DE2843849C3

DE2843849C3 - Anlage zur Überwachung von Freigelände

Info

Publication number: DE2843849C3
Application number: DE19782843849
Authority: DE
Inventors: Ernst-D. 2000 Hamburg Rode
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-10-07
Filing date: 1978-10-07
Publication date: 1981-12-03
Also published as: DE2843849B2; DE2843849A1

Description

a. Die Ausgangssignale aller Sensoren (Si) werden einer ersten Auswerteeinheit (A 1) eingegeben, weiche die Ausgangssignale zyklisch analysiert und deren Werte auf Zeitbasis zu einzelnen primären ÄnderungsprofUen (Pi)mit den beiden Charakteristika Änderungshäufigkeit und Änderungsgröße zusammenstellt,

b. in einer zweiten Auswerteeinheit (A 2) wird eine Korrelation zwischen allen ihr zugeführten Werten der Änderungsprofile (Pi) nach den genannten Charakteristika durchgeführt und ein für die gesamte Anlage bzw. alle Sensoren typisches durchschnittliches Standardprofil (F) dargestellt.

c. mit einer dritten Auswer:eeinheit (A3) wird eine Korrelation zwischen dem Standardprofil (P) und den primären Änderungsprofilen (Pi) durchgeführt und durch Vergleich festgestellt, ob ein primäres Änderungsprofil (Pi) vom Standarciprofil (P) abweicht,

d. mit weiteren Auswsrteein'iiten (A 4, A 5) wird jedes vom Standardprofi} (P) abweichende primäre Änderungsprofil (^ausgesondert und mit einem für einen alarmfall arttypischen Änderungsprofil (Po) verglichen, und

e. es wird das primäre ausgesonderte Änderungsprofil (Pi) zur Alarmgabe verwertet, das dem erwähnten arttypischen Änderungsprofil (Pofin vorgegebenen Charakteristika und Toleranzschwellen bzw. Toleranzgrenzen entspricht

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das für Alarmfälle arttypische Änderungsprofil (Po) durch probeweises Eindringen von Personen in die den einzelnen Sensoren (Si) zugeordneten Abschnitte ermittelt und mit seinen charakteristischen Werten in einem Informationsspeicher (to)eingespeichert wird.

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Überwachung von Freigelände unter Verwendung von Sensoren, mit deren örtlichem Wirkungsbereich das gesamte Überwachungsgebiet in einzelne überschaubare Abschnitte aufgeteilt wird und die beim Eindringen einer Person in ihren Wirkungsbereich ein Ausgangssignal zwecks Erzeugung eines Alarms entwickeln.

Es genügt im allgemeinen nicht mehr, einen gegen Eindringlinge zu schützenden Geländebereich durch Zäune, Gräben oder dergleichen zu begrenzen, da ein Angreifer bzw. Eindringling jederzeit in der Lage sein wird, auch kompliziertere Hindernisse zu überwinden; vielmehr kommt es in solchen Fällen darauf an, die geographischen Begrenzungslinien eines zu schützenden Getändeabschnitts automatisch zu überwachen und das Eindringen Unbefugter lokalisierbar zu melden, um dann geeignete Abwehrmaßnahmen einleiten zu können.

Es gibt diesen Bedürfnissen entsprechend eine Vielzahl von Überwachungsanlagen, die mit mehr oder weniger Erfolg zur Geländeüberwacbung eingesetzt werden. So gibt es beispielsweise Erschütterungsmelder, die in Zäune eingesetzt werden und die beim Überklettern der Zäune ein Signal auslösen sollen. Man arbeitet auch mit Geophonen, die im Boden vergraben werden und die den Trittschall erfassen, oder mit hydro-pneumatischen Tretmatten, welche die Veränderung der Bodenbelastung melden und daraus ein Alarmsignal entwickeln.

