CN102122419A - 电子围栏系统及其控制设备 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于电子围栏的控制设备，包括：第一装置，用于产生张力信号和基于所述张力信号的控制信号；和第二装置，用于接收所述控制信号，并且响应于所述控制信号控制电压的输出。

Description

电子围栏系统及其控制设备

技术领域

本申请涉及电子围栏系统，并且更具体地涉及用于电子围栏系统的控制设备。

背景技术

在普通住宅小区、别墅住宅区、企事业单位、工厂、仓库、变电站、水厂、电厂、学校、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都需要周界安全防范和入侵报警系统。

对于民用周界防范报警系统而言，普遍采用的是红外探测技术和红外微波双鉴技术，但采用这些技术的报警系统在受到外界影响容易产生误报。这些外界影响包括，例如，各种动物(如狗、猫、老鼠等)及各种非动物的红外辐射源(如暖气、强灯光、太阳光等)、移动及静止物体、气流等。

除以上方式的报警系统之外，采用电脉冲方式的电子围栏是目前较先进的周界报警系统之一。电子围栏由高压电子脉冲主机(例如，脉冲发生器)和探测围栏组成。其主要原理是，电子脉冲主机产生和接收高压脉冲信号，当前段探测围栏处于触网、断路、短路状态时能产生报警信号。脉冲式电子围栏的例子包括，例如，中国实用新型专利CN2703088公开的“智能电子围栏”和中国发明专利申请CN101520933公开的“心跳式探测电子围栏传感器系统及探测方法”。

相对于红外感应式的报警系统，脉冲式电子围栏的误报率相对降低，但是仍然存在例如受到非故意的触碰而产生误报的问题；此外，脉冲式电子围栏普遍存在的一个问题是，在正常工作状态下，脉冲高压的产生是持续的，通常脉冲间隔大约1.5秒，在电子围栏上的停留时间大约0.1秒，这样就造成能量损耗较高。

发明内容

针对包括脉冲式电子围栏在内的周界防范报警系统目前普遍存在的问题，本发明提出了一种张力式电子围栏系统及其控制设备，其至少具有以下优点中的一个或者多个：通过检测电子围栏上的张力变化并与设定值进行比较来确定入侵或非入侵状态，从而降低了误判率；在确定为入侵状态时，控制电压产生装置产生电压脉冲，从而起到主动防御的功能。

在一个实施例中，提供了一种用于电子围栏的控制设备，包括：第一装置，用于产生张力信号和基于所述张力信号的控制信号；和第二装置，用于接收所述控制信号，并且响应于所述控制信号控制电压的输出。

由于第二装置响应于控制信号控制电压的输出，根据本发明一个实施例的电子围栏在遭遇入侵时，能够利用高压威慑、逼退入侵者，起到主动防御的功能，同时避免了电网持续带电带来的能量损耗。

在另一个实施例中，控制设备的第一装置包括：张力探测器，用于探测导电线缆的张力，并且基于所述张力产生所述张力信号；和控制器，用于基于所述张力信号产生所述控制信号。

其中，控制其可以包括微处理器，该微处理器对张力探测器产生的张力信号和第一预定值以及第二预定值进行比较，并产生控制信号。该第一预定值和第一预定值可以根据环境的变化而调节。其中，该第一预定值大于该第二预定值。

在又一个实施例中，该微处理器还对张力探测器产生的张力信号和第三预定值进行比较，并产生控制信号。其中，该第三预定值小于该第二预定值。

在又一个实施例中，当所述控制信号为入侵信号时，所述微处理器还探测所述张力信号的频率并且对所述张力信号的频率与第一频率以及第二频率进行比较，并且基于比较的结果更新所述控制信号，其中所述第一频率大于所述第二频率。

在一个例子中，当所述张力信号的频率大于所述第一频率或者小于所述第二频率时，所述控制信号更新为非入侵信号，当所述张力信号的频率小于所述第一频率且大于所述第二频率时，所述控制信号更新为非入侵信号。

