RU154306U1 - SEISMIC SECURITY SENSOR - Google Patents
SEISMIC SECURITY SENSOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU154306U1 RU154306U1 RU2014144503/08U RU2014144503U RU154306U1 RU 154306 U1 RU154306 U1 RU 154306U1 RU 2014144503/08 U RU2014144503/08 U RU 2014144503/08U RU 2014144503 U RU2014144503 U RU 2014144503U RU 154306 U1 RU154306 U1 RU 154306U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- seismic
- seismic receivers
- receivers
- sensor according
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Burglar Alarm Systems (AREA)
Abstract
1. Сейсмический датчик охраны, включающий в себя не менее трех сейсмических приемников, при этом все сейсмические приемники соединены с общим блоком обработки информации, а сам датчик соединен по каналу связи с центральным постом охраны, отличающийся тем, что продольная ось хотя бы одного из сейсмических приемников не совпадает с плоскостью расположения продольных осей всех остальных сейсмических приемников, а продольные оси сейсмических приемников, расположенных в единой плоскости датчика, не параллельны друг другу.2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что сейсмические приемники, расположенные в единой плоскости установлены с возможностью изменения углов их продольных осей относительно друг друга.3. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что все сейсмические приемники расположены в едином корпусе и совместно с блоком обработки информации образуют единый автономный модуль.4. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что хотя бы один из его сейсмических приемников расположен вне корпуса датчика, снабжен автономным усилителем сигнала сейсмического приемника и проводным или беспроводным каналом связи с датчиком.5. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен радиоканалом для связи с центральным постом охраны и/или выносным и/или выносными сейсмическими приемниками.6. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сейсмического приемника использован геофон или пьезодатчик или микроэлектромеханический датчик (МЭМС).1. A seismic security sensor, including at least three seismic receivers, while all seismic receivers are connected to a common information processing unit, and the sensor itself is connected via a communication channel to a central guard station, characterized in that the longitudinal axis of at least one of the seismic receivers does not coincide with the plane of the longitudinal axes of all other seismic receivers, and the longitudinal axes of seismic receivers located in a single sensor plane are not parallel to each other. 2. The sensor according to claim 1, characterized in that the seismic receivers located in a single plane are mounted with the possibility of changing the angles of their longitudinal axes relative to each other. The sensor according to claim 1, characterized in that all seismic receivers are located in a single housing and together with the information processing unit form a single autonomous module. The sensor according to claim 1, characterized in that at least one of its seismic receivers is located outside the sensor body, equipped with an autonomous signal amplifier of the seismic receiver and a wired or wireless communication channel with the sensor. The sensor according to claim 1, characterized in that it is equipped with a radio channel for communication with a central guard station and / or remote and / or remote seismic receivers. The sensor according to claim 1, characterized in that a geophone or a piezoelectric sensor or a microelectromechanical sensor (MEMS) is used as a seismic receiver.
Description
Полезная модель относится к техническими средствам охраны, а именно к сейсмическим средствам, способным скрытно контролировать перемещение нарушителя в охранной зоне, и может быть использована для дистанционного контроля удаленных от пункта охраны объектов, например, технических пунктов магистрального газопровода, представляющих собой участки сложной геометрической формы типа треугольника, трапеции или многоугольника.The utility model relates to technical means of protection, namely, seismic means that can covertly control the movement of the intruder in the security zone, and can be used to remotely control objects remote from the point of protection, for example, technical points of the main gas pipeline, which are sections of complex geometric shape triangle, trapezoid or polygon.
Известно, что охрана объектов магистрального газопровода представляет собой сложную техническую задачу. Такими объектами, в частности, могут являться крановые площадки и воздушные переходы, представляющие собой площадки произвольной формы, огороженные забором или барьером безопасности с периметровой зоной. Эти площадки могут быть расположены в труднодоступных местах на расстояниях до 20-ти километров от центрального пункта охраны, что требует применения дополнительных автономных средств контроля за охраняемой территорией. При этом к самим автономным средствам охраны предъявляется следующий ряд жестких требований.It is known that the protection of main gas pipeline facilities is a complex technical task. Such objects, in particular, can be crane platforms and air passages, which are arbitrary-shaped platforms fenced with a fence or a security barrier with a perimeter zone. These sites can be located in hard-to-reach places at distances up to 20 kilometers from the central point of protection, which requires the use of additional autonomous means of monitoring the protected area. At the same time, the following series of stringent requirements are imposed on the autonomous means of protection themselves.
Во-первых, средства охраны должны надежно функционировать круглосуточно и круглогодично в любых погодных условиях, в том числе независимо от состояния текущих погодных условий (снегопада, дождя, тумана и т.п.).Firstly, security equipment must operate reliably around the clock and all year round in any weather conditions, including regardless of the current weather conditions (snowfall, rain, fog, etc.).