Ferner gibt es eine Vielzahl von Einrichtungen, die nach dem Prinzip der Strahlungsschranken aufgebaut sind und die im gesamten Bereich der elektromagnetischen Strahlung arbeiten können, also etwa von sichtbarem Licht bis hinauf zu Wellenlängen, welche die jeweiligen Sende-Empfangs-Organe gerade noch technisch realisierbar verarbeiten können.

Außerdem gibt es ebenfalls in allen möglichen Wellenbereichen arbeitende Geräte, die den Doppler-Effekt ausnutzen, die Wärmestrahlung eines Körpers registrieren oder die aktiv oder passiv mit Schallwellen arbeiten.

Andere Alarmsysteme nutzen das durch Eindringen einer Person veränderliche Übertragungsverhalten eines Paralleldrahtsystems aus. Außerdem sind rein optische Überwachungseinrichtungen bekannt, die mit Hilfe von Fernsehkameras entweder durch Überwachungspersonal und einer Vielzahl von Monitoren oder auf dem Wege der automatischen Fernsehbildauswertung über einen Bildanalysator arbeiten; solche Einrichtungen sind allerdings wegen des damit verbundenen technischen Aufwandes relativ teuer, während außerdem noch zu berücksichtigen ist, daß für optische Systeme stets auch das Problem der Nachsichtigkeit gelöst werden muß.

Es gibt auch mit Fernsehkameras arbeitende Überwachungsanlagen (DE-OS 19 13 768), bei denen eine auf das zu schützende Objekt ausgerichtete Fernsehkamera ein Ist-Videosignal erzeugt. Ein Vergleichsbildspeicher, in den zuvor das Bild des zu überwachenden Objektes im ordnungsgemäßen Zustand abgespeichert wurde, liefert ein Soll-Videosignal. Die von der Fernsehkamera und dem Bildspeicher kommenden Videosignale werden dann in einem Differenzsignaldetektor miteinander verglichen. Im ordnungsgemäßen Zustand des Objektes,

also wenn keine einen Alarmfall bedeutenden Änderungen in der von der Fernsehkamera erfaßten Szene stattgefunden haben, ist das entstehende Differenzsignal gleich null. Hat jedoch eine Änderung stattgefunden und ist somit das Ist-Videosignal vom Soll-Videosi-

'⁵ gnal verschieden, so wird das Differenzsignal ungleich null. Sobald das Signal an den Eingängen des Signaldetektors einen bestimmten vorgegebenen Schwellwert für eine bestimmte Zeit überschreitet, wird ein Alarmsignal gegeben. Auch bei solchen Anlagen ergeben sich wie bei allen mit optischen Systemen arbeitenden Überwachungsanlagen Probleme im Zusammenhang mit der Nachtsichtigkeit und mit WitterungseinflUssen, also etwa beim Überwachen von Freigelände, in dem z. B. Nebel, Regen oder starke Sonneneinstrahlung eine ordnungsgemäße Funktion der Anlage verhindern könnten.

Schließlich sind auch Alarmsysteme bekannt; die auf rein kapazitiver Basis arbeiten. Dabei wird mindestens

eine Elektrode entlang der Grenze des zu überwachenden Geländes gespannt, die mit ihrer Kapazität gegen Erde oder gegen eine andere Elektrode einen Teil der frequenzbestimmenden Kapazität eines LC-Oszillators bildet, wobei eine durch Eindringen einer Person in das Feld des so ausgebildeten Kondensators verursachte Kapazitätsänderung mit Hilfe der dabei verursachten Frequenzänderung des Oszillators zu einer Alarmgabe ausgewertet wird

Alarmsysteme dieser Art sind in ihrer Empfindlichkeit ausreichend. Auch ist bei geeigneter Gestaltung der Elektroden der Effekt eines »kapazitiven« Zaunes durchaus realisierbar. Jedoch sind solche Systeme sehr stark durch klimatische Veränderungen beeinflußbar, so daß bei zwar ausreichender Empfindlichkeit die Störanfälligkeit aber derart groß ist, daß bei nicht völlig stabilen klimatischen Verhältnissen der Einsatz solcher Systeme nicht mehr sinnvoll erscheint

