EP0289641B1 - Sicherungszaun mit über Sensoren an Pfosten befestigten Sicherungsdrähten - Google Patents

Sicherungszaun mit über Sensoren an Pfosten befestigten Sicherungsdrähten Download PDF

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EP0289641B1
EP0289641B1 EP87106681A EP87106681A EP0289641B1 EP 0289641 B1 EP0289641 B1 EP 0289641B1 EP 87106681 A EP87106681 A EP 87106681A EP 87106681 A EP87106681 A EP 87106681A EP 0289641 B1 EP0289641 B1 EP 0289641B1
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/02—Mechanical actuation
    • G08B13/12—Mechanical actuation by the breaking or disturbance of stretched cords or wires
    • G08B13/122—Mechanical actuation by the breaking or disturbance of stretched cords or wires for a perimeter fence

Definitions

  • the invention relates to a security fence with security wires attached to posts by sensors according to the preamble of claim 1.
  • the evaluation circuit explained there comprises a switch arrangement which connects the individual sensors in succession to a measuring circuit.
  • the measuring circuit successively measures the signal amplitudes of the sensors and forms an average value therefrom.
  • a comparator compares the signal amplitude of each sensor with the mean value and triggers an alarm signal if the difference between the signal amplitude and the mean value exceeds a threshold value only occur with one or a few fuse wires.
  • an alarm signal is not triggered if such slow movements are caused by environmental influences, such as temperature changes, which are effective with a large number of safety wires.
  • This evaluation circuit has the disadvantage that it requires a large computing capacity in the case of a large number of sensors in order to form the mean value from the large number of signal amplitudes.
  • the task is to design the evaluation circuit so that the collection of a large number of signal amplitudes is not is required.
  • the signal from sensor 1 is fed via an amplifier 2 to the inputs of two low-pass filters 3, 4 connected in parallel. These two low-pass filters have different cutoff frequencies from one another.
  • the sensor signal has a typical course which lies within a characteristic frequency spectrum.
  • This frequency spectrum is different from other frequency spectra which have the signal profiles which are caused by deflection of the fuse wires from other causes. Other causes include temperature fluctuations, gusty winds, falling branches and branches.
  • the frequency spectra that arise here are partly above and partly below the frequency spectrum that arises when a safety wire is deflected by a human.
  • the cut-off frequency of the low-pass filter 3 becomes like this chosen that it lies above the frequency spectrum of the sensor signal, which occurs when a wire is deflected by a human.
  • the low-pass filter 3 thus allows the entire frequencies to pass through to its cut-off frequency.
  • the other low-pass filter 4 on the other hand, has a cut-off frequency which is at the lower limit of the aforementioned frequency spectrum. This means that this frequency spectrum is not passed.
  • the outputs of the two low-pass filters 3, 4 are connected to a subtraction circuit 5, which forms the difference between the output signals of the two low-pass filters 3, 4.
  • a signal occurs at the output of the subtraction circuit 5, which corresponds to the frequency spectrum of the sensor signal, which arises when a wire is deflected by a human.
  • This signal is fed to the input of a threshold circuit 6. If the output signal of the subtraction circuit 5 exceeds a predetermined threshold value 7, an alarm is triggered.
  • a signal from the comparator 6 is fed to a first alarm circuit 8.
  • the output of the subtraction circuit 5 is connected to a jump detector 9, ie to a differentiator which forms the time differential of the output signal of the subtraction circuit. As a result, a rapid signal change is detected.
  • the exit is still of amplifier 2 is connected to a further comparator 10. If the sensor signal exceeds a threshold value 11, then a gate circuit 12 is triggered thereby, which is further controlled by the differentiator 9.
  • the jump detector 9 generates an output signal corresponding to a rapid change in the sensor signal and if this sensor signal lies above the threshold value 11, corresponding to a high signal amplitude, then the gate circuit 12 generates an alarm signal which is fed to a second alarm circuit 13.
  • the circuit can be designed in such a way that when the two alarm circuits 8, 13 are activated at the same time, the alarm transmission in the first alarm circuit 8 is suppressed.
  • the signal of the sensor 1 is fed to a differentiator 14 via the amplifier 2.
  • This differentiator forms the time differential of the sensor signal supplied.
  • the output signal of the differentiator 14 is fed to a comparator 15.
  • Two threshold values 16 and 17 are present at this comparator 15.
  • the lower threshold value 16 lies at the lower limit of the time differential spectrum which occurs in the frequency spectrum of the sensor signal which arises when a wire is deflected by a human.
  • the upper threshold value 17 lies at the upper limit of the aforementioned time differential spectrum.
  • the comparator 15 lets through signals which lie within this time differential spectrum and which are then fed to the first alarm circuit 8.
  • the output of the differentiator 14 is also connected to the gate circuit 12, the further input of which is connected to the output of the comparator 10, the input of which is connected to the output of the amplifier 2, as in FIG. 1.
  • the threshold value 11 is again applied to the comparator 10. The operation of this branch corresponds to that of the corresponding branch according to FIG. 1.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Fencing (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Sicherungszaun mit über Sensoren an Pfosten befestigten Sicherungsdrähten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Ein derartiger Zaun ist in der DE-PS 35 23 872 beschrieben. Die dort erläuterte Auswerteschaltung umfaßt eine Schalteranordnung, welche die einzelnen Sensoren aufeinanderfolgend mit einer Meßschaltung verbindet. Die Meßschaltung mißt aufeinanderfolgend die Signalamplituden der Sensoren und bildet hieraus einen Mittelwert. Durch einen Komparator wird die Signalamplitude jedes Sensors mit dem Mittelwert verglichen und ein Alarmsignal ausgelöst, wenn die Differenz zwischen der Signalamplitude und dem Mittelwert einen Schwellwert überschreitet.Hierdurch wird erreicht, daß ein Alarmsignal bereits bei langsamen Bewegungen der Sicherungsdrähte ausgelöst wird, soweit diese langsamen Bewegungen nur bei einem oder wenigen Sicherungsdrähten auftreten. Dagegen wird ein Alarmsignal nicht ausgelöst, wenn solche langsamen Bewegungen durch Umwelteinflüsse bewirkt werden, wie beispielsweise durch Temperaturänderungen, die bei einer Vielzahl von Sicherungsdrähten wirksam werden.
  • Bei dieser Auswerteschaltung ist nachteilig , daß sie bei einer Vielzahl von Sensoren eine große Rechnerkapazität benötigt, um aus der Vielzahl von Signalamplituden den Mittelwert zu bilden.
  • Es besteht die Aufgabe, die Auswerteschaltung so auszubilden, daß das Sammeln einer Vielzahl von Signalamplituden nicht erforderlich ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe nach den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 3, die zwei Lösungswege aufzeigen. Die weiteren Ansprüche geben zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Lösungswege an.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
    • Fig. 1
    ein Blockschaltbild zur Erläuterung des ersten Lösungswegs und
    Fig. 2
    ein Blockschaltbild zur Erläuterung des zweiten Lösungswegs.
  • Gemäß Fig. 1 wird das Signal des Sensors 1 über einen Verstärker 2 den Eingängen zweier parallel geschalteter Tiefpassfilter 3, 4 zugeführt. Diese beiden Tiefpassfilter weisen zueinander unterschiedliche Grenzfrequenzen auf.
  • Wird ein Sicherungsdraht von einem Menschen berührt und damit ausgelenkt, dann weist das Sensorsignal einen typischen Verlauf auf, der innerhalb eines charakteristischen Frequenzspektrums liegt. Dieses Frequenzspektrum ist unterschiedlich zu anderen Frequenzspektren, welche die Signalverläufe aufweisen, die bei einer Auslenkung der Sicherungsdrähte aus anderen Ursachen bewirkt werden. Andere Ursachen sind beispielsweise Temperaturschwankungen, böige Winde, herabfallende Zweige und Äste. Die Frequenzspektren, die hierbei entstehen, liegen zum Teil oberhalb und zum Teil unterhalb des Frequenzspektrums, das bei einer durch einen Menschen bewirkten Auslenkung eines Sicherungsdrahtes entsteht.
