RU2541129C2 - Vibrometric system for monitoring extended security boundaries - Google Patents
Vibrometric system for monitoring extended security boundaries Download PDFInfo
- Publication number
- RU2541129C2 RU2541129C2 RU2013125902/08A RU2013125902A RU2541129C2 RU 2541129 C2 RU2541129 C2 RU 2541129C2 RU 2013125902/08 A RU2013125902/08 A RU 2013125902/08A RU 2013125902 A RU2013125902 A RU 2013125902A RU 2541129 C2 RU2541129 C2 RU 2541129C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- vibration
- vibrometric
- signal
- interface
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Alarm Systems (AREA)
- Burglar Alarm Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области охранной сигнализации, в частности к средствам тревожной сигнализации, предназначенным для обнаружения нарушителя, проникающего через зону обнаружения протяженного рубежа охраны и вызвавшего срабатывания средства тревожной сигнализации.The invention relates to the field of burglar alarms, in particular, to alarm systems designed to detect an intruder penetrating the detection zone of an extended security line and triggering an alarm.
Общеизвестны способы контроля охраняемой территории, в которых традиционно используются физические заграждения в виде сетчатых и решетчатых барьеров, железобетонных заборов, заграждений из плоской или объемной режущей ленты (или спирали) типа АКЛ (АСКЛ). Для обнаружения факта вторжения нарушителя совместно с физическими заграждениями используют устройства тревожной сигнализации, которые выдают сигнал тревоги при деформации (разрушении) физического заграждения или при обнаружении характерных вибраций во время перелаза человека-нарушителя через физическое заграждение. Для протяженных рубежей охраны с физическими заграждениями обычно используют устройства тревожной сигнализации с протяженными кабельными виброчувствительными элементами, жестко закрепляемыми на полотне заграждения.Well-known methods of monitoring a protected area that traditionally use physical barriers in the form of mesh and trellis barriers, reinforced concrete fences, barriers made of flat or volumetric cutting tape (or spiral) type AKL (ASKL). In order to detect the intruder’s intrusion, together with physical barriers, alarm devices are used that give an alarm signal when the physical barrier is deformed (destroyed) or when characteristic vibrations are detected during an intruder’s climb through the physical barrier. For extended security lines with physical barriers, alarm devices are usually used with long cable vibration-sensitive elements that are rigidly fixed to the barrier web.
Обычно устройства тревожной сигнализации передают сигналы тревоги в центральный пункт контроля по индивидуальным линиям связи или с помощью уплотняющих концентраторов и, как правило, без локализации места пересечения рубежа охраны человеком-нарушителем.Typically, alarm devices transmit alarms to a central control point via individual communication lines or with the help of sealing concentrators and, as a rule, without localizing the place of crossing the border of protection by a human-intruder.
При большом количестве устройств тревожной сигнализации, установленных на протяженных (до 20 км и более) объектах охраны, таких как рубежи Государственной границы РФ, участки железнодорожных магистралей или магистральные трубопроводы, традиционные способы контроля становятся неприемлемыми из-за сложности, большого объема и дороговизны оборудования и кабельных линий связи. Функциональная надежность таких систем по обнаружению нарушителя низка из-за низкой помехоустойчивости и неопределенности мест нарушения рубежа охраны. Таким образом, общеизвестные системы контроля протяженных рубежей охраны являются малоэффективными, дорогостоящими и не обладают достаточной помехозащищенностью.With a large number of alarm devices installed on long (up to 20 km or more) security facilities, such as the borders of the State Border of the Russian Federation, sections of railway lines or trunk pipelines, traditional control methods become unacceptable due to the complexity, large volume and high cost of equipment and cable communication lines. The functional reliability of such systems for detecting an intruder is low due to the low noise immunity and the uncertainty of places of violation of the border of protection. Thus, well-known control systems for long security lines are ineffective, expensive and do not have sufficient noise immunity.
К подобным системам можно отнести, например, известную систему обнаружения вторжения «Intrusion detection system», описанную в патенте US №4107660, МПК G08B 21/00, опубл. в 1978 г. и содержащую удаленную контрольную станцию (центральный процессор), к которой посредством линии связи подключено множество процессоров (блоков электронных). К каждому процессору подключено множество датчиков (сенсоров), которые расположены на местности последовательно и объединены между собой параллельным образом при подключении к двухпроводной магистрали в виде сейсмолинии. Один процессор с подключенной к нему группой датчиков обеспечивает охрану одного участка протяженного рубежа длительностью, например, 100 м. Полный комплект процессоров с подключенными к ним датчиками обеспечивает охрану всего протяженного рубежа длительностью, например, 1000 м. В качестве датчиков могут быть использованы как сейсмодатчики (геофоны), так и датчики давления (гидрофоны).Such systems include, for example, the well-known intrusion detection system, described in US patent No. 4107660, IPC G08B 21/00, publ. in 1978 and containing a remote control station (central processor), to which many processors (electronic units) are connected via a communication line. Each processor is connected to many sensors (sensors), which are located on the ground in series and are interconnected in a parallel manner when connected to a two-wire trunk in the form of a seismic line. One processor with a group of sensors connected to it provides protection of one section of a long line with a duration of, for example, 100 m.A complete set of processors with sensors connected to them ensures protection of a whole long line with a length of, for example, 1000 m. As sensors, they can be used as seismic sensors ( geophones) and pressure sensors (hydrophones).
Сходными существенными признаками заявленной и вышеупомянутой системы являются: удаленная контрольная станция (центральный процессор), к которой посредством линии связи подключено множество процессоров (блоков электронных), обеспечение контроля протяженного рубежа охраны с разбиением его на множество участков и формированием тревоги по каждому из участков.Similar essential features of the declared and the aforementioned systems are: a remote control station (central processor), to which many processors (electronic units) are connected via a communication line, ensuring control of the extended security line with its division into many sections and the formation of an alarm for each section.