Во-вторых, указанные средства охраны должны обеспечивать полную автономность в работе в режиме длительных сроков эксплуатации (не менее 1 года). Это связано с их установкой в труднодоступных местах, куда имеется возможность попасть не чаще чем раз в год в силу погодных условий и плохих дорог.Secondly, these means of protection should ensure complete autonomy in operation in the mode of long-term operation (at least 1 year). This is due to their installation in hard-to-reach places, where it is possible to get there no more than once a year due to weather conditions and poor roads.
В-третьих, средства охраны должны устанавливаться и функционировать скрытно, чтобы нарушитель не был осведомлен об их присутствии и принципе работы, т.к. в противном случае он имеет возможность каким-либо образом вывести их на время из строя или обмануть.Thirdly, security measures must be installed and operate secretly, so that the intruder is not aware of their presence and principle of operation, as otherwise, he has the ability to somehow disable them for a while or to deceive.
В-четвертых, указанные средства охраны должны обеспечивать их простую и быструю установку, не требующую привлечения сложной техники и значительного количества обслуживающего персонала, что уменьшает стоимость эксплуатации и не привлекает внимание посторонних лиц (т.к. это может демаскировать их установку).Fourth, the specified security equipment should ensure their simple and quick installation, which does not require the involvement of sophisticated equipment and a significant number of maintenance personnel, which reduces the cost of operation and does not attract the attention of unauthorized persons (as this may unmask their installation).
В-пятых, средства охраны должны обеспечивать высокую степень надежности контроля (вероятность обнаружения посторонних на объекте должна составлять более 95%), т.к. для проверки факта появления нарушителя на охраняемой территории необходимо немедленно отправлять наряд охраны в любое время суток и любую погоду, привлекая для этого значительное количество людей и транспортных средств.Fifthly, security equipment should provide a high degree of reliability of control (the probability of detection of strangers at the facility should be more than 95%), because To verify the fact of the appearance of the offender in the protected area, it is necessary to immediately send a security outfit at any time of the day and any weather, attracting a significant number of people and vehicles for this.
Известно устройство емкостной электромагнитной охранной сигнализации, предназначенной для обнаружения постороннего лица в охраняемой зоне (см. патент US №4366473, МКИ G08B 13/26, 1982 г.), основанное на фиксировании изменений емкости проводной линии, изолированной от земли, при приближении человека. Устройство содержит проводную линию-антенну, изолированную от земли, генератор высокочастотного сигнала, подключенный к антенне через согласующий импеданс, и блок обработки, который подключен к антенне и вырабатывает сигнал тревоги при изменении входного напряжения, что связано с изменением емкости антенны при приближении нарушителя.A device for a capacitive electromagnetic security alarm is designed to detect an unauthorized person in a protected area (see US patent No. 4366473, MKI G08B 13/26, 1982), based on recording changes in the capacitance of a wire line isolated from the ground when a person approaches. The device contains a wired line-antenna isolated from the ground, a high-frequency signal generator connected to the antenna through matching impedance, and a processing unit that is connected to the antenna and generates an alarm when the input voltage changes, which is associated with a change in the antenna capacitance when the intruder approaches.
Основным недостатком известного устройства является то, что оно не может функционировать круглосуточно и круглогодично в любых погодных условиях. Дождь и мокрый снег, не говоря уже о снежных заносах, приводят к появлению паразитных утечек и фактически блокируют работу устройства.The main disadvantage of the known device is that it cannot function around the clock and all year round in any weather conditions. Rain and wet snow, not to mention snow drifts, cause spurious leaks and actually block the operation of the device.
Еще одним серьезным недостатком известного устройства является то, что оно не может функционировать скрытно, чтобы нарушитель не был осведомлен о его присутствии, а значит, не мог бы его вывести из строя или обмануть, например, перешагнуть на высоких ходулях.Another serious drawback of the known device is that it cannot function covertly, so that the intruder is not aware of his presence, which means he could not incapacitate him or deceive him, for example, step over on high stilts.
Известно устройство шлейфовой охранной сигнализации, предназначенное для подачи на пульт охраны тревожного сигнала о проникновении нарушителя в контролируемую периметровую зону, ограниченную шлейфом из двух проводников малого сечения (см. патент RU №2272323, МКИ G08B 25/00, 2006 г.). Устройство обеспечивает звуковую сигнализацию о нарушении и индикацию участка периметра, на котором произошло нарушение, к тому же является малозаметным для нарушителя.A loop security alarm device is known for supplying an alarm signal to the security control panel about an intruder entering a controlled perimeter zone limited by a loop of two small cross-section conductors (see patent RU No. 2272323, MKI G08B 25/00, 2006). The device provides an audible alarm about the violation and an indication of the perimeter section on which the violation occurred, moreover, it is hardly noticeable to the intruder.
Основным недостатком известного устройства охранной сигнализации является то, что оно не может функционировать зимой, при образовании на снежном покрове (за счет резкого смена температур) твердого наста, препятствующего взаимодействию нарушителя со шлейфом охранной сигнализации.The main disadvantage of the known security alarm device is that it cannot function in winter when a solid infusion is formed on the snow cover (due to a sharp change in temperature) that impedes the interaction of the intruder with the security alarm loop.
