DE2744860A1

DE2744860A1 - Koaxialer elektrischer langschalter (meldeschlange)

Info

Publication number: DE2744860A1
Application number: DE19772744860
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Phys Heist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-05
Filing date: 1977-10-05
Publication date: 1979-04-12
Also published as: EP0001757B1; DE2862279D1; EP0001757A1

Description

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Beschreibung; Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren

für einen koaxialen elektrischen Langschalter (bezeichnet als

Meldeschlange).

Dieser koaxiale elektrische Langschalter ist rotationssymmetrisch konstruiert. Er istⁿwenig gekrümmter Form anzuwenden. Er schaltet ein bei Verformung insbesondere bei Verbiegung in radialer Richtung an beliebigen Orten seiner Länge. Sein rückfederndes Streckbedürfnis hebt die Einschaltung wieder auf, sobald die verformende Einwirkung endet. Er verhält sich wie eine Schlange, die sich immer gerade ausrichten will und die zischt, sobald ihr Körper an beliebiger Stelle in beliebiger Richtung gedrückt wird. In einer fortgeschrittenen Ausführungsform ist die Art des Zischens eine eindeutige Meldung, welcher von etwa max. 20 möglichen Körperabschnitten gedrückt wurde. Der Langschalter ist deshalb auch als intelligente "Meldeschlange" bezeichenbar.

Diese Schlangen lassen sich beliebig mit oder ohne Zwischenstück hintereinander anordnen, derart, daß immer eine die nächste "in den Schwanz beißt", wobei die örtliche Auflösung in Bezug auf den Meldeinhalt (welcher Körperabschnitt welcher Schlange?)insbes. bei Anwendung des Patentes DT-PF 1 272 181 ("Stafette") voll gewahrt bleibt. Die Haut ist wetter- und temperaturfest (Siliconschlauch) .

Der Preis erlaubt, einfache oder auch gekreuzte Linienraster zu bilden. Sc werden bedeutende neue Anwendungsfelder eröffnet, z.B. für überwachung von Zäunen, Fensterfronten, Vorfeldern, usw. Die Schlangen körnen auc' (gestreckt) eingegraben werden. Die Siliconhaut ist chemisch resistent genug. , ,

Diese Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter, dessen beide Kontaktpartner in die Länge gezogen sind derart, daß die Kontaktierung praktisch an jedem Ort der Länge erfolgen

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kann. Die Kontaktierung an einem Ort wird dabei ausgelöst durch Verbiegung des ganzen Schalters (Schlangenkörpers) oder unter Ausnützung von Trägheit (Schock, Vibration) oder auch durch Magnetfeld, welche Effekte auch bei gestreckt bleibendem Schlangenkörper der Schlange gewissermaßen "Bis ins Mark"gehen.

In einer spez. Ausführungsfonr. kann diese Meldeschlange auch auf Hitze ansprechen (Detektion von Hotel- oder Schiffsbränden, usw.).

Stand der Technik:

Zur Überwachung der Fläche eines Zaunes werden Systeme angewandt, die in einer Zentrale durch Alarm ("Echtalann echtes Heraustrennen eines Zaunloches oder echtes Überklettern und möglichst auch echtes Unterkriechen zuverlässig anzeigen sollen, d.h. es sollen möglichst keine Falschalarme und keine Alarmfehl-Fälle vorkommen. Mit anderen Worten; Jeder Echtfall soll alarmieren, und kein Unechtfall darf alarmieren. Unechtfälle sind z.B. solche durch Wild, Wind, Wärmewechsel, fallende Äste, Drahtbruch, imitierte Echtfälle, usw. und durch"technische Fehler" z.B. in Sensoren, übertragung, Zentrale, usw..
Falschalarme sind durch diese Unechtfälle entstandene. Alarmfehl-Fälle sind gegeben, wenn trotz Echtfall der Alarm fehlt. Die Ursachen können sein techn. Fehler oder Sabotage usw. Echtfälle sind: Lochen oder überklettere oder Unterkriechen des Zauns.

