Емкостное средство обнаружения с объемной зоной обнаружения

Изобретение относится к техническим средствам охраны (ТСО) периметров объектов, в частности, к емкостным средствам обнаружения. Технический результат заключается в расширении объемной зоны обнаружения. за счет использования двух видов емкостных ЧЭ, образующих соответственно две обкладки конденсатора, изменение емкости которого измеряется и контролируется разработанной схемой средства обнаружения. Технический результат достигается созданием емкостного средства обнаружения, содержащего два чувствительных элемента емкостного типа, соединенных со схемой средства обнаружения с помощью двух электрических шин, причем один из чувствительных элементов выполнен в виде опор из металлических элементов, установленных в грунт через изоляторы, а второй чувствительный элемент выполнен в виде полотна ограждения защитного, выполненного из изолированных от земли металлических элементов, и установленного перед первым чувствительным элементом, выполненным в виде опор из металлических элементов. При этом оба чувствительных элемента емкостного типа образуют две обкладки конденсатора, создающие объемную зону обнаружения. Кроме того, первая и последняя опора емкостного чувствительного элемента, выполненного в виде опор из металлических элементов, установлены напротив начала и конца емкостного чувствительного элемента заграждения защитного соответственно. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к техническим средствам охраны (ТСО) периметров объектов, в частности, к емкостным средствам обнаружения.

Известны технические средства охраны с емкостными чувствительными элементами (далее ЧЭ) и емкостными приборами. Так АО «ФЦНИВТ «СНПО «Элерон», г. Москва, серийно выпускает сигнализационные емкостные заграждения, предназначенные для использования совместно с емкостными приборами Радиан-15 МП ЦКДИ.425511.013, Радиан-16 ЦКДИ.425511.018, «Ромб-12МП» ФАБИ.425121.005. В сигнализационных емкостных заграждениях серии «Ярус» для полотна заграждения (являющегося ЧЭ) применяют стальную проволоку, колючую проволоку, плоскую спираль, которые закрепляются через переходники (изоляторы) на металлическом, бетонном или кирпичном заграждении (см. сайт http://www.eleron.ru/production/perimeter, 04.01.2022). Емкостной прибор Радиан-15МП, ЦКДИ.425511.013 вырабатывает сигнал срабатывания при касании ЧЭ голой рукой или в перчатке (https://www.eleron.ru/files/docs/prod/21012014radian-15mp.pdf).

Емкостной прибор Радиан-16 ЦКДИ.425511.018 имеет объемную зону обнаружения и вырабатывает сигнал срабатывания не только при касании, но и при приближении нарушителя к ЧЭ на расстояние менее 0,5 м, (см. сайт https://www.eleron.ru/files/docs/prod/radian-16.pdf).

Принцип работы этих средств основан на регистрации изменения электрической емкости полотна сигнального заграждения относительно «земли» при попытках нарушителя перелезть через это заграждение или разрушить его.

В приведенных выше системах и устройствах сигналы срабатывания вырабатываются в случае непосредственного контакта нарушителя с ЧЭ или приближении к нему на расстоянии вытянутой руки. При этом системы и устройства допускают возможность нахождения нарушителя рядом с ЧЭ на расстоянии более 0,5 м продолжительное время без выработки сигнала срабатывания. В это время нарушитель может заниматься изучением конструкции ЧЭ, перемещаться вдоль ЧЭ, переходить на другие участки охраняемого рубежа, выполнять технические действия для дезорганизации караульных служб, подготавливать преодоление охраняемого рубежа путем подкопа или перелаза, т.е. эти системы не позволяют фиксировать нарушителей, преодолевающих запретную зону ухищренными способами. Очевидно, что такие системы и устройства обладают существенными недостатками при их однорубежном, плоскостном использовании и для обеспечения надлежащего обнаружения нарушителя на особо важных объектах требуют, например, установки дополнительных рубежей охраны или использование ТСО с объемной зоной обнаружения. Объемная зона обнаружения емкостного средства обнаружения - это часть пространства, в котором вырабатывается сигнал срабатывания при появлении нарушителя как при касании, так и без касания емкостных чувствительных элементов.

Исходя из тактических принципов охраны объектов, ширина такой зоны должна быть более 2 м.