Недостатком системы является недостаточная помехоустойчивость. Аналоговые сигналы, формируемые датчиками при преодолении нарушителем участка рубежа охраны, передаются по линии связи в процессор, где осуществляется их обработка в определенной полосе частот с формированием признаков тревоги. Так как сигналы от разных датчиков суммируются в пределах одного участка в аналоговом виде и передаются также в аналоговом виде по проводным линиям связи, то помехоустойчивость системы обнаружения вторжения невелика. Другим недостатком системы является то, что тревоги формируются в системе с точностью до одного участка (100 м) и отсутствует возможность локализации места пересечения нарушителем рубежа охраны с точностью до одного сегмента участка (или до одного датчика).The disadvantage of the system is the lack of noise immunity. The analog signals generated by the sensors when the intruder overcomes the security boundary line are transmitted via the communication line to the processor, where they are processed in a certain frequency band with the formation of alarm signs. Since the signals from different sensors are summed up within one section in analog form and are also transmitted in analog form via wired communication lines, the noise immunity of the intrusion detection system is small. Another disadvantage of the system is that alarms are generated in the system with an accuracy of one section (100 m) and there is no possibility of localizing the place where the intruder crosses the guard line with an accuracy of up to one segment of the section (or up to one sensor).
Известно «Устройство охранной сигнализации», описанное в патенте RU №2414002, МПК G08B 13/22, опубл. в 2009 г. и содержащее: сигнализационное заграждение с закрепленным на нем чувствительным элементом, измерительный усилитель, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, индикатор срабатывания и цифровой сигнальный процессор.It is known "Security alarm device" described in patent RU No. 2414002, IPC G08B 13/22, publ. in 2009 and comprising: an alarm fence with a sensing element mounted on it, a measuring amplifier, an amplifier with an adjustable gain, a trip indicator and a digital signal processor.
Сходными существенными признаками заявленной системы и вышеуказанного устройства являются: сигнализационное заграждение, чувствительный элемент, измерительный усилитель (преобразователь), индикатор срабатывания (исполнительное сигнализационное устройство) и сигнальный процессор.Similar essential features of the claimed system and the aforementioned device are: an alarm fence, a sensing element, a measuring amplifier (converter), a trip indicator (executive alarm device) and a signal processor.
Охрана протяженных рубежей с помощью данного устройства может быть выполнена только большим количеством однотипных изделий с применением концентраторов и многопроводных линий связи, что приведет к большим затратам на оборудование и кабельные коммуникации.Protection of long lines with the help of this device can be performed only by a large number of similar products using hubs and multi-wire communication lines, which will lead to high costs for equipment and cable communications.
Другим недостатком устройства является ограничение по длительности чувствительного элемента, вызванного наличием возрастающего уровня шумов при увеличении погонной длины чувствительного элемента. Третьим недостатком является отсутствие возможности локализации места пересечения нарушителем рубежа охраны с точностью до требуемого сегмента участка (с точностью 10-50 м).Another disadvantage of the device is the limitation on the duration of the sensitive element, caused by the presence of an increasing level of noise with increasing linear length of the sensitive element. The third drawback is the lack of the ability to localize the place where the intruder crosses the guard line with an accuracy of up to the required segment of the site (with an accuracy of 10-50 m).
Известен «Способ виброметрического обнаружения нарушителя и устройство для его осуществления», описанный в патенте RU №2263968, МГТС G08 13/02, опубл. в 2005 г., устройство содержит: виброчувствительный элемент, измерительный преобразователь, исполнительное сигнализационное устройство, анализатор полезного сигнала, содержащий полосовые фильтры, детекторы огибающих, компараторы, счетчик импульсов, блок управления и логические элементы. В способе и устройстве в качестве виброчувствительного элемента используется протяженный отрезок трибоэлектрического кабеля с центральным проводником в форме спирально навитой пружины, волнообразно размещенной в отверстии диэлектрической трубки трибоэлектрического кабеля. В качестве такого виброчувствительного элемента могут быть использованы известные трибоэлектрические кабели, выпускаемые отечественной промышленностью, типа КТВ, КТВД, КТВУ, КТВУ-М, КТВ-Мф. Устройство обеспечивает обнаружение факта преодоления нарушителем физического заграждения как путем осторожного перелаза или деформации, так и путем перекуса проволок сетчатого заграждения механическим инструментом. За счет использования двух параллельно расположенных заграждений в устройстве может быть получена сигнальная информация о направлении движения нарушителя через рубеж охраны.The well-known "Method of vibrometric detection of an intruder and a device for its implementation" described in patent RU No. 2263968, MGTS G08 13/02, publ. in 2005, the device contains: a vibration-sensitive element, a measuring transducer, an executive signaling device, a useful signal analyzer containing bandpass filters, envelope detectors, comparators, a pulse counter, a control unit, and logic elements. In the method and device, an extended segment of a triboelectric cable with a central conductor in the form of a spirally wound spring placed in a wave-like manner in the hole of the dielectric tube of the triboelectric cable is used as a vibration-sensitive element. As such a vibration-sensitive element, known triboelectric cables manufactured by domestic industry can be used, such as KTV, KTVD, KTVU, KTVU-M, KTV-Mf. The device provides detection of the fact that the intruder overcomes the physical obstacle both by careful climbing or deformation, and by biting the wire mesh wires with a mechanical tool. Through the use of two parallel barriers in the device, signaling information about the direction of movement of the intruder through the border of the guard can be obtained.
Сходными существенными признаками являются: виброчувствительный элемент, измерительный преобразователь, исполнительное сигнализационное устройство, анализатор полезного сигнала, содержащий полосовые фильтры, детекторы огибающих, компараторы, счетчик импульсов.Similar essential features are: a vibration-sensitive element, a measuring transducer, an executive signaling device, a useful signal analyzer containing bandpass filters, envelope detectors, comparators, and a pulse counter.
