DE2900444C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Ver­ fahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Es ist allgemein bekannt, zum Schutz von Objekten sogenannte Alarmanlagen einzusetzen. Sämtliche Alarmanlagen weisen Sensoren zur Erfassung von einen Alarm auslösenden Signalen (zu erkennen­ den Signalen) auf, die z. B. von einem sich dem zu schützenden Objekt nähernden Menschen verursacht werden. Als Sensoren können beispielsweise Schallaufnehmer (Körperschallaufnehmer, Wasser­ schallaufnehmer usw.), photoelektrische Sensoren oder dergleichen verwendet werden. Die Meßsignale der Sensoren werden mittels schaltungstechnischer Maßnahmen aufbereitet und - meistens bei Über- bzw. Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes - zur Betätigung einer Alarmeinrichtung herangezogen. Sämtlichen Alarm­ anlagen ist auch gemeinsam, daß sie durch Störsignale zu Fehl­ alarmen veranlaßt werden können. Dies trifft insbesondere bei Freigeländeüberwachungsanlagen zu, bei denen die unterschied­ lichsten Umwelteinflüsse eine Reihe von Störsignalen hervorrufen. Es ist bekannt, zu versuchen, die Störsignale durch schaltungs­ technische Maßnahmen auszuschalten, insbesondere zu verhindern, daß die Störsignale die zu erkennenden Signale amplitudenmäßig überschreiten. Es erfolgt somit in den bekannten Alarmanlagen eine Amplitudenbewertung, die bei einer verhältnismäßig hohen Entdeckungswahrscheinlichkeit nachteiligerweise eine hohe Falsch­ alarmrate mit sich bringt.

Durch die den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 3 zugrundeliegende DE-OS 27 10 877 ist ein Einbruch-Alarmsystem mit einem oder mehreren elektro­ mechanischen Wandlern bekannt, bei dem Falschalarme vermieden werden sollen und ein Auslösen eines Alarmes, der nicht auf durch menschliche Bewegungen ausgelöste Schwingungen beruht, verhindert werden soll. Der oder die Wandler erzeugen elektrische Signale entsprechend der von dem oder den Wandlern empfangenen Schwingungen, wobei diese elektrischen Signale einen bestimmten Frequenzbereich abdecken. Es sind Bandpaßfilter vorge­ sehen, die elektrische Signalkomponenten in einem Frequenzband innerhalb des Frequenzbereiches hindurchlassen. Mittels Glieder werden die Signalkomponenten gleichgerichtet und es wird eine erste elektrische Wellenform ausgebildet. Weitere Glieder leiten von der ersten Wellenform eine zweite elektrische Wellenform ab, die der ersten Wellenform mit verzögerten Anstiegszeiten folgt. Detektorglieder vergleichen die erste und die zweite Wellenform miteinander und geben ein Signal zur Alarmanzeige ab, sobald die erste Wellenform die zweite Wellenform in bezug auf die Größe um einen vorgegebenen Betrag übersteigt. Die Bandpaßfilter können einen Durchlaßbereich von beispielsweise 37 und 12 Hz Bandbreite aufweisen, die auf eine Mittellinie von 100 Hz bzw. 33 Hz bezogen sind. Als Wandler sind somit lediglich Geophone verwendbar. Von Nachteil ist, daß das Einbruch-Alarmsystem durch einen Eindring­ ling überlistet werden kann. Hierzu ist lediglich die Simulation von entfernten Geräuschen mit einem Geräuschpegel, der größer als der Geräuschpegel der vom Eindringling verursachten Geräusche ist, erforderlich.

Ein ähnliches, ebenfalls mit Geophonen ausgerüstetes Einbruch- Alarmsystem ist in der DE-OS 27 10 834 beschrieben. Die dort ver­ wendeten Wandler empfangen - ausgelöst durch Fußtritte oder an­ dere Ursachen von im Boden entstehenden oder sonstigen aku­ stischen Schwingungen innerhalb oder nahe der zu schützenden Fläche - Schwingungen und liefern dementsprechend analoge elek­ trische Signale, die sich über einen Frequenzbereich erstrecken.

Im allgemeinen liegen die interessierenden Signale für die Ein­ bruchsüberwachung im Bereich von 15 bis 150 Hertz. Die elek­ trischen Signale werden nach entsprechender Verstärkung zwei mit den oben genannten Bandbreiten arbeitenden Schmalbandfiltern zu­ geleitet. Die Ausgangssignale dieser Filter werden hüllkurven­ mäßig gleichgerichtet oder halbwellengleichgerichtet in Gliedern, und die gleichgerichteten Signale zugehörigen Stromkreisen einge­ speist, um in diesen Signalen Elemente festzustellen, die einen menschlichen Fußtritt anzeigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschla­ gen, bei dem bzw. bei der die Falschalarmrate bei gleichzeitiger hoher Entdeckungswahrscheinlichkeit gegenüber den vorbekannten Einbruch-Alarmsystemen herabgesetzt wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Ver­ fahrens-Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im An­ spruch 2 beansprucht.

Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 3 beschrieben.

Erfindungsgemäße Weiterbildungen der Schaltungsanordnung sind in den Unteransprüchen 4 und 5 beschrieben.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das vor­ geschlagene Verfahren bzw. die vorgeschlagene Schaltungsanordnung für jeden beliebigen Schallaufnehmer verwendet werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt und zwar zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Auswertung von Frequenzbereichsanteilen und

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung, bei der - neben der Auswertung von Frequenzbereichs­ anteilen - auch eine Bewertung des zeitlichen Ver­ laufes eines Differenzsignals vorgenommen wird.

Die Schaltungsanordnung aus Fig. 1 weist einen Schallauf­ nehmer 1 auf, dem ein Vorverstärker 2 nachgeschaltet ist und der als Bestandteil einer Alarmanlage zur Erfassung von einen Alarm auslösenden Signalen, sogenannten "zu erkennenden Signalen", dient. Neben diesen Erkennungssignalen erfaßt der Schallaufnehmer 1 auch Störsignale, die dem zu erkennen­ den Signal überlagert sind.

Dem Schallaufnehmer 1 können weitere zeichnerisch nicht dar­ gestellte Schallaufnehmer parallel geschaltet sein, so daß die Gesamtzahl der Schallaufnehmer eine sogenannte Sensoren­ kette bilden. Bei einer derartigen Sensorenkette ist es mög­ lich, entweder weitere Vorverstärker, die ebenfalls zueinander parallel liegen und auch aus mehreren hintereinandergeschal­ teten Einzelverstärkern bestehen können, jedem Schallaufnehmer nachzuschalten, oder die Ausgänge aller parallelen Schallauf­ nehmer mit dem Eingang des Vorverstärkers 2 elektrisch lei­ tend zu verbinden. Auch ist die Verwendung einer Sensoren­ kette denkbar, bei der mehrere Schallaufnehmer in Reihe vor einem Vorverstärker 2 oder einer Vielzahl von Einzelverstärkern liegen.

Der Ausgang des Vorverstärkers 2 steht jeweils mit dem Eingang von zwei Filterstufen 3 und 4 in elektrisch leitender Verbindung. Die Filterstufen 3 und 4 haben verschiedene Frequenzdurchlaß­ kurven, die sich nach Art des verwendeten Schallaufnehmers 1, des Mediums und/oder der Körperform richten. So filtert die Filterstufe 3 einen ersten Frequenzbereichsanteil des vom Vorverstärker 2 gelieferten Signals aus, der den von einem zu erkennenden Signal herrührenden Frequenzbereich umfaßt. Hingegen wird durch die Filterstufe 4 ein zweiter Frequenz­ bereichsanteil des Vorverstärker-Ausgangssignals ausgefil­ tert, dessen Frequenzbereich für Störsignale charakteristisch ist. Die Frequenzbereichsanteile werden vor Inbetriebnahme der Objektschutzüberwachungsanlage ermittelt, beispielsweise durch Vergleichsmessungen, und an den Filterstufen 3 bzw. 4 eingestellt. Bei Zaunmeldeanlagen liegt die Mittelfrequenz für den ersten Frequenzbereichsanteil (zu erkennendes Signal) z. B. bei 700 Hz, während sie für den zweiten Frequenzbereichs­ anteil (Störsignale) etwa 1,8 kHz beträgt.

Den Filterstufen 3 und 4 sind jeweils ein Gleichrichter 5 und 6 sowie ein Integrator 7 und 8, die die Signalintensität messen, nachgeschaltet. Die Ausgänge der Integratoren 7 und 8 sind an jeweils einen Eingang eines Differenzverstärkers 9 geführt, der aus den ausgefilterten Frequenzsignalen ein Differenzsignal ermittelt. Das Differenzsignal wird einem Schwellwertschalter 10 zugeführt, an dessen Ausgang eine Alarmeinrichtung 11 angeschlossen ist. Die Alarmeinrichtung 11, beispielsweise eine Sirene, löst einen Alarm dann aus, wenn das Differenzsignal einen vorgegebenen Schwellwert über- oder unterschreitet.

Damit die Schaltungsanordnung nicht dadurch außer Betrieb gesetzt werden kann, daß das Störsignal amplitudenmäßig größer ist als das zu erkennende Signal, weist die Schal­ tungsanordnung eine Sicherungseinrichtung auf. Diese ist zwischen dem Integrator 8 und dem Differenzverstärker 9 angeordnet und besteht beispielsweise aus einem vor dem zugehörenden Eingang des Differenzverstärkers 9 liegenden Widerstand 12 mit parallelgeschalteter Zenerdiode 13. Durch die Sicherungseinrichtung wird eine Begrenzung des Arbeits­ bereichs des Störsignals erzielt.

