-
"Automatische Überwachungsanlage" Die Erfindung bezieht sich auf
eine automatische Überwachungs anlage mit einer Mehrzahl von im Umkreis um ein gegen
Eindringen von unbefugten Personen zu schützendes Objekt angeordneten Geophonen.
-
Derartige Geophone, die als seismische Schwingungsaufnehmer mit einer
in einem Magnetfeld federnd beweglich aufgehängten Tauchspule ausgerüstet sind,
erzeugen bei einer auf sie ausgeübten Erschütterung infolge der Relativbewegung
zwischen der Tauchspule und dem Magnetfeld und der dadurch in den Windungen der
Tauchspule induzierten Spannungen ein Ausgangs-Signal, dessen Amplituden ein Maß
für die aufgebrachten Erschütterungen ist. Derartige Geophone werden nun nicht nur
als seismische Geräte, beispielsweise zur Ermittlung und Erfassung von Erdbeben
oder dergleichen, verwendet, sondern auch in den Überwachungsanlagen für bestimmte
zu schützende Objekte, lleislielsweise Gebäude, Anlagen oder dergleichen, bei denen
das Eindringen von unbefugten Personen verhindert bzw. durch Alarmgabe angezeigt
werden soll. Dazu wird eine Mehrzahl derartiger Geophone mit einem bestimmten gegenseitigen
Abstand im Umkreis um das zu schützende Objekt im Erdreich, und zwar unmittelbar
unter der Erdoberfläche vergraben. Unbefugte Personen, die in die abgesicherte Anlage
einzudringen versuchen, lösen infolge ihrer Schritte, oder falls sie unterirdisch
vorzudringen versuchen, infolge der Grabarbeiten, Erschütterungen im Erdreich aus,
die von den Geophonen angezeigt werden können.
-
Die Auswertung der von den Geophonen abgegebenen, verstärkten und
gefilterten Signale erfolgten nun bisher in der Weise, daß jedem einzelnen Geophon
ein besonderes Meßinstrument zugeordnet wurde, das das Ansprechen des Geophons anzeigte,
undXoder daß Warnlampen oder andere Alarmgeber von den Ausgangssignalen der Geophone
beaufschlagt wurden.
-
Dabei hat sich nun aber gezeigt, daß die empfindlichen Geophone auch
durch allgemeine weit entfernte Geräuschquellen zur Alarmgabe veranlaßt werden können,
beispielsweise durch Lärm von einer in der Nähe des geschützten Objekts vorbeiführenden
Straße oder Schienenweg, oder, falls das zu schützende Objekt in der Nähe eines
Flughafens liegt, durch auf dessen Startbahn startende und landende Flugzeuge. Wollte
man die Alarmauslösung durch derartige Geräusche unterdrücken, dann müßte die Signale
schwelle für die Alarmgabe wesentlich erhöht werden, wodurch wiederum die Gefahr
der Unterdrückung schwacher Geräusche, etwa von eindringenden Personen, besteht.
Auch kurzzeitiges Abschalten der Geophone während derartiger Geräusche würde die
Gefahr in sich bergen daß gerade in diesem Moment in das zu schützende Objekt einzudringen
versucht wird, ohne daß dieser Eindringversuch angezeigt werden-iann.
-
i)ie er Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, bei
einer mit derartigen Geophonen ausgerüsteten Überwachungs anlage die Wahrscheinlichkeit
von Fehlalarmen, insbesondere bei Bodenerschütterungen allgemeiner Art durch in
der weiteren Umgebung der Geophone vorhandene Geräuschquellen, kleinzuhalten, und
eine automatisciie Alarmgabe nur bei Erschütterungen in der Nähe eines Geophones
auszulösen.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird von der Erfindung vorgeschlagen, daß
ein zweipoliger Meßstellenumschalter zur zyklischen Abfrage der Geophone vorgeseheii
ist, der jeweils zwei im Abstand nebeneinanderliegende Geophone auf eine Auswerteinheit
schaltet, in der eine elektronische Differenzbildung der von den Geophonen konunenden
Signale durchgeführt wird und die bei Vorliegen einer positiven oder negativen Signaldifferenz
einen Alarmgeber beaufschlagt.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung soll die Auswerteinheit aus
einer Gleichrichtereinheit, einem nachgeschalteten Diffcrenzbildner und Tiefpaßfilter
und einem von diesem angesteuerten Trigger bestehen, der ei Überschreiten eines
vorgegebenen Ansprechpegels einen Alarmgeber in Gang setzt.