Недостатком устройства является ограничение по длительности чувствительного элемента, вызванного наличием возрастающего уровня шумов при увеличении погонной длины виброчувствительного элемента. Другим недостатком является отсутствие возможности локализации места пересечения нарушителем рубежа охраны с точностью до требуемого сегмента участка (с точностью 10-50 м).The disadvantage of this device is the limitation on the duration of the sensitive element caused by the presence of an increasing level of noise with increasing linear length of the vibration-sensitive element. Another disadvantage is the inability to localize the place where the intruder crosses the border of the guard up to the required segment of the site (with an accuracy of 10-50 m).
Все упомянутые недостатки частично устраняются в другой, наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению, известной периметровой системе обнаружения вторжения «Perimeter system for detecting intruders», описанной в патенте US №6664894, МПК G08B 13/00, опубл. в 2003 г.All these disadvantages are partially eliminated in the other, closest in technical essence to the claimed invention, known perimeter intrusion detection system "Perimeter system for detecting intruders" described in US patent No. 6664894, IPC
Система содержит: центральный пост охраны (центральный процессор PC), группу блоков электронных (С), подключенных к центральному посту охраны с помощью линии интерфейса (RS-485), к каждому блоку электронному подключены по типу «звезда» одна, две или четыре группы датчиков. Датчики в каждой из групп могут быть сейсмическими, акустическими или комбинированными. В каждой группе датчики последовательно расположены на местности и объединены с помощью линии связи, обеспечивающей суммирование аналоговых сигналов при параллельном подключении датчиков к линии связи.The system contains: a central guard post (PC central processor), a group of electronic (C) blocks connected to a central guard post using an interface line (RS-485), one, two or four groups are connected to each electronic block as a “star” sensors. Sensors in each group can be seismic, acoustic, or combined. In each group, the sensors are sequentially located on the ground and are combined using a communication line that provides the summation of analog signals with parallel connection of sensors to the communication line.
Данная система обеспечивает формирование сигнала тревоги при преодолении нарушителем любого участка рубежа охраны с размещенной на нем группы датчиков. Сигнал тревоги формируется в блоке электронном (С) с номером (адресом) этого участка и передается в центральный пост охраны (PC) по линии интерфейса RS-485. При параллельном размещении двух групп датчиков на участке возможно получение сигнальной информации о направлении движения нарушителя через рубеж охраны.This system provides the formation of an alarm signal when an intruder overcomes any part of the security line with a group of sensors located on it. The alarm signal is generated in the electronic unit (C) with the number (address) of this section and transmitted to the central guard post (PC) via the RS-485 interface line. With the parallel placement of two groups of sensors on the site, it is possible to obtain signal information about the direction of movement of the intruder through the border of protection.
Общими существенными признаками с заявляемым решением являются: центральный пост охраны и множество блоков электронных, соединенных с центральным постом охраны с помощью первой линии интерфейса.Common essential features with the claimed solution are: a central guard post and many electronic units connected to a central guard post using the first line of the interface.
Недостатком системы является низкая помехоустойчивость, обусловленная суммированием аналоговых сигналов от разных датчиков и шумов в пределах одного участка, и передача их также в аналоговом виде по проводным линиям связи в блоки электронные. Другим недостатком системы является то, что тревоги формируются в системе с точностью до одного участка и отсутствует возможность локализации места пересечения нарушителем рубежа охраны с точностью до одного сегмента участка (или до одного датчика).The disadvantage of the system is the low noise immunity due to the summation of analog signals from different sensors and noise within the same section, and their transmission also in analog form via wired communication lines to electronic units. Another drawback of the system is that alarms are generated in the system with an accuracy of one section and there is no possibility of localizing the place where the intruder crosses the guard line with an accuracy of up to one segment of the section (or up to one sensor).
Целью настоящего изобретения является повышение функциональной надежности.The aim of the present invention is to increase functional reliability.
Функциональная надежность может быть улучшена при использовании принципа сегментации (разбиении участков протяженного рубежа охраны на более мелкие сегменты) для повышения помехоустойчивости и увеличения точности локализации места пересечения нарушителем рубежа охраны, а также при использовании принципа цифровой передачи информации посредством малопроводных магистралей связи (последовательных интерфейсов типа RS-485 или CAN).Functional reliability can be improved by using the principle of segmentation (dividing sections of an extended security line into smaller segments) to increase noise immunity and increase the accuracy of localization of the place where the intruder crosses the security line, as well as using the principle of digital information transmission via low-voltage communication lines (RS type serial interfaces) -485 or CAN).
Для достижения этой цели в известное техническое решение введены новые существенные признаки, функциональные элементы и связи, которые позволяют, во-первых, повысить функциональную надежность за счет повышения помехоустойчивости и увеличения точности локализации места пересечения нарушителем рубежа охраны, во-вторых, повысить функциональную надежность за счет упрощения каналов передачи с использованием принципа цифровой передачи информации посредством малопроводных магистралей связи (последовательных интерфейсов типа RS-485 или CAN) и, в-третьих, сэкономить на связях, каналах передачи и снизить в целом материальные затраты на создание системы, а в целом - расширить область применения системы, как для охраны локальных участков, ограниченных зон контроля, так и для протяженных рубежей охраны, таких как периметры особо важных объектов, Государственная граница РФ, магистральные трубопроводы, железные дороги и т.п. To achieve this goal, new significant features, functional elements and communications have been introduced into the well-known technical solution, which allow, firstly, to increase functional reliability by increasing noise immunity and increasing the accuracy of localization of the place where the intruder crosses the guard line, and secondly, to increase functional reliability by the simplification of transmission channels using the principle of digital information transmission through low-conductivity communication lines (serial interfaces such as RS-485 or CAN) thirdly, to save on communications, transmission channels and to reduce the overall material costs of creating a system, and in general to expand the scope of the system, both for the protection of local areas, limited control zones, and for extended security lines, such as perimeters critical facilities, the state border of the Russian Federation, trunk pipelines, railways, etc.