  • Um das von einem Menschen bewirkte Frequenzspektrum zu erfassen, wird die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 3 so gewählt, daß sie oberhalb des Frequenzspektrums des Sensorsignals liegt, das bei einer durch einen Menschen bewirkten Auslenkung eines Drahtes entsteht. Der Tiefpassfilter 3 läßt also die gesamten Frequenzen bis zu seiner Grenzfrequenz durch. Der andere Tiefpassfilter 4 dagegen weist eine Grenzfrequenz auf, die an der Untergrenze des vorgenannten Frequenzspektrums liegt. Dies bedeutet, daß dieses Frequenzspektrum nicht durchgelassen wird.
  • Die Ausgänge der beiden Tiefpassfilter 3, 4 sind verbunden mit einer Subtraktionsschaltung 5, welche die Differenz der Ausgangssignale der beiden Tiefpassfilter 3, 4 bildet. Auf diese Weise tritt am Ausgang der Subtraktionsschaltung 5 ein Signal auf, das dem Frequenzspektrum des Sensorsignals entspricht, das bei einer durch einen Menschen bewirkten Auslenkung eines Drahts entsteht. Dieses Signal wird dem Eingang einer Schwellwertschaltung 6 zugeführt. Übersteigt das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung 5 einen vorgegebenen Schwellwert 7, dann findet eine Alarmauslösung statt. Hierbei wird ein Signal vom Komparator 6 einer ersten Alarmschaltung 8 zugeführt.
  • Daneben ist es wünschenswert, einen sogenannten technischen Alarm auszulösen, wenn beispielsweise ein schwerer Ast auf einen Sicherungsdraht aufschlägt und dort hängen bleibt. Hierbei ist es dann erforderlich, bei einer Inspektion des Zaunes den Ast vom Draht zu entfernen. Das in einem solchen Fall auftretende Signal ändert sich sehr rasch und weist eine große Amplitude auf. Es durchläuft das Frequenzspektrum des Sensorsignals, das bei einer durch einen Menschen bewirkten Auslenkung des Drahts entsteht.
  • Um diesen Fall zu erfassen, ist der Ausgang der Subtraktionsschaltung 5 mit einem Sprungdetektor 9 verbunden, d.h. mit einem Differentiator, der das Zeitdifferential des Ausgangssignals der Subtraktionsschaltung bildet. Hierdurch wird eine rasche Signaländerung erfaßt. Weiterhin ist der Ausgang des Verstärkers 2 mit einem weiteren Komparator 10 verbunden. Übersteigt das Sensorsignal einen Schwellwert 11, dann wird hierdurch eine Torschaltung 12 angesteuert, welche weiterhin vom Differentiator 9 angesteuert wird. Erzeugt der Sprungdetektor 9 ein Ausgangssignal entsprechend einer raschen Änderung des Sensorsignals und liegt dieses Sensorsignal oberhalb des Schwellwertes 11, entsprechend einer hohen Signalamplitude, dann erzeugt die Torschaltung 12 ein Alarmsignal, das einer zweiten Alarmschaltung 13 zugeführt wird. Die Schaltung kann so ausgebildet sein, daß bei gleichzeitiger Ansteuerung der beiden Alarmschaltungen 8, 13 die Alarmweitergabe bei der ersten Alarmschaltung 8 unterdrückt wird.
  • Beim zweiten Lösungsweg gemäß Fig. 2 wird das Signal des Sensors 1 über den Verstärker 2 einem Differentiator 14 zugeführt. Dieser Differentiator bildet das Zeitdifferential des zugeführten Sensorsignals. Das Ausgangssignal des Differentiators 14 wird einem Komparator 15 zugeführt. An diesem Komparator 15 stehen zwei Schwellwerte 16 und 17 an. Der untere Schwellwert 16 liegt an der Untergrenze des Zeitdifferentialspektrums, das bei dem Frequenzspektrum des Sensorsignals auftritt, das bei einer durch einen Menschen bewirkten Auslenkung eines Drahtes entsteht. Der obere Schwellwert 17 dagegen liegt an der Obergrenze des vorgenannten Zeitdifferentialspektrums. Der Komparator 15 läßt solche Signale durch, die innerhalb dieses Zeitdifferentialspektrums liegen, die dann der ersten Alarmschaltung 8 zugeführt werden.