Другим недостатком известного устройства является то, что оно обладает низкой помехозащищенностью, что связано с воздействием на него мелких птиц или грызунов: птицы могут садиться на провода, а грызуны - их перегрызать. В результате этого будут наблюдаться ложные срабатывания на пункте охраны.Another disadvantage of the known device is that it has low noise immunity, which is associated with exposure to small birds or rodents: birds can sit on wires, and rodents can bite them. As a result of this, false alarms at the guard point will be observed.
Кроме того, известное устройство не обладает абсолютной скрытностью, т.к. нарушитель при тщательном осмотре местности способен обнаружить шлейф из тонких проводов, расположенный в зоне периметрового заграждения и обойти его.In addition, the known device does not have absolute secrecy, because an intruder with a thorough inspection of the area is able to detect a loop of thin wires located in the area of the perimeter fence and bypass it.
Известно устройство охраны, представляющее собой автономный радиолучевой охранный извещатель (см. патент RU №2103743, МКИ G08B 13/18, 1998 г.), содержащий блок передатчика (на основе СВЧ-диода) и блок приемника, выполненных в виде отдельных конструктивных модулей, поперечные размеры которых много меньше продольных размеров. Это позволяет придать блокам цилиндрическую форму, имеющую обыденный внешний вид («столбик») на местности с естественным и искусственным ландшафтом, не раскрывающую визуально посторонним наблюдателям назначение устройства, направление излучения антенн и месторасположение зон обнаружения.A security device is known, which is a self-contained radio-beam security detector (see patent RU No. 2103743, MKI G08B 13/18, 1998), comprising a transmitter unit (based on a microwave diode) and a receiver unit made in the form of separate structural modules, the transverse dimensions of which are much smaller than the longitudinal dimensions. This allows you to give the blocks a cylindrical shape that has a common appearance (“column”) on the terrain with natural and artificial terrain, which does not reveal to the outsiders the purpose of the device, the direction of the antenna radiation and the location of the detection zones.
Основным недостатком известного устройства радиолучевой охранной сигнализации является его низкая скрытность, обусловленная активным принципом функционирования.The main disadvantage of the known device of the radio-beam security alarm is its low secrecy, due to the active principle of operation.
Кроме того, известное устройство может выдавать ложные тревоги при нахождении в охранной зоне крупных птиц, например, коршунов или сов, охотящихся на мелких грызунов.In addition, the known device can give false alarms when in the protection zone of large birds, for example, kites or owls, hunting small rodents.
Наиболее близким к заявляемому решению является выбранное в качестве прототипа техническое решение по контролю за перемещением объектов в охранной зоне (см. патент RU №101201, МКИ G01S 3/80, 2011 г.), содержащее датчик, включающий в себя не менее трех сейсмических приемников (геофонов), установленных друг относительно друга на строго заданных линейных и/или угловых координатах (геофоны устанавливают в углы трехлучевой звезды с углами между лучами звезды в 120 градусов и длиной лучей в 3000 мм), при этом все сейсмические приемники соединены с общим блоком обработки информации, который на основе полученных сейсмических сигналов вычисляет координаты подвижного объекта в зоне охраны, а сам датчик соединен по каналу связи с центральным постом охраны. Устройство является пассивным и не излучает сигналы в процессе контроля, но при этом обладает высокой скрытностью для нарушителя. Разнесение трех геофонов на строго заданных линейных и/или угловых координатах позволяет по полученным от геофонов сигналам определять (рассчитывать) координаты любого движущегося в охранной зоне объекта, а корреляционная обработка сигналов от нескольких датчиков, позволяет обнаруживать в охранной зоне сразу несколько объектов и определять при этом тип каждого объекта (животное, человек, автомобиль, танк и т.п.).Closest to the claimed solution is the technical solution selected as a prototype for controlling the movement of objects in the security zone (see patent RU No. 101201, MKI G01S 3/80, 2011), containing a sensor that includes at least three seismic receivers (geophones) installed relative to each other at strictly specified linear and / or angular coordinates (geophones are installed in the angles of a three-beam star with angles between the rays of the star at 120 degrees and a beam length of 3000 mm), while all seismic receivers are connected to a common unit information processing, which on the basis of the received seismic signals calculates the coordinates of the moving object in the protection zone, and the sensor itself is connected via a communication channel to the central guard station. The device is passive and does not emit signals during the control process, but at the same time it has high stealth for the intruder. The separation of three geophones at strictly specified linear and / or angular coordinates allows us to determine (calculate) the coordinates of any object moving in the security zone using the signals received from the geophones, and the correlation processing of signals from several sensors allows you to detect several objects at once and determine at the same time the type of each object (animal, person, car, tank, etc.).