-
Durch die von der Erfindung vorgeschlagene zyklische Abfrage jeweils
zweier nebeneinander liegender Geoplione und die anschließende elektronische Differenzbildung
der in diesen beiden Geophonen erzeugten Signale wird Wd2l @@@@@cht, daß weiter
entfernt liegende Geräuschquellen dadurch unterdrückt werden, daß deren Signaldifferenz
den Wert Null hat. Da nämlich beide Georhone von der weit entfernten Geräuschquelle
in etwa gleichmäßig beaufschlagt werden1 werden auch etwa gleich große Signale in
den Geophonen erzeugt. Dagegen führen Geräusche aus der Nähe eines der beiden Geophone
zii einer positiven oder negative Signal differenz und damit zu einer Alarmauslösung.
Auch Geräusche eines etwa in der Mitte zwischen zwei nebeneinanderliegenden Geophonen
sich bewegenden Eindringlings können mit der erfindungsgemäßen Überwachungsanlage
erfaßt werden, da zwar die leiden direkt neben der Eindringstelle angeordneten Geophone
bei deren Abfrage kein Alarmsignal ausgeben, jedoch infolge der zyklischen Abfrage
aller um das zu schützende Objekt angeordneten Geophone schon der nächste Abfageschritt
ein Signal auslösen wird, da dann wieder die Entfernung der befragten Geophone von
der Geräuschquelle und damit deren Ausgangssignal unterschiedlich
ist.
Auch bei Überlagerung mehrerer Geräuschquellen, beispielsweise eines in größerer
Entfernung von den Geophonen befindlichen Fahrzeuges und eines in der Nähe eines
Geophons vorliegenden Grabgeräusches ergibt sich infolge der Signaldifferenzbildung
ein Alarm, so daß insgesamt gesehen Inii: 1er erfindungsgemäßen Überwachungsanlage
ein weitgehender Objektschutz erreicht werden kann.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der Zeichnung,
die ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Überwachungsanlage in Form eines
schematischen Blockschaltbildes zeigt, dargestellt und im folgenden näher erläutert.
-
Mehrere im Umkreis um ein zu schützendes Objekt, das hier nicht dargestellt
ist, mit Abstand voneinander angeordnete Geophone sind mit 1 bis 4 bezeichnet. Diese
Geophone bestehen im wesentlichen aus einer in einem, beispielsweise von einem Permanentmagneten
erzeugten Magnetfeld federnd beweglich aufgehängten Tauchspule, in deren Windungen
beim Auftreten einer Erschütterung eine Signalspannung induziert wird, deren Amplitude
ein Maß für die aufgebrachte Erschütterung darstellt. Diese Spannung wird für jedes
Geophon dadurch aufbereitet, daß sie einem nachgeschalteten Vorverstärker 5, einem
Tiefpaßfilter 6 und einem Verstärker mit automatischer Verstärkungsregelung 7 zugeführt
wird. Aln Ausgang des Verstärkers 7 ergibt sich somit eine Signalspannung, deren
Amplitude in weiten Grenzen von der Geophonsignalamplitude unabhängig ist und auf
einen konstanten Wert geregelt wird, der zur weiteren Auswertung geeignet ist.
-
Auf diesc Weise wird eine Übersteuerung der eXctronischell Auswertcinheit
9 verhindert und der Trigger 13 kann auf einen konstanten Ansprechpegel eingestellt
werden. Die Signal spannung wird einem zweipoligen Meßstellenumschalter 8, der beispielsweise
aus
einem elektronischen Multiplexer oder auch aus einem mechanisch bewegten Schalter
mit Schleifkontakten bestehen kann, zugeführt. Dieser Meßstellenumschalter 8 schal.
tet zyklisch fortschreitend jeweils zwei nebeneinander liegende Geophone, beispielsweise
die Geophone 1 und 2, dann 2 und 3 usw. auf eine Auswerteinheit 9, in der die von
den Geophonen kommenden Signale nach Gleichrichtung in einer gleichrichtereinheit
11 einem Differenzbildner 12 zugeführt werden. Ergibt sich l)ei dieser Differenzbiidung
eine positive oder negative Signaldifferenz, so wird iiber einen Trigger 14 mit
vorgeschaltetem Tiefpaßfilter 13 ein Alarmgeber 10 beaufschlagt, der beispielsweise
mit einer Hupe und/oder einer Alarmleuchte ausgerüstet sein kann. Dabei beaufschlagt
der Trigger 14 den Alarmgeber 10 nur dann, wenn dje in dem Differenzbildner 12 gebildete
Signaldifferenz einen vorbestimmten Mindestwert, der von Null verschieden ist, aufweist.
-
Dieser an dem Trigger 14 eingestellte Ansprechpegel für die Alarmgabe
ist konstant und soll beispielsweise verhindern, daß vernachlässigbar kleine Signalunterschiede
zu einer Alarmauslösung führen.
-
In der Zeichnung ist der zweipolige Meßstellenumschalter 8 in einer
Stellung gezeigt, in der der Schalter 80 die Kontakte 81 des Geophons 1 und 82 des
Geophons 2 auf die auswerteinheit 9 schaltet, Da dieser Schalter die einzelnen Geophone
zyklisch abfragt, wird er in der darauffolgenden Abfragestellung die Kontakte 82
des Geophons 2 und 83 des Geophons 3 auf die Auswerteinheil 9 schallen und in @inem
festgesetzten Abfragerythmus so fortfahren. Dadurch wird gewäbrleistet, daß das
zu schützende O@jekt von einer zentralen Warte aus in der der Meßstellenumschalter
8, die Auswerteinheit 9 und der Alarmgeber 10 angeordnet sind, automatisch überwacht
werden kann. Die Verstärker 5,
Filter 6 und Verstärker 7 können
entweder in der Nähe des jeweiligen Geophons oder der zentralen Warte untergebracht
werden. Weiterhin kann vorgesehen werden, daß der Neßstellenumschalter 8 nur dann
in seinem Abfragezyklus fortschreitet, wenn der Trigger 14 den Alarmseber 10 nicht
zur Alarmgabe beaufschlagt. Die Weiterschaltung des Meßstellenumschalters 8 wird
dagegen unterbrochen, wenn die Abfrage zweier nebeneinanderliegender Geophone zu
einer Alarmauslösung geführt hat.
-
In diesem Fall kann anhand der Stellung des Meßstellenumschalters
auch sofort erkannt werden, an welcher Stelle die alarmauslösende Erschütterung
aufgetreten ist, d.h. ein etwa vermuteter Eindringling in das zu schützende Objekt
zu gelangen sucht.
-
Anstelle der zuvor beschriebenen und in der Zeicllnung dargestellten
Schaltungsanordnung kann in einer Überwachungsanlage gemäß der Erfindung auch eine
andere Schaltung verwendet werden.
-
So könnte beispielsweise der geregelte Verstärker 7 auch erst hinter
dem zweipoligen, die einzelnen Geophone anwählenden Meßstellenumschalters 8 angeordnet
sein, wobei der Sin- und Ausgang des Verstärkers mittels eines elektronischen Choppers,
z.B. mit einer Frequenz von 1O kHz, synchron zwischen den beiden Ausgängen des Meßstellonumschalters
bzw. den zugeordtreten Eingängen der Auswerteinheit 9 umgeschaltet wird. Bei dieser
Aushildlmg der Schaltung wiirc dann für alle Geophone der Anlagc jiur noch ein einziger
geregelter Verstärker erforderlich.
-
@ Seiten Beschreibung I>-i Leir L -ti> ciclre @@. Zeich@ung
mit @ Figur