Diese Ereignisse sind zu definieren pro km Zaunlänge und pro

^Monat· K. χ Echtfälle

Eine Qualitätsformel ist Q - älle

Die Konstanten K-,K₂,K- sind Ermessenswerte, die je nach Lage und Eigenart dee zu schützenden Objektes verschieden eingesetzt werden müssen.

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Der Stand der Technik ist entstanden Indem mehr oder weniger bewußt obige Zahl Q, die im Idealfall unendlich ist, berücksichtigt wurde. Der Stand der Technik ist noch unbefriedigend, weil sich die Forderungen-einerseits möglichst keine Falschalarme -andererseits möglichst keine Alarmfehlfälle in sich gegenseitig widersprechen.

Die Zur überwachung der Fläche eines Zaunes bekannten Systeme arbeiten mit Sc an oder neben dem Zaun angebrachten Sensoren, die die von einem Echtfall ausgelösten Effekte, wie z.B. Körperschall im Zaungeflecht oder örtlicher Verzug desselben oder Unterbrechung der elektrischen Leitfähigkeit beim Zaunlochen meist Über Hilfsdrähte erfassen, usw. Die Problematik dabei ist die, daß zur Uberlistung de5 überliste»·* (Saboteurs) besondere teure Einrichtungen anzusetzen sind, die dem Saboteur die unbemerkte Elimination der alarmauslösenden Effekte entscheidend erschweren sollen. Eine andere Problematik ist die, daß die üblichen Sensoren aus Kostengründen nicht in ausreichender Packungsdichte installiert werden können. Dadurch entstehen zwangsläufig sehr verschiedene Distanzen zwischen der Störstelle und dem nächstgelegenen Sensor-Ort mit dem Nachteil, daß der Inte.nsitätsbereich der am Sensor-Ort ankommenden Echteffekte sich untragbar überlappt mit demjenigen der zu befürchtenden Unechteffekte. Um diese Überlappung z.B. im Falle des Erfassens von örtlichem Verzug möglichst klein zu halten, sind Verfahren bekannt, die unvermeidliche lokale Zauntrift (etwa infolge Wärmewechsel oder Wind) als Unechtfall dadurch entschärfen, daß pseudoe.lastische Plastiken schnelle Bewegungsabläufe (hier als Echtfall angesehen) von langsamen Zauntriften (Unechtfall) unterscheiden. Diese Verfahren sollen jedoch noch entscheidend verbessert werden, wenn dies möglich ist..

Die meisten Verfahren haben den Nachteil relativer Umständlichkeit, weil sie mit Sensoren arbeiten, die nicht in ausreichender Packungsdichte einsstzbar sind, oder weil im Falle direkter Kontrolle eines Stronvflusses in den Zaundrähten gegen mögliche überlistung besondere zusätzliche Maßnahmen unumgänglich sind.

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Der Erfindung liegt die Hauptaufgabe zu gründe, eine Sensorart zu finden und so anzusetzen, daf> ein echtes Sensorenfeld das Zaunfeld überdeckt mit verbleibenden Lücken, die kleiner sind als der Brust-Füicken-Abstand eines Menschen. Hierbei wird ein watrechtes oder leicht schräges Linienraster aus kontinuierlichen Langschaltern ("Meldeschlangen") vorgesehen. Diesem kann redundant ein üenkrechtes Haster zugeordnet sein, welches ebenfalls aus den erfindungsgemäßen Meldeschlangen bestehen kann, oder auch aus senkrechten Zaundrähten selbst, die stromdurchflossen jedes Durchschneiden in üblicher Art erfassen lassen. Das System soll an jeden vorhandenen Zaun anbringbar sein. Es 30II die oben definierte Qualitätszahl Q entscheidend vergrößern.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß insbesondere das wagrechte bzw. leicht ansteigende Linienraster gebildet ist aus neuartigen, speziellen, in die Zaunmaschen(auch eines schon vorhRdenen Zaunes) eingeschlüngelten oder angehefteten, derart angebrachten Langschaltern, daß sie sich als Linien ohne wesentliche Krümmungen darstellen. Diese Langschalter wirken als Meldeschlangen, sie schalten einen Stromkreis bei Verformung insbesondere bei Verbiegung ein, wenn ein Mensch den Zaun locht und/oder durch ein Loch durchschlüpft. Die RUckformung nach der Verformung erfolgt auf Grund der eindeutigen Rückfedertendenz (ßtreckbedürfnis) dieser Meldeschlangen. Es ist dabei gleichgültig, an welchem Ort der Länge der Meldeschlangen die Verformung ansetzt.

