RU2791598C1 - Method for controlling unauthorized access to object using infrared sensor in energy-efficient wireless networks - Google Patents

Method for controlling unauthorized access to object using infrared sensor in energy-efficient wireless networks Download PDF

Info

Publication number
RU2791598C1
RU2791598C1 RU2022126201A RU2022126201A RU2791598C1 RU 2791598 C1 RU2791598 C1 RU 2791598C1 RU 2022126201 A RU2022126201 A RU 2022126201A RU 2022126201 A RU2022126201 A RU 2022126201A RU 2791598 C1 RU2791598 C1 RU 2791598C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensor
sensors
message
unauthorized access
energy
Prior art date
Application number
RU2022126201A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Юрьевич Житков
Елена Юрьевна Никитина
Яна Романовна Мустакимова
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2791598C1 publication Critical patent/RU2791598C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: security alarms.
SUBSTANCE: security alarms using centralized alarm systems based on wireless communication systems and infrared radiation to detect intrusion on a protected object. the method for controlling unauthorized access is based on the use of wireless communication systems and motion detection terminal devices based on infrared radiation (IR sensors), which are autonomous in terms of power supply, but are characterized by frequent transmission of signal packets in inhabited premises. Adaptive control of the IR sensor.
EFFECT: reduction of the energy consumption of the end devices of the network while increasing the reliability of unauthorized access control.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области МКП G08B 13/19, G08B 25/10, а именно - к применению способов обнаружения инфракрасного излучения в системах сигнализации, в которых местонахождение вторжения в охраняемую зону передается на центральную станцию с использованием систем беспроводной передачи.The invention relates to the field of MCP G08B 13/19, G08B 25/10, namely, to the use of methods for detecting infrared radiation in signaling systems in which the location of an intrusion into a protected area is transmitted to a central station using wireless transmission systems.

Известна «Система охраны периметра «Радиорубеж», описанный в патенте RU №129283, МПК G08B 25/00, опубл. 2013 г. (аналог 1). Система содержит блок средств обнаружения и блок сбора и отображения информации. Блок средств обнаружения содержит датчики движения, работающие на различных физических принципах, включая пассивные инфракрасные датчики (ИК). Связь между всеми датчиками движения и блоком сбора и отображения информации осуществляется с помощью радиоканала связи 433 МГц. Система обеспечивает расширение зоны охраны и мониторинга объектов, с которыми нет проводных линий связи. При обнаружении нарушителя датчики формируют тревожное извещение и передают его через соседние датчики, работающие в этом случае в качестве ретрансляторов, в блок сбора и отображения информации. Обработка информации в системе осуществляется с возможностью использования интеллектуальных алгоритмов для достижения максимальной вероятности обнаружения и минимального количества ложных тревог.Known "System for the protection of the perimeter "Radio frontier", described in the patent RU No. 129283, IPC G08B 25/00, publ. 2013 (analogue 1). The system contains a block of detection tools and a block for collecting and displaying information. The block of means of detection contains motion sensors operating on various physical principles, including passive infrared sensors (IR). Communication between all motion sensors and the block for collecting and displaying information is carried out using a 433 MHz radio communication channel. The system provides an extension of the zone of protection and monitoring of objects with which there are no wired communication lines. When an intruder is detected, the sensors generate an alarm notification and transmit it through neighboring sensors, which in this case work as repeaters, to the information collection and display unit. Information processing in the system is carried out with the possibility of using intelligent algorithms to achieve the maximum detection probability and the minimum number of false alarms.

Сходными существенными признаками являются: датчики, работающие на различных физических принципах, блок сбора и отображения информации, связь между всеми датчиками и блоком сбора и отображения информации с помощью радиоканала (отсутствие проводных линий связи).Similar essential features are: sensors operating on different physical principles, a block for collecting and displaying information, communication between all sensors and a block for collecting and displaying information using a radio channel (no wired communication lines).

Недостатком системы является применение узкополосных каналов в диапазоне 433 МгЦ и низкая экнергоэффективность системы, требующая применения для датчиков питания от внешней батареи.The disadvantage of the system is the use of narrow-band channels in the range of 433 MHz and the low energy efficiency of the system, which requires the use of an external battery for sensors.

Известен «Мобильный комплекс технических средств охраны», описанный в патенте RU №2427039, МПК G08B 13/19, опубл. 2011 г. (аналог 2). Комплекс содержит пункт управления, периметровую охранную систему. Периметровая охранная система, состоит из N локальных постов охраны, каждый из которых содержит пассивное инфракрасное средство обнаружения, а также передатчик и приемник двухпозиционного радиолучевого средства обнаружения, тепловизор и датчик обнаружения приближения нарушителя к локальному посту охраны (обрывное средство обнаружения). Все средства обнаружения и наблюдения имеют в своем составе радиопередатчики, передающие информацию в пункт управления. Данный комплекс обеспечивает контроль наземного и воздушного пространства охраняемой территории. Known "Mobile complex of technical means of protection", described in the patent RU No. 2427039, IPC G08B 13/19, publ. 2011 (analogue 2). The complex contains a control center and a perimeter security system. The perimeter security system consists of N local security posts, each of which contains a passive infrared detection tool, as well as a transmitter and receiver of a two-position radio-beam detection tool, a thermal imager and a sensor for detecting an intruder approaching a local security post (discontinuous detection tool). All means of detection and surveillance incorporate radio transmitters that transmit information to the control point. This complex provides control of the ground and air space of the protected area.

Сходными существенными признаками являются: пункт управления, периметровая охранная система, состоящая из локальных постов охраны, периметровые средства обнаружения (радиолучевые, пассивные инфракрасные, обрывные). Similar essential features are: a control point, a perimeter security system consisting of local security posts, perimeter detection tools (radio beam, passive infrared, interrupted).

Недостатками системы являются: The disadvantages of the system are:

1) отсутствие двусторонней радиосвязи между пунктом управления и остальными составными частями комплекса, что ограничивает функциональные возможности комплекса (пункт управления обеспечивает односторонний прием радиосигналов и в нем отсутствует возможность настройки составных частей комплекса и управления ими);1) lack of two-way radio communication between the control point and the rest of the complex components, which limits the functionality of the complex (the control point provides one-way reception of radio signals and it does not have the ability to configure and control the complex components);

2) передача информации в комплексе осуществляется на одной радиочастоте радиоканала связи, что усложняет одновременный прием сигналов срабатывания от средств обнаружения и видеоинформации от средств наблюдения.2) the transmission of information in the complex is carried out at the same radio frequency of the radio channel, which complicates the simultaneous reception of trigger signals from detection equipment and video information from surveillance equipment.

3) эксплуатация мобильного комплекса предполагает развертывание в условиях наличия внешнего питания для локальных постов охраны.3) the operation of the mobile complex involves deployment in the presence of external power for local security posts.

Известен «Способ беспроводного обнаружения открывания объекта контроля», описанный в патенте RU №2697946, МПК G08B 13/19, опубл. 21.08.2019 г. (аналог 3), который заключается в том, что в зоне расположения объекта контроля устанавливают беспроводной PIR датчик, с помощью которого с использованием LPWAN или NB IoT технологии отправляют сообщения на базовую станцию, установленную в зоне распространения радиосигнала беспроводного PIR датчика. С помощью базовой станции принимаются от беспроводного PIR датчика каждое сообщение, обрабатываются и отправляются на сетевой сервер. С помощью сетевого сервера принимаются от базовой станции каждое сообщение, обрабатываются и отправляются на электронное устройство пользователя. Каждое сообщение от беспроводного PIR датчика содержит идентификационные данные беспроводного PIR датчика и полезный сигнал, а полезный сигнал содержит сигнал контроля работоспособности при закрытом положении объекта контроля или сигнал тревоги при открывании объекта контроля.Known "Method for wireless detection of the opening of the object of control", described in the patent RU No. 2697946, IPC G08B 13/19, publ. 08/21/2019 (analogue 3), which consists in the fact that a wireless PIR sensor is installed in the area of the control object, with the help of which, using LPWAN or NB IoT technology, messages are sent to the base station installed in the radio signal propagation area of the wireless PIR sensor . Using the base station, each message is received from the wireless PIR sensor, processed and sent to the network server. With the help of a network server, each message is received from the base station, processed and sent to the user's electronic device. Each message from the wireless PIR sensor contains the identification data of the wireless PIR sensor and a useful signal, and the useful signal contains a operability control signal when the control object is closed or an alarm signal when the control object is opened.

Сходными существенными признаками способа, описанного в патенте, и предлагаемого способа являются: использование энергоэффективной сети LPWAN беспроводных датчиков, базовой станции (центрального поста охраны), электронного устройства пользователя (мобильного пульта охраны), а также использование показаний датчика для осуществления анализа сигналов с последующей передачей информации на центральный пост охраны.Similar essential features of the method described in the patent and the proposed method are: the use of an energy-efficient LPWAN network of wireless sensors, a base station (central guard post), a user electronic device (mobile security console), as well as the use of sensor readings to analyze signals with subsequent transmission information to the central guard post.

В рассматриваемом способе, применение LPWAN позволяет устранить недостатки организации радиоканалов связи, т.к. конечные устройства (датчики), работающие в таких сетях обеспечивают длительную работу от встроенного источника питания в течение нескольких лет, большой (несколько километров) радиус действия, резервированный приём сигналов несколькими базовыми станциями, высокую защищенность от преднамеренных и случайных помех, быстрое развертывание охранного периметра. Эти преимущества достигаются, как справедливо указывают авторы способа, в случае применения для удаленного контроля и пресечения контроля и пресечения несанкционированного вскрытия, например, технологических дверей, крышек люков и т.п.In the method under consideration, the use of LPWAN makes it possible to eliminate the disadvantages of organizing radio communication channels, since end devices (sensors) operating in such networks provide long-term operation from a built-in power source for several years, a large (several kilometers) range, redundant signal reception by several base stations, high protection against deliberate and accidental interference, and rapid deployment of a security perimeter. These advantages are achieved, as the authors of the method rightly point out, in the case of application for remote control and suppression of control and suppression of unauthorized opening, for example, technological doors, manhole covers, etc.

Предлагаемый способ не позволяет обеспечить необходимую энергоэффективность и автономность эксплуатации беспроводных датчиков в условиях обитаемых или жилых помещений. Это связано с тем, что такие объекты предполагают чередование длительных периодов работы в неохраняемом режиме и режиме охраны. При этом, владелец, покидая помещение, посылает с мобильного устройства в адрес сервера сообщение о переводе объекта в режим охраны, а при желании использовать помещение - сообщение о снятии с охраны. Сервер извещает владельца о принятии объекта на охрану или выключении охраны. Тревожные сообщения пользователю формируются сервером только в режиме охраны. В случае снятия с охраны, центральный пульт не формирует тревожных сообщений пользователю и игнорирует сообщения от ИК датчиков. Вместе с тем ИК сенсор в случае движения на объекте будет вызывать посылку сигнала тревоги на центральный пульт как в режиме охраны, так и в случае снятия с охраны, что не является энергоэффективным решением и приводит к многократному увеличению потребления энергии батареи.The proposed method does not allow to provide the necessary energy efficiency and autonomy of the operation of wireless sensors in inhabited or residential premises. This is due to the fact that such objects involve the alternation of long periods of operation in unguarded mode and armed mode. At the same time, the owner, leaving the premises, sends a message from the mobile device to the server address about the transfer of the object to the armed mode, and, if desired, to use the premises, a message about disarming. The server notifies the owner about the acceptance of the object for protection or disarming. Alarm messages to the user are generated by the server only in armed mode. In case of disarming, the central console does not generate alarm messages for the user and ignores messages from IR sensors. At the same time, the IR sensor in the event of movement at the facility will cause an alarm to be sent to the central console both in the armed mode and in the case of disarming, which is not an energy efficient solution and leads to a multiple increase in battery power consumption.

Указанный недостаток может быть устранен в предлагаемом способе за счет использования при постановке и снятии с сигнализации свойств беспроводного ИК сенсора.This drawback can be eliminated in the proposed method by using the properties of a wireless IR sensor when arming and disarming the alarm.

Принципиальная схема устройства беспроводного ИК сенсора представлена на фиг. 1. ИК датчик для работы в сети LPWA состоит из чувствительного элемента 1, контроллера 2, радиомодуля с антенной 3. Чувствительный элемент 1 подключается на вход контроллера 2 устройства, который в свою очередь подключается к радиомодулю 3, обеспечивающему доступ к радиосети. The schematic diagram of the wireless IR sensor device is shown in Fig. 1. An IR sensor for working in a LPWA network consists of a sensitive element 1, a controller 2, a radio module with an antenna 3. The sensing element 1 is connected to the input of the controller 2 of the device, which in turn is connected to the radio module 3, which provides access to the radio network.

Предложенное в способе устройство работает следующим образом:The device proposed in the method works as follows:

ИК датчик после установки на объекте и активации в сети может находиться в двух режимах - сторожевом и нейтральном. В сторожевом режиме контроллер 2, обнаружив сигнал от сенсора 1, формирует тревожный сигнал для отправки по радиоканалу, а затем переходит в нейтральный режим. В нейтральном режиме контроллер 2 анализирует сигналы сенсора 1, но не отправляет тревожные сигналы при обнаружении движения. Только после истечения настраиваемого промежутка времени Тап устройство автоматически переходит в сторожевой режим и сообщает об этом на центральный пульт/сервер.The IR sensor after installation on the site and activation in the network can be in two modes - sentinel and neutral. In watchdog mode, controller 2, having detected a signal from sensor 1, generates an alarm signal to be sent via a radio channel, and then switches to neutral mode. In neutral mode, controller 2 analyzes sensor 1 signals but does not send alarms when motion is detected. Only after the configurable time interval Tap has elapsed, the device automatically switches to guard mode and reports this to the central console/server.

В реальных существующих устройствах интервал времени Тап может быть задан в диапазоне от 1 до 60 минут. Если Тап минимально, то в этом случае в режиме снятой охраны, при наличии движения на объекте, конечное устройство (ИК датчик) будет формировать около 500 пакетов за 8-часовой интервал, а при максимальном Тап - около 10. Это означает, что количество отправляемых пакетов и, как следствие, время автономной работы без замены источника питания в зависимости от Тап изменяется в 50 раз. Установка с помощью настроек более экономного режима с максимальным временем Тап приводит к тому, что объект, после его перевода в режим охраны и выдачи сигнала на постановку, будет находиться в неохраняемом режиме значительное время, а минимальное Тап приведет к быстрому истощению источника питания. Например, устройства (например, MS0101 компании Вега-Абсолют) имеют гарантированное количество пакетов, отправляемых устройством до замены источника питания - 9000. Это означает, что время жизни устройства без замены батареи может изменяться в зависимости от настроек от 18 до 900 суток.In real existing devices, the time interval T ap can be set in the range from 1 to 60 minutes. If Tap is minimal, then in this case, in the disarmed mode, in the presence of movement on the object, the end device (IR sensor) will form about 500 packets per 8-hour interval, and at the maximum Tap - about 10. This means that the number of packets sent and, as a result, the battery life without replacing the power source, depending on T ap , changes 50 times. Setting using the settings of a more economical mode with a maximum Tap time leads to the fact that the object, after it is armed and a signal is issued to arm, will be in unarmed mode for a significant time, and the minimum Tap will lead to a rapid depletion of the power source. For example, devices (for example, MS0101 from Vega-Absolut) have a guaranteed number of packets sent by the device before replacing the power source - 9000. This means that the device lifetime without battery replacement can vary depending on the settings from 18 to 900 days.

Предлагаемый подход реализуется в системе, структурная схема которой приведена на фиг. 2. На мобильное устройство пользователя 4 устанавливается программное обеспечение (приложение), которое не только может принимать сигналы от сервера 5, но и передавать на сервер 5 сообщение о режиме объекта («снять с охраны», «поставить на охрану»). Сервер 5 принимает сообщение и формирует для передачи в адрес ИК датчика 6 команды, задающие длительность пассивного режима в зависимости от режима. Далее команды передаются через средства коммуникации 7 и базовые передающие/принимающие станции 8 на ИК датчик 6.The proposed approach is implemented in the system, the block diagram of which is shown in Fig. 2. A software (application) is installed on the user's mobile device 4, which can not only receive signals from the server 5, but also send a message about the object mode to the server 5 (“disarm”, “arm”). The server 5 receives the message and generates commands for transmission to the address of the IR sensor 6 that specify the duration of the passive mode depending on the mode. Further, the commands are transmitted through the communication means 7 and the base transmitting/receiving stations 8 to the IR sensor 6.

Если от приложения пользователя получен сигнал о постановке на охрану, сервер 5 формирует и передает сообщение, устанавливающее для параметра Тап минимальное значение, получает от датчика 6 подтверждение о выполнении команды, формирует сообщение пользователю об исполнении команды, переходит в режим извещения о поступлении тревожных сообщений пользователя.If a signal about arming is received from the user's application, the server 5 generates and transmits a message that sets the minimum value for the T ap parameter, receives confirmation from the sensor 6 that the command has been executed, generates a message for the user about the execution of the command, and switches to the alarm message notification mode user.

Если от приложения пользователя получен сигнал о снятии с охраны, сервер 5 формирует и передает сообщение, устанавливающее для параметра Тап максимальное значение, получает от датчика 6 подтверждение о выполнении команды, формирует сообщение пользователю об исполнении команды, переходит в режим игнорирования сообщений извещения о поступлении тревожных сообщений от ИК датчика 6. If a signal about disarming is received from the user application, the server 5 generates and transmits a message that sets the maximum value for the T ap parameter, receives confirmation from the sensor 6 that the command has been executed, generates a message for the user about the execution of the command, switches to the mode of ignoring notification messages about the arrival alarm messages from the IR sensor 6.

Claims (1)

Способ контроля несанкционированного доступа на объект с использованием инфракрасных датчиков в энергоэффективных беспроводных сетях, заключающийся в том, что в зоне расположения объекта устанавливают беспроводные ИК датчики, позволяющие передавать сообщения с использованием технологий энергоэффективных беспроводных сетей (LPWAN) на базовые станции в зоне распространения радиосигнала ИК датчика, принимают и обрабатывают каждое сообщение согласно протоколам и стандартам LPWAN, отправляют на сетевой сервер, с помощью сетевого сервера обрабатывают сообщение и отправляют на электронное устройство пользователя, при этом сообщение, отправляемое пользователю, содержит информацию, идентифицирующую расположение датчика, сигнал работоспособности датчика или сигнал тревоги при обнаружении доступа на объект, отличающийся тем, что при постановке объекта в режим охраны сервер отправляет служебное сообщение в адрес датчиков, которое устанавливает минимальное время перехода в режим охраны, а при снятии с режима охраны сервер отправляет служебное сообщение в адрес датчика или группы датчиков, которое устанавливает максимальное время перехода в режим охраны.A method for controlling unauthorized access to an object using infrared sensors in energy-efficient wireless networks, which consists in the fact that wireless IR sensors are installed in the object location area, which allow transmitting messages using energy-efficient wireless networks (LPWAN) technologies to base stations in the IR sensor radio signal propagation zone , receive and process each message according to LPWAN protocols and standards, send to the network server, process the message with the help of the network server and send it to the user's electronic device, while the message sent to the user contains information identifying the location of the sensor, sensor health signal or alarm upon detecting access to an object, characterized in that when the object is armed, the server sends a service message to the sensors, which sets the minimum time to switch to the armed mode, and when disarming and from the armed mode, the server sends a service message to the address of the sensor or a group of sensors, which sets the maximum time for switching to the armed mode.
RU2022126201A 2022-10-07 Method for controlling unauthorized access to object using infrared sensor in energy-efficient wireless networks RU2791598C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2791598C1 true RU2791598C1 (en) 2023-03-13

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2368015C1 (en) * 2008-01-09 2009-09-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Сибирский Арсенал" Method for monitoring of condition and integrity of loop circuit
RU2427039C1 (en) * 2010-06-09 2011-08-20 Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственный Комплекс "Дедал" Mobile system of security equipment
RU129283U1 (en) * 2012-12-13 2013-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "СТИЛСОФТ" RADIOROUBEZH PERIMETER PROTECTION SYSTEM
US20180357870A1 (en) * 2017-06-07 2018-12-13 Amazon Technologies, Inc. Behavior-aware security systems and associated methods
RU2697946C1 (en) * 2019-03-26 2019-08-21 Общество с ограниченной ответственностью "РадиоТех" Method for wireless detection of control object opening

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2368015C1 (en) * 2008-01-09 2009-09-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Сибирский Арсенал" Method for monitoring of condition and integrity of loop circuit
RU2427039C1 (en) * 2010-06-09 2011-08-20 Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственный Комплекс "Дедал" Mobile system of security equipment
RU129283U1 (en) * 2012-12-13 2013-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "СТИЛСОФТ" RADIOROUBEZH PERIMETER PROTECTION SYSTEM
US20180357870A1 (en) * 2017-06-07 2018-12-13 Amazon Technologies, Inc. Behavior-aware security systems and associated methods
RU2697946C1 (en) * 2019-03-26 2019-08-21 Общество с ограниченной ответственностью "РадиоТех" Method for wireless detection of control object opening

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2349656C (en) Method and apparatus for two-way communications amongst a plurality of communications devices
AU2006294985B8 (en) Security monitoring arrangement and method using a common field of view
US6307475B1 (en) Location method and system for detecting movement within a building
CN204066307U (en) A kind of safety-protection system based on technology of Internet of things
CA2328939A1 (en) Monitoring system
CN104079874A (en) Security and protection integrated system and method based on Internet of Things technology
EP3989195B1 (en) System and method for automatically disarming an intrusion detection system
KR20090107600A (en) A wireless security system using SmartIT emergency bell including the mode convertible function
CA2878575C (en) Home automation system
AU2024202157A1 (en) A security monitoring system
US20010030607A1 (en) Child safety device
RU2791598C1 (en) Method for controlling unauthorized access to object using infrared sensor in energy-efficient wireless networks
CN201429894Y (en) Alarm apparatus
EP4038597B1 (en) A security monitoring system
RU129283U1 (en) RADIOROUBEZH PERIMETER PROTECTION SYSTEM
CN219497141U (en) Perimeter security system based on internet of things technology
EP3537404B1 (en) An alarm system and a method suitable for monitoring a home
CN208077346U (en) A kind of detection warning device for supervising institute's circumference management
RU2703180C2 (en) Method of intelligent monitoring of a secure facility and device for implementation thereof
KR200278931Y1 (en) Wireless remote type indoor monitoring apparatus to which a multi-tone alarm signal being applied
CN109031975A (en) A kind of smart home guard system
KR200254696Y1 (en) A security system for an apartment house
CN113096293A (en) Intelligent access system of transformer substation
Chowdhury et al. Design of 32 Nodes Wireless Sensor Network Through Mesh Networking for Industrial and Residential Security
KR20030075053A (en) Wireless remote type indoor monitoring apparatus to which a multi-tone alarm signal being applied