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Elektrodenanordnung an einem kapazitiven
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Schutzzaun Schutzzaun Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung
an einem kapazitiven Schutzzaun, der in bestimmten Abständen Empfangs- und Sendeelektroden
aufweist, wobei die Teilkapazitäten zwischen Empfangs- und Sendeelektroden gemessen
und aus einer Kapazitätsänderung ein Alarm abgeleitet wird.
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Für einen sicheren Objekt schutz wird häufig zusätzlich zum Gebäudeschutz
die Umgebung, z.B. mit einem Schutzzaun, abgesichert, um ein unbefugtes Eindringen
zu verhindern oder zumindest zu erschweren. Um ein unbefugtes Eindringen zu erkennen,
werden kapazitive Schutzzäune errichtet, die bei einem Annähern oder beim Durchdringen
seitens eines Eindringlings einen Alarm auslösen. Besonders sicherungsbedürftige
Objekte, z.B. Kernkraftwerke, militärische Anlagen, bedürfen einer äußerst sicheren
Raumschutzanlage.
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Bekannte kapazitive Schutzzäune weisen Elektroden aus längs gespannten
Drähten auf, die mit Isolatoren am Mast befestigt sind. Diese Elektroden sind zueinander
in bestimmten Abständen angeordnet. Die Teilkapazitäten zwischen Sendfe- und Empfangselektroden
werden gemessen und über eine Differentialbriicke wird die resultierende Differenz
der Teilkapazitäten ausgewertet und daraus ein Alarm abgeleitet. Dabei wird entweder
durch eine sprung-
hafte Kapazitätsänderung einer bestimmten Größe
oder durch eine stetige Kapazitätsänderung mit definierter Änderungsgeschwindigkeit
ein Alarm ausgelöst. Da Freilandanlagen besonders leicht gegen Umwelteinflüsse,
z.B. Drahtverdickung durch Regen oder Rauhreif, störempfindlicher sind als Raumschutzanlagen
in geschlossenen Gebäuden, wird zur Vermeidung von Fehlalarmen eine sehr langsame
Kapazitätsänderung nicht als Alarm ausgewertet. Dies hat aber den Nachteil, daß
ein sehr langsames Durchdringen eines kapazitiven Schutzzaunes auch keinen Alarm
auslösen kann.
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Wenn ein Eindringling z.B. zwischen zwei Elektroden, z.B.
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einer Sende- und Empfangselektrode, vorsichtig und sehr langsam durchkriecht,
so kann das ohne Alarmgabe erfolgen.
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Erhöht man die Ansprechempfindlichkeit der Anlage, z.B.
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die Geräteempfindlichkeit, so hat das im allgemeinen auch eine Erhöhung
der Störempfindlichkeit zur Folge. Damit steigt aber die Zahl der Fehlalarme.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einem kapazitiven Schutz zaun
der eingangs erwähnten Art ein sicheres Ansprechen schon beim Versuch, den Schutzzaun
zu überwinden, zu gewährleisten. Dabei soll die Störempfindlichkeit nicht erhöht
werden. Es soll eine sichere Alarmgabe erfolgen, wenn ein Eindringling versucht,
den Zaun sehr langsam zu durchkriechen oder mit einem Hilfsmittel zu durchdringen.
Das heißt, die Durchdringzeit und damit die Empfindlichkeit soll erhöht werden,
ohne dabei die Fehlalarmhäufigkeit zu vergrößern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest im
unteren Bereich des Schutzzaunes der gegenseitige Elektrodenabstand kleiner als
der Durchmesser eines menschlichen Körpers ist.
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Eine derartige Elektrodenanordnung hat zur Folge, daß ein Durchdringen
des kapazitiven Schutzzaunes ohne Berühren der Elektroden nicht möglich ist. Die
zum Durchdringen erforderliche Geometrieveränderung der Elektroden, z.B. durch ein
Auseinanderspreitzen der benachbarten Drähte, und die zusätzliche kapazitive Ankopplung
beim Berühren der Elektroden bewirken eine wesentlich größere Teilkapazitätsänderung
als dies ohne Berühren der Fall wäre.
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Dadurch wird ein sicheres Ansprechen der Auswerteeinrichtung erzielt,
ohne daß dabei die Ansprechschwelle und die damit verbundene Störempfindlichkeit
erhöht werden muß.
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Um einen sicheren Schutz zu gewährleisten, wird man bei einem kapazitiven
Schutzzaun auch die unterste Elektrode sehr dicht über dem Erdboden anordnen, so
daß beim Versuch des Unterkriechens des Schutzzaunes die Elektrode zwangsweise berührt
werden oder geometrisch verändert werden muß.
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Bei sehr hohen Schutzzäunen, z.B. bei 6 m hohen Zäunen, ist es zweckmäßig,
den gegenseitigen Elektrodenabstand, der kleiner als der Durchmesser eines menschlichen
Körpers ist, nur im unteren Bereich des Schutzzaunes vorzusehen.