Основным недостатком известного устройства сейсмической охранной сигнализации является сложность его установки. Установка на охраняемой территории большого количества сейсмических приемников строго ориентированных друг относительно друга - сложная инженерно-топографическая задача. Необходимо вскрыть участки земли площадью около 30 м2 на глубину до 0.5 м, выравнивать участки по горизонтали, устанавливать на них геофоны и определять точные (относительные или абсолютные) координаты каждого установленного сейсмического приемника, соединять в сеть отдельные приемники линиями связи и т.д. Эту работу должны проводить высококвалифицированные специалисты-геодезисты, а настраивать устройство высококвалифицированные специалисты в области электроники совместно с программистами. После установки всех электронных блоков устройства на местности, оно должно быть хорошо замаскировано с учетом рельефа местности, плотности поверхностного слоя, а следы вынутого грунта тщательно удалены. В противном случае, после сильных дождей или после схода снега на земле будут видны четко отчерченные участки с провалом грунта, а устройство будет демаскировано. После установки устройства в грунт, примерно через год возникает еще одна существенная проблема, связанная с заменой элементов питания в устройстве (батарей или аккумуляторов). Необходимо с высокой точностью найти местонахождение каждого блока, в котором требуется заменить элемент питания, вынуть его земли, а затем снова закопать и замаскировать. Становится ясно, что такие устройства практически невозможно выполнить мобильными и быстро устанавливаемыми. Их хорошо применять в качестве аппаратуры стационарного типа, т.е. единожды произведя его установку на местности и обеспечив подводку питания от единого мощного источника. При необходимости такой источник легко может быть заменен другим без привлечения постороннего внимания.The main disadvantage of the known device seismic burglar alarm is the complexity of its installation. Installation of a large number of seismic receivers strictly oriented relative to each other in a protected area is a difficult engineering and topographic task. It is necessary to open land plots with an area of about 30 m 2 to a depth of 0.5 m, level the plots horizontally, install geophones on them and determine the exact (relative or absolute) coordinates of each installed seismic receiver, connect individual receivers to the network with communication lines, etc. This work should be carried out by highly qualified surveyors, and highly qualified specialists in the field of electronics together with programmers should configure the device. After installing all the electronic components of the device on the ground, it should be well camouflaged taking into account the terrain, the density of the surface layer, and traces of excavated soil are carefully removed. Otherwise, after heavy rains or after snow melts on the ground, clearly delineated areas with soil failure will be visible, and the device will be unmasked. After installing the device in the ground, about a year later, another significant problem arises associated with the replacement of batteries in the device (batteries or accumulators). It is necessary to find with high accuracy the location of each unit in which it is necessary to replace the battery, remove its earth, and then again bury and mask it. It becomes clear that such devices are almost impossible to make mobile and quickly installed. They are well used as stationary type equipment, i.e. once installed on the ground and providing power from a single powerful source. If necessary, such a source can easily be replaced by another without attracting outside attention.
Еще одним серьезным недостатком известного устройства можно считать необходимость его установки непосредственно в охраняемой зоне. Предполагается, что в качестве охраняемой зоны используется полоса отчуждения, на которой не проводится хозяйственная деятельность. Территории объектов магистрального газопровода вряд ли будут отнесены к таким территориям. Предполагается, что на указанных объектах периодически появляется тяжелая строительная техника, необходимая для проведения текущих и регламентных работ, а значит, велика вероятность повреждения геофонов или линий их коммуникаций.Another serious drawback of the known device can be considered the need to install it directly in the protected area. It is assumed that an alienation strip is used as a protected zone, on which no economic activity is carried out. The territories of the main gas pipeline facilities are unlikely to be assigned to such territories. It is assumed that at these sites periodically heavy construction equipment appears that is necessary for ongoing and scheduled maintenance, which means that there is a high probability of damage to geophones or their communication lines.
Кроме того, недостатком известного устройства можно считать его уязвимость от мелких грызунов, которые могут перегрызать линии коммуникаций.In addition, a disadvantage of the known device can be considered its vulnerability to small rodents that can cut through communication lines.
Задачей настоящего технического решения является устранение указанных недостатков, а именно, создание мобильного и надежного в эксплуатации сейсмического датчика, способного контролировать охраняемую зону, но при этом быть легко устанавливаемым и незаметным для сторонних наблюдателей.The objective of this technical solution is to eliminate these drawbacks, namely, the creation of a mobile and reliable in operation seismic sensor that can control the protected area, but be easily installed and invisible to outside observers.
Указанная задача в сейсмическом датчике охраны, включающем в себя не менее трех сейсмических приемников, при этом все сейсмические приемники соединены с общим блоком обработки информации, а сам датчик соединен по каналу связи с центральным постом охраны, решена тем, что продольная ось хотя бы одного из сейсмических приемников не совпадает с плоскостью расположения продольных осей всех остальных сейсмических приемников, а продольные оси сейсмических приемников, расположенных в единой плоскости датчика не параллельны друг другу.The indicated problem is in a seismic guard sensor, which includes at least three seismic receivers, while all seismic receivers are connected to a common information processing unit, and the sensor itself is connected via a communication channel to a central guard post, it is solved by the fact that the longitudinal axis of at least one of seismic receivers does not coincide with the plane of the longitudinal axes of all other seismic receivers, and the longitudinal axes of seismic receivers located in a single sensor plane are not parallel to each other.
