СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ ОХРАНЫ ПЕРИМЕТРА ПРОТЯЖЕННОГО ОБЪЕКТА
METHOD FOR COMBINED PROTECTION OF PERIMETER OF EXTENDED OBJECT

Изобретение относится к техническим средствам охраны периметров объектов, в частности к комбинированным средствам обнаружения, состоящим из двух и более средств обнаружения, основанных на разных физических принципах действия, и может быть использовано для сигнализационного блокирования периметров объектов и протяженных рубежей на равнинной и пересеченной местности.
Из предшествующего уровня техники широко известно применение комплекса различных средств обнаружения несанкционированного проникновения на территорию охраняемого объекта посторонних.
Известен способ мониторинга, осуществляемый при помощи маскируемой системы мониторинга состояния подземных магистральных трубопроводов, содержащей сенсорный кабель, размещенный под землей над трубопроводом, контроллеры и промышленный компьютер, при этом в систему введены два магнитометрических средства обнаружения, которые расположены под землей, с двух сторон трубопровода, на границах его зоны размещения, и формируют объемные зоны обнаружения на подступах к зоне размещения трубопровода (см., патент на полезную модель RU 73992 U1, 10.06.2008).
Известен способ для охраны протяженных рубежей, осуществляемый при помощи комплекса сигнализационного для охраны и видеонаблюдения периметров и линейных протяженных рубежей, включающего систему периметровой охраны и цифровую многоканальную систему с временным разделением каналов периметрового видеонаблюдения, при этом в комплекс введены устройства совмещения линии дистанционного питания линейных устройств с каналом передачи информации системы охраны с использованием принципов манчестерского кода с возможностью передачи видеоинформации и сигналов управления видеокамерами по одному физическому каналу в цифровом формате по протоколу RS-485, где информация в канале передачи последовательно и двусторонне восстанавливается и ретранслируется линейными устройствами для обеспечения требуемой протяженности канала, при этом система видеонаблюдения содержит видеокамеры со скользящим буфером памяти для хранения предтревожной информации (см., патент на полезную модель RU 123198 U1, 20.12.2012).
Известен способ обнаружения проникновения на охраняемый объект, осуществляемый при помощи устройства обнаружения проникновения человека через контур запрещенной зоны, содержащего расположенные по контуру сейсмические приемники, включающие в себя сейсмические датчики в виде геофонов с преимущественной чувствительностью к вертикальной составляющей сейсмического поля, предварительные дифференциальные и парафазные усилители, соединенные протяженным кабелем с аппаратурой поста наблюдения, содержащей приемные модули информации со вторыми дифференциальными усилителями, систему цифровой обработки и блок питания постоянного электрического тока, при этом резисторы нагрузки, подключенные в цепи питания парафазных усилителей, вынесены в аппаратуру поста наблюдения, соединение которой с каждым сейсмическим приемником осуществлено единственной парой жил упомянутого кабеля, между выходами вторых дифференциальных усилителей и системой цифровой обработки включены частотные фильтры с полосой пропускания 5÷100 Гц, параллельно резисторам нагрузки парафазных усилителей подключены компараторы, выходы которых являются входами генераторов электрических колебаний с частотой f1 и f2, а выходы последних соединены с входами системы цифровой обработки (см., патент на изобретение RU 2209467 С2, 27.07.2003).
Известен способ скрытного обнаружения нарушителя в контролируемой зоне, заключающийся в излучении и приеме радиосигнала в контролируемой зоне, фиксировании амплитуды принятого радиосигнала и формировании сигнала тревоги при заданных отклонениях амплитуды принятого радиосигнала от установившегося значения при появлении нарушителя, причем антенны для излучения и приема радиосигнала располагают скрытно у поверхности или под поверхностью укрывающей среды (земли, стены, заграждения и т.п.), при излучении и приеме используют широкополосный радиосигнал с полосой частот, в пределах которой антенны для излучения и приема радиосигнала остаются оптимальными (или резонансными) в требуемом диапазоне изменения параметров укрывающей среды (см., патент на изобретение RU 2480837 С2, 27.04.2013).
