝绳9的固定装置10。所述固定装置10包括控制杆15、受力杆16、支撑杆17，用于安装、固定、支撑以及锁紧钢丝绳9。在所述控制杆15、受力杆16之间自上而下，按照实际需要，等间距安装和固定4根、或多根钢丝绳9。在所述控制杆15、受力杆16之间还设有多根用于支撑钢丝绳9的支撑杆17。
所述控制杆15与支撑杆17之间、支撑杆17与受力杆16之间、支撑杆17与支撑杆17之间的间距≤4m，相邻两根钢丝绳之间的间距≤200mm，所述电子围栏一个防区的最大防范距离≤40m。控制杆15内配置有防拆探测装置，当控制杆15盖板被拆开时，防区控制器14会发出报警信号。
所述张力检测装置7包括张力探测器11和张力模块12。每根钢丝绳9与控制杆15相连接的一端连接一个张力探测器11或张力模块12，与受力杆16相连接的一端连接一个弹簧。
所述张力探测器11根据钢丝绳9的张力特征，对于攀爬、拉压、剪断钢丝绳9企图入侵作出响应并产生报警信号；对于钢丝绳9因人为松弛或自然松弛产生的张力变化作出响应并产生报警信号。
所述通讯装置8包括通信模块13和防区控制器14，安装在控制杆15内。所述通信模块13与多个张力探测器11电连接，一个通信模块13可为多个张力探测器11的报警信号提供远程传输总线接口和一个防区地址。
所述张力模块12根据钢丝绳9的张力特征，感知由于攀爬、拉压、剪断钢丝绳9企图入侵所引起的钢丝绳9的张力状态变化，并把该状态变化转换成电信号；感知钢丝绳9因人为松弛或自然松弛产生的张力变化，并把该状态变化的信号传送给防区控制器14。
所述防区控制器14与多个张力模块12电连接。张力模块12输出反映钢丝绳9的张力状态变化的信号，防区控制器14接收和处理张力模块12的输出信号，根据预先设定的报警阈值确定是否产生报警信号。并为张力模块12提供一个远程传输总线接口、一个防区地址和与多个张力模块12一一对应的多个扩展地址。
钢丝绳9的静态张力可为100N-300N之间的任意值，允许每根不锈钢钢丝绳的张力不完全一致，安装方便。
张力报警报警阈值可以在50N-200N之间随意设定，有效地防止飞鸟、小动物、小树枝等干扰引起误报。
钢丝绳9松弛报警：钢丝绳9松弛报警阈值为50-200N可选，以防止因钢丝绳9松弛后无法正常工作导致漏报。
钢丝绳9剪断报警：当钢丝绳9的上的静态张力为0-10N时即发出剪断报警，防止剪断不锈钢钢丝绳入侵。
参看图3，所述张力式电子围栏1产生报警信号的过程如下：所述张力模块12与钢丝绳9有机械连接，其输出可直接反映钢丝绳9的张力变化。由张力模块12感知钢丝绳9因被攀爬、拉压、剪断、以及因人为松弛或自然松弛产生的张力变化，并将张力变化的信号传送到防区控制器14。防区控制器14由放大器A1、ADC(模数转换)模块、MCU(微控制器)、通信接口A2组成。放大器A1对张力变化的信号进行放大，经ADC模块转换成数字信号后，再由MCU对该数字信号进行采集、分析、处理和加工，产生相应的报警信号，最后由通信接口A2输出。
所述微控制器MCU，根据使用现场的实际，预置有防区地址数据、每根钢丝绳的扩展地址数据、每根钢丝绳的静态张力数据、张力报警阈值数据、钢丝绳松弛报警阈值数据、钢丝绳剪断报警阈值数据等相关数据。MCU每天24小时不停地实时监视和采集每根钢丝绳的张力数据，按每根钢丝绳的防区地址和扩展地址分别记录，再与每根钢丝绳预置的相关数据进行比较，分析判断，并进行相应的处理。如某根钢丝绳的张力数据在正常的静态张力范围之内，则需对其进行跟踪和修正；如某根钢丝绳的张力数据达到或超过张力报警阈值，则发出防区报警信号，同时给出相应的防区地址和扩展地址数据；如某根钢丝绳的张力数据达到或超过松弛报警阈值，则发出松弛报警信号，并给出相应的防区地址和扩展地址数据；如某根钢丝绳的张力数据达到或超过剪断报警阈值，则发出剪断报警信号，并给出相应的防区地址和扩展地址数据。所述各种报警信号及相应的防区地址和扩展地址数据由通信接口A2输出。
放大器A1采用运算放大器OP07实现。ADC模块和MCU由自带8路ADC的AT mega16实现。ATmega16可同时对8个张力模块12的信号进行AD转换、数据采集、分析、处理和加工。通信接口A2采用MAX485来实现。通信接口A2的输出D+和D-(RS485总线输出)之间连接有TVS管SMBJ5.0CA作为RS485总线的差模防雷措施，D+与地之间、D-与地之间均连接有TVS管SMBJ5.0CA作为RS485总线的共模防雷措施。