Указанное выполнение сейсмического датчика позволяет воспринимать волновую картину, возникающую вследствие нахождения нарушителя в охранной зоне как совокупность распространяющихся многолучевых сейсмических волн, при этом каждый сейсмический приемник с максимальной чувствительностью, совпадающей с его продольной осью контролирует свою часть охраняемой зоны. Это позволяет обеспечить максимальную чувствительность приемника, а значит, получить максимальную дальность обнаружения, но в достаточно узком угловом секторе. При одновременном приеме сигналов от нескольких сейсмических приемников расположенных в единой плоскости, продольные оси которых не параллельны друг другу, можно выборочно контролировать требуемые секторы охраняемой зоны или всю зону целиком.The indicated embodiment of the seismic sensor makes it possible to perceive the wave pattern that arises as a result of the intruder being in the protected zone as a set of propagating multipath seismic waves, with each seismic receiver with maximum sensitivity coinciding with its longitudinal axis controlling its part of the protected zone. This allows you to ensure maximum sensitivity of the receiver, and therefore, to obtain the maximum detection range, but in a fairly narrow angular sector. With the simultaneous reception of signals from several seismic receivers located in a single plane, the longitudinal axes of which are not parallel to each other, it is possible to selectively control the required sectors of the protected zone or the entire zone.
Для повышения чувствительности и отношения сигнал/шум сейсмических приемников, расположенных в единой плоскости, их устанавливают с возможностью юстировки углов продольных осей относительно друг друга. Возможность юстировки углового положения продольных осей сейсмических приемников друг по отношению к другу позволяет точно задать охраняемый сектор, что значительно снизит количество ложных тревог от объектов находящихся снаружи охраняемого периметра.To increase the sensitivity and signal-to-noise ratio of seismic receivers located in a single plane, they are installed with the possibility of adjusting the angles of the longitudinal axes relative to each other. The possibility of adjusting the angular position of the longitudinal axes of the seismic receivers with respect to each other allows you to accurately specify the protected sector, which will significantly reduce the number of false alarms from objects outside the protected perimeter.
Для простоты установки и обеспечения максимальной скрытности, все сейсмические приемники датчика расположены в едином корпусе и совместно с блоком обработки информации образуют единый автономный модуль.For ease of installation and maximum secrecy, all sensor seismic receivers are located in a single housing and together with the information processing unit form a single autonomous module.
Для повышения точности определения местоположения нарушителя вблизи границ охраняемой зоны, особенно если ее форма представляет собой неправильный многоугольник, целесообразно, хотя бы один из сейсмических приемников датчика расположить вне его корпуса. Вынесенный за пределы датчика одиночный сейсмический приемник (или приемники) может быть также выполнен в виде автономного модуля, который снабжен автономным усилителем сигнала сейсмического приемника и проводным или беспроводным каналом связи непосредственно с датчиком. Совместная обработка сигналов от всех сейсмических приемников расположенных внутри датчика и вне его позволяет с высокой точностью определять внутри или снаружи охранной зоны находится нарушитель, но при этом позволяет отказаться от использования второго, третьего и последующих полноценных датчиков для охраны зоны.To improve the accuracy of determining the location of the intruder near the boundaries of the protected zone, especially if its shape is an irregular polygon, it is advisable to place at least one of the seismic sensors of the sensor outside its body. A single seismic receiver (or receivers) outside the sensor can also be made in the form of an autonomous module, which is equipped with an autonomous signal amplifier of the seismic receiver and a wired or wireless communication channel directly with the sensor. Joint processing of signals from all seismic receivers located inside the sensor and outside it allows to determine with high accuracy inside or outside the security zone the intruder is located, but at the same time allows to refuse to use the second, third and subsequent full sensors to protect the zone.
Для повышения скрытности и уязвимости от грызунов, канал связи с центральным постом охраны и/или выносным и/или выносными сейсмическими приемниками может быть выполнен в виде радиоканала.To increase secrecy and vulnerability from rodents, the communication channel with the central guard post and / or remote and / or remote seismic receivers can be made in the form of a radio channel.
Для сохранения высокой точности обнаружения нарушителя в охраняемой зоне, расположенной на различных типах подстилающих грунтов, в качестве сейсмического приемника датчика может быть использован геофон или пьезодатчик или МЭМС. Геофон позволяет получить более стабильные характеристики на песчаном, глинистом или каменистом грунтах, но при этом имеет значительно большие весога-баритные характеристики, чем МЭМС или пьезоэлектрический датчик. Пьезоэлектрический датчик, более перспективно использовать в условиях распространения низкочастотных сейсмических волн (глина, чернозем).To maintain high accuracy of intruder detection in a protected area located on various types of underlying soils, a geophone or a piezoelectric transducer or MEMS can be used as a seismic detector. Geophone allows you to get more stable characteristics on sandy, clay or rocky soils, but it has significantly greater weight and size characteristics than MEMS or piezoelectric sensor. A piezoelectric sensor is more promising to use in the conditions of propagation of low-frequency seismic waves (clay, chernozem).