  • Zur Auslösung des vorgenannten technischen Alarms ist der Ausgang des Differentiators 14 weiterhin verbunden mit der Torschaltung 12, deren weiterer Eingang mit dem Ausgang des Komparators 10 verbunden ist, dessen Eingang wie bei Fig. 1 mit dem Ausgang des Verstärkers 2 verbunden ist. Am Komparator 10 liegt wiederum der Schwellwert 11 an. Die Arbeitsweise dieses Zweigs entspricht derjenigen, des entsprechenden Zweigs nach Fig. 1.

Claims (4)

  1. Sicherungszaun mit über Sensoren an Pfosten befestigten Sicherungsdrähten und einer mit den Sensoren verbundenen elektronischen Auswerteschaltung, die ein Alarmsignal auslöst, wenn einer der Sensoren eine Berührung des mit ihm verbundenen Sicherungsdrahts signalisiert, wobei jeder Sensor ein mit einem Pfosten verbundenes Gehäuse, ein mit einem Sicherungsdraht verbundenes Halteteil und einen zwischen Gehäuse und Halteteil angeordneten Wandler aufweist, der ein zur Stellung des Halteteils etwa proportionales Signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Auswerteschaltung jeder Sensor (1) an ein erstes und ein zweites Tiefpassfilter (3, 4) angeschlossen ist, die zueinander unterschiedliche Grenzfrequenzen aufweisen, wobei die eine Grenzfrequenz oberhalb und die andere Grenzfrequenz unterhalb des Frequenzspektrums des Sensorsignals liegt, das bei einer durch einen Menschen bewirkten Auslenkung des Drahts entsteht, die Ausgänge der Tiefpassfilter (3, 4) mit einer Subtraktionsschaltung (5) verbunden sind, welche die Differenz der Ausgangssignale der Tiefpassfilter (3, 4) bildet und das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung (5) einem ersten Komparator (6) zugeführt wird, der Ausgangssignale oberhalb einer vorgegebenen Amplitude einer ersten Alarmschaltung (8) zuführt.
  2. Sicherungszaun nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sensor (1) an einen zweiten Komparator (10) angeschlossen ist, der Sensorsignale oberhalb einer vorgegebenen Amplitude einem Eingang einer Torschaltung (12) zuführt, das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung (5) einem Differenziator (9) zugeführt wird, dessen Ausgangssignal das Zeitdifferential des Ausgangssignals der Subtraktionsschaltung (5) ist und das einem weiteren Eingang der Torschaltung (12) zugeführt wird, die eine zweite Alarmschaltung (13) ansteuert, wenn an beiden Eingängen ein Signal auftritt.
  3. Sicherungszaun mit über Sensoren an Pfosten befestigten Sicherungsdrähten und einer mit den Sensoren verbundenen elektronischen Auswerteschaltung, die ein Alarmsignal auslöst, wenn einer der Sensoren eine Berührung des mit ihm verbundenen Sicherungsdrahts signalisiert, wobei jeder Sensor ein mit einem Pfosten verbundenes Gehäuse, ein mit einem Sicherungsdraht verbundenes Halteteil und einen zwischen Gehäuse und Halteteil angeordneten Wandler aufweist, der ein zur Stellung des Halteteils etwa proportionales Signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Auswerteschaltung jeder Sensor (1) an einen Differentiator (14) angeschlossen ist, dessen Ausgangssignal das Zeitdifferential des Sensorsignals ist, dieses Ausgangssignal einem Komparator (15) zugeführt wird, der Ausgangssignale durchläßt, die bei einem Frequenzspektrum des Sensorsignals auftreten, das bei einer durch einen Menschen bewirkten Auslenkung des Drahts entsteht und dieses Ausgangssignal einer ersten Alarmschaltung (8) zugeführt wird.
  4. Sicherungszaun nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Differentiators (14) einem Eingang einer Torschaltung (12) zugeführt wird, der Sensor mit einem weiteren Komparator (10) verbunden ist, der Sensorsignale oberhalb einer vorgegebenen Amplitude einem weiteren Eingang der Torschaltung (12) zuführt, die eine zweite Alarmschaltung (13) ansteuert, wenn an beiden Eingängen ein Signal auftritt.
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