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Alarmanlage, bei der die erwähnte Störanfälligkeit durch äußere Witterungseinflüsse nicht auftritt und die gleichzeitig eine entsprechend höhere Empfindlichkeit im gesamten Überwachungsbereich gewährleistet Weiterhin soll die Installation dieser Anlage im Bezug auf die Lage der jeweils zu überwachenden Grenzen kostengünstiger als bisher sein und außerdem die Lokalisierung eines Störungsfalls mit großer Genauigkeit zulassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich die eingangs erwähnte Anlage durch folgende Merkmale:

a. Die Ausgangssignale aller Sensoren werden einer ersten Auswerteeinheit eingegeben, welche die Ausgangssignale zyklisch analysiert und deren Werte auf Zeitbasis zu einzelnen primären Änderungsprofilen mit den beiden Charakteristika Änderungshäufigkeit und Änderungsgröße zusammenstellt,

b. in einer zweiten Auswerteeinheit wird eine Korrelation zwischen allen ihr zugeführten Werten der Änuerungsprofile nach den genannten Charakteristika durchgeführt und ein für die gesamte Anlage bzw. alle Sensoren typisches duichschnittliches Standardprofil dargestellt,

c. mit einer dritten Auswerteeinheit wird eine Korrelation zwischen dem Standardprofil und den primären Ändeningsprofilen durchgeführt und durch Vergleich festgestellt, ob ein primäres Änderungsprofil vom Standardprofil abweicht,

d. mit weiteren Auswerteeinheiten wird jedes vom Standardprofil abweichende primäre Änderungsprofil ausgesondert und mit einem für einen Alarmfall arttypischen Änderungsprofil verglichen, und

e. es wird das primäre ausgesonderte Änderungsprofil zur Aiarmgabe verwertet, das dem erwähnten arttypischen Änderungsprofil in vorgegebenen Charakteristika und Toleranzschwellen bzw. Toleranzgrenzen anspricht

Zweckmäßigerweise wird das arttypische Änderungsprofil für AiarmfäÜe bei eingerichteter Anlage durch probeweises Eindringen von Personen in die den einzelnen Sensoren zugeordneten Abschnitte ermittelt und mit seinen dabei festgestellten charakteristischen Werten in einem Informationsspeicher eingespeichert.

Bei der Anlage der erfindungsgemäßen Art berücksichtigen also die einzeiro primären Änderungsprofile der Sensoren und damit schließlich auch das erwähnte Standardprofil laufend die äußeren Witterungseinflüsse, so daß die Alarmanlage in Bezug auf solche Einflüsse stets auf dem neuesten Stand gehalten wird und beispielsweise schnell einsetzende Wetteränderungen nicht zu einer ungewollten Alarmgabe führen können.

Da die Veränderungen der Eigenschaften aller Sensoren in das Auswertungsprinzip einbezogen werden, ist es theoretisch möglich, die Ansprechempfindlichkeit der Anlage beliebig zu erhöhen. Praktisch wird

ίο die Höhe der Ansprechempfindlichkeit eigentlich nur durch den jeweils vertretbaren Aufwand der als Korrelationsrechner ausgebildeten Auswerteeinheiten begrenzt

Die Lokalisierung eines Störungsfalls, die man bei Verwendung mehrerer Sensoren anstreben sollte, läßt sich relativ einfach durch Anwendung der in der DE-OS 25 39 501 beschriebenen Prinzipien verwirklichen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt Dabei zeigt die F i g. 1 vereinfacht das BIockschalfHld einer Anlage nach der Erfindung, während die Fig?, das Änderungsprofil eines einzelnen Sensors darstellt