在另一个例子中，当所述张力信号的频率小于所述第二频率时，所述微处理器还用于改变所述第一预定值和所述第二预定值。

在又一个实施例中，提供了一种电子围栏系统，其包括：上述任一实施例的控制设备，至少一根导电线缆，用于耦接至所述第一装置；至少一根导线，用于将所述电压传导至所述至少一根导电线缆；和至少一个绝缘装置，用于分别连接至所述至少一根导电线缆的两端。

其中，至少一根导线与至少一根导电线缆的连接方式，可以是使得至少一根导电线缆分别连接控制设备；也可以是使得至少一根导电线缆中的两根连接控制设备，而其余的导线在其余的导电线缆之间形成跨接；也可以是其他任意的适合的连接方式，其目的可以是在入侵状态时，在每一根导电线缆和地之间产生电压差，或者是在入侵状态时，在相邻的导电线缆之间产生电压差。

附图说明

通过阅读以下结合附图对非限定性实施例的描述，本发明的其它目的、特征和优点将变得更为明显和突出：

图1示出了根据本发明的一个实施例的用于电子围栏的控制设备的结构示意图；

图2示出了图1所示的控制设备的一个具体实施例；

图3示出了图1所示的控制设备的另一个具体实施例；

图4示出了图1所示的控制设备的又一个具体实施例；

图5示出了根据本发明的一个实施例的电子围栏系统的系统示意图；

图6示出了图5所示的电子围栏系统的一个变化例；以及

图7示出了根据本发明的另一个实施例的电子围栏系统的系统示意图，

其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的步骤特征/装置(模块)。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细描述。

图1示出了根据本发明的一个实施例的用于电子围栏的控制设备的结构示意图。图1所示的控制设备100包括第一装置101和第二装置102。其中，第一装置101用于产生张力信号和基于该张力信号的控制信号；第二装置102用于接收该控制信号，并且响应于该控制信号控制电压的输出。

其中，张力信号和与第一装置101耦接的导电线缆上的张力大小或者张力大小的变化相关。在一个例子中，导电线缆与固定在第一装置中的一个悬臂梁机械连接，导电线缆上张力的变化导致悬臂梁弯曲，从而贴附于悬臂梁的应变片的电阻发生变化，通过检测电阻的大小或者电阻的变化，即张力信号，该张力信号反映与第一装置101耦接的导电线缆上的张力大小或者张力大小的变化。

需要说明的是，本实施例的目的之一在于通过检测导电线缆上张力大小或者变化的方式来判断电子围栏是否遭遇入侵，而不在于将导电线缆上的张力大小或者变化转换为张力信号的具体实现方式，除上述通过悬臂梁实现张力检测的方式之外的任何适合的方式都可以用于本实施例。

基于张力信号，第一装置101进一步产生控制信号用于控制第二装置102的电压输出。如图1所示，第二装置102与第一装置101耦接，接收来自第一装置101的控制信号。当该控制设备用于的电子围栏处于非入侵状态时，第二装置102不产生脉冲电压；当该控制设备用于的电子围栏处于入侵状态时，第二装置102产生脉冲电压从而威慑、逼退入侵者。因为第二装置102是否产生脉冲电压依赖于其接收的控制信号，相比于传统脉冲式电子围栏，使用根据本发明的一个实施例的控制设备100的电子围栏的能耗较低。

以上对根据本发明的一个实施例的控制设备100的结构和原理进行了描述，图1中所示的控制设备100可以包括多种实现方式，以下结合附图2、3、4描述控制设备100的具体实施例。

图2示出了图1所示的控制设备100的一个具体实施例。在该实施例中，第一装置101包括张力探测器201和控制器202，张力探测器201和控制器202分别产生张力信号和控制信号。

在一个例子中，控制器202包括微处理器，该微处理器实现比较张力探测器201产生的张力信号与第一预定值以及第二预定值的功能，并且基于比较的结果产生控制信号。该第一预定值和第二预定值的设定使得例如飞鸟、树枝等对电子围栏的触碰导致的张力信号与第一预定值和第二预定值的比较结果是控制信号为非入侵信号，而当存在人为拉压、攀爬或松弛电子围栏的情况时，张力信号与第一预定值和第二预定值的比较结果是控制信号为入侵信号。其中，该第一预定值大于该第二预定值。

