Способ охранной сигнализации и устройство для его осуществления

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) 1. Способ охранной сигнализации, заключающийся в передаче передатчиком через линию передач к приемнику сигнала, его частотной селекции, выделении изменений измеряемого параметра сигнала, вызванных вторжением нарушителя в контролируемую зону, их усилении, сравнении с пороговым значением и выработке сигнала тревоги, отличающийся тем, что в качестве сигнала используют ультравысокочастотный сигнал, с помощью которого возбуждают в линии передачи электромагнитное поле, выделение изменений которого используют для формирования сигнала тревоги при автоматическом поддержании неизменным среднего значения амплитуды принятого сигнала. 2. Устройство охранной сигнализации, содержащее передатчик, соединенный с приемником посредством линии передачи, блок формирования и обработки сигналов, содержащий пороговый и исполнительный блоки, отличающееся тем, что в передатчик и приемник введены согласующие блоки, в блок формирования и обработки сигналов введены синхронизатор, первый выход которого соединен со входом передатчика, последовательно соединенные видеоусилитель, вход которого является входом блока формирования и обработки сигналов, синхронный детектор,управляющий вход которого 2780 1 соединен со вторым выходом синхронизатора, повторитель напряжения и полосовой фильтр нижних частот, блок выработки напряжения автоматической регулировки усиления, усилитель приращений, инерционный фильтр, дополнительный пороговый блок и схема ИЛИ, причем вход первого согласующего блока соединен с выходом генератора ультравысокой частоты передатчика, вход которого является входом передатчика, выход первого согласующего блока соединен со входом линии передачи, вход второго согласующего блока соединен с выходом линии передачи, выход соединен через резонансный фильтр приемника с детектором приемника, выход которого является выходом приемника и соединен со входом блока формирования и обработки сигналов, вход блока выработки напряжения автоматической регулировки усиления соединен с выходом повторителя напряжения, выходс управляющим входом видеоусилителя, вход усилителя приращений соединен с выходом полосового фильтра нижних частот, выходсо входом порогового блока, выход которого соединен с первым входом схемы ИЛИ, вход дополнительного порогового блока через инерционный фильтр соединен с выходом полосового фильтра нижних частот, выход соединен со вторым входом схемы ИЛИ, выход которой соединен с входом исполнительного блока.(56) 1. Акульшин П.К. и др. Теория связи по проводам. - М, 1940. 2. Заявка ФРГ 2806448, МПК 08 13/24, 1979. 3. Заявка ФРГ 0068050, МПК 08 13/24, 1982. 4. Патент США 4 415 885, МПК 08 13/24, 1983. Предлагаемые способ охранной сигнализации и устройство для его осуществления относятся к системам тревожной сигнализации, срабатывающих при воздействии на распределение электромагнитного поля и могут быть использованы при построении технических средств охраны различных объектов, в том числе периметров наружных сооружений. Широкое применение для охраны периметров находят емкостные устройства охранной сигнализации. Однако, на их работу значительное влияние оказывают метеофакторы. Практически не зависят от метеофакторов устройства, работающие на ультравысоких и сверхвысоких частотах (более 300 МГц). В радиотехнике имеет место явление распределения интенсивности электромагнитного поля вдоль линии передачи высокочастотной электромагнитной энергии 1, которое может быть использовано в различных практических целях. Известны способы охранной сигнализации, позволяющие создавать контролируемые зоны узконаправленным излучением и приемом высокочастотной электромагнитной энергии 2 или интерференционным полем стоячих волн в замкнутом пространстве 3. Наиболее близким к предлагаемому является способ охранной сигнализации, заключающийся в передаче передатчиком через линию передачи к приемнику сигнала, его частотной селекции, выделении изменений измеряемого параметра сигнала, вызванных вторжением нарушителя в конторолируемую зону 4. Недостаток этого способа - трудно создать линейные контролируемые зоны в требуемых направлениях,достаточно защищенными от воздействия радиопомех и метеофакторов. Задачей изобретения является расширение возможностей способа надежной всепогодной охранной сигнализации для охраны различных объектов вдоль требуемых направлений. Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе охранной сигнализации, заключающемся в передаче передатчиком через линию передач к приемнику сигнала, его частотной селекции, выделении изменений измеряемого параметра сигнала, вызванных вторжением нарушителя в контролируемую зону, их усилении, сравнении с пороговым значением и выработке сигнала тревоги, согласно изобретению в качестве сигнала используют ультравысокочастотный сигнал, с помощью которого возбуждают в линии передачи электромагнитное поле, выделение изменений которого используют для формирования сигнала тревоги при автоматическом поддержании неизменным среднего значения амплитуды принятого сигнала. Известны устройства для осуществления охранной сигнализации с использованием радиоволн 2. Наиболее близким к предлагаемому является устройство 4, содержащее передатчик, соединенный с приемником посредством линии передачи, блок формирования и обработки сигналов, содержащий пороговый и исполнительный блоки. Недостаток этого устройства - трудно применить его для создания линейных контролируемых зон в требуемых направлениях с достаточной надежностью работы в условиях радиопомех и под воздействием метеофакторов. Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства для надежной всепогодной охраны различных объектов вдоль требуемых направлений. Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве охранной сигнализации, содержащем передатчик,соединенный с приемником посредством линии передачи, блок формирования и обработки сигналов, содержащий пороговый и исполнительный блоки, согласно изобретению в передатчик и приемник введены согласующие блоки, в блок формирования и обработки сигналов введены синхронизатор, первый выход которого соединен со входом пере 2 2780 1 датчика, последовательно соединенные видеоусилитель, вход которого является входом блока формирования и обработки сигналов, синхронный детектор, управляющий вход которого соединен со вторым выходом синхронизатора,повторитель напряжения и полосовой фильтр нижних частот, блок выработки напряжения автоматической регулировки усиления, усилитель приращений, инерционный фильтр, дополнительный пороговый блок и схема ИЛИ,причем вход первого согласующего блока соединен с выходом генератора ультравысокой частоты передатчика, вход которого является входом передатчика, выход первого согласующего блока соединен со входом линии передачи, вход второго согласующего блока соединен с выходом линии передачи, выход соединен через резонансный фильтр приемника с детектором приемника, выход которого является выходом приемника и соединен со входом блока формирования и обработки сигналов, вход блока выработки напряжения автоматической регулировки усиления соединен с выходом повторителя напряжения, выход - с управляющим входом видеоусилителя, вход усилителя приращений соединен с выходом полосового фильтра нижних частот, выход - со входом порогового блока, выход которого соединен с первым входом схемы ИЛИ, вход дополнительного порогового блока через инерционный фильтр соединен с выходом полосового фильтра нижних частот, выход соединен со вторым входом схемы ИЛИ, выход которой соединен с входом исполнительного блока. Устройство предлагаемого изобретения поясняется структурной схемой, представленной на фигуре. На схеме обозначено 1 - передатчик ультравысокой частоты, состоящий из генератора 2 и согласующего блока 3 передатчика 4 - линия передачи 5 - приемник, состоящий из согласующего блока 6, входного резонансного фильтра 7 и детектора 8 9 - блок формирования и обработки сигналов, состоящий из синхронизатора 10, разъемов 11 внешнего запуска и 12 синхронизации, видеоусилителя 13, синхронного детектора 14,повторителя напряжения 15, блока выработки напряжения автоматической регулировки усиления 16, полосового фильтра нижних частот 17, усилителя приращений 18, порогового блока 19, инерционного фильтра 20, дополнительного порогового блока 21, схемы ИЛИ 22 и исполнительного блока 23. Передатчик 1 служит для выработки и передачи электромагнитной энергии от генератора 2 ультравысокой частоты, работающего в импульсном режиме, через согласующий блок 3, в линию 4 передачи. Генератор соединяют с согласующим блоком отрезком коаксиального кабеля и реализуют на транзисторе типа КТ 306. Линия передачи 4 служит для создания ультравысокочастотной контролируемой зоны охраны. Приемник 5 служит для приема сигнала с линии 4 через согласующий блок 6, его высокочастотной селекции во входном резонансном фильтре 7 и преобразования в видеоимпульсы при помощи детектора 8 на диоде типа Д 604. Блок формирования и обработки сигналов 9 служит для выработки импульсов модуляции, управления синхронным детектором и внешней синхронизации, для усиления, преобразования, выделения и обработки полезного сигнала и формирования сигнала тревоги. Синхронизатор 10 формирует импульсы модуляции, управления синхронным детектором и внешней синхронизации, он может работать либо в автоматическом режиме, либо управляться внешними импульсами запуска, поступающими через разъем 11 в ждущем режиме. Разъем 12 служит для съема синхронизирующих импульсов. Синхронизатор реализуют на транзисторах типа КТ 3102 и КТ 3107. Видеоусилитель 13 служит для усиления импульсов. поступающих с приемника 5, реализуют на операционном усилителе типа К 140. Синхронный детектор 14 осуществляет временную селекцию поступающих с видеоусилителя импульсов и их преобразование в постоянное медленноменяющееся напряжение, реализуют на полевом транзисторе типа КП 303. Повторитель напряжения 15 служит для согласования синхронного детектора с последующими каскадами, реализуют на операционном усилителе типа К 140. Блок 16 вырабатывает напряжение, обеспечивающее автоматическую регулировку усиления видеоусилителя, реализуют на транзисторах типа КТ 3102 и диодах типа Д 9. Полосовой фильтр 17 нижних частот, совместно с блоком 16 автоматической регулировки усиления, выделяет полезный сигнал в спектре частот, соответствующем скорости движения предполагаемого нарушителя. Усилитель 18 приращений выделяет и усиливает полезный сигнал, пороговый блок 19 формирует управляющее напряжение при превышении полезным сигналом установленного порога, реализуют на транзисторах КТ 3107. Инерционный фильтр 20 пропускает только медленные изменения сигнала. Дополнительный пороговый блок 21 вырабатывает управляющее напряжение в случае уменьшения сигнала на выходе повторителя напряжения ниже установленного порога, реализуют на операционном усилителе типа К 140. Схема 22 осуществляет логическую операцию ИЛИ,реализуют на транзисторах КТ 3107. Исполнительный блок 23 формирует необходимой длительности сигнал тревоги, реализуют на транзисторах КТ 3107 и реле типа РЭС 49. Импульсы ультравысокочастотной энергии передатчика 1, через его согласующий блок 3, поступают в линию 4 передачи, являющейся чувствительным элементом устройства охранной сигнализации, и возбуждают в ней электромагнитное поле. С линии передачи сигнал поступает через согласующий блок 6 в приемник 5, расположенный в противоположном конце линии. При помощи высокочастотного резонатора 7 принятый сигнал селектируют по частоте и подают на детектор 8. Видеоимпульсы с детектора приемника поступают в видеоусилитель 13 блока формирования и обработки сигналов, где усиливаются до необходимой величины и поступают на один вход синхронного детектора 14. На другой вход синхронного детектора подают селекторные импульсы с синхронизатора 10. Синхронизатор вырабатывает импульсы в качестве питающего напряжения для генератора 2 ультравысокой частоты и селекторные импульсы для синхронного детектора 14, длительностью порядка 0,5 мс, периодом повторения порядка 50 мс. В ждущем режиме работы на запуск синхронизатора подают внешние импульсы от такого же соседнего устройства, через 3 2780 1 разъем 11. С разъема 12 снимают импульсы для запуска соседних устройств. Синхронный детектор все время находится в закрытом состоянии и открывается селекторными импульсами лишь на время поступления импульсов с выхода видеоусилителя. В синхронном детекторе видеоимпульсы преобразуются в постоянное напряжение, пропорциональное их амплитуде, которое через повторитель 15 напряжения полают на блок 16 автоматической регулировки усиления и на полосовой фильтр 17. С одного выхода полосового фильтра сигнал, через усилитель 18 приращений,поступает на вход порогового блока 19, с другого выхода, через инерционный фильтр 20 - на вход дополнительного порогового блока 21. Блок 16 автоматически поддерживает относительно неизменным напряжение на выходе повторителя 15 при медленных изменениях сигнала, принятого с линии передачи, вызываемых различными дестабилизирующими факторами. Полосовой фильтр и блок автоматической регулировки усиления обеспечивают прохождение сигналов лишь в спектре частот, соответствующем предполагаемой скорости движения нарушителя. В установившемся состоянии сигнал с линии 4 поступает в приемник 5 постоянной амплитуды, напряжение на выходе повторителя 15 тоже будет постоянным и на выходах усилителя 18 приращений, пороговых блоков 19 и 21, схемы 22 ИЛИ установятся относительные нулевые значения, что соответствует дежурному состоянию исполнительного блока 23. Приближение нарушителя к проводам линии 4 передачи вызовет в ней перераспределение электромагнитного поля и изменение амплитуды видеоимпульсов в приемнике 5, что приведет к изменению напряжения на выходе повторителя 15 и на выходе усилителя 18 приращений появится полезный сигнал, при превышении которым установленного порога, пороговый блок 19, затем блок 22 сформируют управляющее напряжение и исполнительный блок 23 выработает сигнал тревоги. Если же по какой-либо причине сигнал на выходе приемника 5 уменьшится на столько, что напряжение на выходе повторителя 15 в течение некоторого времени окажется ниже минимального порога, то появится управляющее напряжение на выходе дополнительного порогового блока 21. Таким образом, устройство охранной сигнализации вырабатывает сигнал тревоги в случае возмущений, вызванных вторжением нарушителя, либо в случае пропадания сигнала на выходе приемника, обеспечивая автоконтроль исправности устройства. Один комплект линии 4 передачи представляет собой два металлических, желательно медных, провода диаметром 0,5-2 мм, закрепленных на изоляторах через 2-5 м по охраняемой линии, например, по вершине ограждения. Расстояние между проводами, либо провод - Земля, может быть 20-50 см. Вблизи проводов линии образуется ультравысокочастотное электромагнитное поле, создавая контролируемую зону, размеры которой устанавливают регулировками на входах видеоусилителя 13 и усилителя 18 приращений, определяя чувствительность устройства. Практически чувствительность может устанавливаться такой, что нарушитель будет обнаружен при приближении к проводам на расстояние от 50 см и до касания проводов. Предлагаемое устройство охранной сигнализации позволяет гарантированно контролировать участок протяженностью до 200 м. При необходимости увеличить протяженность или глубину контролируемой зоны она разбивается на отдельные участки, на каждом из которых устанавливают отдельное устройство. При этом, в первом устройстве включают автоколебательный режим работы синхронизатора 10, а в остальных - ждущий режим, синхронизирующие импульсы предыдущего устройства с разъема 12 подают на разъем 11 последующего устройства. Импульсы синхронизации и модуляции соседних устройств сдвинуты по времени и работа каждого из них не влияет друг на друга. Устройство охранной сигнализации изготовлено и проверено в работе на различных объектах, получены положительные результаты. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 4