Способ и устройство контроля состояния линейной части электризуемого заграждения и регистрации попыток её преодоления по динамическому мониторингу электрических параметров

Изобретение относится к области технических средств охраны и может использоваться для охраны периметров объектов, протяженных участков местности, с использованием в качестве чувствительного элемента линейной части электризуемого заграждения.

Из патента РФ №2639070 известен, принятый за прототип, способ распознавания объекта при его контакте с проволочным ограждением.

Способ распознавания объекта при его контакте с проволочным ограждением, включающий распознавание объекта по его электрическим характеристикам после подачи на проволочное ограждение зондирующих импульсов двух различных частот, анализ по электрическим характеристикам его дальнейших действий и принятие решения на подачу воздействующего напряжения на линейную часть.

Общими существенными признаками прототипа-способа, совпадающими с существенными признаками предлагаемого способа, являются следующие - способ контроля состояния линейной части электризуемого заграждения и регистрации попыток ее преодоления по динамическому мониторингу электрических параметров, включающий распознавание объекта по его электрическим характеристикам и принятие решения на подачу воздействующего напряжения на линейную часть.

Известно также устройство, реализующее данный способ - устройство для распознавания объекта при его контакте с проволочным ограждением, которое включает блок обработки и управления, измерительный блок, блок сигнализации, блок формирования воздействующего импульса.

Общими существенными признаками прототипа-устройства, совпадающими с существенными признаками предлагаемого технического решения, являются следующие - устройство контроля состояния линейной части электризуемого заграждения и регистрации попыток ее преодоления по динамическому мониторингу электрических параметров включает измерительный блок, блок управления, блок формирования отталкивающего и поражающего импульса.

Особенностью известного из прототипа способа распознавания объекта при его контакте с проволочным ограждением является то, что при контакте объекта с проволочным ограждением определение электрических характеристик (активного и реактивного сопротивлений) объекта осуществляется за счет подачи на проволочное ограждение зондирующих импульсов двух различных частот. Таким образом, производится измерение абсолютных значений электрических характеристик.

Распознавание объекта по его электрическим характеристикам - активному и реактивному сопротивлениям, не позволяет с большой долей вероятности определить факт касания проволочного ограждения тем или иным объектом, в связи с тем, что абсолютные значения электрических характеристик зависят от погодных условий. Таким образом, при выходе абсолютных значений электрических характеристик за фиксированные пределы вероятность ложных срабатываний будет достаточно высокой. Также, реактивное сопротивление оценивается только как единое значение без разделения на индуктивную и емкостную составляющие.

Техническими проблемами, решение которых обеспечивается предлагаемым техническим решением, являются следующие: повышение вероятности определения факта касания линейной части электризуемого заграждения объектом и как следствие уменьшение числа ложных срабатываний, а также повышение уровня информативности линейной части электризуемого заграждения.

Для решения данных технических проблем в способе контроля состояния линейной части электризуемого заграждения и регистрации попыток ее преодоления по динамическому мониторингу электрических параметров, включающем распознавание объекта по его электрическим характеристикам и принятие решения на подачу воздействующего напряжения на линейную часть, в отличие от прототипа, до начала эксплуатации производят экспериментальное измерение значений активного сопротивления, индуктивности и емкости линейной части электризуемого заграждения, характерных при отсутствии воздействия на линейную часть, при коротком замыкании и прикасании линейной части человеком, определяют значения процентного изменения электрических параметров линейной части при коротком замыкании и при касании человеком по отношению к электрическим параметрам при отсутствии воздействия на линейную часть; в процессе эксплуатации производят измерение текущих электрических параметров линейной части электризуемого заграждения и осуществляющих сравнение с предшествующими экспериментально измеренными значениями электрических параметров линейной части при отсутствии воздействия на нее, и при совпадении процентного соотношения с данными, полученными при проведении экспериментальных исследований, производят выдачу соответствующей информации о состоянии линейной части; в случае совпадения процентного изменения электрических параметров, характерного для касания человеком, принимают решение о подаче воздействующего напряжения на линейную часть.

Как частные варианты проведения экспериментальных измерений, возможно измерение на эталонном участке линейной части или на уже смонтированном на месте эксплуатации заграждении.

Для решения данных технических проблем в устройстве контроля состояния линейной части электризуемого заграждения и регистрации попыток ее преодоления по динамическому мониторингу электрических параметров, включающее блок обработки и управления, измерительный блок, блок сигнализации, блок формирования воздействующего импульса, в отличие от прототипа, измерительный блок дополнительно содержит устройства для измерения индуктивности и емкости.

Благодаря наличию данных существенных признаков способа и устройства достигаются следующие технические результаты - за счет постоянного сравнения текущих и экспериментальных параметров повышается вероятность определения факта касания линейной части электризуемого заграждения объектом и как следствие уменьшается число ложных срабатываний; также повышается уровень информативности линейной части электризуемого заграждения.

Предлагаемое изобретение может использоваться для охраны периметров объектов и протяженных участков местности с использованием в качестве чувствительного элемента линейной части электризуемого заграждения. Оно может быть использовано, как для вновь возводимых заграждений с предварительным эталонным или фактическим измерением параметров системы, так и для существующих заграждений с измерением фактических параметров системы.

Предлагаемое техническое решение поясняется фиг. 1-3.

На фиг. 1 приведен график изменения значений активного сопротивления, индуктивности и емкости при коротком замыкании и при касании человеком линейной части электризуемого заграждения относительно значений при отсутствии воздействия на линейную часть.

На фиг. 2 представлена структурная схема устройства контроля состояния линейной части электризуемого заграждения и регистрации попыток ее преодоления.

На фиг. 3 представлена структурная схема измерительного блока.

Каждый объект имеет свои электрические параметры: активное сопротивление, индуктивность и емкость. При касании объектом линейной части электризуемого заграждения происходит изменение ее электрических параметров. Но такие же изменения происходят и при изменении погодных условий.

В результате проведенных экспериментальных исследований были выявлены закономерности изменений электрических параметров линейной части электризуемого заграждения при касании различными объектами, а именно металлическим штырем при коротком замыкании на землю и при касании линейной части человеком. В результате обработки данных, полученных при проведении экспериментальных исследований, определены числовые значения изменений электрических параметров при касании объектов в процентах относительно значений электрических параметров в режиме холостого хода, то есть при отсутствии какого-либо воздействия на линейную часть (режим холостого хода).

Значения изменений электрических параметров линейной части при коротком замыкании определены по формулам:

где R_кз - активное сопротивление линейной части при коротком замыкании;

R_xx - активное сопротивление линейной части при отсутствии воздействия на линейную часть;

L_кз - индуктивность линейной части при коротком замыкании;

L_xx - индуктивность линейной части при отсутствии воздействия на линейную часть;

C_кз - емкость линейной части при коротком замыкании;

C_хх - емкость линейной части при отсутствии воздействия на линейную часть.

Значения изменений электрических параметров линейной части при касании человеком линейной части электризуемого заграждения, определены по формулам:

где R_н - активное сопротивление линейной части при касании человеком;

L_н - индуктивность линейной части при касании человеком;

C_н - емкость линейной части при касании человеком.

Так, например, значение электрических параметров при коротком замыкании линейной части на землю по отношению к значениям электрических параметров при отсутствии воздействия на линейную часть (режим холостого хода) будут соотносится следующим образом: активное сопротивление уменьшается на 79,061-83,419%, значение индуктивности уменьшается на 98,766-98,822%, значение емкости увеличивается на 6454,549-6490,467%, при касании человеком линейной части электризуемого заграждения - активное сопротивление уменьшается на 46,312-53,236%, значение индуктивности уменьшается на 93,285-93,654%, значение емкости увеличивается на 1171,922-1244,103%.

График изменения значений активного сопротивления, индуктивности и емкости при коротком замыкании и при касании человеком линейной части электризуемого заграждения относительно значений при отсутствии воздействия на линейную часть, представлен на фигуре 1.