本发明还具有与ATmega16连接的ISP在系统编程接口、警灯警铃接口、设置按键、防拆开关、防区指示灯。

Claims (9)

1、一种张力式电子围栏周界防入侵报警系统，其特征在于，包括由围栏、张力探测装置、通讯装置组成的张力式电子围栏；
所述围栏包括不锈钢钢丝绳和支撑、固定和拉紧钢丝绳的固定装置；
所述张力探测装置，与不锈钢钢丝绳机械连接，用于探测不锈钢钢丝绳的张力特征，并将探测到的信号传送至通讯装置；
所述通讯装置，用于接收张力探测装置的检测信号，对于产生的报警信号提供报警信号远程传输总线接口和防区地址，通过总线传输线传送至管理中心。
2、如权利要求1所述的张力式电子围栏周界防入侵报警系统，其特征在于，所述固定装置包括用于安装、固定、支撑以及锁紧钢丝绳的控制杆、受力杆、支撑杆；在所述控制杆、受力杆之间自上而下安装至少4根钢丝绳；在所述控制杆、受力杆之间设置多根用于支撑钢丝绳的支撑杆。
3、如权利要求2所述的张力式电子围栏周界防入侵报警系统，其特征在于，所述控制杆与支撑杆之间、支撑杆与受力杆之间、支撑杆与支撑杆之间的间距≤4m，相邻两根钢丝绳之间的间距≤200mm，一个防区的最大防范距离≤40m。
4、如权利要求2所述的张力式电子围栏周界防入侵报警系统，其特征在于，所述张力探测装置包括张力探测器和张力模块；每根钢丝绳与控制杆相连接的一端连接一个张力探测器或张力模块，与受力杆相连接的一端连接一个弹簧；
所述张力探测器根据钢丝绳的张力特征，对于攀爬、拉压、剪断钢丝绳企图入侵作出响应并产生报警信号；对于钢丝绳因人为松弛或自然松弛产生的张力变化作出响应并产生报警信号；
所述张力模块根据钢丝绳的张力特征，感知由于攀爬、拉压、剪断钢丝绳企图入侵所引起的钢丝绳的张力状态变化，并把该状态变化转换成电信号；感知钢丝绳因人为松弛或自然松弛产生的张力变化，并把该状态变化的信号传送给防区控制器。
5、如权利要求4所述的张力式电子围栏周界防入侵报警系统，其特征在于，所述通讯装置包括多个通信模块和一个防区控制器，安装在所述控制杆内；多个张力探测器与一个通信模块电连接，多个张力模块与一个防区控制器电连接；
所述通信模块为张力探测器的报警信号提供远程传输总线接口和防区地址；
所述防区控制器采集和处理张力模块的输出信号，以确定是否产生报警信号并提供报警信号远程传输总线接口和防区地址。
6、如权利要求1或2所述的张力式电子围栏周界防入侵报警系统，其特征在于，所述不锈钢钢丝绳的静态张力为100N-300N之间的任意值，允许每根钢丝绳的张力不完全一致。
7、如权利要求1或2所述的张力式电子围栏周界防入侵报警系统，其特征在于，张力探测装置的报警阈值在50N-200N之间任意设定。
8、如权利要求1或2所述的张力式电子围栏周界防入侵报警系统，其特征在于，所述不锈钢钢丝绳上的静态张力为0-10N时即发出剪断报警。
9、如权利要求5所述的张力式电子围栏周界防入侵报警系统，其特征在于，所述防区控制器由放大器A1、ADC模块、MCU、通信接口A2组成。放大器A1对张力变化的信号进行放大，经ADC模块转换成数字信号后，再由MCU对该数字信号进行采集、分析、处理和加工，产生相应的报警信号，最后由通信接口A2输出；
所述微控制器MCU，根据使用现场的实际，预置有防区地址数据、每根钢丝绳的扩展地址数据、每根钢丝绳的静态张力数据、张力报警阈值数据、钢丝绳松弛报警阈值数据、钢丝绳剪断报警阈值数据；MCU每天24小时不停地实时监视和采集每根钢丝绳的张力数据，按每根钢丝绳的防区地址和扩展地址分别记录，再与每根钢丝绳预置的相关数据进行比较，分析判断，并进行相应的处理；
如某根钢丝绳的张力数据在正常的静态张力范围之内，则需对其进行跟踪和修正；
如某根钢丝绳的张力数据达到或超过张力报警阈值，则发出防区报警信号，同时给出相应的防区地址和扩展地址数据；
如某根钢丝绳的张力数据达到或超过松弛报警阈值，则发出松弛报警信号，并给出相应的防区地址和扩展地址数据；
如某根钢丝绳的张力数据达到或超过剪断报警阈值，则发出剪断报警信号，并给出相应的防区地址和扩展地址数据；所述各种报警信号及相应的防区地址和扩展地址数据由通信接口输出。
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