Die Sensoren 5 sollen bei dem gezeigten Beispiel mit LC-Oszillatoren arbeiten, bei denen ein Teil ihrer frequenzbestimmenden Kapazität in an sich bekannter Weise durch eine Schutzkreiselektrode gegen Erde oder gegen ein anderes Potential gebildet wird. Ein symmetrischer Aufbau der Sensoren nach dem sogenannten Duplex-Prinzip mit zwei gegeneinander verstimmten Oszillatoren und Auswertung des Mischproduktes beider Oszillatorfrequenzen ist allerdings als effektivere Lösung vorzuziehen.

Der Erfindung entsprechend werden alle Oszillatorspannungen als Ausgangssignale der Oszillatoren S zunächst einer ersten Auswerteeinheiten A 1 eingegeben. Diese unterzieht jede Oszillatorspannung auf Zeitbasis, also etwa zu bestimmten aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, einer zyklischen Frequenzanalyse und stellt die so gewonnenen Meßergebnisse mit fester oder variabler Zeitbasis zu einzelnen primären Änderungsprofilen Pifür die jeweiligen Sensoren Szusammen.

Die F i g. 2 zeigt ein Beispie! für ein solches Änderungsprofil Pi für den Oszillator bzw. Sensor 51. Man erkennt daß bei den zu unterschiedlichen Zeiten t durchgeführten und zyklisch zu wiederholenden Messungen unterschiedliche und möglicherweise durch Witterungseinflüsse bedingte Frequenzänderungen df/dt aufgetreten sind. Hieraus gewinnt man also für das betreffende erste Änderungsprofil P1 die Aussage, wie viele Frequenzänderungen bei einer bestimmten Anzahl von Meßvorgängen bzw. Ereignissen am ersten Sensor S1 stattgefunden haben.

Man kann diese zu verschiedenen Zeitpunkten t festgestellten Frequenzänderungen auch mit einem Diskriminator erfassen, indem in einem festen oder variablen Zeitintervall die Diskriminatorspannung in festen Zeitschritten At gemessen wird. Die Höhe dieser Spannung zu den einzelnen Zeitpunkten ti wird dann registriert und gespeichert.

Aus der Messung in dem betreffenden Zeitintervall folgt zunächst die Definition eines primären Änderungsprofils. Das kann nach unterschiedlichen Kriterien erfolgen. Beispielsweise könnte man aus der Reihe der Messungen im Zeitintervall einen Meßpunkt nach einem Amplitudenkiterium auswählen, und zwar wahlweise den niedrigsten Wert, den höchsten Wert oder auch einen Wert, der einem vorgegebenen Amplitudenwert am nächsten liest. Der so eefundene Meßpunkt t„ wird

danach zum Anfangspunkt eines Normierungsintervalles erklärt. Dieses Intervall hat eine feste Länge von z. B. N/2 Schritten. Ist V_n NI2, so wird das Teilintervall aus den nachfolgenden /V/2-1 Meßpunkten zum »Profil« Pi erklärt. Ist jedoch fo >NI2, so wird die Messung verworfen und wiederholt, bis die vorher erwähnte Bedingung erfüllt ist. Es ist naheliegend, daß die Definition des ersten Änderungsprofils Pi auch auf andere Weise und nach anderen Kriterien erfolgen könnte. Man könnte also als Anfangspunkt auch den Meßpunkt wählen, der der erste aus dem Meßintervall ist bzw. die Sequenz der niedrigsten Änderungswerte innerhalb von s Meßstellen nach sich hat.

