Brevet FR2870984A1 — publié le 20051202

L'invention concerne un fil de clôture, ainsi qu'un dispositif de détection d'intrusion muni de celui-ci. Un domaine d'application de l'invention concerne les clôtures de type concertina et les clôtures destinées à empêcher l'intrusion de personnes dans un site, comme par exemple une zone miliaire ou autre, ou à réaliser des protections périmétriques très dissuasives. On connaît par le document US-A-4 818 972 un fil barbelé contenant un câble formant un détecteur électrique s'étendant sur la longueur du fil et sensible aux vibrations sur le fil. Le document FR-A-2 733 624 décrit un élément de clôture électrique constitué d'une enveloppe extérieure portant des découpes en forme d'aspérités destinées à blesser tout intrus et délimitant une cavité contenant une enveloppe métallique et un conducteur électrique isolé de ladite enveloppe par une gaine isolante. Ces deux systèmes permettent certes de détecter que le fil ou élément de clôture est sectionné lors d'une tentative de franchissement de celle-ci par un intrus. Toutefois, la détection d'un sectionnement du fil de la clôture ne suffit pas, notamment sur les clôtures très longues. En effet, lorsqu'une tentative d'intrusion a été détectée, il faut encore réagir promptement et avec les mesures de sécurité adéquates vis-à-vis de cette tentative d'intrusion. Ainsi, les deux systèmes mentionnés ci-dessus ne permettent pas de localiser sur la clôture l'endroit où le fil a été sectionné. Par conséquent, la détection de la tentative d'intrusion ne permet pas de déterminer précisément à quel endroit il convient d'intervenir. L'invention vise à obtenir un fil de clôture et un dispositif de détection d'intrusion muni de celui-ci, qui permettent de localiser l'endroit où le fil serait sectionné. A cet effet, un premier objet de l'invention est un fil de clôture, comportant une première enveloppe extérieure s'étendant sur la longueur du fil, destinée à former un obstacle physique et délimitant une cavité, caractérisé en ce que la cavité de l'enveloppe extérieure contient, sur la longueur du fil, au moins une ligne de transmission d'ondes d'impédance caractéristique prédéterminée, qui est agencée dans la cavité pour être apte à propager suivant un premier mode de fonctionnement prédéterminé lesdites ondes sur la longueur du fil allant d'une première extrémité de la ligne de transmission à une deuxième extrémité de la ligne de transmission en l'absence de sectionnement de celle-ci et être apte à réfléchir au moins en partie lesdites ondes sur une partie de la longueur du fil allant de la première extrémité de la ligne de transmission à la deuxième extrémité de la ligne de transmission en cas de sectionnement de celle-ci. Grâce à l'invention, tout sectionnement du fil ou détérioration de celuici provoque une modification de son impédance caractéristique, ce qui peut être non seulement détecté mais également localisé sur la longueur du fil par une analyse par réflectométrie, effectuée à l'une ou l'autre des extrémités de la ligne de transmission. Cette analyse permettra de déterminer la position de la modification de l'impédance caractéristique entre les deux extrémités de la ligne de transmission et éventuellement de diagnostiquer sa cause. En cas de sectionnement du fil, la ligne de transmission est en circuit ouvert en l'endroit du sectionnement et réfléchit en tout ou en partie l'onde 25 d'interrogation émise. En cas de sectionnement du fil, le temps que met une onde d'interrogation de la ligne de transmission à revenir à l'extrémité de laquelle elle a été émise fournit une indication de la distance à laquelle se trouve ce sectionnement par rapport à cette extrémité. Suivant une caractéristique du fil de clôture, la ligne de transmission est entourée par une deuxième enveloppe, qui isole électriquement de l'enveloppe extérieure et qui s'étend sur la longueur du fil, ce qui permet de 2870984 3 pallier un certain nombre des inconvénients propres aux systèmes connus mentionnés ci-dessus. Ainsi, le système