脉冲电子围栏系统

1脉冲电子围栏系统摘要 周界防盗报警作为安防系统的第一道防范，也是最重要的一道防范，所以周界防盗报警引起越来越多的关注。智能型周界安防阻挡报警系统简称“电子围栏” ，是目前世界上流行的周界防盗报警设备，它应用了世界上最新的报警理念“阻挡为主，报警为辅” 。在防护端，采用带高压脉冲电的金属丝形成围栏，脉冲输出终端在计算机的控制下输出高压脉冲到前端围栏上，同时监听围栏上电压以及电流变化，当监听到有警情发生时，报警输出端子输出信号，并与其他系统联动。该脉冲围栏系统已经在攀枝花电业局下属某变电站安装调试成功，在实际中得到了应用。关键词 电子围栏，周界安防，智能安防，高压脉冲1 绪论目前国内所采用的周界安防系统一般有两种形式，第一种为传统形式的铁丝网等网状钩状防护栏，其主要作用防止非法用户等翻越护栏，但是这种类型的护栏有一个致命的弱点，那就是结构过于简单，入侵者仅仅使用一些简单的工具即可在不被察觉的情况下突破护栏，进入防区，进行破坏盗窃等违法犯罪活动。第二种常见形式为电围栏，使用 220V 市电或者高压电连接护栏，形成防区，这种形势虽然比前一种更有效的阻挡非法活动着，但也能使用一些常用工具就能突破防御，又由于护栏带有对人畜形成生命威胁的高压电，容易造成误伤。以上两种形式的护栏只能起到一定的防护作用，当非法者突破护栏的时候，都不能及时的通知保安系统，面对作案手段日益高科技的今天，这种形式的护栏明显不能满足防御的需要。面对这样严峻的安防环境，需要有一种新型的安防产品，既能达到防护需要，又不会对其他人员造成误伤，这就是本文将要讨论的高压脉冲电子围栏系统。1.1 电子围栏电子围栏最初主要应用于畜牧业。早在七十多年前，澳大利亚就有了“电子围栏” ，不过那是最初的“电子围栏” ，是用于牧场看管牛羊等动物的，当牛羊等碰到电子围栏时会被电击阻挡而退回，很好地起到“牧羊人”的作用。随着技术水平的提高以及人们意识的改变， “电子围栏”渐渐被引入社会公共安全事业，被广泛用于小区、别墅、工厂、电站等场所。1.2 电子围栏的特点以及在国内的应用前景目前所采用的传统围栏已经不能满足新世纪的需要，所以电子围栏系统就显现出它的优势。首先电子围栏给企图入侵者一种威慑感觉；其次增加了围墙的高度，使入侵者难以攀越，延长了翻越的时间；如果强行入侵或破坏系统，系统便能发出报警，而且系统还有报2警输出，能与其他的安防系统联动，提高了系统的安全防范等级；智能显示窗可以显示出系统运行的情况，这是目前国内最领先的技术。四大功能又有机地结合在一起，因此可以大大降低案发率和误报率。1.3 项目设计背景攀枝花电业局下属某变电站，现在都是采用传统防护护栏，考虑安全因素等原因，将变电站围墙安防系统更换为高压脉冲电子围栏系统，本文将有针对性的对整个工程提供一个完整的系统的解决方案，以一个实际案例说明高压脉冲电子围栏系统的原理以及应用。2 电子围栏系统设计方案电子围栏系统，就是在非出入通道的周边区域设置脉冲电子围栏探测器，形成一道电子围墙进行防范和管理。电子围栏系统是第一道防线，也是最重要的一道防线。担负着安全与保卫工作。当有人非法翻越围墙或破坏，探测器可立即将警情传送到管理中心，管理中心对报警信号进行接收和处理，电脑上跳出的电子地图上显示出入侵区域；同时，外接的声光报警器开始报警，与监控系统联动，监控屏幕上跳出入侵区域的现场实时画面；中心值班人员通知巡逻中的保安人员立刻赶往现场处理。保安人员在现场处理完毕后，对报警主机及探测器的报警状态进行恢复。现场报警同时也能警号报警，提醒附近职工注意，协助保安人员。2.1 系统工作原理以及硬件连接系统输出为 5000V-8000V 之间的低频脉冲信号（该脉冲信号每秒 1 次，空度比 1/10） ，通过高压绝缘导线施加于前端围栏的始端。脉冲信号沿着电子围栏的导线由始端传向终端。再通过高压绝缘导线施加到机器的高压输入端。前端设备主要是电子围栏，电子围栏系统是一种“有形”的报警系统，实实在在地给人一种威慑感觉，使入侵者增加一种心理压力，从而把报警系统和警戒系统有机地结合起来，达到以防为主，防报结合的目的。电子脉冲每分钟 60 次扫描电子墙的每一根导线，每个脉冲峰值有 58 千伏，使入侵者难以攀越。另外本系统如遇断路、短路或失电，系统都会发出报警信号。还可以与任何报警系统联网使用，便于提高防范等级。图 1 脉冲主机和前端围栏连接示意图3系统可以分别输出脉冲主机和前端围栏两组报警信号，方便系统报警时用户及时检查出报警原因。将防范区域进行合理划分，尽可能做到报警时准确定位，每个区域防范范围控制在人眼可视视野内。周界防区无死角、无盲区。为减少系统的管线敷设，避免中心/前端管线繁多、杂乱，不利于后期的管理维护等问题，采用总线传输方式。前端探测器均通过总线式报警输入模块接入周界报警系统总线，在控制中心通过总线制报警接收设备、系统管理计算机及管理软件对报警信号进行接收和处理，并外接声光报警器，在报警时实现声光提示和电脑显示。在前端围栏的某处发生短路或断路，报警设备会发出报警。在主机 220V 电源或电池能量不足时，报警设备也会发出报警。为了消除由于动物、植物、人等的偶然触及电子围栏引起的虚假报警，在主机中的检测电路，设定在 4 个脉冲信号作用连续不正常时才确认输出报警。2.2 系统流程图当系统主机接通电源的时候，合上主机开关，系统初始化，电源指示灯被点亮，就表示开始正常工作了。主机循环的扫描工作状态，每一秒钟一个循环。当检测到主机外接电源断路时，将电源切换到备用电源 UPS 上，并发出报警声，通知相关人员检查外接电源情况。内接 1AH电池组能够提供给主机 4 小时正常工作，给电源检修提供了时间，也能在停电的时候提供正常的保护报警功能。由于输出的两组线路上所带的电压有所差别，当两组电网发生短路的时候，主机会在下一个扫描周期显示出围栏有异常情况，同时报警状态等开始闪烁，但并不会输出报警信号，因为为了防止一些意外情况，比如飞鸟等落在电网上造成短暂的短路，当检测到此信号后 3 秒钟内信号消失，则系统继续正常运行，如果 3 秒钟以后此信号依然存在，主机将输出报警信号，拉响报警器，并与其他系统联动。同理，当检测到断路（由于某些原因造成电网被接地等，将视为断路）的时候也如上图 2 脉冲电子围栏系统硬件原理图计算机 前端围栏与计算机通信模块围栏控制器开路检测短路检测脉冲输出警情判断报警输出 继电器装置联动信号输出声光报警器通信总线其他系统电子地图4之过程。5开始系统初始化是否短路是否开路是否掉电是否被入侵入侵报警输出结束主机报警输出图 3 系统流程图2.3 电子围栏的设计要求围栏设计必须遵循一定的电气安全标准，由于围栏系统带有高压脉冲电，需要到公安部门备案才能进行安装。表 1 安全距离架空电力线电压等级（KV）与电子围栏的最小水平距离（m）与电子围栏的最小垂直距离（m）10 及以下 3 235-110 5 3220 7 4330 8 5是是是是否否否否6符合国际安全标准，当出现警情时，会关闭脉冲发生器装置，因此不会造成人身伤亡。电子围栏与公用道路边沿的水平距离应大于 5m（墙顶式电子围栏例外） 。电子围栏带脉冲高压，当接触处接触不良时，或物体接近带电导体时，会发生微弱的电火花。因此，电子围栏应架设在无可燃气体，无可燃液体的场合；或者按照有关国际标准、国内标准要求，保持足够的安全距离；或者采取保护性安全隔离措施2.4 技术性能主机的一些性能指标，工作坏境如下。（1）供电电源AC220V，+10%10%，50Hz，5W（2）输出特性脉冲幅度：8000V脉冲持续时间：0.1S每个脉冲最大电量：2.5mc（毫库伦）每个脉冲最大能量：5.0J（焦耳）脉冲电流峰值：10A输出超过 300mA 的持续时间：1.5ms（3）使用环境温度：10+55相对湿度95%（4）安全要求绝缘电阻：电源插头与外壳裸露金属部件之间的绝缘电阻，正常条件下不小于100M 。抗电强度：电源插头与外壳裸露金属部件之间应能承受 50Hz 交流电压 1.5KV 的抗电强度试验。泄露电流：5mA（交流、峰值） 。2.5 报警系统联动接警主机带有报警联动输出端，提供纯开关量信号，通过信号线接入报警主机，连接联网解码器，接入监控系统主机即可实现连动。在发生报警时，中心在接收到报警信号后联动报警提示发生器；同时，闭路电视监控系统将自动在控制中心显示屏上弹出报警现场的画面，并自动进行存储；同时，及时将警情通报相关人员。接警主机带有报警联动输出端，中心在接收到报警信号后联动报警提示发生器，将提示出发生报警的位置；同时，在监视中心小区周界电子地图上显示出发生报警的防区周界；同时，闭路电视监控系统将自动在控制中心显示屏上弹出报警现场的画面，并自动进行存7储；同时，报警电话拨号器可以拨打指定的手机或固定电话，及时将警情通报相关领导。2.6 控制软件门卫室安装如下电子围栏控制软件，功能如下：（1）通过电脑控制软件可以对电子围栏系统进行分区控制，可以分成 60 个防区。（2）远程对每个防区进行布防/撤防。（3）远程对每个防区进行转换（4）某个防区报警可以在电脑屏幕上直接显示。（5）可以设置管理员于操作员多重密码。（6）调节每个防区报警灵敏度及相关技术参数。图 4 电子地图设置3 工程验收变电站高压脉冲电子围栏系统经过一十三天的紧张施工，基本完成，进入收尾验收阶段。验收方对整个工程进行验收。主要验收标准：（1）外观外观是第一印象，要求美观大方又不失功能性。（2）功能做开路、短路、断电试验短路：用金属线短接两个负极或两个正极，过约四秒钟，主机发出蜂鸣报警，撤销短路情况机器恢复正常。开路：任意拔掉接线柱上的一根绝缘线，过约四秒钟，主机发出蜂鸣报警，脉冲声音消失，撤销开路情况机器恢复正常。掉电：拔掉 220V 电源插头，主机发出蜂鸣报警，此时如果选用蓄电池可由蓄电池单独供电。表 2 测试数据8在系统运行状态测试线路各项参数。注：电流为测试瞬间最大电流，并不是电网实际有效电流值，电网电流大于 300mA 的脉宽很窄（1.5ms） ，持续时间短不会对人体造成伤害。 4 结束语本设计详细介绍了脉冲电子围栏系统的整个设计过程。设计的脉冲电子围栏系统对变电站的安全防护有了很大的改观。电子围栏主要具有以下几种功能：（1）威慑功能（2）阻挡功能（3）报警输出（4）智能显示功能首先给企图入侵者一种威慑感觉；其次增加了围墙的高度，使入侵者难以攀越，延长了翻越的时间；如果强行入侵或破坏系统，系统便能发出报警，而且系统还有报警输出，能与其他的安防系统联动，提高了系统的安全防范等级；智能显示窗可以显示出系统运行的情况，这是目前国内最领先的技术。四大功能又有机地结合在一起，因此可以大大降低案发率和误报率。主要用于周界安全防范。可适用于工矿企业、仓库、变电站、停车场、养殖场、机场、监狱、农场、军事设施、住宅小区等等。先进的技术以及人性化的设计展现了广阔的应用前景。参 考 文 献1 于英民，孙全，莫伟 .计算机接口技术M.北京：电子工业出版社，1996.2 谭思亮，邹超群等.Visual C+串口通信工程开发实例导航 .北京：人民邮电出版社，20033 高一峰,刘万军.基于串并口技术的围墙安防报警系统设计.北京：中国学术期刊杂志社，20054 缐 崴，孙先仿. 摄像机运动参数估计中的 8 点算法及其改进J微计算机信息 2005, 8:99-1005 Ken Arnold, Embedded Controller Hardware Designe, USA, LLH Technology Publishing 测试点一 测试点二 测试点三参数项目第一组 第二组 第一组 第二组 第一组 第二组电压 kv 6.00 6.70 5.98 6.70 5.99 6.67 电流 A 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 9Pulse Electronic Fences SystemLi Hong Instructor:Feng MingqinAbstract Anti-theft perimeter alarm system as a security guard against the first and most important one to prevent, anti-theft perimeter alarm caused more and more attention. Intelligent perimeter security barrier alarm system referred to as electronic fence, is currently the worlds popular anti-theft perimeter alarm equipment, application of the worlds latest report idea of the main block, supplemented by the police. In the protective end,