Brevet FR2314545A1 — publié le 19770107

L' invention concerne les dispositifs pour détecter une tentative de franchis sement d'une clôture. Pour interdire l'accès d'un terrain a des personnes non autorisées, il est bien connu de construire, sur les limites de ce terrain, une clôture constituée par un réseau de fils métalliques supportés par des poteaux. Mais lorsque le terrain est tres vaste, une telle clôture est souvent inefficace car des intrus peuvent la franchir soit en coupant les fils, soit en les ecartant a la main. Il est alors necessaire de faire garder la clôture sur toute sa longueur et à chaque instant, ce qui est tres onéreux. Pour eviter cet inconvenient, on connait des dispositifs pour detecter une tentative de franchissement d'une clôture, dans lesquels des fils metalliques fixes sur la clôture par l'intermediaire d'-isolateurs sont connectes en serie de manière à former un circuit dont les deux extrEmites arrivent a un poste de garde ou elles sont connectees à la sortie d'un générateur de courant electrique et a un contrôleur d'isolement.Si un intrus coupe les fils, le courant est évidemment interrompu ; s'il ecarte les fils, il cree dans le circuit une resistance de fuite vers la terre et l'isolement des fils est modifie. Ea-cas de tentative de franchissement, le courant et l'isolement sont donc modifies, ce qui declenche un signal d'alarme. Ces dispositifs présentent l'inconvenient de ne pas permettre a l'utilisateur de localiser l'endroit ou a eu lieu la tentative de franchissement, ce qui risque de rendre inefficace la poursuite de l'intrus. La presente invention a pour but de pallier cet inconvenient et de realiser un dispositif pour detecter une tentative de franchissement d'une clôture, ce dispositif comportant des moyens pour localiser i ediatement et de façon precise toute tentative de franchissement. La presente invention a pour objet un dispositif pour detecter une tentative de franchissement d'une clôture, ce dispositif comportant des fils metalliques fixés le long de ladite clôture et des moyens pour faire passer un courant electrique dans ces fils, caracterise par le fait qu'il comporte une ligne bifilaire formee d'au moins deux- desdits fils, que lesdits moyens pour faire passer un courant dans ces fils comportent un generateur d'impulsions dont la sortie est connectee a une premiere extremite de ladite ligne bifilaire et qu'il comporte des moyens relies audit generateur pour mesurer l'intervalle de temps entre le depart d'une impulsion et son retour a la premiere extremite de ladite ligne. La presente invention est decrite ci-dessous, a titre illustratif mais nullement limitatif , en regard du dessin annexe dans lequel les figures I a 5 repre- sentent respectivement cinq modes de realisation du dispositif selon l'invention. Sur la figure I est representee une clôture comportant des poteaux verticaux 1, 2, 3 disposes sur une limite 4 d'un terrain.- Huit fils metalliques 5 a 12 sont fixes horizontalement sur les poteaux i, 2, 3 par l'intermediaire dtisola- teurs tels que 13. Bien entendu l'écartement entre deux fils consécutifs est suffisamment faible pour qu'un intrus ne puisse pas se glisser entre eux sans les toucher ou sans modifier cet écartement. De plus la nappe de fils doit être assez haute pour que le franchissement au moyen de perches, echelles doubles ne soit pas possible. Enfin, bien que la clôture représentée sur la figure soit de très faible longueur, l'invention s'applique aussi aux clôtures très longues par exemple de plusieurs kilometres. On considère une ligne bifilaire 14 constituée de deux fils consécutifs tels que 5 et 6. A une extrémité 15 de cette ligne, les bouts des fils 5 et 6 sont reliés respectivement aux deux sorties d'un générateur 1 6 émettant des impulsions électriques successives. Un appareil récepteur 17 tel qu'un oscilloscope est branché en parallèle sur le générateur 16. A l'autre extrémité 18 de cette ligne, les fils 5 et 6 sont réunis entre eux par l'intermédiaire d'une charge 19. Les caractéristiques électriques de la ligne bifilaire 14 et notamment son impédance caractéristique sont déterminées par des paramètres tels que la longueur de la ligne, l'écartement des fils 5 et 6, l'influence des autres fils, du sol et des masses voisines. De préférence, l'impédance caractéristique de la ligne 14 est égale a l'impédance interne du générateur 16 et la valeur de l'impédance de 1 a charge 19 est choisie aussi égale a celle de l'impédance caractéristique de 1 a ligne 14. On sait alors que dans ces conditions les impulsions émises par le générateur 16 se propagent à vitesse constante le long de la ligne et que l'énergie de ces impulsions est entièrement dissipée dans la charge 19. Lorsqu'un intrus essaie de franchir la clôture en un point de la limite 4, soit en coupant l'un des fils 5 et 6 de la ligne 14 soit en les écartant l'un par rapport à l'autre pour se glisser entre eux, il en résulte une désadaptation localisée qui provoque la réflexion vers l'extrémité 15 d'une fraction de l'énergie impulsionnelle émise par le générateur 16. L'intervalle de temps qui s'écoule à l'extrémité 15 entre une impulsion de départ du générateur 16 et le retour de l'énergie réfléchie correspondante est proportionnel à la distance comptée -sur la ligne 1 4 entre l'extrémité 15 et l'endroit où la tentative de franchissement a eu lieu. Le récepteur 17 est essentiellement un appareil permettant de mesurer cet intervalle de temps. Lorsque ce récepteur est un oscilloscope, son balayage horizontal est déclenché à la fin de chacune des impulsions émises par le générateur 16. L'intervalle de temps à mesurer est alors proportionnel à la distance, mesurée sur l'écran de l'oscilloscope, entre le départ du balayage et l'impulsion réfléchie. La durée du balayage est au moins égale au double du temps de propagation des impulsions électriques sur la ligne 14 entre ses extrémités 15 et 18. L'intervalle entre deux impulsions successives fournies par le générateur 16 est de préférence largement supérieur à la durée du balayage. La durée d'une impul sion dépend de la précision avec laquelle on désire localiser la tentative de franchissement. Pour fixer les idées, pour une clôture de longueur égale à trois kilometres, le temps de propagation sur une ligne bifilaire normale est d'environ 10 microsecondes. te temps de balayage du récepteur 16 est alors fixé par exemple à 25 microsecondes, et la periode des impulsions à 100 microsecondes. Si l'on désire localiser les intrusions à 30 êtres pres, la durée de vaque impulsion doit être de l'ordre de 0,1 microseconde. Bien entendu dans l'exemple décrit ci-dessus, chaque paire des fils fixés sur la clôture telle que 7-8, 9-10 et 11-12 doit former une ligne bifilaire dont une extrémité est reliée à un générateur et à un appareil récepteur analogues au générateur 16 et au récepteur 17, et dont l'autre extrémité doit être fermée sur une charge. il est clair qu'avec un tel dispositif il est possible, par exemple par simple lecture sur le cadran d'un oscilloscope, de détecter une éventuelle tenta- tive de franchissesent d'une clôture et de localiser l'intrusion avec une bonne précision. Sur la figure 2 est représenté un autre sode de réalisation du dispositif dans lequel tous les fils fixés sur la clôture sont connectés entre eux pour former une ligne bifilaire unique. A l'extremite 18 les bouts des fils 5 et 6 sont respectivement nnectés aux bouts des fils 7 et 8 ; du côté de l'extrémité 15, les bouts des fils 7 et 8 sont respectivement connectés à ceux des fils 9 et 10 et il en est de même du côte 13 pour les fils 9-10 et 11-12. Une Charge 20 est connectée enfin entre les bouts des fils 11 et 12, du côte 15.Ce sode de conne xion des fils permet de n'utiliser qu'pu seul récepteur. Mais il est évident que si un des fils est coupé au cours d'une tentative de franchissement, l'ensemble du dispositif est inutilisable. Le dispositif illustré par la figure 3 permet de conserver l'avantage de l'utilisation d'un seul générateur et d'un seul récepteur, tout en palliant l'inconvénient résultant de la mise en série des fils. D'un côté de la roture, les bornes de sortie du générateur 16 sont reliées respectivement aux rotors de deux commutateurs rotatifs 21 et 22, les plots de ces commutateurs étant reliés aux bouts des fils 1 à 8. De laautre cette de la clture les autres bouts des mêmes fils sont reliés aux plots de deux autres commutateurs rotatifs 23 et 24, les rotors des commutateurs 23 et 24 étant relies entre eux par l'intermédiaire d'une charge 19.Dans la position des rotors représentée sur la figure, le dispositif comprend une ligne bifilaire constituée des fils 6 et 7, une extrémité de cette ligne étant reliée au générateur 16 et au récepteur 17 et l'autre extrémité étant fermée sur la charge 19. Si les rotors de chacun des commutateurs sont tournés d'un cran dans le sens des aiguilles d'une montre on voit que le dispositif comprendra une ligne bifilaire formée des fils 7 et 8, et ainsi de suite. Si on tourne les rotors des commutateurs toujours dans le même sens, on obtiendra suivant un cycle prédéterminé, des lignes bifilaires successives formés d'une paire des fils 5 a 12, ces paires etant différentes d'une comnutation à l'autre des appareils 21, 22, 23 et 24.Bien entendu, les cownutateurs ne sont pas nécessairement rotatifs, ils peuvent être d'un type quelconque, et le dispositif peut comporter des systèmes de programmation commandant ces commutateurs pour obtenir le cycle désiré ; en outre des contacts supplémentaires peuvent être prévus sur les commutateurs pour permettre de fixer le potentiel des fils non utilisés a chacun des pas, par exemple en les reliant a la terre. La disposition représentée sur la figure 3 n'altere pas sensiblement la sécurité du dispositif. En effet, il est facile de calculer qu'en pratique la mise successive sous tension de toutes les paires de fils fixées sur la clôture peut aisément être effectuée dans un temps inférieur a celui qui est nécessaire a un intrus pour franchir la clture, même quand celle-ci est très longue et que le mombre de fils est élevé. Cependant l'impédance caractéristique d'une ligne bifilaire telle que celles décrites ci-dessus et illustrées par les figures 1 à 3, n'est janais parfaite ni constante en pratique, et peut varier dans certains cas, nota-eut par suite de phénomenes naturels tels qu'une variation de l'isolement des isolateurs, specia- lement par temps humide, ou par suite d'actes intentionnels (ouverture d'une porte, réparations). il peut en résulter alors des réflexions parasites et des alarmes intempestives. Le dispositif illustré par la figure 4 permet de s'affranchir de tels phéno- menes. Sur cette figure, une ligne bifilaire 14 est fermée a son extrémité 18 sur u ne charge 19 et reliée a son extrémité 15 à la sortie d'un genérateur d'impul- sion 1 6. Un système de mémoires 25 a une entrée 26 reliée à la sortie de générateur 16 pour déclencher la restitution par ce systeme, sur sa sortie 27, des signaux préalablement enregistrés dans ses mémoires.La restitution est opérée chaque fois que le générateur 16 émet une impulsion. La sortie 27 du systeme 25 est reliée a une entrée 28 d'un circuit differentiel 29 dont l'autre entrée 30 est reliée a l'extrémité 15 de la ligne 14 La sortie 31 du circuit 30 est reliée au récepteur 17. Une autre entre 32 du système 25 est reliée à l'extrémité 15 de la ligne 14, par l'intermédiaire d'un interrupteur 33. Le fonctionnement du dispositif représenté sur la figure 4 est le suivant. eux tenir compte des phénomènes naturels, On arme périodiquement l'interrupteur @@ pendant un court instant pour enregistrer dans les memoires du systeme 25 les @@@@@@ réfléchis par les imperfections inévitables de la ligne 14. Comme ces imperfections, dus à de petits défauts de construction ou a l'influence de pheno menes naturels sont a évolution lente, une périodicité de fermeture de 10 a 15 minutes est convenable. Bien entendu, à chaque fermeture de l'interrupteur 33, les signaux préalablement enregistrés sont effacés et remplacés par les nouveaux signaux. D ans ces conditions, les signaux qui se présentent a l'entrée 28 du circuit 29 correspondent aux réflexions résultant des imperfections pratiques et des phénomènes naturels dont il a été question plus haut. Les signaux apparaissant a la sortie 31 du circuit 29 correspondent a la différence des signaux entrant en 28 et 30 dans ce circuit. Les signaux provoqués par les réflexions parasites sont donc éliminés, puisque les imperfections ou les phénomènes naturels évoluent tres peu entre deux fermetures successives de l'interrupteur 33. Ceci permet d'éviter des alarmes intempestives. En ce qui concerne les actes intentionnels, ils sont prévus et on sait a quel moment ils vont se produire. Il suffit donc d'actionner l'interrupteur 33 des qu'ils ont été effectués pour actualiser les signaux stockés dans le systeme 25. Le schéma de la figure 5 montre qutil est possible d'apporter au schema de la figure 4 des-variantes technologiques. On insere de préférence un filtre passe-bande 36 entre la sortie du générateur 16 et l'extrémité 15 de la figure 14, afin de limiter la bande de fréquence dans laquelle le dispositif doit fonctionner. De plus un dispositif d'échantillonnage 37 est préférablement inséré entre d'une part 1 'extrémité 15 de la ligne bifilaire 14 et d'autre part le systeme de mémoires 25 et le circuit différentiel 29. Cet arrangement connu sous le nom d e "procédé stroboscopique"- permet d'augmenter la durée des signaux a enregistrer dans le systeme de mémoire 25 et traités par le systeme différentiel 29, et d onc de faciliter la réalisation de ce systeme 25 et du circuit différentiel 29. Pour cela le générateur 16 émet, à chaque signal, par exemple 100 impulsions, au lieu d'une seule, ce qui permet de multiplier par 100 la durée des impulsions enregistrées. Le fonctionnement des dispositifs décrits ci-dessus et représentés sur les figures 4 a 5 peut etre rendu automatique par l'utilisation d'un ordinateur programmant les différentes opérations (telles que la manipulation de l'interrupteur 33), et d'un dispositif d'alarme connecté au récepteur 17, ce dispositif n'étant déclenché que lorsque l'amplitude d'une impulsion de retour dépasse un seuil prédéterminé. Le récepteur 16 peut alors comprendre un dispositif affichant en valeur numérique la distance de 'endroit où a eu lieu une tentative d'intrusion ou une maquette de figuration visualisant cet endroit. Le dispositif selon la présente invention peut être appliqué notamment a des clôtures protégeant des installations militaires ou des zones d'exploitation pétrolieres. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n1 ont été donnés qu'3 titre d'exemple. En particulier on peut sans sortir du cadre de l'invention changer certaines dispositions et remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Dispositif pour détecter une tentative de franchissement d'une clture, ce dispositif comportant des fils métalliques fixés le long de ladite clôture et des moyens pour faire passer m courant électrique dans ces fils, caractérisé par le fait qu'il comporte une ligne bifilaire (14) formée d'au moins deux desdits fils (5,- 6), que lesdits moyens pour faire passer un courant dans ces fils comportent un générateur d'impulsions (16) dont la sortie est connectée a une premiers extrémité (15) de ladite ligne bifilaire (14) et qu'il comporte des moyens (17) reliés audit générateur (16) pour mesurer l'intervalle de temps entre le départ d'une impulsion et son retour a la première extrémité (15) de ladite ligne (14). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un systee de mémoire (25) dont l'entrée (32) est connectée a ladite ligne (14) pour enregistrer dans ces mémoires des signaux prélevés a ladite première extrémité (15), cette connexion étant réalisée a travers un interrupteur c ommandable (33) ce système a néicire (25) étant relié audit générateur (J6) pour que ce système (25) restitue a sa sortie (27) les signaux enregistres, chaque fois que ledit générateur ( émet une impulsion et circuit diffé- rentiel (29) dont les deux entres (28, 30) sont reliées respectivement a la sortie (27) dudit système a mémoire (25) et a la premiere extrémité (15) de ladite ligne bifilaire (14), lesdits moyens (17) pour mesurer l'intervalle de temps entre le départ d'une impulsion et son retour étant connectes a la sortie (31) dudit circuit différentiel (29). 31 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un filtre passe bande (36) connecté en série entre la sortie dudit généra- teur (16) et la premiere extrémité 15) de ladite ligne (14). 41 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte un circuit d'échantillonnage (37) connecté entre d'une part la première extrémité (15) de ladite ligne (14) et d'autre part ledit système de mémoire (25) et ledit circuit différentiel (29). 51 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que lesdits moyens (17) pour mesurer l'intervalle de temps entre le départ d'une impulsion et son retour sont constitués par un oscilloscope. 6/ flispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'impédance dudit générateur (16) est égale a l'impédance caractéristique de ladite ligne (14). 7J Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits fils (5 à 12) sont connectés bout a bout pour constituer ladite liane bifilaire (14). 8/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte an outre des organes de commutation t23, 22, 23., 34) reliés audit générateur (16) à ladite charge (19) et auxdits fils (5 9 12), et des nens pour commander lesdits organes de comnutation de maniere que ledit générateur (16) et ladite charge (19) soient connectés, suivant un cycle prédéterminé, respectivement aux extrémités de lignes bifilaires successives formées chacune d'une paire desdits fils, ces paires étant différentes pour les connexions successives réalisées par lesdits organes de commutation (21 à 24). 9/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait outil comporte en outre un dispositif d'alarme connecté auxdits moyens (17) pour mesurer l'intervalle de temps entre le départ d'une impulsion et son retour, ce dispositif d'alarme n'étant déclenché que lorsqu'une amplitude d'une impulsion de retour dépasse un seuil prédéterminé.