在该例子中，当张力信号大于第一预定值或者小于第二预定值时，控制器202产生的控制信号为入侵信号，其控制第二装置102产生电压；当张力信号小于第一预定值且大于第二预定值时，控制器202产生的控制信号为非入侵信号，第二装置102没有电压输出。

在另一个例子中，控制器202包括的微处理器还实现比较张力探测器201产生的张力信号与第三预定值的功能，并且基于比较的结果产生控制信号。其中，该第三预定值低于第二预定值。该第三预定值的设定使得当电子围栏的张力突然大幅度降低，例如人为剪断电子围栏线缆，的情况而导致的张力信号与第三预定值的比较结果是控制信号为入侵信号，控制器202控制第二装置102产生电压。如果微处理器比较的结果是张力信号低于该第三预定值，控制信号即为入侵信号，控制器202控制第二装置102产生电压；如果微处理器比较的结果是张力信号高于该第三预定值，则微处理器进一步比较张力信号和第一以及第二预定值，具体地，如果微处理器进一步比较的结果是张力信号大于第一预定值或者张力信号小于第二预定值，控制信号即为入侵信号，控制器202控制第二装置102产生电压，如果微处理器进一步比较的结果是张力信号大于第二预定值小于第一预定值，控制信号为非入侵信号，第二装置102没有电压输出。

在另一个例子中，当控制信号为入侵信号时，控制器202包括的微处理器还用于探测张力信号的频率，并且用于比较张力信号的频率和第一频率以及第二频率，并且基于比较的结果更新所述控制信号，其中该第一频率大于该第二频率。具体地，在张力信号的频率大于该第一频率时，例如电子围栏受到瞬间冲击的情况，控制信号更新为非入侵信号，第二装置102没有电压输出；在张力信号的频率小于该第二频率时，例如环境变化引起的线缆张力变化的情况，控制信号也更新为非入侵信号，第二装置102没有电压输出；只有在张力信号的频率大于第二频率且小于第一频率时，控制信号才更新为入侵信号，控制器202控制第二装置102产生电压。

根据该例子的控制设备特别适用于需要高判断精度的电子围栏防入侵系统。具体地，当控制信号通过与第一、第二、第三预定值的比较而判定为入侵信号的情况下，进一步检测张力信号的频率并且与第一、第二频率进行比较，这样就有效避免了电子围栏受到瞬间冲击或者环境变化影响而产生的误判。

需要说明的是，该第一和第二频率的数值可以根据需要而设定。例如，第一频率设定为30Hz，第二频率设定为0.1Hz。

在又一个例子中，当张力信号的频率小于第二频率时，例如环境变化引起的线缆张力变化的情况，控制器202的微处理器还用于改变第一预定值和第二预定值，从而可以补偿，例如，由于环境变化引起的围栏线缆的张力变化，进一步降低误判率。

需要说明的是，该第一、第二和第三预定值不必须是固定不变的，该第一、第二和第三预定值可以根据气候、环境等因素的变化进行调整，例如，电子围栏的线缆在寒冷天气下张力值较高的情形中，可以选择提高第一、第二和第三预定值，在震动较大的应用场所，可以选择适当提高第一、第二和第三预定值。

本领域普通技术人员能够理解，第一、第二和第三预定值以及第一和第二频率可以存储在例如NAND的存储单元中，并可由用户根据需要任意设定。将张力信号与第一、第二以及第三预定值比较的功能可以由例如比较器实现。需要说明的是，第一、第二以及第三预定值的存储方式和比较张力信号与第一、第二以及第三预定值的具体实现方式不是本发明的限制因素，任何适合的方式都可以应用于本实施例。将张力信号的频率与第一、第二频率比较的功能可以通过，例如，将张力信号的频率变为直流信号(F/V变换)，然后用比较器比较，或者采用门电路/触发器来进行比较等方式进行实现。具体的比较方式不是本发明的限制因素。