Eine weitere ergänzende Systemlösung besteht in der Ausnutzung des Tatbestandes der hohen örtlichen Auflösung des Verdachtortes, wie sie schon bei Ansatz eines Rasters jedoch 3ehr angehoben bei Ansatz zweiter sich überdeckender Raster erreicht ist. Dadurch wird ermöglicht, daß ein Rechner in der Zentrale das zeitlich-örtliche Ereignisspektrum (eine Mehrzahl aufeinander folgender Censormeldungen von verschiedenen Sensororten) mit ihm eingegebenen typischen Programmen vergleicht und sofort alarmierend auswirft z:B.; "An Zaunpunkt 3,67 km Verdacht, bzw. Verdachtverdichtung bzw. Vollverdacht" Der Rechner kann auch den Verdachtsgrad in Prozent auswerfen.

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Die gleichen erfindungsgemüßen Meldeschlangeri sind zur Vervollständigung des Gesamtsicherheits-Systems zur Anzeige eines Überkletterns in die bekannten an Zaunpfahlgabeln oben angebrachten i'.-Pollen (ausziehbare Stacheldrahtwülste) einzuschlangeln. Ersatzweise oder zusätzlich können auch noch Reihen aus freistehenden Kunsthalmen, die indirekt eine ihnen angefügte Meldeschlange biegen.ein überklettern melden. Dazu ist noch mindestens eine Meldeschlange knapp hinter dem Zaun einzugraben, womit ein Unbemerktes Untertunneln ausgeschlossen wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich teilweise aus den Unteransprüchen, z.B.:

—Ausnützen des Hohlraumes im Innern der Meldeschlangen durch eingelegte Adern , d.\.; Unterabschnitte der Meldeschlangen getrennt zu orten gestatten, insbesondere in Verbindung mit dem erwähnten Patent "Stafette¹,· Nr. 1 272 181.

—Und/oder Ausnützen dieses Hohlraumes für weitere Betriebsstrom-Adern dieses Fernmeldesystems.

—Heranziehung (zusätzlich, zweckentfremdend) der zwei bis drei durchlaufenden Leitungen der Meldeschlangen selbst ebenfalls etwa für das Fernmeldesys'em.

—Obiges verkoppelt mit einer RuhestromUberwachung, dadurch sofort etwaiges Durchtrennen eines·Meldeschlangen-Abschnittes ortend.

—Ausnutzung der passiven elektrischen Größen der Meldeschlangen, nämlich Widerstand, Capazität, insbesondere Selbstinduktion der Kontaktpartner zu einer Feinortung, die gröbere Ortung des Fernmeldesystems verbessernd.

—Füllung des die Meldeschlangen umhüllenden (SiliconjSchlauches mit Druckgas oder Flüssigkeit zwecks Korrosionsschutz, Anzeige von Undichtigkeiten, usw.

—Erzwungener Durchfluß dieser Füllung, insbesondere zur Indikation einer sabotierenden Injektion mit nachhärtendem Material. —Beschickung der drei Leitungen der Meldeschlange mit Dreiphasenstrom besonderer Frequenz und Spannung.

—Ersatz eines oder beic'.er eigentlich aus Wendelfedern vorgesehener Kontaktpar-ner der Meldeschiangen durch biege-oder knickfähiges Rohrmaterial.

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Weiterg Anwendungen der Erfindung:

Diese durch Verwendung der neuartigen Meldeschlangen, insbesondere in Verbindung mit dem Patent Nr. 1 272 l8l gekennzeichnete System-Erfindung kann nicht nur für Zäune eingesetzt werden.

Ein naheliegendes Anwendungsgebiet ist zum Beispiel die Überwachung von Fensterfronten und sonstigen Sicherungslinien in und um Gebäuden.

Oder Anwendungen, bei denen die Meldeschlangen eingegraben sind, etwa um Erdverschiebungen zu orten (bevorstehende Dammbrüche). In leicht abgewandelten Ausführungsformen kann die Meldeschlange auch zusätzlich oder ausschließlich auf Hitze und/oder Nässe ansprechen. Urheberrechte werden vorbehalten in Bezug auf obige Anwendungen und weitere, die sich ausschließlich durch die Meldeschlangen als kontinuierlicher Detektor ohne oder in Verbindung mit dem Patent Nr. 1 272 l8l ermöglichen lassen,

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Eine Wendelfeder aus Stahldraht mit etwa 2 nc j| und 1,6 nun φ . derart hergestellt, daß Windung auf Windung drückt, und daß sie eine knickfähige und sich selbst wieder gerade richtende Stange darstellt, stellt den einen (inneren) der beiden Schaltpole des Langschalters (Meldeschlange) dar. Sie wird bis einige Meter lang sein.

Auf diese Innenfeder sind in Abständen von etwa 30 mm Ringe aus elektrisch isolierendem Schrumpfschlauch aufgezogen von jeweils etwa 4 mm Länge. Diese Schlauchstücke distanzieren koaxial den zweiten Schaltpol, d.h. eine weitere Wendelfeder von etwa 3,5 mm φ · und etwa 2,8 mm φ.. Diese äußere Wendelfeder ist als lange Zugfeder wirksam, die Zugfederkraft drückt die inner3 Feder derart, daß nun eine spontane Knickbereitschaft des Ganzen, insbesondere der inneren Feder gegeben ist. Das Ganze ist in einen elastischen Schlauch (Silicon) eingezogen. Von außen auf diesen Schlauch einwirkende

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Seltenkräfte (Schlauchverbiegung aus der Geraden In Krumme) lassen nun die Innenfeder knicken, wobei sie mit der Außenfeder In Kontakt geht. Diese Knickstelle 1st max 20 mm von der Stelle entfernt, wo die Seltenkraft ansetzt. Mit dem Aufhören der Seltenkraft federt die Schlange wieder In die gestreckte Lage zurück, dies 1st erreicht, well der Schlauch selbst aber insbesondere die Innenfeder dies erzwingt. Hier liegt also quasi ein mechanisches monostabiles System vor.

Eine derartige Meldeschlange wird ruhestromUberwacht, dabei fließt dieser Strom durch die eine Feder zum Ende der Schlange und durch die andere Feder wieder zum Kopf zurück. Am Schlangenende sind die beiden Federn durch einen ohmschen und/oder capazitiven und/oder induktiven Wiederstand je nach Zweckmäßigkeit abgeschlossen. Diese Maßnahme läßt unbefugtes Durchtrennen melden und bei langen Schlangen, die nicht in Bereich'; auf anderem Wege unterteilt sind, auch orten. Ebenfalls wird unbefugtes Kurzschließen gemeldet in derselben Funktionsweise, wie sie auch bei der Uraufgäbe gegeben ist.

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Claims

Dipl.-Phys. Ernst Heist 7513 Stutensee-Pr., den 4.10.1977

Parksbraße 26

Patentansprüche :

Elektrischer Schalter, insbesondere Warnschalter als Schließer, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kontakte in Form zweier langer kontaktfähiger Materialien sich derart in einem Kontaktabstand gegenüberstehen, daß gleichgültig an welcher Stelle der Länge des Schalters die die Schaltung bewirkende Kraft ansetzt, die Schaltung praktisch an dieser Stelle erfolgt.