Известно изобретение «Емкостное устройство обнаружения», описанное в патенте RU 2688734 С1, опубликованном 22.05.2019 Бюл. №15, содержащее, по меньшей мере, два чувствительных элемента емкостного типа, соединенные со схемой средства обнаружения, в котором каждый чувствительный элемент выполнен из проводящего материала в виде стержня, установленного на изоляторе, закрепленном на опоре заграждения, а чувствительные элементы соединены со схемой средства обнаружения с помощью двух электрических шин, при этом, по меньшей мере, два чувствительных элемента образуют соответственно две обкладки конденсатора, подключенные соответственно к первой и второй электрическим шинам. Схема средства обнаружения выполнена с возможностью контроля изменения емкости указанного конденсатора.

Зона обнаружения формируется ЧЭ в виде стержней высотой до 2 м, установленных вертикально на расстоянии от 1,5 до 4 м друг от друга. Зона обнаружения имеет высоту до 1,5 м, ширину не менее 0, 5 м между ЧЭ и до 2 м на краях около них.

Эти данные проверены и подтверждены экспериментальным путем при проведении испытаний изделия при различных расстояниях между чувствительными элементами.

Данное емкостное средство обнаружения является ближайшим аналогом заявляемого технического средства, т.е. прототипом.

Недостатком данного емкостного средства обнаружения является отсутствие элементов, затрудняющих преодоление рубежа и относительно малая по ширине зона обнаружения 0,5-2,0 м.

Задачей заявляемого изобретения является создание емкостного средства обнаружения, которое сможет решить проблему отсутствия элементов, затрудняющих преодоление рубежа, с расширением объемной зоны обнаружения. Таким элементом может быть заграждение, выполненное из металлических материалов различной конструкции, закрепленных при помощи изоляторов на опорах заграждения и в то же время являться ЧЭ емкостного типа.

Техническим результатом, получаемым при осуществлении заявляемого изобретения емкостного средства обнаружения, является создание средства обнаружения с элементом, затрудняющим преодоление рубежа, с учетом расширения объемной зоны обнаружения, и расширения тактических возможностей обнаружения нарушителей, преодолевающих рубеж охраны ухищренными способами за счет использования двух видов емкостных ЧЭ, образующих соответственно две обкладки конденсатора, изменение емкости которого измеряется и контролируется разработанной схемой средства обнаружения. Один вид - емкостной ЧЭ в виде полотна заграждения защитного, выполненный из изолированных от земли металлических элементов, другой - емкостной ЧЭ в виде опор, выполненных из металлических элементов, установленных в грунт через изоляторы. Размеры емкостного заграждения и количество опор другого ЧЭ определяются размерами необходимой зоны обнаружения, при этом оба чувствительных элемента образуют две обкладки конденсатора, подключенные соответственно с помощью электрических шин к схеме средства обнаружения.

Технический результат достигается созданием емкостного средства обнаружения, содержащего два чувствительных элемента емкостного типа, соединенных со схемой средства обнаружения с помощью двух электрических шин, изоляторы, в котором один из чувствительных элементов выполнен в виде опор из металлических элементов, установленных в грунт через изоляторы, а второй чувствительный элемент выполнен в виде полотна ограждения защитного, выполненного из изолированных от земли металлических элементов, и установленного перед чувствительным элементом, выполненным в виде опор из металлических элементов, установленных в грунт через изоляторы.

Кроме того, оба чувствительных элемента емкостного типа представляют собой две обкладки конденсатора, создающие объемную зону обнаружения.

Кроме того, первая и последняя опора емкостного чувствительного элемента, выполненного в виде опор из металлических элементов, установлены напротив начала и конца емкостного чувствительного элемента заграждения защитного соответственно.

Кроме того, емкостные чувствительные элементы в виде опор устанавливают на расстоянии 4-10 м друг от друга и от емкостного чувствительного элемента заграждения защитного.

Изобретение поясняется чертежами.

На Фиг. 1 показана структурная схема емкостного средства обнаружения.

На Фиг. 2 схематично показано размещение емкостного ЧЭ заграждения защитного и емкостного ЧЭ в виде опор на местности с расширенной объемной зоной обнаружения между ними.