На фиг. 1-5 представлены различные варианты выполнения заявляемого сейсмического датчика охраны; на фиг. 6-7 - изображены рисунки различных по форме охраняемых зон и схемы установки заявляемого датчика; на фиг. 8-11 представлены графики сигналов с сейсмических приемников датчика.In FIG. 1-5 presents various embodiments of the inventive seismic sensor; in FIG. 6-7 - depict drawings of various forms of protected areas and installation diagrams of the inventive sensor; in FIG. 8-11 are graphs of signals from the seismic sensors of the sensor.
На фиг. 1-2 представлена конструкции заявляемого датчика с прозрачным пластиковым корпусом с тремя/пятью сейсмическими приемниками, содержащая: 1а/1б -корпус датчика, внутри которого установлен блок обработки информации 2, блок радиоканала 3 с антенной 4; 5а, 5б, 5в и 5г - геофоны, продольные оси которых установлены под углом друг к другу и находятся в единой горизонтальной плоскости; 6 - геофон, продольная ось которого установлена в вертикальной плоскости.In FIG. 1-2 presents the design of the inventive sensor with a transparent plastic case with three / five seismic receivers, containing: 1a / 1b is the sensor housing, inside which there is an
На фиг. 3 представлена конструкция выносного модуля с прозрачным пластиковым корпусом и одним сейсмическим приемником, содержащая: 7 - корпус датчика, внутри которого установлен усилитель сигналов 8, блок радиоканала 9 с антенной 10 и геофон 11, продольная ось которого установлена в вертикальной плоскости.In FIG. 3 shows the design of the remote module with a transparent plastic case and one seismic receiver, comprising: 7 - a sensor case, inside which a
На фиг. 4 представлена конструкция заявляемого датчика с прозрачным пластиковым корпусом с пятью сейсмическими приемниками, выполненными на основе пьезодатчиков (провода, соединяющие сейсмические приемники с блоком обработки информации 2 условно не показаны): 12а-12г - пьезодатчики, продольные оси которых установлены под углом друг к другу и находятся в единой горизонтальной плоскости; 13 - пьезодатчик, продольная ось которого установлена в вертикальной плоскости.In FIG. 4 shows the design of the inventive sensor with a transparent plastic case with five seismic receivers made on the basis of piezoelectric sensors (wires connecting the seismic receivers with the
На фиг. 5 представлена конструкция заявляемого датчика с прозрачным пластиковым корпусом с пятью сейсмическими приемниками, выполненными на основе микроэлектромеханических датчиков (провода, соединяющие сейсмические приемники с блоком обработки информации 2 условно не показаны): 14а-14г - микроэлектромеханические датчики, продольные оси которых установлены под углом друг к другу и находятся в единой горизонтальной плоскости; 15 - микроэлектромеханический датчик, продольная ось которого установлена в вертикальной плоскости.In FIG. 5 shows the design of the inventive sensor with a transparent plastic case with five seismic receivers based on microelectromechanical sensors (wires connecting the seismic receivers to the
На фиг. 6 представлена схема контроля за охраняемой зоной при помощи заявляемого сейсмического датчика с тремя сейсмическими приемниками, изображенного на фиг. 1, где: 16 - охраняемый объект с периметровой охранной зоной 17; 18 - сейсмический датчик; 19 - зона, контролируемая сейсмическим датчиком и ограниченная линиями 20,21 и 22 (берег водной преграды); 23 - подъездные дороги.In FIG. 6 shows a monitoring scheme for a protected area using the inventive seismic sensor with three seismic receivers, shown in FIG. 1, where: 16 - guarded object with a
На фиг. 7 представлена схема контроля за охраняемой зоной при помощи одного заявляемого сейсмического датчика с пятью сейсмическими приемниками, изображенного на фиг. 2 и двумя выносными модулями, каждый из которых имеет один сейсмический приемник (см. фиг. 3), где: 24 - охраняемый объект с периметровой охранной зоной 25; 26 - охраняемый объект с периметровой охранной зоной 27; 28 -сейсмический датчик с пятью сейсмическими приемниками; 29а и 29б - два выносных модуля; 30 - правая зона контролируемая сейсмическим датчиком и ограниченная линиями 31 и 32; 33 - левая контролируемая сейсмическим датчиком и ограниченная линиями 34 и 35; 36 - подъездные дороги.In FIG. 7 is a diagram of monitoring the protected area using one of the inventive seismic sensor with five seismic receivers, shown in FIG. 2 and two remote modules, each of which has one seismic receiver (see Fig. 3), where: 24 - a guarded object with a
На фиг. 8-10 представлены графики сигналов сейсмического приемника от различных объектов: от человека (фиг. 8); от лошади (фиг. 9); от автомобиля (фиг. 10).In FIG. 8-10 are plots of seismic receiver signals from various objects: from a person (Fig. 8); from a horse (Fig. 9); from the car (Fig. 10).