2. Anspruch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der beiden Materialien an jeder Stelle seiner Länge infolge der dort die Schaltung bewirkenden Kraft sich auf Grund seiner Elastizität?¹»?!?/* AJFcW¹ATe' dadurch entstehende Annäherung an das andere Material die Schaltung dort erfolgt.

3. Anspruch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, aaß die Schaltung auch erfolgt allein aufgrund einer Annäherung z.B. capazitiv, ohne daß dabei direkt hart kontaktiert sein muß.

^i. Anspruch nach Arspruch }_s dadurch gekennzeichnet, oaß dar nachgiebige Schaltpartner von «f.err. anderen Partner durch ein Rohr aus normal isolierendem Material getrennt; ist, wobei die Schaltung zustande kommt daGi.\.vch, daß dieses Trennmaterial durch Druck leitend wird (spez. neues Platikmaterial).

5- Anspruch nach Anspruch 4, dadurch, gekennzeichnet, daß das eine Kontaktmaceriai das andere konzentrisch umhüllt.

6. Anspruch nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine ode^r beide Materialien aus Wendelfedern bestehen.

Anspruch nach Anspruch 6 und anderen, dadurch gekennzeichnet, ^Haß die beiden Schaltpartner voneinander isolierend dadurch distanziert sind, daß in bestimmten Abständen kurze Schlauchstücke konzentrisch eingelegt sind.

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8. Anspruch nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchstilcke durch eine Wendel aus isolierendem Material ersetzt sind.

9. Anspruch nach Anspruch 0, dadurch gekennzeichnet, daß diese Trennwendel unmittelbar bei der Herstellung oder danach auf die Innenfeder aufgewickelt oder aufgezogen bzw. aufhomogenisiert ist.

10. Anspruch nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese Trennschicht gebildet ist aus einem aufziehbaren Isolierschlauch mit Perforierung, die die Zonen für die Kontaktierungen freimacht.

11. Anspruch nach mehreren oben genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide Schaltfedern ersetzt sind durch knickfähiges Rohr.

12. Anspruch nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwendel aus leitendem Draht mit Oberflächenisolierung besteht, wobei dieser leitende Draht für zusätzliche el. Aufgaben ausgenützt wird.

13. Anspruch nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die nunmehr vorhandenen drei Strompfade der Meldeschlange mit einem Dreiphasenstrom spezieller Frequenz und Spannung beschickt werden.

14. Anspruch nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese Trennwendel selbst aus schlecht leitendem Material besteht und so in an und für sich bekannter Art durch Widerstandsmessung eine Ortung des Schaltpunktes möglich wird.

15. Anspruch nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strompfade der Meldeschlange zusätzlich als Betriebsadern eines Fernortungssystems z.B. nach Patent DBP 1*272 l8l ausgenützt sind.

16. Anspruch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhle der inneren Wendelfeder als solche ideal gegen Abrieb usw. schützend isolierte Peinadern (etwa O.2»*»*,CuL Draht, wie für

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Feinspule.iwickiung üblich) ε/uch in senr großer Zahl aufnimmt, welche Vielzahl insbesondere für die Bereichsunterteilung der Meldeschlange und des Fernortungssystems benötigt wird.

17. Anspruch nach mehreren obigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß derartige Meldeschlangen z.B. in Zäune in einem solchen Abstand eingeschlängelt sindj, daß der kleinste Durchmesser eines menschlichen Körpers größer ist, als die Paralleldistanz der Meldeschlangen.

18. Anspruch nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Meldeschlangenraster schräg nach oben verlaufend in den Zaun eingeschlängelt ist.