Полученные значения изменений активного сопротивления, индуктивности и емкости, при отсутствии возможности проведения экспериментальных исследований для конкретных условий, в которых применяется линейная часть, задаются в устройстве контроля состояния линейной части электризуемого заграждения и регистрации попыток ее преодоления по динамическому мониторингу электрических параметров. С целью сужения диапазона параметров и снижения количества ложных срабатываний, при наличии возможности проведения экспериментальных исследований, проводится определение значений изменения электрических параметров линейной части при коротком замыкании и при касании человеком в условиях, в которых применяется линейная часть, то есть на уже смонтированном на месте эксплуатации заграждении.

Измерение электрических параметров, сравнение данных и принятие решения осуществляется устройством контроля состояния линейной части электризуемого заграждения и регистрации попыток ее преодоления. Изображенное на фиг. 2 устройство контроля состояния линейной части 5 электризуемого заграждения и регистрации попыток ее преодоления состоит из: блока обработки и управления 1, измерительного блока 2, блока сигнализации 3, блока формирования воздействующего импульса 4.

Измерительный блок 2 (фиг. 3) состоит из аналого-цифрового преобразователя 6, модуля измерения индуктивности 7, модуля измерения емкости 8, модуля измерения сопротивления 9.

Способ реализуется в 4 этапа:

1) до начала эксплуатации производится экспериментальное измерение значений активного сопротивления, индуктивности и емкости линейной части 5 электризуемого заграждения, характерных при отсутствии воздействия на нее, при коротком замыкании и при касании линейной части 5 человеком, и определяются значения процентного изменения электрических параметров линейной части при коротком замыкании и при касании человеком по отношению к электрическим параметрам при отсутствии воздействия на линейную часть,

2) в процессе эксплуатации производится измерение электрических параметров линейной части электризуемого заграждения,

3) производится сравнение текущих и предшествующих измеренных значений электрических параметров линейной части при отсутствии воздействия (как частные варианты проведения экспериментальных измерений, возможно измерение на эталонном участке линейной части или на уже смонтированном на месте эксплуатации заграждении),

4) при совпадении процентного соотношения с данными, полученными при проведении экспериментальных исследований, производится выдача информации о состоянии линейной части, в том числе о попытке преодоления линейной части электризуемого заграждения нарушителем, и осуществляется принятие решения на подачу воздействующего напряжения на линейную часть.

Обработка данных путем сравнения текущих и предшествующих измеренных значений электрических параметров линейной части производится по формулам:

где R_тек - текущее измеренное значение активного сопротивления линейной части;

R_пред - предшествующее измеренное значение активного сопротивления линейной части;

L_тек - текущее измеренное значение индуктивности линейной части;

L_пред - предшествующее измеренное значение индуктивности линейной части;

C_тек - текущее измеренное значение емкости линейной части;

C_пред - предшествующее измеренное значение емкости линейной части.

Выдача информации о состоянии линейной части и принятие решения на подачу воздействующего напряжения на линейную часть либо о необходимости устранения неисправности производится при выполнении следующих совместных условий:

для определения факта касания линейной части человеком:

ΔR_изм=ΔR_н,

ΔL_изм=ΔL_н,

ΔC_изм=ΔC_н,

для определения факта короткого замыкания линейной части на землю:

ΔR_изм=ΔR_кз,

ΔL_изм=ΔL_кз,

ΔC_изм=ΔC_кз.

Устройство контроля состояния линейной части электризуемого заграждения и регистрации попыток ее преодоления (фиг. 2) работает следующим образом. Измерительным блоком 2 производится постоянное измерение электрических параметров линейной части электризуемого заграждения. Блоком обработки и управления 1 производится сравнение текущих и предшествующих измеренных электрических значений параметров линейной части 5 с значениями, полученными экспериментальным путем. В случае соответствия процентного соотношения с данными, полученными при проведении экспериментальных исследований, с блока обработки и управления 1 происходит выдача сигнала о факте короткого замыкания или касания линейной части человеком на блок сигнализации 3. При определении факта касания линейной части человеком блок обработки и управления 1 выдает команду на блок формирования воздействующего импульса и происходит подача воздействующего напряжения на линейную часть 5.

Комплексная оценка объекта по изменению активного сопротивления, индуктивности и емкости в результате мониторинга электрических параметров линейной части электризуемого заграждения позволит в значительной мере повысить вероятность определения факта касания линейной части электризуемого заграждения объектом и как следствие уменьшить число ложных срабатываний.