На Фиг. 3 схематично показано сечение зоны обнаружения в горизонтальной плоскости заявляемого емкостного средства обнаружения, где:

- х отмечено местоположение емкостного чувствительного элемента в виде опор,

- хх отмечено местоположение емкостного заграждения защитного,

- сплошной линией отмечена граница зоны обнаружения.

На Фиг. 4 схематично показано сечение зоны обнаружения в вертикальной плоскости заявляемого емкостного средства обнаружения, где:

- х отмечено местоположение емкостных чувствительных элементов в виде опор,

- хх отмечено местоположение емкостного заграждения защитного,

- сплошной линией отмечена граница зоны обнаружения.

Емкостное средство обнаружения (Фиг. 1) содержит два чувствительных элемента емкостного типа (1) и (2), один из чувствительных элементов (2) выполнен в виде опор, установленных в грунт через изоляторы (3), другой чувствительный элемент выполнен в виде полотна ограждения защитного (1), выполненного из изолированных от земли металлических элементов, и установленного перед чувствительным элементом (2). Оба чувствительных элемента (1), (2) образуют две обкладки конденсатора, создавая объемную зону обнаружения. Контроль изменения емкости указанного конденсатора осуществляют схемой средства обнаружения (5). Чувствительный элемент (2), выполненный в виде опор и полотно ограждения защитного (1) подключены соответственно к электрическим шинам (6), (7), соединенным со схемой средства обнаружения (5).

Емкостной ЧЭ заграждения защитного (1) может быть выполнен из стальной проволоки, или колючей проволоки, или решетки или другого металла, закрепленных через переходники (изоляторы) или пластиковые стойки, на опорах заграждения защитного (деревянных, металлических, бетонных и т.п.).

Емкостной ЧЭ в виде опор выполнен из металлических элементов (2), установленных через изоляторы (3) на заглубленных в земле опорах, или фундаментах, или точечных фундаментах (4). Чувствительный элемент (2) в виде опор, может быть выполнен из штыря, стержня, который может быть выполнен из трубы с конусообразной верхней частью и цилиндрической нижней частью, закрывающими изолятор и выполняющий роль защитного кожуха, защищающего от воздействия внешней среды (дождя, снега, пыли, солнечного излучения и т.д). Первая и последняя опора емкостного ЧЭ (2) предпочтительно установлены напротив начала и конца емкостного ЧЭ заграждения защитного (1) соответственно.

Зона обнаружения (21) заявляемого емкостного средства обнаружения имеет вид, представленный на Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4. Эти данные проверены и подтверждены экспериментальным путем при проведении испытаний изделия. Опоры емкостного ЧЭ (2) могут быть установлены на расстоянии 4-10 м друг от друга и от емкостного ЧЭ (1) заграждения защитного вдоль рубежа охраны. При расстоянии между ними и от емкостного заграждения защитного 10 м, высоте опоры емкостного ЧЭ (2) 1,5-2 м, высоте емкостного заграждения защитного 3-3,5 м - высота зоны обнаружения у емкостного ЧЭ заграждения защитного будет составлять 3-3,5 м, высота зоны обнаружения у емкостного ЧЭ в виде опор 1,5-2 м, ширина зоны обнаружения будет составлять 8-10 м.

Схема средства обнаружения обеспечивает непрерывный контроль изменения указанной емкости. Размеры зоны обнаружения определяются как размерами и расположением чувствительных элементов, так и параметрами схемы средства обнаружения (рабочей частотой и напряжением генератора синусоидального напряжения, выбранными значениями порогов при настройке).