可选的，如图3所示，第一装置101还包括模数转换器301，该模数转换器301将张力探测器产生的张力信号转换为数字信号，并将经过转换的张力信号发送给控制器202进行处理，本领域的技术人员应能理解，数字信号相比于模拟信号更容易存储和处理，并且采用了数字信号能够提高控制器202的精度，从而增强抗干扰性能、降低误判率。

可选的，如图4所示，第二装置102可以包括模式选择模块401，该模块用于选择至少两种模式：第一模式和第二模式，第一模式和第二模式分别对应不同的应用场景。例如，第一模式在白天使用，当电子围栏遭遇入侵时，第二装置102产生较低的电压，脉冲打击力度较低，第二模式在夜晚或者需要高警戒的情形下使用，当电子围栏遭遇入侵时，第二装置102产生较高的电压，脉冲打击力度相比于第一模式提高。第一模式和第二模式的可以由用户根据实际需要切换。也可以根据实际需要设定除该第一以及第二模式之外的其他模式。

图5示出了根据本发明的一个实施例的电子围栏系统的系统示意图。如图5所示，电子围栏系统500包括图2所示的控制设备200，分别与张力探测器201机械耦接的导电线缆502，用于将第二装置102产生的电压传导至导电线缆502的导线503，和分别连接导电线缆502两端的绝缘装置501。

如图5所示，当导电线缆502上的张力发生变化时，与线缆502机械耦接的张力探测器产生张力信号，当张力信号小于第一预定值且大于第二预定值时，例如飞鸟、树枝等触碰线缆502的情形，控制信号为非入侵信号，第二装置102不产生电压；当张力信号大于第一预定值或者小于第二预定值时，例如当有入侵者攀爬、拉压、或者人为松弛电子围栏的情形，控制信号为入侵信号，此时第二装置102产生电压，导线503将电压分别传导至导电线缆502；当张力信号小于第三预定值时，例如人为剪断围栏线缆而导致的电子围栏的张力大幅度降低的情形，控制信号为入侵信号，此时第二装置102产生电压，导线503将电压分别传导至导电线缆502；因此，在每根导电线缆502和大地之间存在电压差，该电压差被设置在合理范围内，使得能够威慑、击退入侵者的同时不对入侵者造成任何身体伤害。

图5仅以导电线缆为4根为例进行了说明。本领域的普通技术人员理解，导电线缆的数目可以根据需要设置的电子围栏的高度，需要的防范程度等因素而设置，与其相应的张力探测器201、绝缘装置501、导线503的数目随之进行相应的调整，导电线缆的具体数目不是本发明的限制因素。

例如，图6示出了图5所示的电子围栏系统的一个变化例。在该实施例中，导线503在导电线缆502之间实现跨接。如图6所示，两根导线503分别连接第二装置102和第一根导电线缆502、第四根导电线缆502，一根导线503连接第一根导电线缆503和第三根导电线缆503，一根导线503连接第二根导电线缆503和第四根导电线缆503。从而，当控制信号为入侵信号时，第二装置102产生一个电压差，其结果是在第一、第二根导电线缆，第二、第三根导电线缆，第三、第四根导电线缆，第一、第四根导电线缆之间分别存在电压差。当入侵者攀爬、拉压、或者松弛电子围栏系统600时，其只要接触到存在电压差的两根导电线缆，就会有触电的感觉，从而被震慑或逼退。

需要说明的是，本发明的实施例的目的之一是要使得相邻的导电线缆502之间或者导电线缆502和地之间存在电压差，导线503的任何合适的能够实现该目的的连接方式都可以用于本发明的实施例。

图7示出了根据本发明的另一个实施例的电子围栏系统的系统示意图。如图7所示，电子围栏系统700进一步包括报警装置701，该装置接收来自控制器202的控制信号。当控制信号为非入侵信号时，报警装置701不产生报警，当控制信号为入侵信号时，报警装置701即产生报警。

本领域的普通技术人员理解，报警装置701可以采用警笛、闪烁等方式报警，报警装置可以选择安装在监控中心等需要对电子围栏进行远程监控的场所，其不构成对本发明的限制。

需要说明的是，图5-图7仅以使用图2所示的控制设备的电子围栏系统为例进行了说明，在不脱离本发明精神和范围前提下的对图2所示的控制设备的任何变化例，包括根据本发明的任一实施例的控制设备，都可以用于根据本发明的实施例的电子围栏系统。

