СРЕДСТВО ОХРАНЫ ПЕРИМЕТРОВОЕ ПРИБОР "ПИГМАЛИОН-10"

Полезная модель относится к средствам охранной сигнализации и может быть использована для охраны помещений от несанкционированного проникновения в эти помещения людей и (или) предупреждения о таком проникновении, а также для контроля местоположения и перемещения людей в охраняемом или контролируемом помещении, либо на охраняемой или контролируемой площади зданий, внутренних помещений, ограждений и других объектов, доступ к которым посторонним лицам запрещен и предназначена для выявления нарушителя в пределах контролируемой зоны и определения, на каком ее участке произошло нарушение.
Предлагаемое устройство предназначено для охранной сигнализации.
Патентуемое устройство может использоваться самостоятельно, а также совместно с другими охранными устройствами и системами с целью повышения степени надежности охраны и контроля различных помещений и площадей.
Из уровня техники известны различные средства охраны территории и объектов. Так, из описания к патенту США №3806908 (опубликован 23.04.1974) известна периметровая, обнаруживающая вторжение, система, которая содержит размещенный под землей кабель, с которым электрически соединены пьезоэлектрические датчики с преобразователями сигнала, подключенные через кабель к процессору, выход которого соединен с входом системы тревожной сигнализации.
k
k
k
k
В патенте РФ №2265248 (опубликован 27.11.2005) раскрыто устройство для обнаружения проникновения через контур запрещенной зоны, которое включает множество датчиков, размещенных по контуру запрещенной зоны, и процессор, снабженный блоком памяти, и дополнительно содержит генератор электрического тока, измеритель электрического тока, измеритель электрического напряжения, первый коммутатор и второй коммутатор, упомянутые датчики выполнены в виде заглубленных в грунт электропроводящих тел - электродов, а процессор предназначен для определения величины кажущегося удельного электрического сопротивления грунта R, получения набора численных значений R в различных точках вертикального разреза грунта заданной глубины вдоль упомянутого контура, сравнении полученного набора упомянутых значений R по упомянутому контуру с предварительно определенным и запомненным эталонным набором численных значений R, при этом первый выход процессора подключен к входу упомянутого генератора, первый выход упомянутого генератора соединен с входом упомянутого измерителя тока, первый выход которого подключен к первому входу процессора, а второй выход соединен с первым входом первого коммутатора, второй вход которого подключен к второму выходу упомянутого генератора, а третий вход первого коммутатора соединен с вторым выходом процессора, подключенным также к первому входу второго коммутатора, к выходам первого коммутатора параллельно подключены упомянутые датчики, которые также параллельно соединены со вторым и последующими входами второго коммутатора, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам упомянутого измерителя напряжения, третий вход которого соединен с третьим выходом процессора, а выход упомянутого измерителя напряжения подключен к второму входу процессора, третий вход/выход которого соединен с входом/выходом блока памяти.
Наиболее близким аналогом к патентуемому решению является устройство, содержащее кабельный датчик, подключенный к усилителю заряда, выход которого через последовательно соединенные полосовой фильтр, первый детектор огибающей и первый пороговый элемент подключен к первому входу генератора импульсов тревоги, и второй детектор огибающей, выход которого через второй пороговый элемент подключен ко второму управляющему входу генератора импульсов тревоги, при этом в устройство введен фильтр верхних частот, вход которого соединен с выходом первого детектора огибающей, а выход соединен со входом второго детектора огибающей (патент РФ№72342 (опубликован 10.04.2008).
Недостатком этого устройства является необходимость длительной подстройки параметров устройства под конкретный тип заграждения и отсутствие «канала противоподкопа».
Техническим результатом, который достигается при использовании патентуемого решения, является исключение необходимости длительной подстройки параметров устройства под конкретный тип заграждения за счет введения в его схему микропроцессора, в котором реализованы оптимальные настройки под всевозможные типы заграждения, повышение надежности охраны территории за счет добавления дополнительного канала обработки сигнала - «канала противоподкопа».
Заявленный технический результат достигается за счет использования средства охраны периметрового прибора «ПИГМАЛИОН-10», которое содержит чувствительные элементы, последовательно соединенные с усилителем заряда, дифференциальным усилителем с программируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу полосового фильтра и фильтру низкой частоты, а выход полосового фильтра подключен к фильтру низкой частоты и фильтру высокой частоты, при этом выход усилителя заряда, выходы фильтров низкой частоты и фильтра высокой частоты подключены к входам микропроцессора, выполненного с возможностью разделения сигнала по пяти программно-реализованным в нем каналам обработки сигнала, выходы которых подключены к генератору импульсов тревоги.
Наличие в устройстве дифференциального усилителя с программируемым коэффициентом усиления усиливает только сигналы, лежащие в диапазоне частот, соответствующем сигналам, появляющимся в чувствительном элементе при воздействии на заграждение человека, преодолевающего заграждение заданным способом, а именно: перелазом, подкопом или пролазом через отверстие, вырезанное в заграждении. При этом коэффициент усиления сигналов зависит от их амплитуды, что повышает помехоустойчивость средства охраны, так как защищает его от больших по амплитуде, но коротких одиночных воздействий.
Разделение же сигнала по каналам позволяет обеспечить высокую помехоустойчивость средства охраны путем ввода оптимальных настроек под конкретный тип заграждения и подавления помех, идущих на частотах не соответствующих полосам пропускания имеющихся каналов.
Фильтр низкой частоты ФНЧ1 пропускает в свой канал только сигналы, идущие на частотах измеряемых в долях Герца, а фильтр ФНЧ2 - единицы Герц. В то время как фильтр высокой частоты ФВЧ пропускает в свой канал только сигналы, идущие на частотах измеряемых в десятках и сотнях Герц.
При этом каналы обработки сигнала представляют собой канал контроля целостности чувствительных элементов, канал перелаза, канал перекуса, канал перепила, канал подкопа.
Далее решение поясняется с помощью функциональной схемы Средства охраны периметрового прибора «Пигмалион-10».
Все блоки, расположенные на функциональной схеме внутри блока «Микропроцессор» являются программно-реализованными.
Канал контроля целостности чувствительных элементов содержит пороговое устройство (ПУ1), последовательно соединенное с детектором длительности (ДД1).
При обрыве или коротком замыкании в каком либо из ЧЭ, срабатывает программно-реализованное пороговое устройство ПУ1. Если ПУ1 находится в сработанном состоянии более заданного программно интервала времени, то детектор длительности ДД1 выдает тревогу по каналу исправности чувствительного кабеля.
ДД1 - ДД4 - это программно-реализованные устройства, которые формируют логическую «1», если сигнал на выходе порогового устройства присутствует более заданного времени.
Вход канала целостности чувствительных элементов подключен к выходу усилителя заряда ЗУ.
Канал перелаза содержит последовательно подключенные полосовой фильтр (ПФ2), детектор огибающей (ДO1), соединенный с входом микропроцессора, пороговым устройством (ПУ2) и детектором длительности (ДД2).
Детектор длительности ДД2 выполняет функцию аналогичную детектору длительности ДД1.
Канал перекуса включает четыре параллельных цепи, каждая из которых состоит из полосового фильтра и детектора огибающей (ДO2-ДO5), выходы которого подключены к входам микропроцессора и сумматору (Σ), который последовательно соединен с пороговым устройством (ПУ3), детектором длительности (ДД3) и счетчиком (Сч).
Огибающие с выходов ДO2, ДО3, ДO4, ДO5 суммируются на сумматоре (Σ) и попадают на вход порогового устройства ПУ3 и далее на вход ДД3.
На выходе ДO2 - ДO5 появляются электрические импульсы, которые складываются. Сумматор складывает амплитуды импульсов с выходов ДО. Как только напряжение на сумматоре превысит пороговое значение ПУ3, оно откроется и пропустит часть импульса на вход ДД3.
Канал перепила включает в себя программно-реализованные ограничитель (О), интегрирующую цепь (ИЦ), дифференцирующую цепь (ДЦ) и пороговое устройство (ПУ4).
При сигналах типа перепиливания используется огибающая с ДO5, которая ограничивается по определенному закону (О) и пройдя через последовательно соединенные интегрирующую (ИЦ) и дифференцирующую (ДЦ) цепи попадает на вход порогового устройства ПУ4. При превышении порога срабатывания ПУ4 выдается сигнал тревоги по каналу перепила.
Перепиливание - длительный ритмичный процесс, связанный с разрушением заграждения. Сигнал при перепиливании должен иметь следующие стабильные характеристики: частота, амплитуда и длительность.
Ограничитель ограничивает сигнал по амплитуде, что препятствует срабатыванию средства охраны от, относительно короткого, но большого по амплитуде сигнала.
Дифференцирующая цепь - это устройство, предназначенное для дифференцирования по времени электрических сигналов.
Канал перепила работает следующим образом.
На вход ограничителя поступают импульсы. Ограничитель «обрезает» их по амплитуде. Интегрирующая цепь их «интегрирует» (накапливает). После окончания интегрирования (накопления), дифференцирующая цепь выдает короткий импульс, который поступает на вход ПУ4.
Канал перекуса представляет собой четыре параллельные цепи.
Каждая цепь состоит из полосового фильтра (ПФ3-ПФ6) и детектора огибающей (ДO2-ДO5), выходы которого подключены к входам микропроцессора и сумматору (Σ), который последовательно соединен с пороговым устройством (ПУ3), детектором длительности (ДД3) и счетчиком (Сч).
«Канал перекуса» включает в себя четыре параллельных цепи, состоящих из полосовых фильтров (ПФ3-ПФ6), подключенные к входам микропроцессора, отвечающим за перекус и детекторов огибающей (ДO2-ДO5), подключенные к входам микропроцессора, отвечающим за перекус, и программно-реализованные сумматор (Σ), пороговое устройство (ПУ3), детектор длительности (ДД3) и счетчик (Сч).
«Канал перекуса» работает следующим образом: при появлении сигнала на выходе ПрУ2 он вырезается по высокой частоте полосовыми фильтрами (ПФ3-ПФ6), формируется детекторами огибающей (ДO2-ДO5) и поступает на вход сумматора, где суммируется и поступает на вход ПУ3. Если ПУ3 срабатывает и на его выходе сигнал присутствует дольше заданного времени, то ДД3 выдает сигнал в счетчик, откуда при достижении заданного количества перекусов - поступает на генератор импульсов тревоги. Если в течение заданного времени на вход Сч не поступает количества импульсов, необходимого для срабатывания, то он обнуляется.
Канал подкопа включает в себя последовательно соединенные фильтр низкой частоты (ФНЧ2) и предварительный усилитель низкой частоты (ПрУ3), выход которого подключен к входу микропроцессора и программно-реализованным пороговому устройству (ПУ5) и детектору длительности (ДД4).
Детектор длительности ДД4 работает аналогично детекторам длительности ДД1 и ДД2.
Вход канала подкопа соединен с выходом дифференциального усилителя с программируемым коэффициентом усиления ПрДУ.
Средство охраны периметровоге прибор «ПИГМАЛИОН-10» работает следующим образом.
Чувствительные элементы (ЧЭ) крепятся на заграждения (или другие поверхности) и/или укладываются в грунт.
При воздействии на поверхность заграждения, на котором закреплены чувствительные элементы ЧЭ или на грунт, в котором уложены ЧЭ (в случае подкопа), в кабеле формируется электрический сигнал, который усиливается усилителем заряда (ЗУ). Выход ЗУ подключен к входу дифференциального усилителя с программируемым коэффициентом усиления ПрДУ.
Усилитель заряда ЗУ усиливает электрический сигнал, сформированный в кабеле, т.е. усиливает весь спектр частот, сформированных в кабеле (полезный сигнал, несущий информацию о нарушителе и помеху). Дифференциальный усилитель с программируемым коэффициентом усиления ПрДУ предназначен для усиления сигналов, лежащих в заданном диапазоне частот, т.е. частот на которых ожидается появления полезных сигналов (это полоса от долей Герца до сотен Герц), и ослабления частот на которых ожидается появление только помехи (более сотен Герц).
Сигнал с выхода ПрДУ разделяется на частотные составляющие, для чего к нему подключены входы полосового фильтра (ПФ1) и фильтр низкой частоты ФНЧ2 (вход «канала противоподкопа»). Кроме того выход ЗУ подключен к входам микропроцессора отвечающим за целостность ЧЭ («канал контроля целостности ЧЭ»). Для борьбы с индустриальной помехой (50 Гц) к выходу ПФ1 подключены фильтры низкой (ФНЧ1) и высокой частот (ФВЧ). Частота индустриальной помехи находится между полосами пропускания ФНЧ1 и ФВЧ, и поэтому не проходит на входы микропроцессора. Сигнал с выхода ФНЧ1, усиленный предварительным усилителем низкой частоты ПрУ1, поступает на вход «канала перелаза». Сигнал с выхода ФВЧ усиленный предварительным усилителем высокой частоты ПрУ2, поступает на вход канала перекуса.