Zur Funktionsüberprüfung der Schaltungsanordnung vor einer Inbetriebnahme bzw. während eines Überwachungsbetriebes ist eine Testeinrichtung 14 vorgesehen, die mit dem Vor­ verstärker 2 zusammenwirkt. Die Testeinrichtung 14 gibt variierbare Testsignale auf den Vorverstärker 2, die aus den Erkennungssignalen entsprechenden Signalen und den Störsignalen entsprechenden Signalen zusammengesetzt sind. Durch die Testeinrichtung 14 ist somit eine dauernde Über­ prüfung der Schaltungsanordnung möglich.

Die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung, für die die in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen verwendet werden, soweit dies möglich ist, unterscheidet sich von der oben beschriebenen Schaltungsanordnung durch eine zusätzliche Dynamikmeßschaltungsanordnung 15. Die Dynamikmeßschaltungs­ anordnung 15 ist zwischen dem Differenzverstärker 9 und dem Schwellwertschalter 10 angeordnet und dient zur Bewertung des zeitlichen Verlaufes des vom Differenzverstärkers 9 ab­ gegebenen Differenzsignals. Die Bewertung erfolgt dadurch, daß der Schwellwertschalter 10 erst dann umgeschaltet werden und ein Ausgangssignal an die Alarmeinrichtung 11 liefern kann, wenn das Differenzsignal in ein durch die Dimensionierung der Dynamikmeßschaltungsanordnung 15 festgestelltes Fenster paßt. Durch die Schaltungsanordnung 15 wird vorteilhafterweise ein weiterer Aufschluß über die das Erkennungssignal bzw. das Störsignal erzeugende Geräuschquelle gewonnen. Es können langsame oder schnelle Änderungen der vom Schallaufnehmer 1 erfaßten Signale wunschgemäß ausgeschaltet und es kann dadurch die Falschalarmrate weiter herabgesetzt werden.

In Fig. 2 sind in den Block 15 die wesentlichen Bauelemente der Dynamikmeßschaltungsanordnung eingezeichnet, die jedoch nicht näher bezeichnet sind. Die Dynamikmeßschaltungsanord­ nung weist zur Begrenzung des Arbeitsbereiches des Störsignals eine Sicherungseinrichtung auf, die aus einem Widerstand 16 mit paralleler Zenerdiode 17 besteht. Andere Ausfüh­ rungsformen der Sicherungseinrichtung sind denkbar. Es ist auch möglich, die in der Dynamikmeßschaltungsanordnung 15 vorgesehene Sicherungseinrichtung wegfallen zu lassen und die in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 vorgese­ hene Sicherungseinrichtung auch in der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 zu verwenden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Auswertung von Ausgangssignalen eines oder mehrerer Schallaufnehmer einer Freigeländeüberwachungsanlage für den Objektschutz, wobei aus den Ausgangssignalen der Schallauf­ nehmer zwei verschiedene, sich nicht überlappende Frequenzbe­ reiche parallel herausgefiltert werden, die in den beiden Frequenzbereichen erhaltenen Signale sodann jeweils gleichgerich­ tet und integriert werden und zum Zwecke der Ermittlung eines Differenzsignals in einem Differenzverstärker miteinander ver­ glichen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Frequenzbe­ reich ein von einem zum Zwecke der Alarmauslösung zu erkennenden Signal herrührender Frequenzbereich und der zweite Frequenzbe­ reich ein von Störsignalen hervorgerufener Frequenzbereich ist, daß die Frequenzbereiche vor Inbetriebnahme der Überwachungsan­ lage ermittelt und eingestellt werden und daß ein Alarmsignal dann erzeugt wird, wenn der Betrag des Differenzsignals einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Sicherungseinrichtung der Arbeitsbereich der Störsignale be­ grenzt wird.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, wobei mindestens ein Schallaufnehmer über einen oder mehrere Vorverstärker an zwei parallel angeordnete Filterstufen mit verschiedenen sich nicht überlappenden Frequenzdurchlaßkurven zur Herausfilterung eines ersten Frequenzbereichs und eines zweiten Frequenzbereichs angeschlossen sind, jeder Filterstufe jeweils ein Gleichrichter und ein Integrator nachgeschaltet sind, die Ausgänge der beiden Integratoren mit jeweils einem Eingang eines Differenzverstärkers elektrisch leitend verbunden sind, und dem Differenzverstärker ein Schwellwertschalter nachgeschaltet ist, dessen Ausgang an eine Alarmeinrichtung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Differenz­ verstärkers (9) und dem Schwellwertschalter (10) eine Dynamikmeß­ schaltungsanordnung (15) zur Bewertung des zeitlichen Verlaufs des vom Differenzverstärkers (9) abgegebenen Differenzsignals angeordnet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Integrator (8), der der Filterstufe (4) zur Aus­ filterung des von Störsignalen hervorgerufenen Frequenzbereichs nachgeschaltet ist, und dem zugeordneten Eingang des Differenz­ verstärkers (9) eine Sicherungseinrichtung angeordnet ist, durch welche der Arbeitsbereich der Störsignale begrenzt wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungseinrichtung aus einem Widerstand (12, 16) mit parallel geschalteter Zenerdiode (13, 17) besteht.