Повышение функциональной надежности достигнуто, во-первых, в предложенном первом варианте виброметрической системы для контроля протяженных рубежей охраны, которая содержит центральный пост охраны и множество блоков электронных для формирования номера участка, первые входы/выходы которых соединены с входом/выходом центрального поста охраны с помощью первой линии интерфейса, к каждому блоку электронному для формирования номера участка подключена первая группа сигнальных процессоров, входы/выходы которых посредством второй линии интерфейса соединены со вторым входом/выходом блока электронного для формирования номера участка, к входу каждого сигнального процессора подключен сегментированный виброчувствительный элемент, закрепленный на физическом заграждении.The increase in functional reliability was achieved, firstly, in the proposed first version of the vibrometric system for monitoring extended security lines, which contains a central guard station and many electronic units for forming the area number, the first inputs / outputs of which are connected to the input / output of the central security station using the first line of the interface, to each electronic block for forming the section number, the first group of signal processors is connected, the inputs / outputs of which are via the second line erfeysa connected to the second input / output of the electronic portion for generating numbers, to the input of each signal processor connected segmented vibrochuvstvitelny element fixed on the physical fence.
Во-вторых, повышение функциональной надежности достигнуто в предложенном втором варианте виброметрической системы для контроля протяженных рубежей охраны, в которой дополнительно к первому варианту системы к каждому блоку электронному для формирования номера участка подключена вторая группа сигнальных процессоров, входы/выходы которых посредством третьей линии интерфейса соединены с третьим входом/выходом блока электронного для формирования номера участка, к входу каждого сигнального процессора подключен сегментированный виброчувствительный элемент, закрепленный на физическом заграждении.Secondly, an increase in functional reliability was achieved in the proposed second version of the vibrometric system for monitoring extended security lines, in which, in addition to the first version of the system, a second group of signal processors is connected to each electronic unit to form the area number, the inputs / outputs of which are connected via a third interface line with the third input / output of the electronic unit for forming the plot number, a segmented vibrochrome is connected to the input of each signal processor A valid element attached to a physical barrier.
В-третьих, повышение функциональной надежности достигнуто в предложенном третьем варианте виброметрической системы для контроля протяженных рубежей охраны, в которой дополнительно ко второму варианту к каждому блоку электронному для формирования номера участка подключены третья и четвертая группы сигнальных процессоров, входы/выходы которых посредством, соответственно, четвертой и пятой линий интерфейса соединены с четвертым и пятым входом/выходом блока электронного для формирования номера участка, к входу каждого сигнального процессора подключен сегментированный виброчувствительный элемент, закрепленный на физическом заграждении.Thirdly, an increase in functional reliability was achieved in the proposed third version of the vibrometric system for monitoring extended security lines, in which, in addition to the second option, a third and a fourth group of signal processors are connected to each electronic unit to form the area number, the inputs / outputs of which, respectively, the fourth and fifth lines of the interface are connected to the fourth and fifth input / output of the electronic unit to form the section number, to the input of each signal essora connected segmented vibrochuvstvitelny element fixed on the physical fence.
Каждый сегментированный виброчувствительный элемент имеет дополнительные изолированные провода (жилы), расположенные во внешнем контуре трибоэлектрического кабеля.Each segmented vibration-sensitive element has additional insulated wires (cores) located in the external circuit of the triboelectric cable.
Сегментированные виброчувствительные элементы, соединенные с сигнальным процессором, конструктивно образуют виброчувствительные звенья, которые могут подключаться друг к другу с помощью разъемных соединений, образуя при этом гибкий протяженный виброчувствительный модуль необходимой длины с прокладкой цепей линий интерфейса и цепей электропитания внутри трибоэлектрического кабеля с помощью использования дополнительных изолированных проводов (жил) в трибоэлектрическом кабеле.Segmented vibration-sensitive elements connected to the signal processor constructively form vibration-sensitive links that can be connected to each other using detachable connections, thus forming a flexible extended vibration-sensitive module of the required length with the laying of interface lines and power circuits inside the triboelectric cable using additional insulated wires (veins) in a triboelectric cable.
Каждый сигнальный процессор содержит последовательно соединенные измерительный преобразователь, анализатор полезного сигнала, исполнительное сигнализационное устройство и интерфейсный модуль, причем вход измерительного преобразователя является входом сигнального процессора, вход/выход интерфейсного модуля является входом/выходом сигнального процессора, выход интерфейсного модуля подключен ко второму входу анализатора полезного сигнала.Each signal processor contains a series-connected measuring transducer, useful signal analyzer, executive signaling device, and an interface module, the input of the measuring transducer being the input of the signal processor, the input / output of the interface module being the input / output of the signal processor, the output of the interface module connected to the second input of the useful analyzer signal.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1-8, на которых изображено следующее.The invention is illustrated in FIG. 1-8, which depict the following.
На фиг. 1 приведена структурная схема первого варианта виброметрической системы для контроля протяженных рубежей охраны, где введены обозначения: центральный пост охраны (центральный процессор) - 1, блоки электронные для формирования номера участка - 2, первая линия интерфейса - 3, вторая линия интерфейса - 4, первая группа сигнальных процессоров - 5, сегментированный виброчувствительный элемент (СВЧЭ) - 6, участок охраны с однофланговым расположением СВЧЭ - 7, нарушитель (злоумышленник) - 8, физическое заграждение - 9.In FIG. 1 is a structural diagram of the first version of the vibrometric system for monitoring extended security lines, where the designations are introduced: central guard post (central processor) - 1, electronic units for forming the area number - 2, first interface line - 3, second interface line - 4, first a group of signal processors - 5, a segmented vibration-sensitive element (UHF) - 6, a security section with a single-flange arrangement of UHF - 7, an intruder (attacker) - 8, a physical barrier - 9.
На фиг. 2 приведена структурная схема второго варианта виброметрической системы для контроля протяженных рубежей охраны, состоящая из центрального поста охраны (центрального процессора) - 1, блоков электронных для формирования номера участка - 2, первой линии интерфейса - 3, второй линии интерфейса - 4, первой группы сигнальных процессоров - 5, СВЧЭ - 6. На фиг. 2 введены обозначения: третья линия интерфейса - 10, вторая группа сигнальных процессоров - 11, участок охраны с двухфланговым расположением СВЧЭ - 12. Нарушитель 8 движется в направлении пересечения рубежа охраны. Физическое заграждение 9 на фиг.2 не показано.In FIG. Figure 2 shows the structural diagram of the second version of the vibrometric system for monitoring extended security lines, consisting of a central guard post (central processor) - 1, electronic units for forming the area number - 2, the first line of the interface - 3, the second line of the interface - 4, the first group of signaling processors - 5, UHF - 6. In FIG. 2 designations are introduced: the third line of the interface is 10, the second group of signal processors is 11, the security section with a two-flange arrangement of UHF is 12.
На фиг. 3 приведена структурная схема третьего варианта виброметрической системы для контроля протяженных рубежей охраны, состоящая из центрального поста охраны (центрального процессора) - 1, блоков электронных для формирования номера участка - 2, первой линии интерфейса - 3, второй линии интерфейса - 4, первой группы сигнальных процессоров - 5, СВЧЭ - 6. На фиг. 3 введены обозначения: четвертая 13 и пятая 14 линии интерфейса, третья 15 и четвертая 16 группа сигнальных процессоров, участок охраны с параллельным расположением СВЧЭ - 17. Нарушитель 8 движется в направлении пересечения рубежа охраны. Физическое заграждение 9 на фиг. 3 не показано.In FIG. Figure 3 shows the structural diagram of the third variant of the vibrometric system for monitoring extended security lines, consisting of a central guard post (central processor) - 1, electronic units for forming the area number - 2, the first line of the interface - 3, the second line of the interface - 4, the first group of signaling processors - 5, UHF - 6. In FIG. 3 designations are introduced: the fourth 13 and fifth 14 lines of the interface, the third 15 and fourth 16 groups of signal processors, the security section with a parallel arrangement of UHF - 17.
На фиг. 4 приведены графики изменения уровней сигнала и шума неделимого кабельного виброчувствительного элемента в зависимости от увеличения продолжительности протяженного рубежа охраны.In FIG. Figure 4 shows graphs of changes in signal levels and noise of an indivisible cable vibration-sensitive element depending on the increase in the length of an extended security line.
На фиг. 5 приведен пример конструктивного исполнения СВЧЭ - 6, состоящего из медной пружины - 18, отверстия - 19 в диэлектрической трубке - 20, экрана - 21, защитного полиэтиленового покрытия - 22, дополнительных изолированных проводов (жил) - 23. К медной пружине припаян провод, который подключается к входу сигнального процессора 5.In FIG. 5 shows an example of the design of the microwave oven - 6, consisting of a copper spring - 18, holes - 19 in the dielectric tube - 20, screen - 21, protective polyethylene coating - 22, additional insulated wires (cores) - 23. A wire is soldered to the copper spring, which connects to the input of the
На фиг. 6 приведен пример структурной схемы сигнального процессора 5, в состав которого входят: измерительный преобразователь - 24, анализатор полезного сигнала - 25, исполнительное сигнализационное устройство - 26, интерфейсный модуль - 27. Вход измерительного преобразователя 24 подключается к выходу СВЧЭ 6, а выход интерфейсного модуля 27 подключается ко второй линии интерфейса 4.In FIG. Figure 6 shows an example of a block diagram of a
На фиг. 7 приведен пример конструктивного исполнения протяженного виброчувствительного модуля, состоящего из нескольких отдельных виброчувствительных звеньев, соединенных между собой с помощью разъемных соединений 28. На конце последнего виброчувствительного звена устанавливается заглушка 29.In FIG. 7 shows an example of the design of an extended vibration-sensitive module, consisting of several separate vibration-sensitive links interconnected using
На фиг. 8 приведен пример организации охраны протяженного рубежа с помощью протяженных виброчувствительных модулей, установленных на двух физических заграждениях 9, расположенных параллельно друг другу.In FIG. Figure 8 shows an example of organizing the protection of an extended border using extended vibration-sensitive modules mounted on two
Работа системы основана на сегментации (делении на отрезки) протяженного виброчувствительного элемента (трибоэлектрического кабеля), закрепленного на едином физическом заграждении 9. Известно, что протяженный кабельный виброчувствительный элемент не может быть бесконечно длинным, так как при эксплуатации имеет ограничение по длине. Суть ограничения приведена на фиг. 6, где показаны графики изменения уровней локального полезного сигнала и шума от длины участка. Уровень полезного сигнала убывает при увеличении расстояния, а уровень шума возрастает. Полезный сигнал является локальным и падает с увеличением расстояния (в основном за счет омического сопротивления) при прохождении от места возникновения до блока электронного для формирования номера участка. Использование усилителя заряда в качестве измерительного преобразователя, позволяет отстроиться от погонной емкости кабеля, которая существенно возрастает при увеличении длины. Широкополосный шум наводится в протяженном виброчувствительном элементе, как в антенне, но только не в локальной области, а на всей длине виброчувствительного элемента. Уровень шума возрастает пропорционально корню квадратному из трех от увеличения расстояния. На графиках, приведенных на фиг. 6, имеется точка перегиба, где соотношение сигнал/шум равно единице. Слева от этой точки соотношение сигнал/шум больше единицы, что делает возможным применение трибоэлектрического кабеля в качестве виброчувствительного элемента. Справа от точки перегиба соотношение сигнал/шум резко падает, что делает неприемлемым применение трибоэлектрического кабеля в качестве виброчувствительного элемента. Из графиков видно, что при малых длинах соотношение сигнал/шум самое высокое. Поэтому для повышения помехоустойчивости выгодно использовать отрезки трибоэлектрического кабеля не более 10-50 метров, обеспечивая тем самым соотношение сигнал/шум не менее 20-40.The operation of the system is based on the segmentation (division into segments) of an extended vibration-sensitive element (triboelectric cable), mounted on a single
Первый вариант предложенной системы (фиг. 1) работает следующим образом. При организации охраны протяженного рубежа (например, 20 км), весь рубеж разделяется на множество участков длиной 200-1000 м. В свою очередь, каждый участок делится на множество сегментов. Количество сегментов от 10 до 20 (ориентировочно). На каждом из участков устанавливается блок электронный для формирования номера участка 2. На каждом из сегментов участка на физическом заграждении устанавливается один СВЧЭ 6. Каждый СВЧЭ 6 связан со «своим» сигнальным процессором 5, который формирует номер (адрес) этого сегмента участка. На фиг. 1 пунктиром выделен один участок охраны 7 с однофланговым расположением СВЧЭ 6. Группа сигнальных процессоров 5, обеспечивающих контроль одного участка, подключена к блоку электронному для формирования номера участка 2 посредством второй линии интерфейса 4. Каждый блок электронный для формирования номера участка 2 формирует номер (адрес) «своего» участка. Множество блоков электронных для формирования номера участка 2, имеющие свои номера (адреса), подключаются к центральному посту охраны (центральному процессору) 1 посредством первой линии интерфейса 3.The first version of the proposed system (Fig. 1) works as follows. When organizing the protection of an extended line (for example, 20 km), the entire line is divided into many sections 200-1000 m long. In turn, each section is divided into many segments. The number of segments from 10 to 20 (tentatively). An electronic unit is installed on each of the sections to form the number of
При преодолении нарушителем 8 протяженного рубежа охраны (в любом месте) путем «перелаза» через физическое заграждение 9 или при попытках его разрушения в СВЧЭ 6 соответствующего сегмента участка будет сформирован электрический сигнал за счет вибрации полотна физического заграждения 9 при механическом воздействии на него нарушителя 8. Конструкция СВЧЭ 6 представлена на фиг. 5. СВЧЭ 6 представляет собой отрезок трибоэлектрического кабеля с центральным проводником в форме спирально навитой медной пружины 18, волнообразно размещенной в отверстии 19 диэлектрической трубки 20 трибоэлектрического кабеля. Поверх диэлектрической трубки 20 расположен металлический экран 21. Во внешнем контуре трибоэлектрического кабеля поверх металлического экрана 21 проложены дополнительные изолированные провода (жилы) 23, которые залиты внешним защитным полиэтиленовым покрытием 22. Вибрация полотна физического заграждения 9 передается в СВЧЭ 6, в котором формируется электрический сигнал за счет трибоэлектрического эффекта, который, в свою очередь, возникает при многочисленных соударениях и трениях участков медной пружины 18 по внутренним стенкам диэлектрической трубки 20. Указанный принцип сигналообразования в трибоэлектрических кабелях известен и приведен, например, в описании патента RU №2263968, МПК G08 13/02, опубл. в 2005 г. Сформированный в СВЧЭ 6 электрический сигнал поступает в сигнальный процессор 5, который осуществляет его обработку для определения факта нарушения охраняемого рубежа. Принцип обработки основан на измерении механических колебаний физического заграждения 9, выделении полезного сигнала в спектре частот, сравнении амплитудных составляющих выделенного полезного сигнала с заданными пороговыми уровнями, подсчете определенного количества импульсов превышения амплитуд полезного сигнала заданных пороговых уровней в течение заданного интервала времени и формировании сигнала тревоги (или его признака). Структурная схема сигнального процессора 5 представлена на фиг. 6. Электрический сигнал с выхода СВЧЭ 6 преобразуется в измерительном преобразователе 24, в качестве которого используется усилитель заряда (см. Гутников В.Г., Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1988, с. 40, рис. 1.16, в). Далее электрический сигнал поступает на вход анализатора полезного сигнала 25, где осуществляется его дальнейшая обработка. Анализатор полезного сигнала 25 выполняет следующую последовательность операций:When the
- полосовая фильтрация составляющих полезного сигнала;- bandpass filtering of the components of the useful signal;
- детектирование огибающих полезного сигнала;- detection of envelopes of a useful signal;
- компарирование составляющих полезного сигнала с пороговыми уровнями;- comparing the components of the useful signal with threshold levels;
- подсчет импульсов превышения пороговых значений во временном окне;- counting impulses for exceeding threshold values in a time window;
- логическая обработка результатов анализа и формирование признака тревоги.- logical processing of the analysis results and the formation of an alarm sign.
Анализатор полезного сигнала 25 имеет вход управления (второй вход), по которому могут передаваться и изменяться параметры обработки сигналов, поступающих с СВЧЭ 6. Работа анализатора полезного сигнала общеизвестна и раскрыта, например, в описании патента RU №2263968, МПК G08 13/02, опубл. в 2005 г. The
При установлении факта преодоления нарушителем протяженного рубежа охраны с помощью СВЧЭ 6 и сигнального процессора 5 сигнал, определяющий признак тревоги, поступает на вход исполнительного сигнализационного устройства 26, которое включается в активное состояние формирования тревожного сообщения на определенное время (например, на 4 с). Сигнал тревожного сообщения поступает на вход интерфейсного модуля 27, который совместно со «своим» номером (адресом) сегмента участка, передает его посредством второй линии интерфейса 4 в блок электронный для формирования номера участка 2. В качестве реализации второй линии интерфейса 4 выгодно использовать интерфейс с протоколом CAN, обеспечивая тем самым более высокое быстродействие системы. Блок электронный для формирования номера участка 2, на соответствующем участке протяженного рубежа охраны, принимает информацию от сигнального процессора 5 соответствующего сегмента участка с номером (адресом) этого сегмента участка и транслирует ее с номером (адресом) «своего» участка в центральный пост охраны 1. Принцип функционирования блока электронного для формирования номера участка 2 известен и приведен, например, в описании патента US №6664894, МПК G08B 13/00, опубл. в 2003 г. When it is established that the intruder overcame the extended security line with the help of the
Таким образом, центральный пост охраны 1 фиксирует факт преодоления протяженного рубежа охраны нарушителем на определенном участке (адрес участка) и в определенном месте участка (адрес сегмента участка). Так как длина сегмента участка небольшая (10-50 м), то работа системы возможна с соотношением сигнал/шум не менее 20-40, что совместно с цифровой передачей информации по каналам связи (линиям интерфейса) обеспечивает высокую помехозащищенность системы. При необходимости длина сегмента участка может быть увеличена (например, до 250 м), если связанное с этим уменьшение соотношения сигнал/шум не будет приводить к существенному уменьшению помехоустойчивости системы. Сегментация (деление на отрезки) протяженного виброчувствительного элемента позволяет адаптироваться к неоднородностям физического заграждения 9, а также дает возможность функционирования системы при контроле протяженного комбинированного физического заграждения, состоящего из сегментов разнотипных физических заграждений (например: сетчатое полотно, бетонное заграждение, сетка «Рабица», решетчатое полотно и т.п.). Блок электронный для формирования номера участка 2 обеспечивает передачу (трансляцию) информации от центрального поста контроля 1 в определенный сигнальный процессор 5, в котором она посредством интерфейсного модуля 27 поступает на второй вход анализатора полезного сигнала 25. Эта информация необходима для настройки (или перенастройки) амплитудно-временных параметров анализатора полезного сигнала 25 для работы с различными видами физических заграждений 9.Thus, the
Структурная схема второго варианта системы приведена на фиг. 2. Второй вариант системы, в отличие от первого варианта, обеспечивает работоспособность системы с двухфланговым расположением СВЧЭ 6 на участках охраны 12, которые выделены на фиг. 2 пунктиром. Вторая группа сигнальных процессоров 11 на левом фланге подключена к блоку электронному для формирования номера участка 2 посредством третьей линии интерфейса 10. Вторая группа сигнальных процессоров 11 совместно с третьей линией интерфейса 10 функционируют аналогичным образом, также как и первая группа сигнальных процессоров 5 со второй линией интерфейса 4 первого варианта системы.A block diagram of a second embodiment of the system is shown in FIG. 2. The second version of the system, in contrast to the first version, ensures the operability of the system with a two-flange arrangement of the
Структурная схема третьего варианта системы приведена на фиг. 3. Третий вариант системы, в отличие от второго варианта, обеспечивает работоспособность системы с параллельно размещенными СВЧЭ 6 на участках охраны 17, которые выделены на фиг. 5 пунктиром. Третья 15 и четвертая 16 группы сигнальных процессоров подключены к блоку электронному для формирования номера участка 2 посредством четвертой 13 и пятой 14 линии интерфейса соответственно. Третья 15 и четвертая 16 группы сигнальных процессоров совместно с четвертой 13 и пятой 14 линиями интерфейса функционируют аналогичным образом, также как сигнальные процессоры и линии интерфейса в первом и втором вариантах системы.A block diagram of a third embodiment of the system is shown in FIG. 3. The third version of the system, unlike the second version, ensures the operability of the system with
Многовариантность системы делает ее достаточно универсальной, что позволяет расширить область применения системы, как для охраны локальных участков, ограниченных зон контроля, так и для протяженных рубежей охраны, таких как периметры особо важных объектов, Государственная граница РФ, магистральные трубопроводы, железные дороги и т.п. The multivariance of the system makes it quite universal, which allows to expand the scope of the system, both for the protection of local areas, limited control zones, and for extended security lines, such as perimeters of especially important facilities, the state border of the Russian Federation, trunk pipelines, railways, etc. P.
На фиг. 7 приведен пример конструктивного исполнения протяженного виброчувствительного модуля. СВЧЭ 6 совместно с сигнальным процессором 5 образуют отдельное виброчувствительное звено этого виброчувствительного модуля длиной L (фиг. 7а). С помощью таких звеньев можно «набирать» протяженные «цепочки» (фиг. 7б, в), соединяя виброчувствительные звенья друг с другом с помощью разъемных соединений 28. На фиг. 7б) проиллюстрирована организация протяженного рубежа охраны, состоящего из многоярусных виброчувствительных зон.In FIG. 7 shows an example of the design of an extended vibration-sensitive module. The
На фиг. 7в) проиллюстрирован принцип организации протяженного рубежа охраны, состоящего из виброчувствительных звеньев с использованием дополнительных изолированных проводов (жил) СВЧЭ 6. Этот принцип позволяет сформировать гибкий протяженный виброметрический модуль необходимой длины с прокладкой цепей линий интерфейса и цепей электропитания внутри трибоэлектрического кабеля.In FIG. 7c) illustrates the principle of organizing an extended security line consisting of vibration-sensitive links using additional insulated wires (conductors) of
На фиг. 8 приведен пример организации охраны протяженного рубежа с помощью протяженных виброчувствительных модулей, установленных на двух физических заграждениях 9, расположенных параллельно друг другу и обеспечивающих зону отчуждения. Такое расположение физических заграждений дает возможность получения сигнальной информации о направлении движения нарушителя через рубеж охраны.In FIG. Figure 8 shows an example of organizing the protection of an extended line with the help of extended vibration-sensitive modules mounted on two
Использование принципа цифровой передачи информации по малопроводным линиям связи в соответствии с протоколами последовательных интерфейсов (RS-485, CAN) позволяет осуществлять передачу в полосе 3 кГц, что допускает применение любых типов кабелей связи. Учитывая удаленное расположение протяженных рубежей охраны, этот факт позволяет снизить материальные затраты на создание системы в целом (используя более дешевые кабели).Using the principle of digital transmission of information over low-voltage communication lines in accordance with the protocols of serial interfaces (RS-485, CAN) allows transmission in the 3 kHz band, which allows the use of any type of communication cable. Given the remote location of extended security lines, this fact allows to reduce material costs for creating the system as a whole (using cheaper cables).
Действующие лабораторные макеты первого, второго и третьего вариантов системы подвергались всесезонным испытаниям в течение одного года. Была подтверждена устойчивая работоспособность действующих лабораторных макетов по обнаружению нарушителей на фоне помех, вызванных изменением погодных условий.The existing laboratory models of the first, second and third versions of the system were subjected to all-weather tests for one year. The stable performance of existing laboratory models for detecting intruders against the background of interference caused by changing weather conditions was confirmed.
Введенные в известное устройство дополнительные признаки и функциональные связи позволяют придать вариантам предлагаемой системы новые существенные свойства и расширить область применения системы.Introduced into the known device additional features and functional relationships allow you to give the options of the proposed system new significant properties and expand the scope of the system.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013125902/08A RU2541129C2 (en) | 2013-06-04 | 2013-06-04 | Vibrometric system for monitoring extended security boundaries |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013125902/08A RU2541129C2 (en) | 2013-06-04 | 2013-06-04 | Vibrometric system for monitoring extended security boundaries |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013125902A RU2013125902A (en) | 2014-12-10 |
RU2541129C2 true RU2541129C2 (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=53287282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013125902/08A RU2541129C2 (en) | 2013-06-04 | 2013-06-04 | Vibrometric system for monitoring extended security boundaries |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2541129C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU168530U1 (en) * | 2016-11-03 | 2017-02-07 | Александр Вячеславович Кожевников | Perimeter Vibration Detector Pygmalion |
RU170688U1 (en) * | 2016-10-10 | 2017-05-03 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (ФГУП ФНПЦ ПО "Старт" им. М.В. Проценко") | Universal vibration triboelectric cable |
RU170701U1 (en) * | 2016-09-05 | 2017-05-03 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (ФГУП ФНПЦ ПО "Старт" им. М.В. Проценко") | Link of vibration-sensing element based on triboelectric cable |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6664894B2 (en) * | 2001-02-16 | 2003-12-16 | General Phosphorix Llc | Perimeter system for detecting intruders |
RU2263968C1 (en) * | 2004-03-29 | 2005-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт радиоэлектронной техники" ФГУП "НИКИРЭТ" | Method for vibro-metric detection of an intruder and device for realization of said method |
US7233243B2 (en) * | 2004-01-09 | 2007-06-19 | Ctrl Systems, Inc. | Method of defense-in-depth ultrasound intrusion detection |
-
2013
- 2013-06-04 RU RU2013125902/08A patent/RU2541129C2/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6664894B2 (en) * | 2001-02-16 | 2003-12-16 | General Phosphorix Llc | Perimeter system for detecting intruders |
US7233243B2 (en) * | 2004-01-09 | 2007-06-19 | Ctrl Systems, Inc. | Method of defense-in-depth ultrasound intrusion detection |
RU2263968C1 (en) * | 2004-03-29 | 2005-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт радиоэлектронной техники" ФГУП "НИКИРЭТ" | Method for vibro-metric detection of an intruder and device for realization of said method |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU170701U1 (en) * | 2016-09-05 | 2017-05-03 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (ФГУП ФНПЦ ПО "Старт" им. М.В. Проценко") | Link of vibration-sensing element based on triboelectric cable |
RU170688U1 (en) * | 2016-10-10 | 2017-05-03 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (ФГУП ФНПЦ ПО "Старт" им. М.В. Проценко") | Universal vibration triboelectric cable |
RU168530U1 (en) * | 2016-11-03 | 2017-02-07 | Александр Вячеславович Кожевников | Perimeter Vibration Detector Pygmalion |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013125902A (en) | 2014-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3803548A (en) | Fence tampering alarm system | |
US5448222A (en) | Coupled transmission line sensor cable and method | |
CA2177691C (en) | Differential multi-cell intrusion locating cable | |
CN103124988B (en) | Based on transmission line can positioning electronic fence | |
US7508304B2 (en) | Networked multiband waveguide intrusion detection and localization sensor | |
CN106530544A (en) | Fiber grating array perimeter intrusion system | |
BR112012011223B1 (en) | distributed detection method, and distributed optical fiber sensor | |
RU2541129C2 (en) | Vibrometric system for monitoring extended security boundaries | |
US5021766A (en) | Intrusion detection system | |
US3831162A (en) | Intrusion detection and location system | |
WO2007032707A1 (en) | Method for detecting moving electroconductive objects | |
US7573384B2 (en) | Method and system for detecting attempts at malicious action against an installation under surveillance | |
RU2291493C2 (en) | Method and device for detecting and tracing person in guarded zone | |
RU2306611C1 (en) | Seismic device for finding moving objects | |
RU2617666C2 (en) | Method for detecting intruder overcoming mesh fence facilities | |
RU186543U1 (en) | Low Energy Consolidated Seismic Magnetometric Detector | |
RU181907U1 (en) | Radio beam device for monitoring extended security lines | |
US4553135A (en) | Electromagnetic field perimeter detection apparatus | |
RU2263968C1 (en) | Method for vibro-metric detection of an intruder and device for realization of said method | |
RU165836U1 (en) | WIRED ALARM BAR | |
RU2375755C1 (en) | Device for guarding frontier water | |
RU2543930C2 (en) | Seismic recording system for monitoring extended security boundaries | |
CN107293077A (en) | Perimeter intrusion detecting device and method based on orthogonal CPPM signals | |
RU79678U1 (en) | SHORE ALARM | |
RU170701U1 (en) | Link of vibration-sensing element based on triboelectric cable |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20181009 |