ПрУ1, ПрУ2 и ПрУ3 - представляют собой дифференциальные усилители с программируемым коэффициентом усиления и предназначены для усиления сигналов, поступающих только в узком диапазоне частот, что обеспечивает высокую избирательность каналов.
При срабатывании любого из каналов: контроля целостности ЧЭ, перелаза, перекуса, перепила или подкопа на выходе соответствующего канала появляется сигнал, который поступает на вход генератора импульсов тревоги. Генератор импульсов тревоги формирует тревожные сигналы заданных длительности и типа.
Канал контроля целостности ЧЭ включает в себя сопротивление между экранами и всеми объединенными жилами кабеля, подключенное на другом конце каждого ЧЭ, программно-реализованное пороговое устройство (ПУ1) и детектор длительности (ДД1).
Чувствительные элементы (кабельные датчики из кабеля ТППэп) подключаются одним концом к усилителю заряда (ЗУ), а на другом конце кабельного датчика между экраном и всеми объединенными жилами включены резисторы. Экран и жилы - находится внутри кабеля. При воздействии нарушителя на заграждение оно начинает двигаться (колебаться), что приводит к движению (колебаниям) кабельного датчика. Колебание кабельного датчика приводит к появлению в нем электрических зарядов.
Канал контроля целостности ЧЭ работает следующим образом: при обрыве или коротком замыкании любого ЧЭ изменяется сопротивление ЧЭ и срабатывает ПУ1, если сигнал на выходе ПУ1 присутствует дольше заданного времени, то ДД1 выдает сигнал на генератор импульсов тревоги.
Канал перелаза включает в себя полосовой фильтр (ПФ2), детектор огибающей (ДO1), подключенные к входам микропроцессора, отвечающим за перелаз и программно-реализованные пороговое устройство (ПУ2) и детектор длительности (ДД2).
Канал перелаза работает следующим образом: при появлении сигнала на выходе ПрУ1 он обрезается по низкой частоте ПФ2, формируется ДO1 и поступает на вход ПУ2. Если ПУ2 срабатывает и на его выходе сигнал присутствует дольше заданного времени, то ДД2 выдает сигнал на генератор импульсов тревоги.
Канал перекуса включает в себя четыре параллельных цепи, состоящих из полосовых фильтров (ПФ3-ПФ6), подключенные к входам микропроцессора, отвечающим за перекус и детекторов огибающей (ДO2-ДO5), подключенные к входам микропроцессора, отвечающим за перекус, и программно-реализованные сумматор (I), пороговое устройство (ПУ3), детектор длительности (ДД3) и счетчик (Сч).
Канал перекуса работает следующим образом: при появлении сигнала на выходе ПрУ2 он вырезается по высокой частоте ПФ3-ПФ6, формируется ДO2-ДO5 и поступает на вход сумматора, где суммируется и поступает на вход ПУ3. Если ПУ3 срабатывает и на его выходе сигнал присутствует дольше заданного времени, то ДД3 выдает сигнал в счетчик, откуда при достижении заданного количества перекусов - поступает на генератор импульсов тревоги. Если в течение заданного времени на вход Сч не поступает количества импульсов, необходимого для срабатывания, то он обнуляется.
Канал перепила включает в себя, программно-реализованные ограничитель (О), интегрирующую цепь (ИЦ), дифференцирующую цепь (ДЦ) и пороговое устройство (ПУ4).
Канал перепила работает следующим образом: сформированный сигнал с выхода ДO5 поступает на вход О, где ограничивается по определенному закону и, пройдя через последовательно соединенные ДЦ и ИЦ, попадает на вход ПУ4. Если ПУ4 срабатывает, то выдает сигнал на генератор импульсов тревоги.
Канал противоподкопа включает в себя фильтр низкой частоты (ФНЧ2), предварительный усилитель низкой частоты (ПрУ3), программно-реализованные, пороговое устройство (ПУ5) и детектор длительности (ДД4).
Канал противоподкопа работает следующим образом: сигнал с выходы ПрДУ фильтруется по низкой частоте ФНЧ2, усиливается ПрУ3 и поступает на ПУ5. Если ПУ5 срабатывает и на его выходе сигнал присутствует дольше заданного времени, то ДД4 выдает сигнал на генератор импульсов тревоги.