19. Anspruch nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet; daß die dann notwendigen Herunterführungsn aus denselben Meldeschlan^rfw bestehen und so ein einen Saboteur meldendes Net2, aus Parallelogrammen, die nur aus Meideschianger. bestehen, gegeben ist. An und für sieh würde schon ein Linienraster genügen, zwei haben d*,n Vorteil der wechselseitigen

20. Anspruch nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechten, das Parallelogramm bildenden Raster anstatt aus Meldeschlangen aus den vorhandenen senkrechten Zaundrahtstücken bestehen, die unter Ausnützung der für die schrägen Meldeschlangen nötigen Ruheströme ihr Durchgeschnittensein in an und für sich bekannter Form melden.

21. Anspruch nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet> daß dies3 stromkontrollierten Zauneinzeldrähte ausgewählt sind in unregelmäßiger seitlicher Verteilung, daß diese seitliche Verteilung durch Sichtblenden (Schlitzrohr am Zaunrand oben und unten) getarnt ist, daß diese Sichtblenden wiederum durch Meldeschlangenanteile kontrolliert werden. Das Ganze zu dem Zweck, den Saboteur zu einem mehrfach höheren Aufwand zu zwingen bei dem Versuch die senkrechten Zaundrähte el. vor dem Trennen zu überbrücken.

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22. Anspruch nach mehreren obigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Tatsache, daß die innere Wendel des Langschalters infolge des Pressdrucks jeder Windung seitlich auf ihre Nachbarn einen durchlaufenden magnetischen Kern darstellt, und die weitere Tatsache, daß die äußere Wendel eine Wicklung darstellt, derart ausgenützt wird, daß die so entstehende Selbstinduktion für Eingriffsortung usw. in an und für sich bekannter Form herangezogen ist.

23. Anspruch nach Anspruch 20. dadurch gekennzeichnet, daß Meldeschlangen und ruhestromüberwachte Leitungsabschnitte (Zaundrähte) mehrfach abwechselnd hintereinandergeschaltet sind.

24. Anspruch nach mehreren obigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der den Langschalter umhüllende Schlauch (Silicon) gefüllt ist zwecks Korrosionsschutz und Schutz vor Schmutz mit Gas oder Flüssigkeit.

25. Anspruch nach Anspruch 2^, dadurch gekennzeichnet, daß diese Füllung kontrolliert fließt und dadurch ausschließt, daß unbemerkt etwa eine aushärtende Masse in die Meldeschlange eingespritzt ist mit dem Ziel, sie meldestumm zu machen.

26. Anspruch nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Fließen stattfindet bzw. bei besonderem Bedarf verhindert ist durch Ausnutzung der Schräglage der Schlangen in Verbindung mit der Schwerkraft.

27. Anspruch nach mehreren obigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Meldung des Zaunüberkletterns Meldeschlangen an einer in üblicher Art in Zaunpfahlgabeln eingelegte S-Rolle (ausziehbare ''Stacheldrahtwur-st") angebracht sind, derart, daß Hlongationen der S-Rolle entsprechende Schlangenbiegungen zwangsläufig bewirken,

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28. Anspruch nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine Allee aus Halmen die S-Rollen ergänzt oder ersetzt, wobei beim überklettern unvermeidbare Abbiegungen dieser Halme unvermeidbar eine angefügte Schlange biegt.

29. Anspruch nach mehreren obigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Meldung des Zaununterkriechens Meldeschlangen kurz hinter dem Zaun eingegraben sind.

3o. Anspruch nach Ansprüchen 27,?8,29, dadurch ^kennzeichnet, daß di£^edas L'ieherhei ^system "Meldezaun" vervollständigenden drei Maßnahmen, nämlich

meldende Γ-Hollen an der oberen Zaunkante angebracht, meldende "Halme-Allee", ebenda angebracht, Meldeschlan^e(n), kurz hinter dem Zaun eingegraben in Bezug auf Leitungsführungen, eventuelle Leitungstarnungen und/oder in bezug auf Ankopplung des Fernmeldesystems "Stafette" nach Patent 1 272 181 und Auslaodspatenten logisch miteinander verknüpf^ind.

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