Инфракрасная активная система тревожной сигнализации с защитой от электромагнитных помех высокой энергии
INFRARED ACTIVE ALARM SYSTEM WITH PROTECTION AGAINST HIGH-ENERGY ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE

Изобретение относится к области охранной сигнализации, в частности к средствам тревожной сигнализации, предназначенным для обнаружения нарушителя, проникающего через зону обнаружения многолучевого инфракрасного (ИК) барьера и вызвавшего срабатывания средства тревожной сигнализации по факту прерывания лучей многолучевого ИК- барьера во время пересечения его нарушителем.
Общеизвестны некоторые способы защиты инфракрасных активных систем от внешних электромагнитных помех, например, в промышленных системах связи. Известны системы атмосферной оптической связи, устанавливающие связь между двумя абонентами и обеспечивающие устойчивую работоспособность при засветках, радиоактивном облучении и изменении атмосферных свойств. К таким системам относятся, например, системы, описанные в патентах RU №№2154909, 2306672, 2313371, 2563587. Как правило, системы атмосферной оптической связи образуют каналы связи, содержащие на передающей стороне источники ИК- излучения (лазеры) с использованием коллиматорной оптики для расширения диаметра и формирования параллельного пучка света, а на приемной стороне - фокусирующие линзы с фотоприемниками. Некоторые системы атмосферной оптической связи выполнены с разделением составных частей (блоков) конструктивным образом на внешние (работающие на открытом воздухе) и внутренние (работающие в комнатных условиях) с целью защиты от атмосферных воздействий и внешних помеховых факторов. Электронные компоненты этих систем размещаются во внутренних блоках, выполняющих экранирование от внешних электромагнитных помех. Внешние и внутренние блоки систем соединяются с помощью транспортных волоконных световодов. Такие системы описаны, например, в патентах RU №№2187896, 2239285, 2306673,2311738,131257.
Сходными существенными признаками заявленной и вышеупомянутых систем являются: источники и приемники оптического излучения, коллиматорные линзы, фокусирующие системы, транспортные волоконные световоды.
Следует отметить, что указанные способы защиты инфракрасных активных систем от электромагнитных помех не используются в настоящее время в средствах тревожной сигнализации из-за отсутствия возможности осуществления защиты при удаленном их расположения на открытой местности, например, при организации протяженных периметров для охраны объектов особой важности, расположенных вблизи источников электромагнитных помех высокой энергии. Кроме того, «комнатные условия», оговоренные в вышеупомянутых системах, не приемлемы для организации протяженных рубежей охраны на открытом воздухе.
В области охранной сигнализации общеизвестны способы и устройства обнаружения нарушителей, заключающиеся в формировании на определенном участке многолучевого ИК- барьера с количеством лучей от 2 до 16. Многолучевой ИК- барьер обычно состоит из передатчика, содержащего несколько вертикально разнесенных ИК- излучателей, образующих лучи, и приемника, содержащего несколько вертикально разнесенных чувствительных к ИК- излучению элементов. Передатчик и приемник обычно конструктивно выполнены в виде колонок или башен, размещаемых на рубеже охраны.
К подобным системам можно отнести, например, световой барьер для обнаружения объектов в контролируемой зоне «Light grid», описанный в патенте US №2005/0211883, МПК G06M 7/00, опубл. 2005 г. и содержащий первый корпус с заданным количеством передатчиков световых лучей с передающими оптическими объективами и второй корпус с заданным количеством приемников световых лучей с приемными объективами. Передатчики излучают световые лучи в инфракрасном диапазоне длин волн. Первый и второй корпуса светового барьера расположены на противоположенных краях контролируемой зоны. Для управления работой светового барьера используются блоки управления передатчиками и приемниками, расположенные соответственно, в первом и втором корпусах. Световые лучи передатчиков формируются таким образом, что попадают только на соответствующие приемники за счет узких пучков света. Световой барьер формирует сигнал обнаружения объекта при прерывании хотя бы одного светового луча.
Сходными существенными признаками являются: передатчики и приемники световых лучей, блоки управления передатчиками и приемниками.
Недостатком светового барьера является отсутствие возможности его защиты от электромагнитных помех высокой энергии.
Известна система расположения светового барьера «Light barrier arrangement», описанная в патенте US №2007/0200699, МПК G08B 13/18, G01J 1/04, опубл. 2007 г. и выбранная в качестве прототипа. Система содержит передающий и приемный блоки, образующие световой барьер. Передающий блок содержит определенное число передатчиков, излучающих световые лучи, а приемный блок содержит такое же число приемников для приема световых лучей. Передающий и приемный блоки кроме световых лучей связаны между собой еще дополнительным каналом интерфейса. Канал интерфейса физически может быть выполнен в виде радиоканала связи, оптического канала или с помощью проводной линии связи. Передающий блок содержит блок управления передатчиками, а приемный блок - блок оценки. При перекрытии хотя бы одного луча система регистрирует обнаружение объекта (нарушителя) с формированием выходного сигнала (тревоги).
Сходными существенными признаками заявленной и вышеупомянутой системы являются: передающий и приемный блоки, содержащие, соответственно, передатчики и приемники световых лучей, блок управления и блок обработки.
Недостатком системы является отсутствие возможности защиты системы от электромагнитных помех высокой энергии.
Целью настоящего изобретения является защита инфракрасной активной системы тревожной сигнализации от электромагнитных помех высокой энергии.
Для достижения этой цели в известное техническое решение введены новые существенные признаки, функциональные элементы и связи, которые позволяют защитить инфракрасную активную систему тревожной сигнализации от электромагнитных помех высокой энергии и расширить область применения системы для охраны протяженных рубежей и периметров особо важных объектов при возможности возникновения в близи них помех высокой энергии.
Предлагаемая система позволяет также обеспечить электромагнитную совместимость (ЭМС) по жестким критериям с системами, являющимися источниками электромагнитных помех высокой энергии, такими как пункты дальней и космической связи, мощные наземные радары, радиолокационные станции и т.п.
Защита инфракрасной активной системы от электромагнитных помех высокой энергии достигнута в предложенном варианте системы, которая содержит передающий и приемный блоки, разнесенные в пространстве и расположенные на противоположных сторонах зоны обнаружения, которые образуют световой барьер с помощью излучения и приема N - световых лучей, передатчики и приемники по числу световых лучей, соответственно, блок управления, выполненный с возможностью поочередного управления излучением передатчиков, и блок оценки, выполненный с возможностью обеспечения синхронного приема световых лучей приемниками с регистрацией обнаружения объекта нарушения при перекрытии хотя бы одного светового луча, в передающий блок включены коллиматорные линзы по числу N образованных световых лучей, в приемный блок включены фокусирующие линзы по числу N образованных световых лучей, блок управления и блок оценки объединены в один общий блок управления и оценки, N - выходов которого подключены к N - входам передатчиков, а N - входов этого блока подключены, соответственно, к N - выходам приемников, блок управления и оценки совместно с указанными передатчиками и приемниками объединены в один общий блок электронный, который выполнен с возможностью размещения в защитном экране с заземлителем, а система выполнена с возможностью разделения на наземную и подземную части, причем наземную часть системы образуют передающий и приемный блоки, которые размещаются на поверхности грунта, а подземную часть системы образует блок электронный с заземленным защитным экраном, наземная и подземная части системы соединяются с помощью транспортных волоконных световодов, причем N - выходов передатчиков подключены с помощью этих световодов к соответствующим N - коллиматорным линзам передающего блока, а N - входов приемников подключены, соответственно, к N - выходам фокусирующих линз приемного блока.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено следующее.
На чертеже приведена структурная схема инфракрасной активной системы тревожной сигнализации, где введены обозначения: передающий блок - 1, приемный блок - 2, блок электронный - 3, передатчики - 4, приемники - 5, блок управления и оценки - 6, коллиматорные линзы - 7, фокусирующие линзы - 8, световые лучи - 9, транспортные волоконные световоды - 10, защитный экран - 11, заземлитель - 12.
Предложенная система работает следующим образом.
Система состоит из наземной и подземной частей (см. чертеж). Наземную часть системы образуют передающий 1 и приемный 2 блоки, а подземную часть системы образует блок электронный 3 с защитным экраном 11 и заземлителем 12. При организации охраняемого рубежа на открытой местности в определенном месте на поверхности грунта устанавливаются передающий 1 и приемный 2 блоки, разнесенные в пространстве и расположенные на противоположных сторонах создаваемой ими зоны обнаружения. Конструктивно блоки 1 и 2 могут быть выполнены в виде колонок, стоек или башен. Указанные блоки образуют в зоне обнаружения световой барьер с помощью излучения и приема N - световых лучей 9. Передающий блок 1 содержит коллиматорные линзы 7 по числу образованных световых лучей, а приемный блок 2 содержит фокусирующие линзы 8 по числу соответствующих световых лучей. Управляет работой системы блок электронный 3, расположенный в подземной части системы. Блок электронный 3 содержит N - передатчиков 4 по числу образованных N - световых лучей 9 и, соответственно, N - приемников 5. Наземная и подземная части системы соединяются с помощью транспортных волоконных световодов 10, с помощью которых на передающей стороне системы излучения от передатчиков 4 транслируются в передающий блок 1, где посредством коллиматорных линз 7 образуются световые лучи 9. После приема световых лучей 9 в приемном блоке 2 с помощью фокусирующих линз 8, транспортные волоконные световоды 10 на приемной стороне системы обеспечивают их трансляцию в направлении приемника 5 блока электронного 3. Передатчики 4 поочередно излучают, а приемники 5 синхронно принимают световые лучи 9 светового барьера. В качестве передатчиков могут использоваться лазеры или излучающие ИК - светодиоды, а в качестве приемников 5 - фотодиоды, работающие на соответствующей длине волны. Блок управления и оценки 6 обеспечивает управление поочередным излучением передатчиков 4, обеспечивает синхронный прием световых лучей приемниками 5 и регистрирует обнаружение объекта нарушения при перекрытии хотя бы одного светового луча 9. Канал связи по доставке сообщения от блока управления и оценки 6 до внешнего потребителя о выявленном нарушении не является существенным признаком предлагаемого изобретения и не обозначен на чертеже. Транспортные волоконные световоды 10 подключены в передающем блоке 1 к соответствующим коллиматорнным линзам 7, которые обеспечивают параллельные световые потоки в световых лучах 9 и расширяют их световой диаметр до размера апертур коллиматорных линз. Фокусирующие линзы 8 в приемном блоке 2 фокусируют световые потоки на торцы соответствующих транспортных волоконных световодов 10 и уплотняют световые потоки для дальнейшего прохождения их по световодам к соответствующим приемникам 5. Основным преимуществом предлагаемого изобретения перед другими системами тревожной сигнализации является полное отсутствие электронных компонентов (микросхем, транзисторов диодов, конденсаторов, резисторов и других электронных элементов), а также металлических проводников в наземной части системы. Отсутствие электронных компонентов и металлических проводников, тем самым, делает наземную часть системы устойчивой к электромагнитным помехам высокой энергии по самым жестким критериям устойчивости ЭМС. Защита подземной части системы, имеющей электронные компоненты, (блока электронного 3) обеспечивается с помощью защитного экрана 11, выполненного, например, в виде свинцовой оболочки, которая в свою очередь надежно заземлена с помощью заземлителя 12.
Действующий лабораторный макет предлагаемой системы подвергался всесезонным испытаниям в течение одного года. Была подтверждена устойчивая работоспособность действующего лабораторного макета в условиях воздействия электромагнитных помех высокой энергии.
Введенные в известную систему дополнительные признаки и функциональные связи позволяют придать предлагаемой системе новые существенные свойства и расширить область применения системы.