Die spezifische Definition des ersten Änderungspro- fils ist also nahezu willkürlich, sie bestimmt aber die Organisation des nachfolgenden Korrelationsrechners, der nämlich als zweite Auswerteeinheit A 2 die Aufgabe hat. zwischen allen in vorgenannter Weise hergestellten Fin7plnrnfilpn Pi pjnp ΒρζΙρΗιΙΠ¹⁷ 2¹J finden, die dem Ablauf aller Meßergebnisse gemein ist. Hieraus kann dann ein für die gesamte Anlage bzw. alle Sensoren 5 typisches und durchschnittliches Standardprofil P entwickelt werden, daß im Prinzip das »Signalrauschen« der Anlage dokumentiert. Es entspricht verständlicherweise dem Sinne der Anlage, daß die Charakteristika dieses Rauschens um so besser und deutlicher werden, je mehr Messungen und je mehr Meßstellen es gibt.

Mit einer dritten Auswerteeinheit A 3 wird eine Korrelation zwischen den auch ihr zugeführten primären Änderungsprofilen Pi und dem von der zweiten Einheit A 2 entwickelten Standardprofil P durchgeführt und durch Vergleich festgestellt, ob ein primäres Änderungsprofil vom Standardprofil abweicht. Wenn keine Abweichung gegeben ist, soll davon ausgegangen werden, daß auch keine Alarmursache vorliegt. Falls jedoch eine Abweichung zwischen dem Standardprofil und einem primären Änderungsprofil Pi festgestellt wird, so wird letzteres über eine vierte Auswerteeinheit A 4 ausgesondert, um überprüfen zu können, ob die ermittelte Abweichung eventuell bedeuten könnte, daß ein Alarmfall vorliegt

Zu diesem Zweck benötigt man zu Vergleichszwekken ein Änderungsprofil Po, das für einen Alarmfall arttypisch ist. Dieses für Alarmfälle arttypische Änderungsprofil Po ermittelt man durch probeweises Eindringen von Personen in die den einzelnen Sensoren 5; zugeordneten Abschnitte und speichert die so gewonnenen charakteristischen Werte in einen Infor mationsspeicher /oein.

Der Informationsspeicher /ound die vierte Auswerteeinheit A 4 versorgen der Darstellung entsprechend eine fünfte Auswerteeinheit A 5 mit dem für einen Alarmfall typischen Signal bzw. Änderungsprofil Pq und

dem ausgesonderten primären Änderungsprofil Pi, so daß in der Einheit A 5 ein Vergleich zwischen diesen beiden Profilen durchgeführt werden kann.

Falls dabei festgestellt wird, daß das Änderungsprofil

Pi At*m Δ nH^rtincTCrtrQfiJ Pq in UQrirpnAKpnpn ChSräkiS-

ristika und Toleranzschwellen bzw. Toleranzgrenzen entspricht, bedeutet dies einen Alarmfall. Es wird dementsprechend ein Alarmsignal entwickelt und dem Alarmkreis A 6 zugeführt, der dann in an sich bekannter Weise eine Alarmgabe durchführt

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß die Auswerteeinheiten zweckmäßigerweise als Korrelationsrechner ausgebildet sind. Der Aufbau und die Funkt-'on solcher Rechner sind allgemein bekannt, so daß diese hier nicht näher beschrieben zu werden brauchen. Weiterhin ist auch zu bemerken, daß die Anlage auch mit nur einem Sensor zufriedenstellend arbeiten würde, obwohl natürlich in der Regel mehrere Sensoren eingesetzt werden, wenn das überwachende Gebiet entsprechend groß ist Schließlich ist die

!5 Überwachungsanlage auch nicht unbedingt an die Verwendung der sogenannten »kapazitiven« Sensoren gebunden, da auch andere Sensoren beliebiger Art nach entsprechender Anpassung der Anlage eingesetzt werden könnten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Anlage zur Überwachung von Freigelände unter Verwendung von Sensoren, mit deren örtlichem Wirkungsbereich das gesamte Überwachungsgebiet in einzelne überschaubare Abschnitte aufgeteilt wird und die beim Eindringen einer Person in ihren Wirkungsbereich ein Ausgangssignal zwecks Erzeugung eines Alarms entwickeln, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: