RU2414002C1 - Security alarm device - Google Patents
Security alarm device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2414002C1 RU2414002C1 RU2009134322/08A RU2009134322A RU2414002C1 RU 2414002 C1 RU2414002 C1 RU 2414002C1 RU 2009134322/08 A RU2009134322/08 A RU 2009134322/08A RU 2009134322 A RU2009134322 A RU 2009134322A RU 2414002 C1 RU2414002 C1 RU 2414002C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- signal
- input
- amplifier
- digital signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Burglar Alarm Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам тревожной сигнализации, сигнализирующим о факте вторжения нарушителя на территорию охраняемого объекта по факту создаваемых нарушителем механических колебаний в элементах конструкций физических заграждений, устанавливаемых на возможных путях вторжения нарушителя на охраняемый объект, а также формирования тревожного сообщения о локальной деформации заграждения и закрепленного на нем чувствительного элемента при несанкционированном проникновении методом перелаза через заграждение без применения технических средств.The invention relates to alarm devices, signaling the fact of the intruder's invasion of the territory of the protected object upon the fact of mechanical vibrations created by the intruder in the structural elements of the physical barriers installed on the possible routes of the intruder's invasion of the guarded object, as well as the formation of an alarm message about the local deformation of the barrier and fixed to of a sensitive element in case of unauthorized penetration by a method of climbing over a barrier without using tions technology.
Техническим результатом является повышение функциональной надежности обнаружения факта преодоления нарушителем физического заграждения как путем перелаза, так и путем разрушения заграждения механическим инструментом за счет повышения помехоустойчивости к воздействиям природных факторов.The technical result is to increase the functional reliability of detecting the fact that the intruder overcomes a physical obstacle both by climbing and by destroying the obstacle with a mechanical tool by increasing the noise immunity to the effects of natural factors.
Технический результат достигается тем, что в устройстве при анализе полезного и помехового (вызванного воздействием ветра на заграждение) сигналов формируют «плавающий» (адаптивный) пороговый уровень, динамика изменения которого больше динамики изменения уровней помеховых сигналов, но меньше динамики изменения уровней полезных сигналов, вызванных воздействием нарушителя на заграждение.The technical result is achieved by the fact that in the device, when analyzing the useful and interfering (caused by the influence of the wind on the obstacle) signals, a “floating” (adaptive) threshold level is formed, the dynamics of which are greater than the dynamics of changes in the levels of interfering signals, but less than the dynamics of changes in the levels of useful signals caused by the impact of the intruder on the fence.
В результате «плавающий» пороговый сигнал полностью отслеживает помеховый сигнал, но не «успевает» за изменениями полезного сигнала, что вызывает факт срабатывания при попытке преодоления заграждения.As a result, the “floating” threshold signal fully monitors the interfering signal, but does not “keep pace” with changes in the useful signal, which causes a trigger when trying to overcome the obstacle.
Известно устройство охранной сигнализации (патент US №4090180, НКИ 340/261, МКИ G08B 13/22, опубл. в 1978 г.), в котором преобразование механических колебаний почвы осуществляется с помощью чувствительных элементов (геофонов) в электрический сигнал, далее происходит усиление и фильтрация сигнала, выделение огибающей, формирование адаптивного порога с постоянной и переменной составляющими.A security alarm device is known (US patent No. 4090180, NKI 340/261, MKI G08B 13/22, published in 1978), in which the conversion of mechanical vibrations of the soil is carried out using sensitive elements (geophones) into an electrical signal, then amplification takes place and signal filtering, envelope selection, the formation of an adaptive threshold with constant and variable components.
Недостатками данного устройства являются недостаточная функциональная надежность, низкая обнаружительная способность при заданной вероятности ложных срабатываний.The disadvantages of this device are the lack of functional reliability, low detectability with a given probability of false positives.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому изобретению является устройство охранной сигнализации (патент US №4742338, НКИ 340/566, МКИ G08B 13/00, опубл. в 1988 г. - прототип), содержащее сигнализационное заграждение с закрепленным на нем чувствительным элементом, измерительный усилитель, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, полосовой фильтр, детектор огибающей, буфер, схему формирования опорного сигнала, резистивный делитель, компаратор, таймер, схему «2И-НЕ», компаратор, схему «2И-НЕ», счетчик, генератор тактовой частоты, индикатор срабатывания. В данном устройстве преобразование механических колебаний сигнализационного заграждения осуществляется с помощью чувствительного элемента, закрепленного на сигнализационном заграждении, в электрический сигнал, далее происходит усиление, фильтрация, детектирование огибающей, формирование «плавающего» порогового уровня, сравнение выпрямленного сигнала с порогом.The closest in technical essence and the achieved positive effect to the claimed invention is a security alarm device (US patent No. 4742338, NKI 340/566, MKI G08B 13/00, published in 1988 - prototype), containing an alarm fence attached to it sensitive element, measuring amplifier, variable gain amplifier, band-pass filter, envelope detector, buffer, reference signal generation circuit, resistive divider, comparator, timer, 2I-NOT circuit, comparator, 2I-NOT circuit, score chik, clock generator, operation indicator. In this device, the conversion of mechanical vibrations of the signal barrage is carried out using a sensing element mounted on the signal barrage into an electrical signal, then amplification, filtering, envelope detection, the formation of a “floating” threshold level, comparison of the rectified signal with a threshold are performed.