尽管在附图和前述的描述中详细阐明和描述了本发明，应认为该阐明和描述是说明性的和示例性的，而不是限制性的；本发明不限于上述实施方式。

那些本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于电子围栏的控制设备，其特征在于，包括：

第一装置，用于产生张力信号和基于所述张力信号的控制信号；和

第二装置，用于接收所述控制信号，并且响应于所述控制信号控制电压的输出。

2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述第一装置包括：

张力探测器，用于探测导电线缆的张力，并且基于所述张力产生所述张力信号；和

控制器，用于基于所述张力信号产生所述控制信号。

3.根据权利要求2所述的控制设备，其特征在于，所述控制器包括微处理器，用于比较所述张力信号和第一预定值和第二预定值，并且基于比较的结果产生所述控制信号，其中所述第一预定值大于所述第二预定值。

4.根据权利要求3所述的控制设备，其特征在于，当所述张力信号大于所述第一预定值或者小于所述第二预定值时，所述控制信号为入侵信号，当所述张力信号小于所述第一预定值且大于所述第二预定值时，所述控制信号为非入侵信号。

5.根据权利要求3所述的控制设备，其特征在于，所述微处理器还用于比较所述张力信号和第三预定值，并且基于比较的结果产生所述控制信号，其中所述第三预定值小于所述第二预定值。

6.根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于，当所述张力信号小于所述第三预定值时，所述控制信号为入侵信号；当所述张力信号大于所述第三预定值且小于所述第二预定值时，或所述张力信号大于所述第一预定值时，所述控制信号为入侵信号；当所述张力信号小于所述第一预定值且大于所述第二预定值时，所述控制信号为非入侵信号。

7.根据权利要求3-6中任意一项所述的控制设备，其特征在于，当所述控制信号为入侵信号时，所述微处理器还用于探测所述张力信号的频率以及比较所述张力信号的频率和第一频率以及第二频率，并且基于比较的结果更新所述控制信号，其中所述第一频率大于所述第二频率。

8.根据权利要求7所述的控制设备，其特征在于，当所述张力信号的频率大于所述第一频率或者小于所述第二频率时，所述控制信号更新为非入侵信号，当所述张力信号的频率小于所述第一频率且大于所述第二频率时，所述控制信号更新为入侵信号。

9.根据权利要求8所述的控制设备，其特征在于，当所述张力信号的频率小于所述第二频率时，所述微处理器还用于改变所述第一预定值和所述第二预定值。

10.根据权利要求2所述的控制设备，其特征在于，所述第一装置还包括模数转换器，耦接至所述张力探测器和所述控制器，用于将所述张力信号转换为第一数字信号，并且用于将所述第一数字信号传送给所述控制器以产生所述控制信号。

11.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述第二装置包括模式选择模块，用于选择至少第一模式和第二模式，在所述第一模式中，所述第二装置基于所述控制信号控制第一电压的输出，在所述第二模式中，所述第二装置基于所述控制信号控制第二电压的输出。

12.一种电子围栏系统，包括权利要求1至11中任一项所述的控制设备，其特征在于，还包括：

至少一根导电线缆，用于耦接至所述第一装置；

至少一根导线，用于将所述电压传导至所述至少一根导电线缆；和

至少一个绝缘装置，用于分别连接至所述至少一根导电线缆的两端。

13.根据权利要求12所述的电子围栏系统，其特征在于，所述至少一根导线用于使得所述至少一根导电线缆的第一组和第二组电位不同。

14.根据权利要求13所述的电子围栏系统，其特征在于，所述至少一根导电线缆自上而下排列，所述至少一根导线中的两根分别连接所述至少一根导电线缆的最上端一根和最下端一根，所述其余导线的第一组连接所述导电线缆的奇数行，所述其余导线的第二组连接所述导电线缆的偶数行。

15.根据权利要求12所述的电子围栏系统，其特征在于，还包括：

报警装置，用于接收所述控制信号，并且用于基于所述控制信号控制报警信号的输出。

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