connu par le document US-A-4 818 972 est sensible à l'environnement, comme au vent, et donc aux risques de fausses alarmes et nécessite un câble spécifique rendant complexe la réparation de la clôture. Contrairement à des systèmes connus, dans lesquels une mise à la terre ou une mise sous haute tension de l'enveloppe extérieure du fil permet de détruire l'électronique de traitement, le fil décrit ci-dessus ne transmet pas de telles attaques au système de détection pouvant être connecté à la ligne de transmission. En outre, le fil suivant l'invention est moins sujet aux perturbations électromagnétiques. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, - la ligne de transmission a une impédance caractéristique constante sur la longueur du fil; - la ligne de transmission est formée par une ligne bifilaire; - ou la ligne de transmission est formée par un câble coaxial. Un deuxième objet de l'invention est un dispositif de détection d'intrusion, comportant un fil de clôture connecté à une unité de contrôle de celui-ci, caractérisé en ce que le fil de clôture est tel que décrit ci-dessus, l'unité de contrôle comporte un moyen d'émission d'ondes d'interrogation sur la ligne de transmission du fil associé à un moyen de réception d'ondes d'interrogation réfléchies par la ligne de transmission, qui sont connectés à au moins la première des deux extrémités de la ligne de transmission du fil, lesdites ondes d'interrogation étant adaptées pour se propager suivant ledit premier mode de fonctionnement sur la longueur du fil allant de la première extrémité de la ligne de transmission à la deuxième extrémité de la ligne de transmission en l'absence de sectionnement de celle-ci, le moyen d'émission et le moyen de réception étant reliés à un moyen de détection et de localisation de défauts de la ligne de transmission, apte au moins à détecter et à localiser l'endroit d'un sectionnement sur ladite longueur du fil par analyse par réflectométrie des ondes d'interrogation émises et reçues. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, - les ondes d'interrogation sont des impulsions périodiques. - les moyens d'émission et de réception des ondes d'interrogation sont connectés seulement sur la première extrémité de la ligne de transmission du fil; - ou les moyens d'émission et de réception des ondes d'interrogation sont connectés sur la première extrémité et sur la deuxième extrémité de la ligne de transmission du fil; - le moyen d'émission est tel qu'il envoie les ondes d'interrogation 15 alternativement sur l'une et l'autre des première et deuxième extrémités de la ligne de transmission; - les moyens d'émission et de réception des ondes d'interrogation et le moyen de détection et de localisation de défauts font partie de l'unité de contrôle prévue sur ladite au moins une première extrémité, cette unité de contrôle comportant en outre une interface de communication d'informations de détection et de localisation de défauts vers l'extérieur; - le moyen de détection et de localisation de défauts est prévu à distance des moyens d'émission et de réception des ondes d'interrogation de l'unité de contrôle prévue sur ladite au moins une première extrémité, une liaison sans fil étant établie entre d'une part les moyens d'émission et de réception des ondes d'interrogation et d'autre part le moyen de détection et de localisation de défauts. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif en référence aux 30 dessins annexés, sur lesquels: 2870984 5 - la figure 1 représente schématiquement, à gauche en perspective et à droite en coupe transversale, un premier mode de réalisation d'un fil de clôture suivant l'invention; - la figure 2 représente schématiquement, à gauche en perspective 5 et à droite en coupe transversale, un deuxième mode de réalisation d'un fil de clôture suivant l'invention; - la figure 3 représente schématiquement un premier mode de réalisation d'un dispositif de détection d'intrusion suivant l'invention; - la figure 4 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation du dispositif de détection d'intrusion suivant l'invention. Aux figures 1 et 2, le fil 1 de clôture comporte une première enveloppe extérieure 2 métallique, s'étendant sur la longueur L du fil et portant sur sa périphérie des lames ou des découpes 3 destinées à générer des blessures lors de tentative de franchissement du fil, pouvant être du type barbelé ou ainsi que cela est représenté comporter des pointes acérées vers l'avant et vers l'arrière. Ce fil est par exemple du type concertina présent en forme de bobines B étendues, ainsi que cela est représenté aux figures 3 et 4. Le fil 1 est destiné à être monté sur une clôture, une barrière ou tout autre dispositif devant former un obstacle physique au passage d'une personne, par exemple pour protéger des intrusions un périmètre. La longueur L du fil peut être prévue entre deux poteaux de support de celui-ci ou couvrir N 2 intervalles entre N+1 poteaux de support, et ainsi couvrir par exemple tout ou partie de la longueur au sol de la clôture. L'enveloppe extérieure 2 délimite une cavité intérieure 4 et a, dans le mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2, un contour transversal refermé sur lui-même et par exemple tubulaire circulaire ou, dans d'autres modes de réalisation non représentés, un contour transversal en forme de û, dont la partie centrale courbe délimite la cavité 4 et dont les pattes d'extrémité sont formées par les lames 3. Une ligne 5 de transmission s'étend sur la longueur L du fil 1 dans la cavité 4 de l'enveloppe extérieure 2. La ligne 5 de transmission possède une impédance caractéristique Zc constante sur toute la longueur L du fil 1. Dans ce qui suit, la ligne 5 transmet des ondes électromagnétiques mais pourrait être de tout autre type. A la figure 1, cette ligne 5 de transmission est dite bifilaire et comporte deux premier et deuxième conducteurs électriques 51, 52 côte à côte, qui sont par exemple ceux de respectivement deux premier et deuxième câbles 55, 56 comportant chacun autour du conducteur 51, 52 métallique une gaine isolante 53, 54. Les deux câbles 55 et 56 s'étendent sur la longueur L du fil 1 de manière à être à distance constante l'un de l'autre, par exemple en étant parallèle l'un à l'autre à la figure 1 ou en étant torsadés l'un autour de l'autre dans des exemples non représentés, de manière à éviter toute variation d'impédance caractéristique. Les câbles 55, 56 ou les conducteurs électriques 51, 52 sont logés dans une deuxième enveloppe 57 isolante les entourant, elle-même logée contre la paroi intérieure de l'enveloppe extérieure 2 dans sa cavité 4. A la figure 2, la ligne 5 de transmission est formée par un câble dit "coaxial", comportant un premier conducteur électrique central ou âme 58, métallique, entouré par une gaine 59 de diélectrique, pour garantir une impédance caractéristique définie, la gaine 59 étant elle-même entourée par un deuxième conducteur périphérique 60, métallique, formé par exemple d'une tresse. A la figure 2, la géométrie de ce câble coaxial est cylindrique circulaire. Une deuxième enveloppe isolante 61 est disposée entre le deuxième 25 conducteur périphérique 60 et l'intérieur de la paroi de l'enveloppe extérieure 2, dans la cavité 4. A la figure 3, le dispositif de détection d'intrusion selon l'invention comporte une unité de contrôle 100 reliée à une première extrémité 7 de la ligne 5 de transmission suivant la figure 1 ou la figure 2 ou suivant tout autre mode de réalisation suivant l'invention. Par exemple, à la figure 3, l'unité 100 est reliée à l'extrémité 7 de la ligne 5 de transmission et du fil 1 par un câble de liaison 8, assurant une immunité électrique entre l'extrémité 7 et l'unité 100 de contrôle. Aux figures 3 et 4, l'unité 100 de contrôle comporte un module analogique 101 comportant un moyen d'émission 102 d'ondes d'interrogation par un accès 106 vers le câble de liaison 8 et la ligne de transmission 5 depuis la première extrémité 7 de celle-ci, le câble 8 de liaison entre l'accès 106 et la première extrémité 7 étant de longueur faible ou négligeable par rapport à la longueur L du fil 1 entre ses première et deuxième extrémités 7, 9. En l'absence de sectionnement du fil 1, la ligne 5 de transmission est continue sur la longueur L du fil 1 et transmet cette onde d'interrogation de la première extrémité 7 jusqu'à la deuxième extrémité opposée 9 de celui-ci. En outre, le module 101 analogique comporte un moyen 103 de réception d'ondes d'interrogation éventuellement réfléchies par la ligne 5 de transmission et renvoyées vers son extrémité 7, ce moyen 103 de réception étant donc également relié par le câble 8 à la première extrémité 7. Par conséquent, en l'absence de sectionnement de la ligne 5 de transmission, aucune onde d'interrogation n'est réfléchie par la ligne 5 de transmission vers l'extrémité 7 et n'est reçue par le moyen 103 de réception, si une impédance égale à l'impédance caractéristique Zc de la ligne 5 de transmission est branchée sur l'extrémité opposée 9 de celle- ci, ou une onde d'interrogation réfléchie d'intensité prescrite est reçue par le moyen 103, si une impédance différente de l'impédance caractéristique Zc de la ligne 5 est branchée sur la deuxième extrémité 9 de celle-ci. Dans ce cas, aucun sectionnement du fil 3 n'est détecté. A la figure 3, la deuxième extrémité 9 pourrait par exemple également être maintenue en circuit ouvert ou en court-circuit. Lorsque, du fait par exemple d'une tentative d'intrusion, le fil 1 est sectionné en un endroit S situé sur la longueur L du fil entre ses première et deuxième extrémités 7, 9 et symbolisé par la double flèche aux figures 3 et 4, la ligne 5 de transmission est également sectionnée en cet endroit S. Les ondes d'interrogation se propageant depuis l'extrémité 7 seront influencées par toute modification de l'impédance de la ligne 5 à l'endroit S, par sectionnement ou autres, cette modification générant alors une onde réfléchie vers l'extrémité 7 d'envoi des ondes d'interrogation. Les ondes d'interrogation envoyées par le module 101 dans la ligne 5 de transmission depuis sa première extrémité 7 en direction de sa deuxième extrémité opposée 9 sont réfléchies, en totalité ou en partie, à l'endroit S du sectionnement et retournent de là par la ligne 5 à la première extrémité 7 et au moyen 103 de réception du module 101. Le module 101 et ses moyens 102, 103 d'émission et de réception des ondes d'interrogation sont reliés à un module 104 de calcul numérique, apte à analyser par réflectométrie les ondes d'interrogation émises par le moyen 102 et reçues par le moyen 103. A partir des ondes émises et reçues ou seulement à partir des ondes reçues si les ondes émises sont prédéterminées, le module 104 de calcul détecte au fait que les ondes reçues sont différentes des ondes prescrites la présence de défauts sur la longueur L du fil 1, et localise l'endroit du défaut sur la longueur L de la ligne 5 de transmission à partir de la première extrémité 7 d'émission des ondes, par exemple en analysant le temps mis par les ondes d'interrogation réfléchies pour parvenir au moyen 103 de réception sur la première extrémité 7 depuis leur émission par le moyen 102 sur cette première extrémité 7. L'analyse des ondes réfléchies et la corrélation avec la vitesse de propagation dans la ligne 5 peuvent permettre de caractériser le type de défaut et sa position sur le fil 1. Les ondes réfléchies faisant le parcours aller puis retour entre l'extrémité 7 d'émission et l'endroit S du sectionnement, soit deux fois le parcours de la distance d comprise entre cette extrémité 7 et cet endroit S, l'analyse de ces ondes réfléchies permet une précision de localisation plus importante que l'analyse qui serait faite des ondes transmises à l'extrémité 9. Par exemple, dans l'exemple précédent du sectionnement du fil 1, la position de l'endroit S de sectionnement sur la longueur L du fil 1 sera déterminée de cette manière par le module 104 de calcul. Le moyen 102 d'émission est par exemple commandé par le module 104 de calcul pour envoyer à des intervalles de temps prescrits les ondes d'interrogation à la ligne 5 de transmission et ce par exemple périodiquement. Le module 104 de calcul est réalisé par tout moyen approprié et comporte par exemple des moyens de traitement des informations fournies par le moyen 102 _ d'émission et le moyen 103 de réception à l'aide d'algorithmes de décision. Le module 104 de calcul est par exemple relié à un module 105 d'interface permettant de communiquer les informations de détection et de localisation de défauts et/ou de sectionnement de la ligne 5 vers l'extérieur à destination d'un récepteur correspondant, non représenté. Ce module 105 d'interface est par exemple du type série ou parallèle. Les ondes d'interrogation sont par exemple sous la forme de trains d'impulsions prédéterminées, le moyen 102 comportant des moyens de modulation et le moyen 103 des moyens de démodulation de celles-ci. A la figure 4, le module 101, le moyen 102 d'émission et le moyen 103 de réception comportent chacun un premier accès 106 les reliant par le premier câble 8 de liaison à la première extrémité 7 de la ligne 5 de transmission et un deuxième accès 107 les reliant par un deuxième câble 10 de liaison à la deuxième extrémité opposée 9 de la ligne 5 de transmission, au lieu d'être simplement reliés à cette première extrémité 7 comme à la figure 3, les câbles 8 et 10 de liaison étant de longueur faible ou négligeable par rapport à la longueur L du fil 1 entre ses première et deuxième extrémités 7, 9. Suivant un premier mode de fonctionnement, comme à la figure 3, le moyen 102 d'émission envoie les ondes d'interrogation seulement au premier accès 106 sur le câble 8 et la première extrémité 7. Le module 104 analyse les ondes d'interrogation réfléchies qui sont reçues sur l'extrémité 7 par le câble 8, et éventuellement également les ondes d'interrogation transmises par la ligne 5 sur la deuxième extrémité 9 et le câble 10. Suivant un deuxième mode de fonctionnement, le moyen 102 d'émission envoie alternativement les ondes d'interrogation au premier accès 106 sur le câble 8 et la première extrémité 7 et au deuxième accès 107 sur le câble 10 et la deuxième extrémité 9. Dans ce deuxième mode de fonctionnement, les ondes reçues sont analysées soit sur une seule déterminée 7 ou 9 des deux extrémités, soit sur les deux extrémités 7, 9, soit alternativement sur la même extrémité 7 ou 9 que celle de laquelle les ondes ont été émise à chaque alternance. Ces modes de fonctionnement permettent de corréler les informations de modification d'impédance de la ligne 5 si l'analyse est effectuée sur les deux extrémités 7, 9 en même temps. Il permettent en outre de fiabiliser le dispositif en continuant d'analyser sur une seule des deux extrémités 7 et 9 si le câble 10, 8, l'accès 107, 106 ou la partie des moyens d'émission-réception branchée sur l'autre extrémité 9, 7 est défaillante. Bien entendu, le module 104 pourrait également être déporté par rapport au module analogique 101, en étant relié à ce module 101 par une liaison sans fil, pour que le module 104 soit placé dans un centre de contrôle distant du fil 1 et par exemple situé à l'intérieur du périmètre devant être protégé par la clôture. 2870984 11 REVENDICATIONS 1. Fil de clôture, comportant une première enveloppe extérieure (2) s'étendant sur la longueur (L) du fil, destinée à former un obstacle physique et délimitant une cavité (4), caractérisé en ce que la cavité (4) de l'enveloppe extérieure (2) contient, sur la longueur (L) du fil (1), au moins une ligne (5) de transmission d'ondes d'impédance caractéristique prédéterminée, qui est agencée dans la cavité (4) pour être apte à propager suivant un premier mode de fonctionnement prédéterminé lesdites ondes sur la longueur (L) du fil (1) allant d'une première extrémité (7) de la ligne (5) de transmission à une deuxième extrémité (9) de la ligne (5) de transmission en l'absence de sectionnement de celle-ci et être apte à réfléchir au moins en partie lesdites ondes sur une partie (d) de la longueur (L) du fil (1) allant de la première extrémité (7) de la ligne (5) de transmission à la deuxième extrémité (9) de la ligne (5) de transmission en cas de sectionnement de celle-ci. 2. Fil de clôture suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la ligne de transmission (5) est entourée par une deuxième enveloppe (57, 61) , qui isole électriquement de l'enveloppe extérieure et qui s'étend sur la longueur (L) du fil. 3. Fil de clôture suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ligne (5) de transmission a une impédance caractéristique constante sur la longueur (L) du fil (1). 4. Fil de clôture suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ligne (5) de transmission est formée par une ligne bifilaire (51, 52). 5. Fil de clôture suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ligne (5) de transmission est formée par un câble coaxial (58, 59, 60). 6. Dispositif de détection d'intrusion, comportant un fil de clôture 30 connecté à une unité de contrôle de celui-ci, 2870984 12 caractérisé en ce que le fil (1) de clôture est suivant l'une quelconque des revendications précédentes, l'unité (100) de contrôle comporte un moyen (102) d'émission d'ondes d'interrogation sur la ligne (5) de transmission du fil (1) associé à un moyen (103) de réception d'ondes d'interrogation réfléchies par la ligne de transmission (5), qui sont connectés à au moins la première des deux extrémités de la ligne (5) de transmission du fil, lesdites ondes d'interrogation étant adaptées pour se propager suivant ledit premier mode de fonctionnement sur la longueur (L) du fil (1) allant de la première extrémité (7) de la ligne (5) de transmission à la deuxième extrémité (9) de la ligne (5) de transmission en l'absence de sectionnement de celle-ci, le moyen (102) d'émission et le moyen (103) de réception étant reliés à un moyen (104) de détection et de localisation de défauts de la ligne (5) de transmission, apte au moins à détecter et à localiser l'endroit (S) d'un sectionnement sur ladite longueur du fil (1) par analyse par réflectométrie des ondes d'interrogation émises et reçues. 7. Dispositif de détection d'intrusion suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les ondes d'interrogation sont des impulsions 20 périodiques. 8. Dispositif de détection d'intrusion suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les moyens d'émission et de réception (102, 103) des ondes d'interrogation sont connectés seulement sur la première extrémité (7) de la ligne (5) de transmission du fil. 9. Dispositif de détection d'intrusion suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les moyens d'émission et de réception (102, 103) des ondes d'interrogation sont connectés sur la première extrémité (7) et sur la deuxième extrémité (9) de la ligne (5) de transmission du fil. 10. Dispositif de détection d'intrusion suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen d'émission (102) est tel qu'il envoie les ondes d'interrogation alternativement sur l'une et l'autre des première et deuxième extrémités (7, 9) de la ligne (5) de transmission. 11. Dispositif de détection d'intrusion suivant l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que les moyens d'émission et de réception (102, 103) des ondes d'interrogation et le moyen (104) de détection et de localisation de défauts font partie de l'unité de contrôle (100) prévue sur ladite au moins une première extrémité, cette unité (104) de contrôle comportant en outre une interface (105) de communication d'informations de détection et de localisation de défauts vers l'extérieur. 12. Dispositif de détection d'intrusion suivant l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que le moyen (104) de détection et de localisation de défauts est prévu à distance des moyens d'émission et de réception (102, 103) des ondes d'interrogation de l'unité de contrôle (100) prévue sur ladite au moins une première extrémité, une liaison sans fil étant établie entre d'une part les moyens d'émission et de réception (102, 103) des ondes d'interrogation et d'autre part le moyen (104) de détection et de localisation de défauts.