К недостаткам данного устройства относится то, что схема формирования «плавающего» порогового уровня (динамического опорного сигнала) имеет постоянные параметры, определенные на основе опыта работы устройств на данных конкретных сигнализационных заграждениях и при данных условиях окружающей среды. Как убедительно показано в диссертационной работе Иванова В.Э. «Системы виброметрического обнаружения нарушителей в комплексах охранной сигнализации», Пенза, 2005 г., параметры сигналов, генерируемых чувствительным элементом, закрепленным на сигнализационном заграждении, в значительной степени определяются физико-механическими свойствами заграждения (в частности, степенью жесткости) и варьируются не только в зависимости от типа заграждения (кирпичного, деревянного, металлического, проволочного и т.д.), но и от его конкретного исполнения (например, степени натяжения сетки в проволочном заграждении). Без адаптации параметров сигнализационного устройства к параметрам конкретного сигнализационного заграждения невозможно получение высокой обнаружительной способности при заданной вероятности ложных срабатываний.The disadvantages of this device include the fact that the scheme for the formation of a “floating” threshold level (dynamic reference signal) has constant parameters determined based on the experience of the devices on these specific signaling barriers and under given environmental conditions. As convincingly shown in the dissertation, V. Ivanov “Systems for vibrometric detection of intruders in security alarm systems”, Penza, 2005, the parameters of signals generated by a sensitive element fixed to an alarm fence are largely determined by the physical and mechanical properties of the barrier (in particular, the degree of rigidity) and vary not only in depending on the type of fence (brick, wood, metal, wire, etc.), but also on its specific design (for example, the degree of mesh tension in the wire fence). Without adapting the parameters of the signaling device to the parameters of a particular signaling barrier, it is impossible to obtain a high detecting ability at a given probability of false alarms.
Указанный недостаток в заявляемом устройстве устраняется тем, что вводится режим адаптации параметров устройства к параметрам сигнализационного заграждения с закрепленным на нем чувствительным элементом. Причем данный режим состоит из двух частей. В первой части сигнализационное заграждение должно находиться только под воздействием природных факторов: ветра, дождя, снега и т.д. Во второй части пользователю предлагается совершить пробное преодоление сигнализационного заграждения. Сигналы, генерируемые чувствительным элементом в первой и второй частях, запоминаются в памяти. На основе анализа запомненных сигналов формируется передаточная функция звена, генерирующего динамический опорный сигнал. Формирование передаточной функции основано на том факте, что воздействие порывов ветра на сигнализационное заграждение, как правило, более «мягкое», чем воздействие нарушителя при его преодолении. Таким образом, огибающая сигналов, вызванных воздействием нарушителя, лежит в более высокочастотной области, чем огибающая сигналов, вызванных воздействием ветра. Звено, генерирующее динамический опорный сигнал, представляет собой низкочастотный фильтр, частота среза и количество полюсов которого подбираются таким образом, чтобы спектр огибающей сигналов, вызванных воздействием природных факторов на сигнализационное заграждение, лежал в полосе пропускания, а спектр сигналов, вызванных воздействием нарушителя, - в полосе подавления. Динамический опорный сигнал, сформированный звеном с такой передаточной функцией, будет полностью повторять огибающую сигналов, вызванных воздействием природных факторов, и отличаться от огибающей сигналов, вызванных воздействием нарушителя.This drawback in the inventive device is eliminated by the fact that the mode of adaptation of the device parameters to the parameters of the signaling fence with a sensing element fixed to it is introduced. Moreover, this mode consists of two parts. In the first part, an alarm fence should only be under the influence of natural factors: wind, rain, snow, etc. In the second part, the user is invited to make a test overcoming the alarm barriers. The signals generated by the sensing element in the first and second parts are stored in memory. Based on the analysis of the stored signals, the transfer function of the link generating the dynamic reference signal is formed. The formation of the transfer function is based on the fact that the effect of gusts of wind on the signal barrage, as a rule, is more “soft” than the effect of the intruder when overcoming it. Thus, the envelope of signals caused by the influence of the intruder lies in a higher frequency region than the envelope of signals caused by the influence of the wind. The link generating the dynamic reference signal is a low-pass filter, the cutoff frequency and the number of poles of which are selected so that the envelope spectrum of the signals caused by the action of natural factors on the signal barrage lies in the passband, and the spectrum of signals caused by the intruder is in suppression band. A dynamic reference signal generated by a link with such a transfer function will completely repeat the envelope of signals caused by the influence of natural factors, and will differ from the envelope of signals caused by the influence of the intruder.
Целью данного изобретения является повышение функциональной надежности устройства за счет использования адаптивной настройки блока обработки сигналов и повышение обнаружительной способности устройства при заданной вероятности ложных срабатываний.The aim of this invention is to increase the functional reliability of the device through the use of adaptive settings of the signal processing unit and to increase the detecting ability of the device at a given probability of false positives.
Для достижения этой цели в известное техническое решение введены новые существенные признаки, функциональные элементы и связи, которые позволяют повысить функциональную надежность и обнаружительную способность устройства.To achieve this goal, new significant features, functional elements and communications have been introduced into the known technical solution, which allow to increase the functional reliability and detecting ability of the device.
Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее сигнализационное заграждение с закрепленный на нем чувствительным элементом, соединенным через измерительный усилитель, с усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, и индикатор срабатывания, введены цифровой сигнальный процессор, первый выход которого соединен с индикатором срабатывания, второй выход - с индикатором режима, третий выход - со входов перепрограммируемого запоминающего устройства, выход которого соединен с первым входом цифрового сигнального процессора, второй вход которого соединен с выходом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления.To achieve this goal, a digital signal processor, the first output of which is connected to the indicator of operation, and the second output, with a signal amplifier, are connected to a device containing an alarm barrier with a sensitive element fixed to it and connected through a measuring amplifier to an amplifier with an adjustable gain mode indicator, the third output is from the inputs of the reprogrammable storage device, the output of which is connected to the first input of the digital signal processor, the second input of which is connected to the output of an amplifier with an adjustable gain.
Сопоставительный анализ заявляемого устройства с прототипом показывает, что предложенное устройство отличается новым конструктивным выполнением элементов, их расположением в схеме, в предлагаемом устройстве вводится режим адаптации параметров устройства к параметрам сигнализационного заграждения с закрепленным на нем чувствительным элементом.A comparative analysis of the claimed device with the prototype shows that the proposed device is distinguished by a new structural embodiment of the elements, their location in the circuit, the proposed device introduces a mode of adaptation of the device parameters to the parameters of the signaling fence with a sensitive element fixed to it.
Сравнение заявленного решения с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие предложенное техническое решение от прототипа, что дает возможность сделать вывод о соответствии критериям изобретения: «новизна», «существенные отличия» и «положительный эффект».Comparison of the claimed solution with other technical solutions in this technical field did not reveal the signs that distinguish the proposed technical solution from the prototype, which makes it possible to conclude that the criteria of the invention are met: “novelty”, “significant differences” and “positive effect”.
На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства охранной сигнализации, содержащее сигнализационное заграждение с закрепленным на нем чувствительным элементом (ЧЭ) 1, соединенным через измерительный усилитель 2, с усилителем с регулируемым коэффициентом усиления 3 и индикатор срабатывания 4, цифровой сигнальный процессор (ЦСП) 5, первый выход которого соединен с индикатором срабатывания 4, второй выход - с индикатором режима 6, третий выход - со входом перепрограммируемого запоминающего устройства (ППЗУ) 7, выход которого соединен с первым входом цифрового сигнального процессора 5, второй вход которого соединен с выходом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 3;Figure 1 presents the structural diagram of the proposed device alarm, containing an alarm fence with a sensitive element (SE) 1 attached to it, connected through a measuring amplifier 2, with an amplifier with adjustable gain 3 and a trip indicator 4, digital signal processor (DSP) 5, the first output of which is connected to the operation indicator 4, the second output - with the mode indicator 6, the third output - with the input of the programmable storage device (EPROM) 7, the output of which is dinen with the first input of the digital signal processor 5, the second input of which is connected to the output of the amplifier with an adjustable gain of 3;
на фиг.2 - последовательность операций, выполняемых ЦСП, где:figure 2 - sequence of operations performed by the DSP, where:
8 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);8 - analog-to-digital Converter (ADC);
9 - режекторный фильтр;9 - notch filter;
10 - детектор огибающей;10 - envelope detector;
11 - фильтр низких частот (ФНЧ);11 - low-pass filter (low-pass filter);
12 - сумматор;12 - adder;
13 - компаратор;13 - a comparator;
на фиг.3 - графики, поясняющие работу устройства:figure 3 - graphs explaining the operation of the device:
а - помеховый сигнал;a - interfering signal;
б - динамический опорный сигнал;b - dynamic reference signal;
в - полезный сигнал.in - a useful signal.
Предлагаемое устройство охранной сигнализации работает следующим образом.The proposed device alarm is as follows.
В качестве чувствительного элемента, закрепленного на сигнализационном заграждении 1, используется телефонный кабель ТППэп 10×2×05 (ГОСТ Р 51311-99), две жилы которого подаются на прямой и инверсный входы измерительного усилителя 2. Сигнал с выхода измерительного усилителя 2 подается на вход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 3, устанавливаемым на конкретном сигнализационном заграждении 1 таким образом, чтобы динамический диапазон сигналов с выхода данного усилителя не превышал динамического диапазона АЦП 8, встроенного в ЦСП 5. Последовательность операций, выполняемых ЦСП 5, приведена на фиг.2. Оцифрованный АЦП 8 сигнал поступает на режекторный фильтр 9, «вырезающий» промышленную частоту 50 Гц, далее на детектор огибающей 10. Выпрямленный сигнал поступает на вход «-» компаратора 13. На вход «+» компаратора 13 поступает динамический опорный сигнал, полученный из выпрямленного сигнала путем фильтрации в ФНЧ 11 с регулируемой частотой среза и суммирования с постоянной составляющей в сумматоре 12. Частота среза ФНЧ 11 подбирается таким образом, чтобы спектр выпрямленного сигнала, вызванного воздействием на заграждение природных факторов (в частности, порывов ветра) находился в полосе пропускания фильтра, а спектр выпрямленного сигнала, вызванного воздействием на заграждение нарушителя, находился в полосе подавления. На фиг.3 показаны формы сигналов: а - помеховый сигнал, вызванный воздействием ветра; б - динамический опорный сигнал; в - полезный сигнал, вызванный воздействием нарушителя. Заштрихованная область - это область превышения сигналом порога и соответственно срабатывания устройства, что отображается на состоянии индикатора срабатывания 4 (фиг.1). Процедура подбора частоты среза ФНЧ 11 выполняется следующим образом. После включения устройство входит в режим настройки параметров. Причем каждому текущему режиму, в котором в данный момент находится устройство, соответствует определенное состояние индикатора режима 6 (фиг.1). Режим настройки параметров состоит из двух частей. В первой части сигнализационное заграждение с закрепленным на нем чувствительным элементом должно находиться только под воздействием природных факторов: ветра, дождя, снега и т.д. Во второй части пользователю предлагается совершить пробное преодоление сигнализационного заграждения. При этом сигналы с выхода детектора огибающей 10 (фиг.2) запоминаются в ППЗУ 7. На основе анализа запомненных сигналов формируется передаточная функция звена, генерирующего динамический опорный сигнал. Формирование передаточной функции основано на том факте, что воздействие порывов ветра на сигнализационное заграждение, как правило, более «мягкое», чем воздействие нарушителя при его преодолении. Таким образом, огибающая сигналов, вызванных воздействием нарушителя, лежит в более высокочастотной области, чем огибающая сигналов, вызванных воздействием ветра. Звено, генерирующее динамический опорный сигнал, представляет собой низкочастотный фильтр ФНЧ 11, частота среза и количество полюсов которого подбираются таким образом, чтобы спектр огибающей сигналов, вызванных воздействием природных факторов на сигнализационное заграждение 1, лежал в полосе пропускания, а спектр сигналов, вызванных воздействием нарушителя, - в полосе подавления. Динамический опорный сигнал, сформированный звеном с такой передаточной функцией, будет полностью повторять огибающую сигналов, вызванных воздействием природных факторов, и отличаться от огибающей сигналов, вызванных воздействием нарушителя, что показано на фиг.3. Сигнал, запомненный в течение первой части режима настройки, объявляется как помеховый. Сигнал, запомненный во второй части - как полезный. Процедура подбора частоты среза ФНЧ 11 начинается с максимальной и является итеративной. В каждой итерации запомненный полезный сигнал «прогоняется» через алгоритм, приведенный на фиг.2 (за исключением блоков 8, 9, 10) и анализируется результат. Постоянная составляющая, поступающая на второй вход сумматора 12 (фиг.2), выбирается исходя из максимальной величины изменения полезного сигнала за один такт работы алгоритма. Если срабатывание устройства не произошло, частота среза ФНЧ 11 уменьшается на одну дискрету и выполняется следующая итерация. Так до тех пор, пока не произойдет срабатывание. Далее через алгоритм с найденной таким образом частотой среза «прогоняется» запомненный помеховый сигнал и анализируется результат. Если срабатывание устройства не произошло, процедура настройки параметров завершается и устройство переходит в рабочий режим. Если срабатывание произошло, устройство объявляет сигнализационное заграждение 1 неисправным (например, недостаточная степень натяжения сетки проволочного заграждения) и переходит в режим «Неисправность».As a sensitive element mounted on the signal fence 1, the telephone cable TPPep 10 × 2 × 05 (GOST R 51311-99) is used, two wires of which are fed to the direct and inverse inputs of the measuring amplifier 2. The signal from the output of the measuring amplifier 2 is fed to the input an amplifier with an adjustable gain of 3 installed on a particular signal barrier 1 so that the dynamic range of the signals from the output of this amplifier does not exceed the dynamic range of the
Действующие макеты устройства охранной сигнализации испытывались в течение трех лет на объектах охраны в различных климатических зонах Российской Федерации. В каждом случае была подтверждена устойчивая работоспособность лабораторных макетов по обнаружению нарушителей, в том числе в условиях воздействия ветра, ливневых и грозовых дождей.The operating models of the security alarm device were tested for three years at security facilities in various climatic zones of the Russian Federation. In each case, the steady operation of laboratory models for detecting intruders was confirmed, including under conditions of wind, rain and thunderstorms.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009134322/08A RU2414002C1 (en) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | Security alarm device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009134322/08A RU2414002C1 (en) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | Security alarm device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2414002C1 true RU2414002C1 (en) | 2011-03-10 |
Family
ID=46311227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009134322/08A RU2414002C1 (en) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | Security alarm device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2414002C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2504013C1 (en) * | 2012-06-18 | 2014-01-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Selective capacitive device for security alarm |
-
2009
- 2009-09-15 RU RU2009134322/08A patent/RU2414002C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2504013C1 (en) * | 2012-06-18 | 2014-01-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Selective capacitive device for security alarm |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20040183686A1 (en) | Lightning detection and prediction alarm device | |
US2942247A (en) | Alarm warning system for swimming pools | |
CA2561055A1 (en) | Device for detecting a fall into a swimming pool | |
JP2006208061A (en) | Invasion detection sensor | |
KR101523355B1 (en) | A seismic wave auto-detection system with robustness against background noises and the method thereof | |
WO2013165011A1 (en) | Collision position detection device, wind power generation device and wind power generation system | |
CN106297114A (en) | A kind of invader detection method and device | |
US6232882B1 (en) | Warning system and method for detection of tornadoes | |
FR2428289A1 (en) | FIRE DETECTION DEVICE | |
RU2414002C1 (en) | Security alarm device | |
US5610583A (en) | Intrusion warning system | |
US20180358797A1 (en) | Method and device for detecting an electric arc in a photovoltaic installation | |
Mahmoud et al. | Performance investigation of real-time fiber optic perimeter intrusion detection systems using event classification | |
RU2617666C2 (en) | Method for detecting intruder overcoming mesh fence facilities | |
RU2468441C2 (en) | Method of detecting intruder and device for realising said method | |
CN104574725A (en) | Signal processing alarm unit and electronic wall formed by signal processing alarm unit | |
Johansson et al. | Improved passive acoustic detection of divers in harbor environments using pre-whitening | |
RU2375755C1 (en) | Device for guarding frontier water | |
RU2263968C1 (en) | Method for vibro-metric detection of an intruder and device for realization of said method | |
JP6391229B2 (en) | Microwave Doppler detector | |
RU2541129C2 (en) | Vibrometric system for monitoring extended security boundaries | |
RU79678U1 (en) | SHORE ALARM | |
RU2337405C1 (en) | Device for person or group detection by seismic signals | |
CN201083538Y (en) | Long line vibration detecting device | |
CN203882396U (en) | Signal processing alarm unit and electronic enclosure consisting of same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |