DE102011121732A1 - Optical sensor for protecting building environment, has planar textile material that is inserted into glass fiber, such that planar textile material is completely enclosed by glass fiber - Google Patents

Abstract

The sensor has an intrusion detection unit for recognizing unauthorized access of object. A glass fiber is acted on interruption or reduced light passage due to deformation by expressed application of force. A planar textile material (1) is inserted into glass fiber, such that planar textile material is completely enclosed by glass fiber. The planar textile material is acted as structure-defining component and glass fiber is acted as optical detector element.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor für den Schutz des Umfeldes eines zu schützenden Gebäudes, einer zu schützenden Anlage oder für den Schutz eines Objektes, zur Erkennung von Einbruchversuchen mittels Durchbrechen einer Einfriedung, bspw. eines Zauns, einer freistehenden Mauer, einer Schranke, eines Einfahrttores oder dergleichen, sowie mittels Untergraben oder Überklettern derselben, oder der Erkennung eines unberechtigten Zugriffes auf ein Objekt, aufweisend zumindest eine Glasfaser, welche auf Unterbrechung oder verringerten Lichtdurchgang infolge einer Deformation durch äußere Krafteinwirkung reagiert.The invention relates to an optical sensor for the protection of the environment of a protected building, a system to be protected or for the protection of an object, for the detection of burglary attempts by breaking an enclosure, eg. A fence, a freestanding wall, a barrier, a gate or the like, as well as by undermining or over-climbing the same, or detecting an unauthorized access to an object, comprising at least one glass fiber, which responds to interruption or reduced light transmission as a result of deformation by external force.

Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, dass Glasfasern den Lichtdurchgang bei Unterbrechung oder Biegung durch äußere Krafteinwirkung ändern. Diese Eigenschaft wird benutzt bei der Verwendung von Glasfasern bzw. Glasfaserkabeln (nachstehend als Lichtwellenleiterkabel oder Detektionskabel bezeichnet) als Sensor an Sicherheitszäunen. Die Detektion dieser Änderung kann durch Messung der Änderung der Lichtintensität erfolgen, welche bereits den Stand der Technik bilden.It is known that glass fibers change the passage of light when interrupted or bent by external force. This characteristic is used when using glass fibers or fiber optic cables (hereinafter referred to as fiber optic cables or detection cables) as sensors on security fences. The detection of this change can be done by measuring the change in the light intensity, which already form the prior art.

Zur Nutzung als Sensor sind unterschiedliche Anbringungsformen von Glasfasern an Sicherheitszäunen möglich und bereits vorgeschlagen worden. Aus DE 10 200 7002 852 A1 ist eine Befestigungsvorrichtung für Detektionskabel aus Glasfasern an einem Sicherheitszaun bekannt, bei der ein Detektionskabel innerhalb eines sich in Längsrichtung des Zauns erstreckenden Führungsprofils starr befestigt werden kann, wobei das Führungsprofil mittels Klammerelementen an mindestens einem flächigen Zaunelement befestigbar ist.For use as a sensor, different attachment forms of glass fibers to security fences are possible and have already been proposed. Out DE 10 200 7002 852 A1 a fastening device for detection cables made of glass fibers to a security fence is known, in which a detection cable can be rigidly secured within a extending in the longitudinal direction of the fence guide profile, wherein the guide profile is fastened by means of clamping elements on at least one flat fence element.

Aus DE 20 2010 008 194 U1 ist ein Sicherheitszaun mit einem rohrförmigen Gitterstrang bekannt, wobei der Gitterstrang einen sich im Wesentlichen in Längsrichtung erstreckenden Hohlraum aufweist, in den eine Glasfaser lose eingefädelt ist.Out DE 20 2010 008 194 U1 For example, a safety fence is known with a tubular grid strand, the grid strand having a substantially longitudinally extending cavity into which a glass fiber is loosely threaded.

Überdies ist auch die Anbringung von senkrechten und vertikalen Glasfaserkabeln als Singlekabel in Gitterform nach dem Stand der Technik bekannt. Die Anbringung kann dabei durch separate Rahmen, Spannen zwischen zwei Spanndrähten oder direkt am Zaun selbst erfolgen. So ist aus DE 42 24 230 A1 ein Sicherheitszaun bekannt, der eine geflochtene Drahtstruktur aufweist, die unter Spannung zwischen einem oberen und unterem Spanndraht montiert ist und mindestens einer der Spanndrähte ein optischer Draht ist. Ferner können zur Ausbildung der Gitterform zusätzliche Verbindungsglieder an den Kreuzungspunkten der senkrechten und vertikalen Kabel eingesetzt werden oder das Gitter mit Knoten durch Flechttechniken (Warp- & Weftknitting) erzeugt werden.Moreover, the attachment of vertical and vertical fiber optic cables as a single cable in the lattice form according to the prior art is known. The attachment can be done by separate frame, clamping between two tension wires or directly on the fence itself. That's how it is DE 42 24 230 A1 a safety fence is known, which has a braided wire structure, which is mounted under tension between an upper and lower tension wire and at least one of the tension wires is an optical wire. Further, to form the lattice form, additional links may be used at the intersections of the vertical and vertical cables, or the lattice with nodes may be created by braiding techniques (Warp & Weft Knitting).

Nachteile bekannter LösungenDisadvantages of known solutions

Nachteilig ist bei den angeführten Glasfaserdetektionssystemen, dass die Detektionssicherheit erst bei stark wirkenden Kräften gegeben ist. Bei all diesen Varianten wird von einer Krafteinwirkung beim Versuch des Eindringens ausgegangen, die senkrecht zu einem gestreckten Faserverlauf erfolgt. In den 1a–1d wird ein solcher gestreckter Faserverlauf veranschaulicht. Eine derartige senkrechte Krafteinwirkung P bewirkt eine Biegung der Faser und damit die Schwächung des durch die Faser laufenden Lichts. 1b zeigt die Biegung bei einer Befestigung 11 mit großem Befestigungsabstand. Bei einer Verringerung dieses Abstandes, wie sie in 1c dargestellt ist, ist für die Erzielung der gleichen Biegung eine höhere Kraft erforderlich. Die Befestigung 11 des Glasfaserkabels beeinflusst den Einsatz desselben Sensors negativ.A disadvantage of the mentioned glass fiber detection systems that the detection reliability is given only with strong forces. In all these variants, it is assumed that a force is applied when trying to penetrate, which is perpendicular to a stretched fiber path. In the 1a - 1d such an elongated fiber flow is illustrated. Such a vertical force P causes a bending of the fiber and thus the weakening of the light passing through the fiber. 1b shows the bend in a fixture 11 with large attachment distance. When reducing this distance, as in 1c is shown, a higher force is required to achieve the same bend. The attachment 11 of the fiber-optic cable negatively affects the use of the same sensor.

Die verwendeten Messmethoden (optische Powermessung oder optische Zeitbereichsreflektometrie (OTDR)) können eine solche Schwächung erst ab einem bestimmten Betrag der Schwächung des Lichtdurchlaufs sicher detektieren, wodurch eine relativ große Kraft erforderlich ist, um eine ausreichende Biegung und damit die Funktion als Sensor für Intrusionsversuche zu erreichen. Deshalb gelangen auch spezielle optische Fasern zum Einsatz, die besser auf die Biegekraft reagieren (siehe bspw. DE 10 2007 002 852 A1 ).The measuring methods used (optical power measurement or optical time domain reflectometry (OTDR)) can reliably detect such a weakening only after a certain amount of attenuation of the light pass, whereby a relatively large force is required to sufficient bending and thus the function as a sensor for Intrusionsversuche to reach. Therefore, special optical fibers are also used which react better to the bending force (see, for example, US Pat. DE 10 2007 002 852 A1 ).

Ein weiterer Nachteil vieler Lösungen besteht in der nicht flächenorientierten Erkennung von Eindringversuchen durch nur ein bzw. wenige Kabellinien am Sicherheitszaun. Dieser Nachteil wird auch bei gitterförmiger oder geflochtener Anbringung von Kabeln nicht ausgeglichen, da auch diese starr am Zaun befestigt werden. Eine starre Anbringung der Kabel erschwert grundsätzlich die Detektion von Eindringversuchen.Another disadvantage of many solutions is the non-surface-oriented detection of intrusion attempts by only one or a few cable lines on the security fence. This disadvantage is not compensated even with grid-shaped or braided attachment of cables, as well as these are rigidly attached to the fence. A rigid attachment of the cables makes it difficult to detect intrusion attempts.

Bei geflochtenen Versionen werden an den Kreuzungspunkten auch Verbindungselemente zur Ausbildung eines festen Knotenpunktes zwischen dem waagerechten und senkrechten Glasfaserkabel eingesetzt, was allerdings die Kosten erhöht und die Herstellung erschwert. Dabei unterliegen die Kreuzungspunkte allein durch die Netzbildung bereits einer erheblichen Biegung. Das kann zu unerwünschten Alarmen führen, was wiederum bei einigen Erzeugnissen durch den Einsatz zusätzlicher biegungsbegrenzender Elemente an den Knotenpunkten aufgehoben wird. Dies verteuert diese Lösungen allerdings nochmals. Weiterhin erfolgt auch bei diesen Lösungen die Krafteinleitung senkrecht zum Glasfaserverlauf, was – wie zuvor beschrieben – zur Detektion große Kräfte erfordert. Diese Nachteile beruhen auf der ebenfalls orthogonalen gitterförmigen Anordnung des Lichtleiters. Zur Gitterausbildung werden zudem größere Mengen optischen Kabels benötigt, was zu einer erheblichen Steigerung des Preises einer solchen Anordnung führt.In braided versions, connecting elements are also used at the points of intersection to form a fixed node between the horizontal and vertical fiber-optic cables, which, however, increases costs and makes production more difficult. The crossing points are already subject to considerable bending due to the formation of a net. This can lead to unwanted alarms, which in turn is eliminated in some products through the use of additional deflection-limiting elements at the junctions. This makes these solutions more expensive but again. Furthermore, even with these solutions, the introduction of force perpendicular to the glass fiber profile, which - as described above - requires large forces for detection. These disadvantages are based on the likewise orthogonal lattice-shaped arrangement of the light guide. For lattice training also larger amounts of optical cable are needed, resulting in a significant increase in the price of such an arrangement.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen optischen Sensor zu schaffen, der die vorgenannten Nachteile vermeidet.The present invention is based on the object to provide an optical sensor which avoids the aforementioned disadvantages.

Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen optischen Sensors sind in Unteransprüchen angegeben.According to the invention the above object is achieved with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the optical sensor according to the invention are specified in subclaims.

Danach ist ein optischer Sensor dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem flächigen Textilmaterial gebildet ist, in das Glasfasern in der Weise eingefügt sind, dass diese vom flächigen Textilmaterial vollständig umschlossen werden. Die Erfindung versteht sich damit als neuartige Verbundlösung, bestehend aus einem flächigem Textilmaterial als strukturdefinierendem Bestandteil sowie Glasfaser als optischem Detektorelement.Thereafter, an optical sensor is characterized in that it is formed from a flat textile material in which glass fibers are inserted in such a way that they are completely enclosed by the flat textile material. The invention is therefore understood as a novel composite solution consisting of a flat textile material as structure-defining component and glass fiber as an optical detector element.

Diese Neugestaltung eines optischen Sensors soll zusätzlich eine Trennung von Einfriedung und Sensor in zwei separate Baugruppen ermöglichen. Bei entsprechender Realisierung kann dadurch der optische Sensor selbst eine hochsensible und flexible Einfriedung der eingangs genannten Art, bspw. einen Zaun, bilden unter Verwendung entsprechender einfachster Montagehilfsmittel wie bspw. Pfosten und Spanndraht, also kostenmäßig weit unterhalb der Kosten eines handelsüblichen Zaunes.This redesign of an optical sensor should additionally enable separation of fencing and sensor into two separate assemblies. With appropriate implementation of the optical sensor itself can thus form a highly sensitive and flexible enclosure of the type mentioned, for example. A fence using appropriate simplest installation tools such as posts and guy wire, so far below the cost of a commercial fence costs.

Der optische Sensor funktioniert vorzugsweise unter einem sparsamen Einsatz möglichst standardmäßiger Lichtwellenleiterkabel und realisiert eine definierte niedrige Ansprechwelle, wobei hierzu eine spezielle Anordnung der Lichtwellenleiterkabel im optischen Sensor erfolgt. Zur Detektion werden die bekannten optischen Messmethoden eingesetzt.The optical sensor preferably operates under a sparing use of the most standard optical fiber cable and realizes a defined low response wave, for which purpose there is a special arrangement of the optical fiber cable in the optical sensor. For detection, the known optical measuring methods are used.

Die Grundlage des optischen Sensors bildet vorzugsweise ein flächiges Textilmaterial, welches keine geflochtene Struktur darstellt, also knotenlos (non-knitted) ist und sich maschinell fertigen lässt. Das flächige Textilmaterial wird vorteilhafterweise aus einem synthetischen Stoff (Kunst- bzw. Chemiefasern) gefertigt, welches reißfest, witterungs-, alterungs- und UV-beständig sowie leicht ist. Es kann in verschiedenen Dicken, Farben, mit (Rand-)Verstärkungen, z. B. durch eingelegte Edelstahldrähte, und ferner mit integrierten Kunststoffpfosten hergestellt werden. Die Länge des flächigen Textilmaterials kann entsprechend den vorliegenden Erfordernissen von wenigen Zentimetern bis zu mehreren hundert Metern reichen. Die Breite (bzw. Höhe) des flächigen Textilmaterials kann vom Zentimeterbereich – bedingt durch die zur Herstellung verwendete Einfriedung – bis zu einigen Metern reichen.The basis of the optical sensor preferably forms a flat textile material, which does not represent a braided structure, that is knotless (non-knitted) and can be machined. The flat textile material is advantageously made of a synthetic material (synthetic or man-made fibers), which is tear-resistant, weathering, aging and UV-resistant and lightweight. It can be made in different thicknesses, colors, with (border) reinforcements, eg. B. by inserted stainless steel wires, and also be made with integrated plastic post. The length of the sheet textile material can range from a few centimeters to several hundred meters according to the present requirements. The width (or height) of the flat textile material can range from the centimeter range - due to the enclosure used for the production - up to a few meters.

Es enthält vorzugsweise große Öffnungen, wodurch das Textilmaterial auf strukturbildende Stege beschränkt wird. Die Öffnungen bewirken u. a. eine Materialeinsparung und Verringerung der auf die Einfriedung wirkenden Windlast. Gleichzeitig wird dadurch eine hohe Flexibilität des Textilmaterials als textilem Träger der als Sensor verwendeten Glasfaser erreicht. Die Öffnungen des Textilmaterials können z. B. vorteilhaft mit ca. 25 × 25 cm ausgeführt werden. Grundsätzlich ist aber jegliches beliebiges Maß möglich.It preferably contains large openings, whereby the textile material is limited to structure-forming webs. The openings cause u. a. a material saving and reduction of the wind load acting on the enclosure. At the same time high flexibility of the textile material is achieved as a textile support of the glass fiber used as a sensor. The openings of the textile material may, for. B. be carried out advantageously with about 25 × 25 cm. Basically, however, any arbitrary measure is possible.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen optischen Sensors ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von der Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.Other objects, features, advantages and applications of the optical sensor according to the invention will become apparent from the following description of several embodiments with reference to the drawings. All described and / or illustrated features, alone or in any combination form the subject matter of the invention, regardless of the summary in individual claims or their dependency.

In den Zeichnungen zeigenIn the drawings show

1a–1d die Veranschaulichung eines gestreckten Faserverlaufs; 1a - 1d the illustration of a stretched fiber path;

2 ein flächiges Textilmaterial mit einer maximalen Sensitivität; 2 a flat textile material with a maximum sensitivity;

3 ein flächiges Textilmaterial mit einer geringeren Sensitivität durch eine wechselweise Anordnung der Lichtwellenleiterkabel; 3 a flat textile material with a lower sensitivity by a mutual arrangement of the optical waveguide cables;

4 schematisch eine Formveränderung; 4 schematically a change in shape;

5 eine beispielhafte Zusammenschaltung der Reihen des textilumhüllten Lichtwellenleiterkabels; 5 an exemplary interconnection of the rows of textile wrapped optical fiber cable;

6 eine Anwendung des optischen Sensors an einem Hochsicherheitszaun; 6 an application of the optical sensor to a high security fence;

7 die Erweiterung eines Einfriedungszaunes; 7 the extension of a fence fence;

8 die Sicherung einer Mauerkrone durch das Textilmaterial; 8th securing a masonry crown through the textile material;

9 schematisch den Fertigungsprozess; 9 schematically the manufacturing process;

10 ein flächiges Textilmaterial in gestreckter Form. 10 a flat textile material in stretched form.

Ausführung der ErfindungEmbodiment of the invention

Die in 2 dargestellte vorteilhafte Ausführung des optischen Sensors zeigt ein flächiges Textilmaterial 1 mit einer maximalen Sensitivität. In die Stege 3 werden als eigentliche Sensor- bzw. Detektorelemente vorzugsweise Single Singlemode Lichtwellenleiterkabel 2 während der Fertigung eingefügt, die vom Textilmaterial 1 vollständig umschlossen werden.In the 2 illustrated advantageous embodiment of the optical sensor shows a flat textile material 1 with a maximum sensitivity. In the footbridges 3 be as actual sensor or detector elements preferably single singlemode fiber optic cable 2 inserted during manufacture, that of the textile material 1 be completely enclosed.

Die Anzahl der textilumhüllten Lichtwellenleiterkabel 2 richtet sich nach den vorgesehenen Maßen des Textilmaterials 1 an der Einfriedung und der gewünschten Sensitivität des optischen Sensors. Durch unterschiedliche geometrische Anordnungen der Lichtwellenleiterkabel 2 in den Stegen 3 kann die Sensitivität des optischen Sensors auch bereichsweise variiert werden. Die Sensitivität kann von einem textilumhüllten Lichtwellenleiterkabel 2 für die Gesamtlänge oder -höhe des Textilmaterials 1 (minimale Sensitivität) bis zu einem Lichtwellenleiterkabel je Steg 3 reichen (maximale Sensitivität). Es ist so auch möglich, Bereiche des Textilmaterials 1 mit unterschiedlicher Sensitivität auszustatten, um z. B. am Boden und oberen Rand des montierten flächigen Textilmaterials 1 eine maximale Sensitivität und in der Mitte durch Entfall einiger textilumhüllter Lichtwellenleiterkabel 2 eine entsprechend geringere Sensitivität zu erreichen.The number of textile clad fiber optic cables 2 depends on the intended dimensions of the textile material 1 at the enclosure and the desired sensitivity of the optical sensor. By different geometric arrangements of the optical fiber cable 2 in the jetties 3 The sensitivity of the optical sensor can also be varied in certain areas. The sensitivity can be obtained from a textile-coated optical fiber cable 2 for the total length or height of the textile material 1 (minimum sensitivity) up to one optical fiber cable per bridge 3 range (maximum sensitivity). It is also possible, areas of textile material 1 equipped with different sensitivity to z. B. at the bottom and top of the assembled sheet textile 1 a maximum sensitivity and in the middle by omission of some textile-coated fiber optic cables 2 to achieve a correspondingly lower sensitivity.

3 zeigt ein flächiges Textilmaterial 1 mit einer geringeren Sensitivität (im Vergleich zur 2) durch eine wechselweise Anordnung der textilumhüllten Lichtwellenleiterkabel 2, wobei in diesem Beispiel nur jeder zweite Steg 3 bzw. jede zweite Stegreihe ein textilumhülltes Lichtwellenleiterkabel 2 aufweist. Das flächige Textilmaterial 1 weist gemäß 3 am oberen und unteren Ende einen Randsteg 3a auf, der ebenfalls ein textilumhülltes Lichtwellenleiterkabel 2 enthalten kann. Auch im Bereich des Randstegs 3a ist eine größere Dicke oder die Einfügung einer Edelstahl-Drahtlaminierung möglich. 3 shows a flat textile material 1 with a lower sensitivity (compared to 2 ) by a mutual arrangement of the textile-coated optical fiber cable 2 , in this example, only every other bridge 3 or every second row of webs a textile-coated optical fiber cable 2 having. The flat textile material 1 according to 3 at the upper and lower end an edge bar 3a on, which is also a textile coated fiber optic cable 2 may contain. Also in the area of the edge bar 3a a greater thickness or the insertion of a stainless steel wire lamination is possible.

Im Gegensatz zu den bekannten Glasfaserdetektionssystemen werden die textilumhüllten Lichtwellenleiterkabel 2 nicht orthogonal zu den Rändern des Textilmaterials 1 eingebracht, sondern wellenförmig in horizontaler Erstreckung der Einfriedung. Damit erhält die Glasfaser an den Punkten des Richtungswechsels eine definierte Biegung, die konstant ist und nicht zur Alarmauslösung ausreichend ist, jedoch bereits eine Grundbiegung realisiert, welche auch als Vorspannung bezeichnet werden kann. Andererseits ist diese Deformation noch nicht so groß, dass der Einsatz biegungsbegrenzender Elemente erforderlich wäre wie bei einigen realisierten Netzstrukturen (vgl. 1d). Der in 1d dargestellte virtuelle Knotenpunkt 12, der durch die Struktur des flächigen Textilmaterials 1 mit seinen Stegen vorgegeben wird, ist im Gegensatz zu den bekannten Lösungen mit echter Gitterstruktur und punktueller Befestigung der Glasfaser zwar im flächigen Textilmaterial 1, jedoch nicht im Raum vor der Einfriedung fixiert. Ursächlich hierfür sind die innere Flexibilität des gesamten Konstruktes aus Textil und Glasfaser sowie dessen nicht starre Aufhängung vor der Einfriedung. Dies trägt erheblich zur Verbesserung der Detektion bei.In contrast to the known glass fiber detection systems, the textile clad fiber optic cables 2 not orthogonal to the edges of the textile material 1 but wavy in horizontal extent of the enclosure. Thus, the glass fiber receives at the points of change of direction a defined bend, which is constant and is not sufficient for alarm triggering, but already realized a basic bend, which can also be referred to as bias. On the other hand, this deformation is not so great that the use of deflection-limiting elements would be required as in some realized network structures (see. 1d ). The in 1d illustrated virtual node 12 by the structure of the sheet textile 1 is specified with its webs, in contrast to the known solutions with real lattice structure and selective attachment of the glass fiber while in the flat textile material 1 , but not fixed in the space in front of the enclosure. The reason for this is the internal flexibility of the entire construct made of textile and fiberglass and its non-rigid suspension in front of the enclosure. This contributes significantly to the improvement of the detection.

Erfolgt auf die erfindungsgemäße kombinierte Textil-/Glasfaserstruktur eine Krafteinwirkung z. B. durch den Versuch des Überkletterns, wird die Kraft zusätzlich durch das flächige Textilmaterial 1 auf die Glasfaser eingeleitet und dadurch eine erhöhte Biegung des bereits vorgebogenen textilumhüllten Lichtwellenleiterkabels 2 erreicht, was zur Auslösung des Alarms durch die Veränderung des Lichtdurchflusses führt. Die als Vorsponnung bezeichnete Grundbiegung unterstützt die Krafteinleitung derart, dass die Grundbiegung verstärkt wird und keine Biegung in eine andere Richtung erfolgt.If a force z occurs on the combined textile / glass fiber structure according to the invention. B. by attempting to climb over, the force is additionally through the flat textile material 1 introduced to the glass fiber and thereby increased bending of the already pre-bent textile coated optical fiber cable 2 achieved, which leads to the triggering of the alarm by changing the light flow. The basic bend, which is referred to as the preload, supports the introduction of force in such a way that the basic bend is reinforced and no bending takes place in a different direction.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich die geometrische Struktur des Textilanteils und des Glasfaseranteils durch die Umhüllung des textilumhüllten Lichtwellenleiterkabels 2 mit dem textilen Bestandteil 1:1 überdecken. Dadurch wird gewährleistet, dass eine Krafteinleitung durch Eindring- oder Zugriffsversuche auf textile Bestandteile, die partiell auch ohne Glasfaseranteil ausgeführt sein können, z. B. zur Einsparung von Glasfasern, über die textile Struktur auch auf benachbarte Bestandteile mit enthaltenem Glasfaseranteil weitergeleitet werden und damit dort auch bzw. zusätzlich detektiert werden können. 4 zeigt schematisch diese Formveränderung durch Krafteinleitung der Kraft P an den Positionen 41 bis 44. Die Struktur des flächigen Textilmaterials 1 gewährleistet die Weiterleitung der Krafteinleitung, die durch die Intrusion verursacht wird. Hierdurch werden auch die Nachbarbereiche des unmittelbaren Intrusionspunktes in ihrer geometrischen Struktur verändert, wodurch die Detektion der Intrusion an mehreren Punkten erfolgen kann, was deren Sicherheit erhöht. So erfolgt bspw. in Position 44 keine Kürzung des Steges 3, sondern eine Faltung. Bei Bestückung dieses Bereiches mit einer Glasfaser würde demnach für dieselbe eine starke und damit gut detektierbare Biegung zusätzlich zum Angriffspunkt der Intrusion erzeugt.It is particularly advantageous if the geometric structure of the textile part and of the glass fiber part is due to the cladding of the textile-coated optical waveguide cable 2 Cover with the textile component 1: 1. This ensures that an introduction of force by penetration or access attempts to textile components that may be partially performed without glass fiber content, z. B. to save glass fibers, are passed on the textile structure on adjacent components containing glass fiber content and thus there or additionally detected. 4 schematically shows this change in shape by force application of the force P at the positions 41 to 44 , The structure of the flat textile material 1 ensures the transmission of the force caused by the intrusion. As a result, the neighboring areas of the immediate intrusion point are changed in their geometric structure, whereby the detection of the intrusion can be done at several points, which increases their security. Thus, for example, in position 44 no cut of the bridge 3 but a convolution. By equipping this area with a glass fiber, a strong and thus easily detectable bend would therefore be generated in addition to the point of intrusion.

5 zeigt eine beispielhafte Zusammenschaltung der Reihen des textilumhüllten Lichtwellenleiterkabels 2 mittels Spleißen an den Enden 51 sowie die Anschlusspunkte 52. 5 shows an exemplary interconnection of the rows of textile clad fiber optic cable 2 by splicing at the ends 51 as well as the connection points 52 ,

Die Ansprechschwelle des optischen Sensors kann durch geeignete Dimensionierung des flächigen Textilmaterials 1, des textilumhüllten Lichtwellenleiterkabels 2, der Geometrie des flächigen Textilmaterials 1 und/oder der Spannung des flächigen Textilmaterials 1 bei Montage an der Einfriedung und damit der Vorspannung des textilumhüllten Lichtwellenleiterkabels 2 eingestellt werden. Die bereits am Markt erwerbbaren Auswerteelektroniken gestatten zusätzlich die Einstellung der Ansprechschwellen als Ergänzung der vorgeschriebenen Einstellungen am flächigen Textilmaterial 1 selbst.The threshold of the optical sensor can by suitable dimensioning of the sheet textile 1 , the textile clad fiber optic cable 2 , the geometry of the flat textile material 1 and / or the tension of the flat textile material 1 when mounted on the enclosure and thus the bias of the textile-coated optical fiber cable 2 be set. The evaluation electronics, which are already available on the market, additionally allow the setting of the thresholds as a supplement to the prescribed settings on the flat textile material 1 even.

6 zeigt eine Anwendung des optischen Sensors an einem Hochsicherheitszaun 61. Das flächige Textilmaterial 1 wird oben und unten am mechanischen Zaun 61 wie ein Vorhang frei hängend und damit extrem flexibel befestigt. 6 shows an application of the optical sensor to a high security fence 61 , The flat textile material 1 gets up and down at the mechanical fence 61 hanging freely like a curtain and thus extremely flexible.

7 zeigt die Erweiterung eines Einfriedungszauns 71, z. B. 1,20 m Höhe, durch eine Erweiterungsstange 72 mit einem flächenförmigen Textilmaterial 1. Diese Lösung entspricht bereits weitgehend einem freistehenden Sensorzaun. 7 shows the extension of a fencing fence 71 , z. B. 1.20 m height, by an extension rod 72 with a sheet-like textile material 1 , This solution already largely corresponds to a freestanding sensor fence.

8 zeigt die Sicherung einer Mauerkrone 81 durch das flächige Textilmaterial 1, welches an einem Ausleger 82 befestigt wird. 8th shows the securing of a wall crown 81 through the flat textile material 1 which is attached to a boom 82 is attached.

In einer weiteren Ausführungsform können entsprechend breite flächige Textilmaterialien 1 ähnlich einem Tarnnetz über freistehende Objekte (bspw. zu sichernde Güter) ausgelegt werden zur mobilen Sicherung derselben. Entsprechend ist auch eine temporäre Befestigung an einem mobilen Zaun zur Absicherung von Baustellen, Lagern, Events o. ä. möglich.In a further embodiment, correspondingly broad flat textile materials 1 similar to a camouflage network on freestanding objects (for example, to be secured goods) are designed for mobile backup of the same. Accordingly, a temporary attachment to a mobile fence to secure construction sites, warehouses, events o. Ä. Possible.

Das flächige Textilmaterial 1 erfüllt demnach mehrere Aufgaben:
Es ist die Geometriebasis des kombinierten Textil-/Glasfasersensors.The flat textile material 1 fulfills several tasks:
It is the geometry base of the combined textile / fiber sensor.

Es fixiert die Glasfern in der gewünschten für die Sensorfunktion erforderlichen Lage einschließlich der gewünschten Grundbiegung (Vorspannung).It fixes the glass remover in the desired position required for the sensor function including the desired basic bending (preload).

Es unterstützt die Krafteinleitung auf das textilumhüllte Lichtwellenleiterkabel 2 bei Intrusionsversuchen zur Verstärkung der Biegung hinsichtlich Verstärkung der Vorspannung und fördert damit die Erkennung von Intrusionsversuchen.It supports the introduction of force onto the textile-coated optical fiber cable 2 in intrusion trials, to enhance the bend in terms of bias enhancement, thereby promoting the detection of intrusion attempts.

Aufgrund der nicht orthogonalen Einbringung der Glasfaser entfälllt das Erfordernis der Ausbildung einer maschen- oder netzförmigen Struktur bestehend aus getrennten waagerechtem und senkrechtem Kabel, ferner sind weder Flechtvorgänge noch knotenbildende Ergänzungsteile erforderlich.Due to the non-orthogonal introduction of the glass fiber eliminates the need to form a mesh or net-like structure consisting of separate horizontal and vertical cable, further, neither braiding nor knot-forming supplementary parts are required.

Die Anordnung des textilumhüllten Lichtwellenleiterkabels 2 im flächigen Textilmaterial 1 unterstützt die Intrusionserkennung einerseits, verhindert aber andererseits das Erfordernis der Verwendung von Biegungsbegrenzern.The arrangement of the textile clad fiber optic cable 2 in the flat textile material 1 On the one hand, it supports intrusion detection, but on the other hand it prevents the requirement of using bend limiters.

Das flächige Textilmaterial 1 ist ferner Transport- und Montagehilfe an einer bestehenden Einfriedung, bspw. an einem Zaun.The flat textile material 1 is also transport and installation help on an existing enclosure, eg. On a fence.

Die vorgenannten Eigenschaften ermöglichen einen Einsatz als Stand-alone Einfriedung bei Vorliegen entsprechender Voraussetzungen z. B. hinsichtlich Vandalismusvermeidung; minimal sind hierzu Leichtpfosten und vorzugsweise zwei Spannseile, jeweils eines oben und eines unten, erforderlich.The aforementioned properties allow use as a stand-alone enclosure in the presence of appropriate conditions z. As regards vandalism prevention; Minimal lightweight posts and preferably two tension cables, one at the top and one below, are required.

Der optische Sensor kann darüber hinaus zur Einsparung von textilumhüllten Lichtwellenleiterkabeln 2 gegenüber anderen Flächensensoren genutzt werden.The optical sensor can also save on textile-coated fiber optic cables 2 be used against other area sensors.

Der erfindungsgemäße optische Sensor wird im Gegensatz zu anderen Sensoren sehr flexibel ausgeführt und ebenso flexibel an einer vorhandenen Einfriedung montiert, was zu einer hohen Detektionsrate bei gleichzeitig geringer Zahl von Fehlalarmen führt. Die Sichtbarkeit des optischen Sensors unterstützt den Abschreckeffekt, zumal eine Ausführung in Warnfarben (bspw. schwarz/gelb oder rot/weiß) möglich ist. Es sind aber auch Tarnfarben durch den Einsatz eines entsprechend gefärbten Stoffes möglich.In contrast to other sensors, the optical sensor according to the invention is made very flexible and also flexibly mounted on an existing enclosure, which leads to a high detection rate with simultaneously low number of false alarms. The visibility of the optical sensor supports the quenching effect, especially as it can be implemented in warning colors (eg black / yellow or red / white). But there are also camouflage colors through the use of a suitably colored fabric possible.

Der optische Sensor wird am oberen und unteren Rand der Einfriedung befestigt. Im Übrigen ist eine zusätzliche punktuelle Befestigung in der Fläche möglich, aber nicht zwingend erforderlich.The optical sensor is attached to the top and bottom of the enclosure. Incidentally, an additional selective attachment in the area is possible, but not mandatory.

Die Befestigung erfolgt mittels Spanndraht, Kabelbindern, Rödeldraht oder ähnlichen handelsüblichen Befestigungsmitteln. Manipulationen an diesen Befestigungen führen ebenfalls zur Veränderung der Lichtdurchlässigkeit des optischen Sensors und damit zur Detektion.The attachment is made by means of tension wire, cable ties, wire rod or similar commercially available fasteners. Manipulations of these attachments also lead to a change in the light transmittance of the optical sensor and thus for detection.

Die Fertigung des optischen Sensors erfolgt durch Wirken 93 auf einer Textilmaschine. Den Prozess beschreibt schematisch 9. Zur Erzeugung der Stege 3 des optischen Sensors wird von Spulen Stoff zugeführt, 91. Weiterhin wird von weiteren Spulen Glasfaser zugeführt, 92. Werden an den gewünschten Stellen Stoff und Glasfaser gleichzeitig zugeführt, entsteht ein Steg 3, bei dem die Glasfaser im Steg 3 enthalten und von dem Textilmaterial 1 umhüllt ist, 95. Entsprechend erfolgt für mögliche bzw. gewünschte Stege 3 ohne Glasfaseranteil, 94, nur die Zufuhr von Stoff und keine Zufuhr von Glasfaser.The production of the optical sensor is done by working 93 on a textile machine. The process is described schematically 9 , For the production of the webs 3 the optical sensor is supplied with material by coils, 91 , Furthermore, fiber is supplied by further coils, 92 , If fabric and glass fiber are fed simultaneously at the desired points, a bridge is created 3 in which the glass fiber in the web 3 included and from the textile material 1 is wrapped, 95 , Accordingly takes place for possible or desired webs 3 without glass fiber content, 94 , only the supply of fabric and no supply of fiber.

Im Ergebnis erhält man ein flächiges Textilmaterial 1 in gestreckter Form, d. h. die Öffnungen 4 zwischen den Stegen 3 sind gestreckt in Fertigungsrichtung 96, angeordnet entsprechend der Fertigungslage.The result is a flat textile material 1 in stretched form, ie the openings 4 between the bridges 3 are stretched in production direction 96 , arranged according to the production situation.

Durch entsprechende Aufhängung bzw. Montage bei einer freistehenden Einfriedung oder entsprechenden Anbringung an einem beliebigen Untergrund wie einem mechanischem Zaun oder einer Mauer als Add-On Sensor wird diese gestreckte Form der Öffnungen 4 durch das Eigengewicht und die hohe Flexibilität des flächigen Textilmaterials 1 selbst in ein auf der Spitze stehendes Viereck überführt, wie in 10 dargestellt. Dadurch ändert sich die Breite des flächigen Textilmaterials 1 entsprechend der Länge des flächigen Textilmaterials 1 in Gebrauchslage. Da sich der Durchmesser der Öffnungen 4 und die Steglängen in etwa wie ein gleichschenkliges Dreieck verhalten, ist hierfür jeweils der Faktor 1,4 anzusetzen.By appropriate suspension or mounting in a freestanding enclosure or appropriate attachment to any surface such as a mechanical fence or a wall as an add-on sensor, this elongated shape of the openings 4 due to the dead weight and the high flexibility of the flat textile material 1 even transferred to a quadrilateral, as in 10 shown. As a result, the width of the flat textile material changes 1 according to the length of the flat textile material 1 in position of use. As the diameter of the openings 4 and the ridge lengths behave much like an isosceles triangle, the factor 1.4 should be used for this purpose.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die flexible Ausführung des optischen Sensors ermöglicht eine extrem hohe Rate der Erkennung von Eindring- oder Zugriffsversuchen sowie die Freiheit von Fehlalarmen durch Umwelteinflüsse durch die Anwendung von Glasfaser als Sensor und durch die Geometrie des flächigen Textilmaterials 1 als Träger und verbessert damit diese Werte gegenüber bisher ausgeführten glasfaserbasierten Lösungen signifikant.The flexible design of the optical sensor allows an extremely high rate of detection of intrusion or access attempts as well as the freedom from false alarms due to environmental influences through the use of glass fiber as a sensor and the geometry of the sheet textile material 1 as a carrier and thus significantly improves these values compared to previously performed fiber-based solutions.

Es ist eine sehr einfache Installation des optischen Sensors möglich, da die Geometrie durch das flächige Textilmaterial 1 vorgegeben ist, die Montage kann mit einfachsten Mitteln wie Kabelbindern, Spann- und Rödeldraht und anderen Befestigungsmitteln erfolgen.A very simple installation of the optical sensor is possible because of the geometry of the flat textile material 1 is predetermined, the installation can be done with the simplest means such as cable ties, tie and Rödeldraht and other fasteners.

Das geringe Flächengewicht des Textilmaterials 1 ermöglicht die Montage auch in schwierigem Gelände und auf beliebigem Untergrund.The low basis weight of the textile material 1 allows mounting even in difficult terrain and on any surface.

Im Einfriedungsbereich ist regelmäßig keine Elektronik vorhanden. Dadurch sind auch die Unterwasseranwendung und der Gebrauch in explasionsgefährdeter Umgebung möglich.There is no electronics in the enclosure regularly. As a result, the underwater application and use in Explasionsgefährdeter environment are possible.

Der Wartungsaufwand beschränkt sich auf eine einmalige jährliche Sichtkontrolle; punktuelle Reparaturen und Abschnittsreparaturen sind kostengünstig möglich.The maintenance effort is limited to a one-time annual visual inspection; punctual repairs and section repairs are possible at low cost.

Der erfindungsgemäße optische Sensor ist geeignet für sämtliche Zaunarten, Tore, Geländer, Mauern und Mauerkronen sowie zur Sicherung von jeglichen zu sichernden Objekten. Er wird wie ein Vorhang oben und unten an den etwaigen Trägern befestigt. Der Einsatz des optischen Sensors ist darüber hinaus auch als freistehender Zaun möglich, z. B. in der zweiten Reihe hinter einem mechanischen Zaun.The optical sensor according to the invention is suitable for all types of fence, gates, railings, walls and masonry crowns and for securing any objects to be secured. It is attached like a curtain to the top and bottom of the possible straps. The use of the optical sensor is also possible as a freestanding fence, z. B. in the second row behind a mechanical fence.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Textilmaterialtextile material

22

Lichtwellenleiterkabel bzw. Stege mit LichtwellenleiterkabelFiber optic cables or bars with fiber optic cable

33

Stege ohne LichtwellenleiterkabelBars without optical fiber cable

3a3a

Randstegedge web

44

Öffnungen in 1 Openings in 1

1111

Befestigungspunkteattachment points

1212

virtuelle Knotenpunktevirtual nodes

41–4441-44

Positionen, an denen die Krafteinleitung erfolgtPositions where the force is applied

5151

Enden der LichtwellenleiterkabelEnds of fiber optic cables

5252

Anschlusspunkteconnection points

6161

HochsicherheitszaunHigh security fence

7171

EinfriedungszaunPerimeter fence

7272

Erweiterungsstangeextension rod

8181

Mauerkronecoping

8282

Auslegerboom

9191

Zuführung von Textilmaterial mittels einer SpuleSupply of textile material by means of a coil

9292

Zuführung von GlasfaserFeeding of glass fiber

9393

Fertigung des optischen Sensors auf einer TextilmaschineProduction of the optical sensor on a textile machine

9494

Stege ohne GlasfaseranteilBars without glass fiber content

9595

umhüllte Glasfaserncoated glass fibers

9696

Fertigungsrichtungproduction direction

PP

Krafteinwirkungforce

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 102007002852 A1 [0003, 0007] DE 102007002852 A1 [0003, 0007]
• DE 202010008194 U1 [0004] DE 202010008194 U1 [0004]
• DE 4224230 A1 [0005] DE 4224230 A1 [0005]

Claims (8)

Optischer Sensor für den Schutz des Umfeldes eines zu schützenden Gebäudes, einer zu schützenden Anlage oder für den Schutz eines Objektes, zur Erkennung von Einbruchversuchen mittels Durchbrechen einer Einfriedung oder der Erkennung eines unberechtigten Zugriffes auf ein Objekt, aufweisend zumindest eine Glasfaser, welche auf Unterbrechung oder verringerten Lichtdurchgang infolge einer Deformation durch äußere Krafteinwirkung reagiert, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor aus einem flächigen Textilmaterial (1) gebildet ist, in das Glasfasern (2) in der Weise eingefügt sind, dass diese vom flächigen Textilmaterial (1) vollständig umschlossen werden, wobei das flächige Textilmaterial (1) als strukturdefinierender Bestandteil und die Glasfaser (2) als optisches Detektorelement fungiert.Optical sensor for the protection of the environment of a building to be protected, a system to be protected or for the protection of an object, for the detection of burglary attempts by breaking through an enclosure or the detection of unauthorized access to an object, comprising at least one optical fiber, which interrupt or reduced light transmission due to a deformation by external force reaction, characterized in that the optical sensor of a flat textile material ( 1 ) is formed in the glass fibers ( 2 ) are inserted in such a way that they are separated from the flat textile material ( 1 ) are completely enclosed, wherein the flat textile material ( 1 ) as a structure-defining component and the glass fiber ( 2 ) functions as an optical detector element. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Textilmaterial (1) aus einem synthetischen Stoff gefertigt ist, welcher reißfest, witterungs-, alterungs- und UV-beständig sowie leicht ist, wobei das flächige Textilmaterial (1) keine geflochtene Struktur aufweist, also knotenlos ist und sich maschinell fertigen lässt.Optical sensor according to claim 1, characterized in that the flat textile material ( 1 ) is made of a synthetic material, which is tear-resistant, weathering, aging and UV-resistant and lightweight, wherein the flat textile material ( 1 ) has no braided structure, that is knotless and can be machined. Optischer Sensor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem flächigen Textilmaterial (1) Öffnungen vorgesehen sind, welche derart angeordnet sind, dass das flächige Textilmaterial (1) in seiner Struktur auf strukturbildende Stege (3) beschränkt wird.Optical sensor according to claims 1 and 2, characterized in that in the flat textile material ( 1 ) Openings are provided, which are arranged such that the flat textile material ( 1 ) in its structure on structure-forming webs ( 3 ) is limited. Optischer Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Stege (3) Lichtwellenleiterkabel (2) während der Fertigung eingefügt werden, wobei die Anzahl der in Stege (3) eingefügten textilumhüllten Lichtwellenleiterkabel (2) an den vorgesehenen Maßen des flächigen Textilmaterials (1) an der Einfriedung und der gewünschten Sensitivität des optischen Sensors ausgerichtet ist.Optical sensor according to claim 3, characterized in that in the webs ( 3 ) Fiber optic cable ( 2 ) are inserted during manufacture, with the number of in bars ( 3 ) enclosed textile clad fiber optic cable ( 2 ) at the intended dimensions of the flat textile material ( 1 ) is aligned with the enclosure and the desired sensitivity of the optical sensor. Optischer Sensor einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch unterschiedliche geometrische Anordnungen der textilumhüllten Lichtwellenleiterkabel (2) in den Stegen (3) die Sensitivität des optischen Sensors bereichsweise variiert wird.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that by different geometric arrangements of the textile-clad optical fiber cable ( 2 ) in the webs ( 3 ) the sensitivity of the optical sensor is varied in regions. Optischer Sensor einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die textilumhüllten Lichtwellenleiterkabel (2) nicht orthogonal zu den Rändern des Textilmaterials (1), sondern wellenförmig in horizontaler Erstreckung der Einfriedung eingebracht werden.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the textile-coated optical waveguide cables ( 2 ) not orthogonal to the edges of the textile material ( 1 ), but wavy in horizontal extension of the enclosure are introduced. Optischer Sensor einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die geometrische Struktur des Textilanteils und des Glasfaseranteils durch die Umhüllung des textilumhüllten Lichtwellenleiterkabels (2) mit dem textilen Bestandteil 1:1 überdecken.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the geometric structure of the textile component and the glass fiber component by the sheathing of the textile-clad optical fiber cable ( 2 ) with the textile component 1: 1 cover. Optischer Sensor einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansprechschwelle des optischen Sensors durch geeignete Dimensionierung des flächigen Textilmaterials (1), des textilumhüllten Lichtwellenleiterkabels (2), der Geometrie des flächigen Textilmaterials (1) und/oder der Spannung des flächigen Textilmaterials (1) bei der Montage an einer Einfriedung und damit der Vorspannung des textilumhüllten Lichtwellenleiterkabels (2) eingestellt wird.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the response threshold of the optical sensor by suitable dimensioning of the flat textile material ( 1 ), the textile clad fiber optic cable ( 2 ), the geometry of the flat textile material ( 1 ) and / or the tension of the flat textile material ( 1 ) when mounted on an enclosure and thus the bias of the textile clad fiber optic cable ( 2 ) is set.

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