Известен способ охраны, реализующийся с помощью комбинированного средства обнаружения, содержащего вибрационное средство обнаружения и радиолучевое средство обнаружения, и оснащенное устройством телевизионного контроля, причем данные средства обнаружения, устройство телевизионного контроля и их кабельные сети конструктивно размещены на одном заграждении (см., патент на полезную модель RU 65270 U8, 27.07.2007).
Решения, схожие по своим функциональным признакам и способам реализации, также известны из следующих международных источников: US 6914552 В1 05.07.2005; KR 970009968 В1 19.06.1997; ЕР 1369833 А2 10.12.2003; CN 102486888A 06.06.2012; CN 103956012A 30.07.2014; US 2004135687 А, 15.07.2004; US 5194848 А, 16.03.1993.
Согласно настоящему решению в способе охраны протяженных периметров для охраны скоростных магистралей железных дорог реализуется комбинированное средство обнаружения и средства физической защиты, состоящее из заграждения, оптоволоконного вибрационно-сейсмического средства обнаружения рефлектометрического принципа действия, и предназначено для построения протяженных, замкнутых или не замкнутых рубежей охраны периметров объектов.
Данное средство характеризуется наличием:
1. технических средств обнаружения на основе оптоволоконного вибрационно-сейсмического средства обнаружения, устанавливаемого:
- с внешней стороны ограждения в один или несколько рубежей охраны с возможностью удаления на любое расстояние в соответствии с задачами охраны и с целью формирования сигнала предупреждения;
- на заграждении в один или несколько рубежей охраны (на заграждении и на козырьке) с целью обнаружения физического воздействия на заграждение и формирования сигнала ТРЕВОГА;
- с внутренней стороны ограждения в один или несколько рубежей охраны с целью обнаружения нарушителей, проникших в контролируемую зону с формированием сигнала ТРЕВОГА;
- рядом с рельсами полотна железной дороги с целью обнаружения нарушителей, совершающих террористические действия или попытку этих действий на железнодорожных путях;
2. инженерных заградительных препятствий в виде однорядного сетчатого забора с козырьком или без козырька с сетчатым противоподкопным заграждением на металлических стойках, установленных в грунте на винтовых сваях, снабженного спиральным барьером безопасности из армированной колючей ленты или без нее;
3. устройств тревожно-вызывной сигнализации (ТВС), обеспечивающих сбор дискретной информации по периметру объекта (состояние ворот, калиток и др.).
Данное средство позволяет заблаговременно обнаруживать потенциального нарушителя, находящегося в предупредительной зоне контроля на подступах к заграждению с высокой точностью позиционирования места нарушения, вести за ним видеонаблюдение из контролируемой зоны и подготовится к возможному проникновению на контролируемую территорию.
Применяемое средство определяет тип нарушителя (например, человек, группа людей, транспортное средство, животное) и характеристику нарушения (например скорость перемещения, направление движения вдоль оси чувствительного элемента (далее - ЧЭ) или движение через два и более рубежа).
Реализуемое в заявленном способе средство сигнализации предупреждает о потенциальном нарушителе на время, достаточное для подготовки сил реагирования к задержанию нарушения на периметрах объектов большой протяженности, обеспечивает охрану периметров двумя лучами. При включении двух волокон кабеля ЧЭ во встречном направлении система обеспечивает контроль периметра при одиночном обрыве кабеля (дублированный ЧЭ).
Применяемое средство обнаружения не требует прокладки дополнительных линий передачи данных, линий энергоснабжения и специальных устройств на линейной части, кроме стандартных соединительных муфт для сварки волокон ЧЭ; оно интегрировано с подсистемой «Тревожно-вызывная сигнализация», с использованием оптических датчиков, встраиваемых в ЧЭ системы, и данных, получаемых с того же ЧЭ или с отдельного волокна ЧЭ, что позволяет производить сбор адресуемой статической дискретной информации о состоянии конечных выключателей без энергоснабжения (состояние ворот, калиток и другой дискретной информации, удаленной на расстояние до 25 км в количестве до 50 шт. на одно волокно).
Технической проблемой настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей системы охраны различных объектов, образуемой при осуществлении заявленного способа.
Поставленная проблема решается за счет того, что способ комбинированной охраны периметра протяженного объекта, такого как полотно железной дороги, включает в себя выполнение, по меньшей мере, из двух рубежей охраны, расположенных с двух сторон преимущественно, параллельно полотну железной дороги и относительно друг друга, при этом способ включает следующие этапы формирования рубежей: устройство первого рубежа охраны - предупредительного, который выполняют посредством образования траншеи в грунте, в который укладывают протяженный чувствительный элемент, выполненный в виде волоконно-оптического кабеля; далее, образуют второй рубеж охраны - границу периметра объекта, который выполняют в виде решетчатого заграждения, представляющего собой однорядный забор с сетчатым заградительным полотном на несущих стойках, установленных в грунте, при этом на заграждении устанавливают козырек, направленный в сторону от полотна дороги, и спиральный барьер безопасности, на заграждении и спиральном барьере безопасности устанавливают чувствительный элемент оптоволоконного вибрационно-сейсмического средства обнаружения рефлектометрического принципа действия в виде одномодового волоконно-оптического кабеля; устройство третьего рубежа охраны - сигнализационного, который выполняют посредством образования внутри периметра траншеи в грунте, в который укладывают протяженный чувствительный элемент, выполненный в виде того же волоконно-оптического кабеля; устройство четвертого рубежа охраны, который выполняют непосредственно вдоль внешних сторон полотна дороги на расстоянии более 1 м от внешнего рельса с каждой стороны, а также в междупутье посредством образования в грунте траншей и укладки в них протяженных чувствительных элементов в виде волоконно-оптического кабелей; кроме того, вдоль заграждения внутри периметра установлены средства телевизионного контроля, освещения, тревожного оповещения и тревожно-вызывной сигнализации.
В частном варианте исполнения способа траншеи для первого, третьего и четвертого рубежей охраны выполняют на глубину 0,4÷1 м.
В другом частном варианте траншею для первого рубежа выполняют, например, на расстоянии 3÷40 м от полотна железной дороги или от заграждения.
Целесообразно, чтобы стойки забора выполняли или с основаниями в виде винтовых свай, или основания стоек бетонируют в грунте.
Основания в виде винтовых свай соединяют со стойками при помощи резьбового соединения или сварки.
В другом варианте выполнения основания в виде винтовых свай выполнены в виде одного неразъемного элемента.
Наиболее предпочтительно, чтобы стойки устанавливали с интервалом, например, 2÷5 м друг от друга.
В качестве сетчатого полотна, предпочтительно, использовать сварную оцинкованную сетку типа ССЦП из проволоки диаметром 2-4 мм.
В качестве спирального барьера безопасности используют армированную колючую ленту.
В еще одном варианте выполнения способ включает в себя установку оптических датчиков тревожно-вызывной сигнализации, представляющих собой оптические устройства, изменяющие свои отражательные способности в зависимости от положения рабочего органа, в качестве которых используют, в частности, концевые выключатели положения ворот и калиток, кнопки тревожно-вызывной сигнализации, положения механизмов.
При этом целесообразно, чтобы датчики устанавливали в любом необходимом месте периметра, а присоединение оптического датчика к чувствительному элементу производят с помощью ответвителя на два направления с соотношением ответвления мощности светового потока, например, 99:1 или 98:2 относительно начальной мощности излучения на выходе оптического модуля, а регулирование мощности ответвления светового потока производят изменением соотношения степени ответвления сплиттеров.
Расстояние между датчиками по длине волокна должно быть не менее 100 м. В качестве средства телевизионного контроля используют видеокамеры, в качестве средства тревожного оповещения - мегафоны, а в качестве средства освещения - прожекторы, управляемые системой охраны.
Целесообразно снабжать второй рубеж охраны средством отпугивания животных в виде генераторов отпугивающих звуков со встроенным инфракрасным датчиком.
Для целей противоподкопа заглубленные в грунт стойки забора объединяют между собой сетчатым полотном на глубину до 500 мм и скрепляют его с основным полотном заграждения.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности охраны объекта за счет скрытого расположения основного элемента при одновременном снижении трудоемкости и материалоемкости за счет минимизации технологических операций по прокладке этого элемента.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где:
На фиг. 1 показан общий вид на предлагаемое комбинированное средство охраны;
На фиг. 2 - пример принципиальной схемы устройства тревожно-вызывной сигнализации.
Далее будет описан предпочтительный пример реализации способа, который не ограничивает другие возможные примеры в рамках данной заявки.
Способ комбинированной охраны периметра полотна железной дороги включает в себя выполнение четырех рубежей охраны, расположенных с двух сторон полотна железной дороги (фиг. 1).
Вначале делают первый рубеж охраны 1 - предупредительный. Данный рубеж выполняют посредством образования в грунте траншеи глубиной 0,5 м, в которую укладывают протяженный чувствительный элемент (ЧЭ), выполненный в виде волоконно-оптического кабеля. Траншею образуют на расстоянии 30 м от железной дороги (например, внешнего рельса). Выбор глубины залегания кабеля обусловлен сохранением его от возможных повреждений, а также способностью к фиксированию проникновения и является оптимальной.
Далее, на расстоянии 5 м от первого рубежа образуют второй рубеж охраны 2 - границу периметра объекта. Указанный рубеж выполняют в виде решетчатого заграждения 3, представляющего собой однорядный забор с сетчатым заградительным полотном (на чертеже не показан) на несущих стойках с основаниями в виде винтовых свай (на чертеже не показаны), установленных в грунте. При этом стойки и основания выполнены в виде одного неразъемного элемента, а сами стойки устанавливают на расстоянии 3 м друг от друга, что является оптимальным. В качестве сетчатого полотна используют сварную оцинкованную сетку типа ССЦП из проволоки диаметром 2 мм. Стойки забора объединяют между собой сетчатым полотном на глубину 500 мм и скрепляют его с основным полотном заграждения.
На заграждении 3 устанавливают козырек, направленный в сторону от полотна дороги, и спиральный барьер безопасности, в качестве которого используют армированную колючую ленту.
На заграждении и спиральном барьере безопасности устанавливают чувствительный элемент оптоволоконного вибрационно-сейсмического средства обнаружения рефлектометрического принципа действия в виде одномодового волоконно-оптического кабеля. Снабжают рубеж средством отпугивания животных в виде генераторов отпугивающих звуков со встроенным инфракрасным датчиком.
Далее, устраивают третий рубеж охраны 5 - сигнализационный, который выполняют посредством образования внутри периметра траншеи в грунте глубиной 0,5 м. В траншею укладывают протяженный чувствительный элемент, выполненный в виде того же волоконно-оптического кабеля.
После чего приступают к устройству четвертого рубежа охраны 6, который выполняют непосредственно вдоль внешних сторон полотна дороги, на расстоянии более 1 м от внешнего рельса с каждой стороны, а также в междупутье. Данный рубеж выполняют посредством образования в грунте траншей, глубиной 0,4 м, и укладки в них протяженных чувствительных элементов в виде волоконно-оптического кабелей.
Вдоль заграждения, внутри периметра, устанавливают средства телевизионного контроля, освещения, тревожного оповещения и тревожно-вызывной сигнализации (ТВС).
Внутри периметра, в любом необходимом месте, устанавливают оптические датчики тревожно-вызывной сигнализации 4, представляющие собой оптические устройства, изменяющее свои отражательные способности в зависимости от положения рабочего органа, в качестве которых используют, в частности, концевые выключатели положения ворот и калиток, кнопки тревожно-вызывной сигнализации, положения механизмов.
Присоединение оптического датчика к чувствительному элементу производят с помощью ответвителя на два направления с соотношением ответвления мощности светового потока, например, 99:1 или 98:2 относительно начальной мощности излучения на выходе оптического модуля, а регулирование мощности ответвления светового потока производят изменением соотношения степени ответвления сплиттеров.
Расстояние между датчиками по длине волокна 100 м
В качестве средства телевизионного контроля используют видеокамеры, в качестве средства тревожного оповещения - мегафоны, а в качестве средства освещения - прожекторы, управляемые системой охраны.
На фиг. 2 приведен пример принципиальной схемы устройства тревожно-вызывной сигнализации.
Данное устройство состоит из:
- персонального компьютера 7 - например NoteBook;
- USB - порта с кабелем 8 или иной порт обмена данными, например ETHERNET;
- оптоэлектронного блока 9 генерации лазерных импульсов и приема и регистрации отраженных / возвращенных сигналов зондирующего импульса, как правило рефлектометр;
- транспортного кабеля 10 из одномодового волокна;
- сплиттера 11 на два или более направлений;
- транспортного кабеля 12 из одномодового волокна;
- герметичной оптической соединительной муфты 13;
- устройства для крепления оптических соединителей 14, размещаемого внутри герметичной оптической соединительной муфты;
- оптического соединителя 15 (например, к датчику типа FCYAPC);
- ветви 16 после одномодового ответвителя оптического сигнала (сплитера), с меньшим ответвлением мощности зондирующего импульса;
- оптического соединителя 17 (например, типа FCYAPC);
- кабеля 18 оптического датчика;
- устройства 19, изменяющего отражательную способность датчика.
Вариант датчика ТВС с поворотным механизмом
Используют два стандартных оптических соединителя типа FC с полировкой торца типа АРС (с углом полировки около 8 градусов), один из которых изготовлен без фиксатора угла положения (степень свободы по оси вращения).
Угол поворота подвижного соединителя должен быть ограничен фиксаторами в положении 180±15° и 0±15° относительно исходного положения, при котором плоскости полировок параллельны.
В положении 1 (180±15°) зондирующий импульс отражается от поверхности неподвижного соединителя под углом около 16 градусов и поглощается оболочкой волокна.
В положении 2 (0±15°) зондирующий импульс отражается в моду волокна от перпендикулярной поверхности подвижного соединителя и возвращается в сплитер, формируя на диаграмме рефлектометра отчетливый импульс отражения, в точности соответствующий по дальности месту размещения датчика на чувствительном элементе системы.
Вариант датчика с выдвижным механизмом
Используют два оптических соединителя типа FC с полировкой торца типа АРС (с углом полировки около 8 градусов), один из которых изготовлен без фиксатора линейного положения (степень свободы движение вдоль оси вращения).
Дальность перемещения подвижного соединителя должна быть ограничена фиксаторами, до 2,5 мм относительно исходного положения, при котором плоскости полировок параллельны и плотно прилегают друг к другу.
В положении 1 зондирующий импульс отражается в моду волокна от перпендикулярной поверхности подвижного соединителя и возвращается в сплитер, формируя на диаграмме рефлектометра отчетливый импульс отражения, в точности соответствующий по дальности месту размещения датчика на чувствительном элементе системы.
В положении 2 из-за образованного воздушного зазора зондирующий импульс отражается от поверхности неподвижного соединителя под углом около 16 градусов и поглощается оболочкой волокна, формируя на диаграмме рефлектометра отчетливое отсутствие импульса отражения, соответствующее по дальности месту размещения датчика на чувствительном элементе системы.
Таким образом, как видно из изложенного выше, при реализации заявленного способа с использованием перечисленных средств будет достигаться повышение надежности охраны объекта.
Заявленное изобретение промышленно применимо.