СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОХРАННОСТИ ОБЪЕКТА
METHOD OF MONITORING INTEGRITY OF OBJECT

Изобретение относится к области охраны и может быть использовано для контроля сохранности опломбированных объектов.
Из уровня техники известны электронные пломбировочные устройства для контроля сохранности объекта путем отслеживания изменения состояния троса тросовой пломбы.
Из описания патента RU 2347053 C1, МПК Е05В 39/02, G09F 3/03, публ. 20.02.2009 г. известен способ контроля сохранности объекта, опломбированного тросовой пломбой, при котором электронное пломбировочное устройство с тросовой пломбой снабжают датчиком перемещения троса, отслеживают сигнал датчика и при появлении сигнала датчика делают вывод о несанкционированном вмешательстве на охраняемый объект.
Недостатком приведенного выше способа является низкая достоверность контроля, что обусловлено отслеживанием состояния участка троса внутри электронного пломбировочного устройства. Датчик перемещения троса не реагирует на обрезание троса.
За ближайший аналог заявляемого изобретения принят способ контроля сохранности объекта, опломбированного тросовой пломбой, известный из описания патента RU 2591692 C1, МПК Е05В 39/00, публ. 20.07.2016 г. Указанный выше способ включает:
- формирование сторожевого контура путем замыкания в петлю электропроводящего троса;
- пропускание электропроводящего троса через первичную и вторичную тороидальные катушки индуктивности, размещенные в корпусе электронного пломбировочного устройства с зазором относительно друг друга;
- возбуждение электромагнитного поля в первичной катушке индуктивности;
- контроль величины электродвижущей силы (далее - ЭДС) во вторичной катушке индуктивности;
- передачу по беспроводной связи информации о контролируемом параметре посредством передающего электронного модуля.
Недостатками ближайшего аналога являются:
- повышенная сложность аппаратной реализации, что обусловлено наличием в конструкции электронного пломбировочного устройства двух тороидальных катушек индуктивности;
- низкая достоверность контроля сохранности опломбированных объектов, поскольку способ не позволяет отследить действия злоумышленников, которые электрически замыкают часть петли из токопроводящего троса, удаляют участок троса и получают несанкционированный доступ к охраняемому объекту.
Задачей заявляемого изобретения является создание способа контроля сохранности объекта, опломбированного тросовой пломбой, характеризующегося простотой реализации и повышенной достоверностью контроля сохранности опломбированных объектов.
Под повышением достоверности контроля сохранности опломбированных объектов понимается возможность распознавать не только обрыв петли из токопроводящего троса, но и изменение геометрии токопроводящего троса, в том числе, при электрическом замыкании его части с целью получения несанкционированного доступа к охраняемому объекту.
Технические результаты, на достижение которых направлено изобретение, заключаются в упрощении аппаратной реализации и повышении достоверности способа контроля сохранности объекта, опломбированного тросовой пломбой.
Указанные технические результаты достигаются в способе контроля сохранности объекта посредством электронного пломбировочного устройства, в состав которого входят, по меньшей мере, тороидальная катушка индуктивности, генератор импульсных колебаний, измеритель и микроконтроллер, при котором формируют сторожевой контур в виде замкнутой петли из токопроводящего троса, проходящий через тороидальную катушку индуктивности электронного пломбировочного устройства, возбуждают посредством генератора импульсные сигналы в тороидальной катушке индуктивности и наводят ЭДС в сторожевом контуре.
Указанные технические результаты достигаются тем, что
после надевания пломбы для петли токопроводящего троса определяют нормальную величину комплексного импеданса магнитно-связанной системы, состоящей из замкнутого в петлю токопроводящего троса и тороидальной катушки индуктивности, задают и запоминают интервал допустимых изменений величины комплексного импеданса,
периодически определяют текущую величину комплексного импеданса указанной магнитно-связанной системы, и при выходе текущей величины комплексного импеданса за пределы интервала допустимых изменений делают вывод о несанкционированном вторжении на охраняемый объект.
При этом электронное пломбировочное устройство могут снабжать, по меньшей мере, одним датчиком параметра окружающей среды, измерять параметр окружающей среды и корректировать границы интервала допустимых значений, исходя из измеренных значений параметра окружающей среды.
Под параметрами окружающей среды понимают, например, температуру, влажность, давление.
При этом электронное пломбировочное устройство могут снабжать, по меньшей мере, одним датчиком, реагирующим на изменение условий эксплуатации, например, датчиком вибрации или датчиком ускорения, и корректировать границы интервала допустимых значений, исходя из измеренных значений упомянутого выше датчика.
Простота аппаратной реализации способа достигается за счет использования в электронном пломбировочном устройстве одной тороидальной катушки индуктивности.
Повышение достоверности способа контроля сохранности объекта, опломбированного тросовой пломбой, достигается за счет определения состояния токопроводящего троса, в частности, изменения его геометрии и электрического замыкания части петли токопроводящего троса. Как показали исследования, величина комплексного импеданса магнитно-связанной системы, состоящей из замкнутого в петлю электропроводящего троса исходной длины и тороидальной катушки индуктивности, зависит от геометрии и длины электропроводящего троса, а также изменения параметров окружающей среды (температуры, влажности) и условий эксплуатации (вибрации, ускорения).
Изобретение поясняется следующими изображениями.
На Фиг. 1 изображена блок-схема электронного пломбировочного устройства для реализации способа контроля сохранности объекта. На Фиг. 2 (а, b) показана схема замещения для двух магнитно связанных катушек, из которых в качестве первой выступает тороидальная катушка индуктивности, а в качестве второй - петля из токопроводящего троса. Позициями на Фиг. 1 обозначены:
1 - токопроводящий трос;
2 - тороидальная катушка индуктивности;
3 - генератор импульсных сигналов;
4 - измеритель;
5 - микроконтроллер.
На схеме замещения, представленной на Фиг. 2 (а, b), проставлены следующие обозначения:
U1 - напряжение, приложенное к тороидальной катушке индуктивности;
I1 - ток, протекающий через витки тороидальной катушки индуктивности;
U2 - ЭДС, наведенная в петле токопроводящего троса;
I2 - ток, протекающий через токопроводящий трос;
Z2 - импеданс части троса имеющего магнитную связь с тороидальной катушкой;
ZL - комплексное сопротивление токопроводящего троса;
Zm - комплексное сопротивление;
Zeqv - комплексный импеданс магнитно-связанной системы;
Re_eqv - реальная составляющая комплексного импеданса магнитно-связанной системы;
J*Im_eqv - мнимая составляющая комплексного импеданса магнитно-связанной системы.
Способ был успешно реализован посредством электронного пломбировочного устройства, блок-схема которого приведена на Фиг. 1
Устройство включает в себя сторожевой контур, выполненный в виде замкнутой петли из токопроводящего троса 1, тороидальную катушку 2 индуктивности, генератор 3 импульсных сигналов, измеритель 4 и микроконтроллер 5.
В электронном пломбировочном устройстве наиболее просто можно реализовать датчик температуры для измерения параметра (температуры) окружающей среды.
Устройство может быть дополнительно снабжено датчиками для измерения параметров окружающей среды (датчиком влажности, датчиком давления) и датчиками, которые позволяют учитывать условия эксплуатации (датчик вибрации, датчик ускорения, датчик наклона). При опросе каждого дополнительного датчика увеличивается энергопотребление электронного пломбировочного устройства, однако период опроса датчика может быть выбран с учетом информации, поступающей от других датчиков.
Тороидальную катушку 2 индуктивности, генератор 3 импульсных сигналов, измеритель 4 и микроконтроллер 5 размещают в корпусе электронного пломбировочного устройства.
Токопроводящий трос 1 проходит через отверстие в тороидальной катушке 2 индуктивности.
Следует заметить, что, исходя из известного уровня техники, вышеозначенное электронное пломбировочное устройство может быть снабжено передающим электронным модулем для беспроводной передачи информации о несанкционированном вторжении на охраняемый объект, например, в диспетчерский центр, пункты доставки и отправления опломбированных грузов.
В устройстве, представленном на Фиг. 1, реализуют следующие действия.
Вырабатывают посредством генератора 3 импульсные сигналы, которые подают на обмотку тороидальной катушки 2 индуктивности.
Возбуждают электромагнитное поле в тороидальной катушке 2 индуктивности.
Наводят ЭДС в сторожевом контуре из токопроводящего троса 1. Током, протекающим в сторожевом контуре из токопроводящего троса 1, в свою очередь, создают за счет явления самоиндукции электромагнитное поле в тороидальной катушке индуктивности 2.
Наведенная при этом ЭДС суммируется с напряжением генератора 3 импульсных сигналов и влияет на величину результирующего комплексного значения импеданса магнитно-связанной системы, состоящей из замкнутого в петлю токопроводящего троса 1 и тороидальной катушки 2 индуктивности (см. Фиг. 2, а и б).
Параметры наведенной ЭДС и тока в тороидальной катушке индуктивности 2 измеряют при помощи измерителя 4. При этом определяют амплитудные и фазовые составляющие тока и напряжения в тороидальной катушке 2 индуктивности, магнитно связанной с токопроводящим тросом 1.
Микроконтроллером 5 обрабатывают величины, измеренные измерителем 4, и вычисляют величины реальной и мнимой части комплексного импеданса магнитно-связанной системы, состоящей из замкнутого троса 1 и тороидальной катушки 2 индуктивности.
В случае снабжения электронного пломбировочного устройства датчиками для измерения параметров окружающей среды, измеряют текущие параметры окружающей среды.
В случае снабжения электронного пломбировочного устройства датчиком вибрации, измеряют параметры вибрации, которые характеризуют условия эксплуатации.
Для реализации способа выполняют следующие действия.
Устанавливают на охраняемый объект сторожевой контур, выполненный в виде замкнутой петли из токопроводящего троса нужной длины.
Для установленной петли токопроводящего троса определяют нормальную величину комплексного импеданса магнитно-связанной системы, состоящей из замкнутого в петлю токопроводящего троса исходной длины и тороидальной катушки индуктивности, задают и запоминают в запоминающем устройстве микроконтроллера интервал допустимых изменений величины комплексного импеданса.
Периодически определяют текущую величину комплексного импеданса указанной магнитно-связанной системы, и при выходе текущей величины комплексного импеданса за пределы интервала допустимых изменений делают вывод о несанкционированном вторжении на охраняемый объект. При этом в случае снабжения электронного пломбировочного устройства датчиками для измерения параметров окружающей среды (датчиком температуры и т.п.) или датчиками для отслеживания условий эксплуатации (датчик вибрации, датчик ускорения, датчик наклона) отслеживают показания датчиков и корректируют границы интервала допустимых значений, исходя из показаний датчиков. Понятно, например, что при наличии вибрации, возникающей при перемещении охраняемого объекта на транспортном средстве, границы интервала допустимых значений величины комплексного импеданса должны быть расширены (в разумных пределах). Сигнал о несанкционированном вторжении на охраняемый объект по беспроводной связи могут передавать в диспетчерский центр, пункты доставки и отправления опломбированных грузов.
Проверено на практике использование отрезков токопроводящего троса диаметром 3 и 5 мм и длиной от 50 см до 150 см для уверенного определения изменений состояния сторожевого контура, выполненного в виде петли из электропроводящего троса, а именно - электрического закорачивания части контура, изменения геометрии петли и разрыва сторожевого контура.
Выявлено и исследовано для практического использования влияние температуры и вибрации на текущую величину комплексного импеданса магнитно-связанной системы, состоящей из замкнутого троса и тороидальной катушки индуктивности.
Наличие в составе электронного пломбировочного устройства микроконтроллера позволило реализовать корректировку частоты генератора импульсных сигналов для получения оптимальной с точки зрения энергосбережения взаимосвязи между катушкой 2 индуктивности и сторожевым контуром 1.
Проведенные патентные исследования подтверждают мировую новизну предлагаемого технического решения.