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Das heißt, bis in eine Höhe etwa von Mannesgröße. Die höher angebrachten
Elektroden können in einem größeren Abstand zueinander angeordnet werden, da es
in dieser Höhe sehr unwahrscheinlich und technisch wesentlich schwierig ist, als
Eindringling, sozusagen frei schwebend, zwischen zwei Elektroden hindurchzudringen.
Sollte aber aufgrund von geologischen Gegebenheiten die Möglichkeit bestehen, auch
in einer Höhe von über zwei Metern den Zaun schwebend zu durchdringen, so ist es
vorteilhaft, den Elektrodenabstand auch in diesem Bereich kleiner als den Durchmesser
eines menschlichen Körpers vorzusehen.
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Der Schutzzaun könnte beispielsweise in einer Geländemulde, dicht
an einem Hegel vorgesehen sein, oder vor dem Schutzzaun kann ein Wall aufgeworfen
sein. So kann es möglich sein, den Schutzzaun in einer Höhe über Manneshöhe hinaus
eventuell mit Hilfsmitteln schwebend zu durchdringen. Um auch das zu verhindern,
ist es von Vorteil, die gegenseitige enge Elektrodenanordnung dann auch über den
Bereich von beispielsweise zwei Metern hinaus vorzusehen.
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Anhand von Zeichnungen werden verschiedene Ausführungsbeispiele kurz
erläutert.
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Es zeigen die Figuren 1 bis 3 unterschiedliche Elektrodenanordnungen
an verschieden hohen Schutzzäunen.
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In Fig. 1 ist ein vier Meter hoher (H = 4m) Schutzzaun angedeutet,
an dem sieben Elektroden El bis E7 mit witerschiedlichen Abständen zueinander angeordnet
sind. Die erste Elektrode El ist 30 cm über dem Boden B gespannt.
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Die zweite Elektrode E2 hat zur ersten Elektrode El einen Abstand
von 50 cm. Zwischen diesen beiden Elektroden El u.E2 ist für einen Eindringling
ein Durchdringen (mit Pfeilen angedeutet) ohne Berühren der erstenElektrode E7 und/oder
der zweiten Elektrode E2 möglich. Bei hinreichend kleiner Durchdringzeit (etwa 95
Sekunden ermittelt) kann ein Eindringen ohne Alarmauslösung erfolgen.
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Die Durchdringzeit ist demzufolge die Zeit, die ein Eindringling zum
Überwinden der Raumschutzanlage ohne Alarmgabe minimal benötigt. Dieser Schutzzaun
weist eine übliche Elektrodenanordnung auf, die keinen ausreichenden Schutz bietet.
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In Fig.2 ist eine erfindungsgemäße Elektrodenanordnung mit beispielsweise
11 Elektroden El bis Ell an einem vier Meter hohen Schutzzaun angedeutet. Die Gesamthöhe
H
des Schutzzaunes beträgt also vom Boden B bis zur 11. Elektrode
Ell vier Meter. Bis etwa Manneshöhe h = 2 m, das ist die Höhe hvom Boden B bis zur
8. Elektrode Es'also im unteren Bereich, beträgt der gegenseitige Elektrodenabstand
25 cm. Auch die erste Elektrode El hat zum Boden B einen Abstand von 25 cm. Ein
Durchdringen (Pfeile) in diesem Bereich hat zwangsweise eine geometrische Veränderung
der Elektroden und eine kapazitive Ankopplung beim BerühreÜ der Elektroden zur Folge.
Die dadurch merkbare Teilkapazitätsänderung führt zur Alarmauslösung.
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Ein Eindringling müßte schon mit sehr viel Geschick und außerordentlich
großer Geduld ans Werk gehen, denn bei dieser Elektrodenanordnung beträgt die Durchdringzeit
etwas mehr als 180 Sekunden.
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In Fig.3 ist noch ein Ausführungsbeispiel mit 14 Elektroden El bis
E14 an einem 5,5 m hohem Schutzzaun gezeigt.
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H = 5,5 m vom Boden B bis zur 14. Elektrode E14. Dabei sind die Elektroden
im oberen Bereich des Zaunes (oberhalb h = 2 m)., also über Manneshöhe mit teilweise
großem Abstand zueinander angeordnet. Z.B. beträgt der Elektrodenabstand 70 cm zwischen
den Elektroden E8 und E9, E10 und Zell, Ell und E12. In diesem Bereich (oberhalb
der 8. Elektrode E8) ist ein schwebendes Durchdringen (Pfeile) kaum zu erwarten.
Sollte dennoch mit dieser Gefahr zu rechnen sein, sei es aufgrund geologischer Verhältnisse,
so kann ein geringer gegenseitiger Elektrodenabstand von z.B. 25 cm auch über Manneshöhe
(h = 2 m) hinaus bis zur entsprechenden Höhe am Schutzzaun angeordnet werden.
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3 Figuren 4 Patentansprüche