Визначення МІСЦЕЗНАХОДЖЕННЯ порушника за допомогою ємнісної системи охорони периметру

Актуальність роботи полягає в тому, що на сьогоднішній день одним з голоних питань по охороні об’єктів є охорона периметру, як першого рубіжу захисту об’єкта. Охорону периметру, як частину охоронної сигналізації, можна виділити в самостійну систему безпеки. Основним призначенням периметральної охорони є виявлення порушника на ранній стадії проникнення на об'єкт, що охороняється, подальше попередження служби безпеки та прийняття відповідних заходів[1]. Системи охорони периметра забезпечують охорону ще на підступах ділянки або підприємства. Існує чотири реальних виду вторгнення, якщо виключити екзотичні (наприклад, дельтаплан): "перетин" рубежу (біг, ходьба, повільний крок, повзучи, стрибком, перекатом), "перелаз" загородження (за допомогою і без допомоги підручних засобів), "пролазити" через загородження шляхом деформування або руйнування полотна, "підкоп" під загородження, систему охорони [2].

Одною з систем охорони периметру об’єкта є ємнісна система (ЄСОПО). У самому загальному вигляді датчик ЄСОПО являє собою протяжний чутливий елемент, який часто кріпиться на стійках або козирці з проводів над огорожею. Довжина зони виявлення такої системи досягає 500 м та більше, система має об’ємну зону виявлення та відсутність "мертвих зон". Систему не можна використовувати поблизу ліній електропередач та зон біля руху транспорту. Основною причиною хибних тривог системи є великі та середні тварини, сильний дощ та вітер, мокрий сніг, блискавки, птахи, рослинність поблизу. Поява людини поблизу датчика або торкання до нього змінює ємність системи. Змінений електричний сигнал після відповідної обробки електронним блоком викликає сигнал тривоги. Така система не захищена від підкопу.

Метою роботи є визначення порушника у КЗ та його окремих ідентифікаційних параметрів за допомогою ємнісних датчиків. Для цього поставлено завдання розробити алгоритм, структурну схему ЄСОПО та конструкцію її датчика

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що запропонована модель ємнісної системи у вигляді двохпровідної лінії, яка працює за принципом довгої лінії раніше не використовувалася. Створену ЄСОПО можна використовувати, але після проведення відповідних досліджень.

Проведений аналіз виявив, що необхідно визначити не тільки масу порушника, а і зміну його пересування відповідних ділянок периметру, що може визначити тип порушника по ознакам цілеспрямованості його пересування. У самому загальному вигляді датчик ЄСОПО являє собою протяжний чутливий елемент, який часто кріпиться на стійках або козирці з проводів над огорожею. Довжина зони виявлення такої системи досягає 500 м та більше, система має об’ємну зону виявлення та відсутні "мертві зони". Систему не можна використовувати поблизу ліній електропередач та зон руху транспорту. Основними структурними завадами є поява у КЗ великих та середніх тварин, зміна зовнішнього середовища(сильний дощ та вітер, снігова завірюха), блискавок, птахів, рослинності поблизу.

За допомогою ЄСОПО можна визначати ідентифікаційні особливості порушника такі як, місцезнаходження його у КЗ і виявлення, яким саме типом об’єкта є порушник. Також можна визначати масу порушника і його об’єм, але для цього потрібний спеціальний блок обробки сигналу, який дасть можливість це зробити. Тому, треба виявити можливість ємнісної системи до визначення таких ознак порушника, як зміна положення на периметрі, швидкість цієї зміни, а також отримати дані по можливій масі порушника.

Під двохпровідною лінією будемо розуміти лінію передачі електричної енергії, виконану з двох паралельних провідників. Такі лінії дуже широко застосовуються для передачі електричних сигналів зв'язку низької частоти на великі відстані. Основною перевагою цих ліній є простота конструкції, зручність з'єднання з симетричними навантаженнями.

Для радіочастотних ліній передачі двохпровідна лінія застосовується порівняно рідко. Це пояснюється тим, що електромагнітне поле двопровідної лінії (рисунок 1) не екранованій і при довжинах хвиль, сумірних з відстанню між провідниками, різко зростають втрати при випромінюванні. Крім того, з підвищенням частоти сильно збільшуються втрати в провідниках та ізоляторах, що служать для підвіски-провідників [3].

Рисунок 1. Епюра силових ліній електромагнітного поля Т-хвилі в симетричній двохпровідній лінії передачі.

У загальному випадку електромагнітне поле двопровідної лінії буде багатохвильовим. У лінії можуть поширюватися як поперечно-електромагнітні хвилі типу ТЕМ, так і за певних умов хвилі вищих типів. Оскільки неоднорідності і вигини двопровідних ліній сильно впливають на поширення хвиль вищих типів, то їх вивчення не представляє поки практичного інтересу [4].

При передачі по двопровіній лінії струмів високих частот всередині і зовні провідників виникає змінне магнітне поле. Це поле наводить різні електрорушійні сили в окремих точках перетину власного і сусіднього провідників. Під дією електрорушійної сил в провідниках виникають вихрові струми, які витісняють робочий струм на поверхню провідника. Вихрові струми в сусідньому провіднику зміщують поточний в ньому зворотний струм у напрямку до прямого струму. Це явище називається ефектом близькості, або ефектом зближення. Ефект близькості призводить до збільшення опору і зменшення індуктивності двопровідної лінії.

Електромагнітне поле двохпровідної лінії швидко затухає зі збільшенням відстані r і майже повністю сконцентровано у колі радіусом 5·D тому, що на великих відстанях r >> D таку лінію передачі можна розглядати як дипольну систему зарядів і струмів на площині [5].

Конструктивно система, яка складається з двох дротів діаметром 4мм, встановлюється на вже існуючій огорожі. Довжина такої ділянки становить 300 м. У цій конструкції відсутні «мертві зони». Також конструкція дозволяє застосовувати звичайні ізолятори, використовувані в електричних установках, замість спеціальних ізоляторів-перехідників, а також охоронного електрода. Така конструкція датчика ЄСОПО використовується на технологічних конструкціях, які перетинають периметр, (повітряних трубопроводах і підземних колекторах). Їх застосування найбільш ефективно на об'єктах, що мають механічно міцні огорожі, обладнаних в'їзними розпашними або розсувними воротами, а також на периметрах зі складною конфігурацією і рельєфом.

Розрахунок показав, що система автоматично відстроюється від таких завад, як дощ, сніг та туман, тому, що сигнал, який проходить через датчик, за дощової погоди має тільки дійсну частину. Виходячи з того, що система працює тільки з уявною частиною сигналу, така перешкода, як дощова погода, не буде впливати на результат визначення ідентифікаційних характеристик порушника.

Отримані результати показали можливість отримання ідентифікаційних ознак порушника таких, як швидкість пересування, місцезнаходження порушника та його масо-габаритні параметри. Але зміни які отримали складають близько 1 - 2 %, що потребує більш складних пристроїв для отримання реального результату.

Література:

1. Звежинский С.С. Проблема выбора периметровых средств обнаружения.-БДИ.-2002.-№4(44), с.36-41.

2. Иванов И.В. Охрана периметров. — М.: Радио и связь, 1997. — 100 с.: ил.

3. Григорьев А. Электродинамика и техника СВЧ. — М.: Высш. шк. 1990. — 335 с.: ил.

4. Ефимов И.Е., Останькович Г.А. - Радиочастотные линии передачи — М.: Связь, 1977. — 408 с.: ил.

5. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. Том 2. — М.: Энергия, 1967. . — 407 с.: ил.

Науковий керівник:  кандидат технічних наук, Патрала Олег Наумович