На фиг. 11 представлены графики сигналов от человека находящегося на линии 21 (фиг. 6) от двух сейсмических приемников 5а и 56: 37 - сигнал с геофона 5а; 38 - сигнал с геофона 5б.In FIG. 11 shows graphs of signals from a person located on line 21 (FIG. 6) from two
Работу заявляемого устройства рассмотрим на примере сейсмического датчика (фиг. 1), установленного по схеме, представленной на фиг. 6.The operation of the claimed device will be considered on the example of a seismic sensor (Fig. 1), installed according to the scheme shown in Fig. 6.
Датчик 18 используется для охраны склада горючесмазочных материалов (ГСМ) 16, с периметровой охранной зоной 17 (забор высотой 2 метра). С одной стороны подход к охраняемому объекту 16 ограничен водоемом (линия 22), поэтому, для охраны объекта достаточно одного датчика 18. Необходимо иметь возможность своевременно определять появление пешего нарушителя внутри зоны 19, ограниченной линиями 20, 21 и 22 и отправлять тревогу по радиоканалу на центральный пункт охраны.The
Датчик 18 устанавливается на расстоянии 20 метров от охраняемого периметра 17 в грунт на глубину 30 см, для того, чтобы отстроиться от внешних шумов (дождь, ветер и др.); угол между геофонами 5а и 5б выставляется таким образом, чтобы охраняемый объект попадал в сектор, определяемый линиями 20 и 21, совпадающими с направлениями продольных осей горизонтальных геофонов 5а и 5б.The
В режиме охраны датчик 18 работает следующим образом: анализируется сигнал с вертикального геофона 6 на основе предварительно снятых тестовых сигналов (см. фиг. 8-10), по которым определяется, что за объект находится вблизи датчика: пешеход, животное или автомобиль.In security mode, the
При распознавании пешехода на основе анализа сейсмического сигнала с вертикального геофона 6 (фиг. 6), начинается анализ сигналов с горизонтальных геофонов 5а и 5б. При нахождении нарушителя на линии 21, совпадающей с продольной осью горизонтального геофона 5а, получают максимальный уровень сигнала 37 (фиг. 11), а при удалении от этой линии уровень сигнала ослабевает. На фиг. 11 представлены графики сигналов с геофонов 5а и 5б при нахождении объекта на оси геофона 5а.When recognizing a pedestrian based on the analysis of a seismic signal from a vertical geophone 6 (Fig. 6), the analysis of signals from
Видно, что сигнал с геофона 5а значительно превышает сигнал с 56, соответственно, можно сделать вывод, что объект находится ближе к оси геофона 5а.It can be seen that the signal from the
Сигналы с геофонов (5а, 5б, 6) подаются на блок обработки информации 2, где на основе отношения амплитуд и информации об ориентациях геофонов определяется направление на объект. Зная точное положение датчика 18, блок 2 с высокой точностью позволяет определить внутри или снаружи охраняемого сектора находится нарушитель. Ориентация осей геофонов 5а и 5б по сторонам охраняемого сектора 19 (в отличие от произвольной ориентации геофонов) позволяет до 2х раз увеличить отношение сигнал/шум (в зависимости от угла между геофонами), что повышает точность определения направления на источник сейсмического сигнала. В случае, если направление на источник колебаний (нарушитель) соответствует углу, принадлежащему охраняемому сектору, датчик 18 посредством блока радиоканала 3 и антенны 4 отправляется сигнал тревоги на центральный пункт охраны (он на схеме не показан).Signals from geophones (5a, 5b, 6) are fed to
Аналогичным образом работает заявляемое устройство, представленное на фиг. 2 и 7. Отличием является то, что датчик 28 контролирует одновременно 2 сектора. Дополнительные модули 29а и 29б (см. фиг. 3) позволяют существенно упростить схему организации охраны объектов 24 и 26, благодаря их использованию вместо полноценных датчиков, представленных на фиг. 1, 2, 4 и 5.The inventive device shown in FIG. 2 and 7. The difference is that the sensor 28 simultaneously monitors 2 sectors.
Для проверки заявляемого технического решения был разработан действующий макет заявляемого датчика. В качестве основных элементов датчика использовались:To verify the claimed technical solution, a working model of the claimed sensor was developed. As the main elements of the sensor were used:
- геофон - GS - 20DX, производитель Geospace;- Geophone - GS - 20DX, manufacturer Geospace;
- МЭМС - SF 1500S.A., производитель Colibrus;- MEMS - SF 1500S.A., Manufacturer Colibrus;
- пьезодатчи - модель 4375, производитель Brüel & Kjasr;- piezo sensors - model 4375, manufacturer Brüel &Kjasr;
- блок обработки информации на базе процессора MSP-430, фирмы Texas Instruments;- information processing unit based on the MSP-430 processor, Texas Instruments;
- радиомодем DP-1203-C915, производитель фирма Xemics, мощностью 100 мВт, дальностью 500 метров и работающего на частоте 433 МГц;- DP-1203-C915 radio modem, manufacturer Xemics, with a capacity of 100 mW, a range of 500 meters and operating at a frequency of 433 MHz;
- усилитель сигналов сейсмических приемников, сделанный на основе операционного усилителя с полосой пропускания 8-33 Гц и коэффициентом усиления 800. В качестве операционного усилителя используется микросхема TLV2211 фирмы Texas Instruments.- a signal amplifier of seismic receivers, made on the basis of an operational amplifier with a bandwidth of 8-33 Hz and a gain of 800. As an operational amplifier, a Texas Instruments TLV2211 chip is used.
Точность определения направления на объект макета датчика составила: с использованием геофона в качестве заявляемого датчика около 2.0°, что на расстоянии 50 метров соответствует около 1.7 м; с использованием МЭМС в качестве заявляемого датчика около 1.8°, что на расстоянии 50 метров соответствует около 1.5 м; с использованием пьезодатчика 2.1°, что на расстоянии 50 метров соответствует около 1.8 м.The accuracy of determining the direction of the sensor layout to the object was: using a geophone as the inventive sensor, about 2.0 °, which at a distance of 50 meters corresponds to about 1.7 m; using MEMS as the proposed sensor is about 1.8 °, which at a distance of 50 meters corresponds to about 1.5 m; using a piezo sensor 2.1 °, which at a distance of 50 meters corresponds to about 1.8 m.
После установки датчика 18 на местности, производится его тестирование. Для этого пешеход движется вблизи границы охраняемого сектора 19, но не заходит в нее. Датчик 18 при этом не должен подавать тревожные сообщения. Только при движении пешехода внутри охраняемой площадки 19 датчик 18 подает на пост охраны сигналы тревоги. Если проверка прошла успешно - датчик принимается на охрану объекта.After installing the
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014144503/08U RU154306U1 (en) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | SEISMIC SECURITY SENSOR |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014144503/08U RU154306U1 (en) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | SEISMIC SECURITY SENSOR |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU154306U1 true RU154306U1 (en) | 2015-08-20 |
Family
ID=53880300
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014144503/08U RU154306U1 (en) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | SEISMIC SECURITY SENSOR |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU154306U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113628421A (en) * | 2021-08-18 | 2021-11-09 | 山东省物化探勘查院 | Geological disaster early warning monitoring devices |
-
2014
- 2014-11-06 RU RU2014144503/08U patent/RU154306U1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113628421A (en) * | 2021-08-18 | 2021-11-09 | 山东省物化探勘查院 | Geological disaster early warning monitoring devices |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Owen et al. | OptaSense: Fibre optic distributed acoustic sensing for border monitoring | |
US20120032834A1 (en) | Use of accelerometer and ability to disable power switch for tamper protection and theft tracking | |
US20050251343A1 (en) | System and a method for detecting, locating and discerning an approach towards a linear installation | |
ES2348344T3 (en) | GONIOMETRIC SYSTEM OF DOPPLER MINISENSORS IN NETWORKS FOR THE SURVEILLANCE OF PERIMETERS. | |
CN110126885B (en) | Railway perimeter intrusion target monitoring method and system | |
ES2940219T3 (en) | Calibration of a distributed fiber optic detection system | |
EP3236293A1 (en) | Environmental monitoring system for coastline applications | |
RU2599527C1 (en) | Method for combined protection of perimeter of extended object | |
US7728725B2 (en) | Intrusion detection system for underground/above ground applications using radio frequency identification transponders | |
RU2599523C1 (en) | Method for combined protection of perimeter of extended object | |
RU81357U1 (en) | UNIVERSAL ALARM SYSTEM | |
EP2773977B1 (en) | Intrusion detection system | |
RU154306U1 (en) | SEISMIC SECURITY SENSOR | |
RU2594931C2 (en) | Seismic security sensor | |
RU75490U1 (en) | SECURITY ALARM QUICK REVISIBLE COMPLEX | |
Peck et al. | Seismic-based personnel detection | |
RU2715158C1 (en) | Intelligent network monitoring system of protected territory of oil and gas platform in ice conditions | |
CN107862820A (en) | A kind of perimeter alarm system | |
RU181907U1 (en) | Radio beam device for monitoring extended security lines | |
Rathnayaka et al. | Elephant intrusion detection, deterrence and warning system (“Tusker Alert”) | |
Wang et al. | Enhanced buried perimeter protection using a fiber-optic target classification sensor | |
Williams | Advanced technologies for perimeter intrusion detection sensors | |
RU2394277C2 (en) | System for detecting attempts at breaking into protected area | |
Charalampidou et al. | Sensor Analysis and Selection for Open Space WSN Security Applications. | |
RU199734U1 (en) | Mobile signaling device |