Схема средства обнаружения (5) содержит генератор синусоидального напряжения (8), формирователь опорных напряжений (9), усилитель мощности (10), один выход которого соединен с электрической шиной (6), а вход соединен с выходом генератора синусоидального напряжения (8), при этом другой выход генератора синусоидального напряжения (8) соединен с входом формирователя опорных напряжений (9), усилитель (11), вход которого соединен с электрической шиной (7), а выход с входом полосового фильтра (12), выход которого подключен к входам синхронных детекторов реактивного канала (13) и активного канала (14), вторые входы которых соединены с соответственными выходами формирователя опорных напряжений (9), при этом выходы синхронных детекторов реактивного канала (13) и активного канала (14) подключены к первому и второму портам микроконтроллера (15), причем третий порт микроконтроллера (15) соединен с блоком регулировок пороговых значений и режимов (16), а четвертый соединен с блоком связи с системой сбора и обработки информации (17). Усилитель мощности (10) и усилитель (11) подключены к очагу заземления (19). Схема средства обнаружения (5) выполнена с возможностью контроля изменения емкости указанного конденсатора. Микроконтроллер (15) выполняет усиление, оцифровку, фильтрацию верхних и нижних частот, с определенными характеристиками, и последующую обработку в соответствии с алгоритмом обнаружения сигналов от нарушителя по заданной в его памяти программе. Схема средства обнаружения (5) питается от блока питания (18), формирующего необходимые напряжения для составных частей прибора.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Напряжение с генератора синусоидального напряжения (8) поступает на усилитель мощности (10) и далее через электрическую шину (6) на емкостной ЧЭ заграждения защитного (1), представляющий собой одну из обкладок конденсатора. При этом, появление нарушителя в зоне обнаружения вызывает сигнал с емкостного ЧЭ (2) в виде опор, являющихся другой обкладкой конденсатора, подключенной к электрической шине (7). Этот сигнал поступает на вход усилителя (11), с выхода которого усиленный сигнал через полосовой фильтр (12), выделяющий сигнал рабочей частоты, поступает на синхронные детекторы реактивного (13) и активного (14) каналов, на другие входы синхронных детекторов СД_С и СД_R поступают напряжения с формирователя опорных напряжений (9), имеющий фазовый сдвиг π/2. С выхода синхронного детектора реактивного канала (13), соответствующего емкостной составляющей, и с выхода синхронного детектора активного сигнала (14), соответствующего активной составляющей, сигналы поступают на микроконтроллер (15), в котором преобразуются с помощью аналого-цифровых преобразований в цифровой вид и далее обрабатываются по определенному алгоритму обнаружения сигналов от нарушителя. В случае обнаружения сигналов, соответствующих амплитудным, частотным, временным параметрам, вызываемым появлением нарушителя в зоне обнаружения, микроконтроллер (15) выдает сигналы на блок связи (17) с ССОИ (системой сбора и обработки информации), который посылает сигнал срабатывания на ССОИ.

Построенное таким образом емкостное средство обнаружения с объемной зоной обнаружения вырабатывает сигналы срабатывания при преодолении нарушителем зоны обнаружения, создаваемой емкостным ЧЭ (1) заграждения защитного, являющегося физическим препятствием, и емкостным ЧЭ (2) в виде опор, движений в разных направлениях между емкостным ЧЭ заграждения защитного и емкостным ЧЭ в виде опор и будет обеспечивать расширенную объемную зону обнаружения нарушителя с размерами, определяемыми расстоянием между емкостным чувствительным элементом, выполненным в виде опор и емкостным чувствительным элементом в виде полотна ограждения защитного, их высотой, и параметрами схемы средства обнаружения, такими как рабочая частота и напряжение генератора, выбранными значениями порогов при настройке.

Таким образом, при промышленном применении указанного емкостного средства обнаружения с объемной зоной обнаружения достигается заявленный технический результат.

1. Емкостное средство обнаружения, содержащее два чувствительных элемента емкостного типа, изоляторы, отличающееся тем, что один из чувствительных элементов выполнен в виде опор из металлических элементов, установленных в грунт через изоляторы, и подключен к одной электрической шине, соединенной со схемой средства обнаружения, а другой чувствительный элемент выполнен в виде полотна ограждения защитного, выполненного из изолированных от земли металлических элементов, и подключенного к другой электрической шине, соединенной со схемой средства обнаружения, и установленного перед чувствительным элементом, выполненным в виде опор из металлических элементов, установленных в грунт через изоляторы, при этом оба чувствительных элемента емкостного типа образуют две обкладки конденсатора, создающие объемную зону обнаружения.

2. Средство обнаружения по п. 1, отличающееся тем, что первая и последняя опоры емкостного чувствительного элемента, выполненного в виде опор из металлических элементов, установлены напротив начала и конца емкостного ЧЭ заграждения защитного соответственно.

3. Средство обнаружения по п. 1, отличающееся тем, что емкостные чувствительные элементы в виде опор устанавливают на расстоянии 4-10 м друг от друга и от емкостного чувствительного элемента заграждения защитного.