DE69300368T3

DE69300368T3 - Eindringalarmsystem.

Info

Publication number: DE69300368T3
Application number: DE69300368T
Authority: DE
Inventors: Mathias Maria Jozef Nl-6441 Kt Brunssum Pantus
Original assignee: Aritech BV
Current assignee: Carrier Fire and Security BV
Priority date: 1992-02-17
Filing date: 1993-02-10
Publication date: 1999-07-22
Anticipated expiration: 2013-02-11
Also published as: EP0556898B1; EP0556898A1; NL9200283A; EP0556898B2; US5499016A; DE69300368D1; DE69300368T2

Description

Die Erfindung betrifft ein Eindringalarmsystem, wie im Oberbegriff von Anspruch 1 angegeben. Solch ein Eindringalarmsystem ist aus der EP-A-0 186 226 bekannt. Das bekannte Eindringalarmsystem ist mit einem Reflexionsmittel in der Form eines Spiegels (20) ausgerüstet, der an dem äußeren Ende des Bereichs angeordnet ist, der zu überwachen ist, zum Erfassen von Weitdistanzsabotageversuchen. Das bekannte Eindringalarmsystem ist ferner mit einem Emitter (18) ausgerüstet, der an dem Äußeren des Gehäuses befestigt ist und Strahlung durch das Fenster in Richtung eines Sensors in dem Gehäuse richtet, um Sabotageversuche aus einer kurzen Distanz zu dem Eindringalarmsystem zu erfassen.
Der weitere Emitter testet die Funktionstüchtigkeit des passiven Sensors und detektiert ein Maskieren des Fensters. Es ist ein Nachteil des bekannten Eindringalarmsystems, daß es komplex ist (es weist zwei Emitter und zwei Detektoren auf), und zusätzlich benötigt es ein genaues Positionieren des Spiegels an dem äußeren Ende des Bereichs, der zu überwachen ist, wobei das Positionieren schwierig ist. Ferner ist das Repositionieren des Systems schwierig, da es das Wiedereinstellen des Spiegels fordert.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein einfaches und preisgünstiges, jedoch effektives Eindringalarmsystem zu liefern, das es ermöglicht, Sabotage seines passiven Sensors zu erfassen.
Zu diesem Zweck ist das Eindringalarmsystem gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsreflexionseinrichtungen in der Form von Strahlungsstreueinrichtungen vorliegen, die an dem Gehäuse in der Nähe des Fensters befestigt sind, und daß elektromagnetische Strahlung, die von der Lichtquelle herrührt, durch das gesamte Fenster selbst ebenso gestreut wird. Die Streueinrichtungen sind als Flügel (Anspruch 9) und/oder als eine das Fenster überdeckende Struktur (Anspruch 8) ausgebildet. Das gesamte Fenster ist ferner an sich streuend, auch in dem Falle, daß es nicht von einer Struktur überdeckt ist.
Die Streueinrichtungen liefern nur lokal einen minimalen Hintergrundstrahlungswert und eine Art von Selbsttests des Systems, indem ein Alarm aktiviert wird, wenn der minimale Hintergrundstrahlungswert der Minimalwert in dem Alarmmittel unterschreitet. Die Streueinrichtungen benötigen kein Einstellen in dem Fall, in dem das Alarmsystem repositioniert wird, da die Strahlungsstreueinrichtungen an dem Gehäuse befestigt sind. Ferner hat das Alarmsystem gemäß der Erfindung, außer dem passiven Sensor, nur eine Lichtquelle und einen Lichtdetektor. Zudem können die Reflexionseinrichtungen einfache Streueinrichtungen sein. An die Reflexionseigenschaften werden niedrigere Anforderungen als an diejenigen Eigenschaften der letzteren Einrichtungen gestellt.
Es wird festgehalten, daß das Eindringalarmsystem gemäß der Erfindung keine Einschränkungen bezüglich der verwendeten Lichtart kennt, d. h., es kann nicht nur Infrarotlicht, sondern auch sichtbares Licht (beispielsweise mit einer Wellenlänge zwischen 0,35 und 0,8 um) verwendet werden. Vom Vermarktungsstandpunkt aus kann es selbst interessant sein, sichtbares blaues, grünes oder rotes Licht zu verwenden. Ferner wird bemerkt, daß ein wichtiger Vorteil des Eindringalarmsystems gemäß der Erfindung die Tatsache ist, daß der aktive Sensor (entweder Infrarotsensor oder nicht) einen beschränkten Bereich aufweist, so daß (sabotierende) Manipulationen der Öffnung des passiven Sensors und in dessen Nähe erfaßt werden, während eine autorisierte Person, während sie den aktiven Sensor im Laufe des Tages passiert, kein Alarmsignal hervorruft.
Es wird weiterhin bemerkt, daß das Eindringalarmsystem gemäß der Erfindung einen passiven Infrarotsensor enthalten kann, der mit einem Radiofrequenzsensor verbunden ist, wobei all dies in Übereinstimmung mit der europäischen Patentanmeldung mit der Nr. 0 225 812 im Namen von Elkron S. p. A. ist. Es wird außerdem bemerkt, daß mit dem Eindringalarmsystem gemäß der Erfindung der aktive Sensor (Infrarotsensor oder nicht) auch mehr als eine Quelle (Lichtquelle) und/oder mehr als einen Detektor (Lichtdiode) enthalten kann. Der spezifische Vorteil davon ist, daß der Alarm des Eindringalarmsystems nicht aktiviert wird, wenn, beispielsweise, Insekten nahe an die Öffnung des passiven Sensors kommen. Es ist dabei bevorzugt, daß die Quellen und die damit in Verbindung stehenden Detektoren sequentiell paarweise angetrieben werden.
Das europäische Patent mit der Nr. 0 286 261 im Namen von Takenaka Engineering Co., Ltd., beschreibt ein Alarmsystem in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff von Anspruch 1. Dieses Dokument des Stands der Technik offenbart eine Kante an dem Umfang des Fensters, wobei eine kleine Menge an Licht von der Kante gestreut wird, nachdem sie mit elektromagnetischem Licht, das von den Lichtquellen herrührt, bestrahlt worden ist. Jedoch überschreitet dieses gestreute Licht nicht das gesamte Fenster beziehungsweise die gesamte Abdeckung, so daß ein Entfernen des Fensters durch einen Einbrecher erfaßt werden kann, jedoch andere Sabotageversuche bezüglich des Fensters, wie Sprayen, unerkannt bleiben.
Die Erfindung wird weiter mit Bezug auf die Figuren erklärt, die in einer Zeichnung illustriert sind, wobei:
Fig. 1 ein Gehäuse eines passiven Infrarotsensors zeigt, der zu einem bekannten Eindringalarmsystem gehört;
Fig. 2 den passiven Infrarotsensor von Fig. 1 in Explosionsdarstellung zeigt;
Fig. 3 ein Gehäuse eines passiven Infrarotsensors zeigt, der zu einem Eindringalarmsystem gemäß der Erfindung gehört;
Fig. 4 das Gehäuse von Fig. 3 zeigt, wobei Infrarotstrahlung, wie emittiert oder empfangen von der Quelle bzw. dem Detektor des aktiven Infrarotsensors, in durchgezogenen Linien gezeichnet ist;
Fig. 5 das Gehäuse von Fig. 3 zeigt, wobei ein Bereich dargestellt ist, der von dem aktiven Infrarotsensor abgedeckt wird (mit konischen Enveloppen der emittierten und empfangenen Strahlen der Infrarotstrahlung); und
Fig. 6 ein Blockdiagramm einer elektrischen Schaltung eines Eindringalarmsystems gemäß der Erfindung schematisch zeigt.
In Fig. 1 ist ein Gehäuse eines passiven Infrarotsensors, der zu einem bekannten Eindringalarmsystem gehört, gezeigt, wobei besagtes Gehäuse ein Fenster 1 für den Detektor des passiven Infrarotsensors, eine Abdeckung 2, eine Anbringungsbasis 3, ein Alarmlicht 9, das aufleuchten wird, wenn der Alarm aktiviert ist, und ein Anbringungsmittel 5 zum Befestigen der Abdeckung 2 an der Anbringungsbasis 3 enthält.
Fig. 2 zeigt den passiven Infrarotsensor von Fig. 1 in auseinandergenommenem Zustand, wobei neben den oben erwähnten Teilen auch die folgenden Teile dargestellt sind: eine Isolationsplatte 6, ein Aufkleber 7 mit Verbindungsdaten, ein Isolationsaufkleber 8, eine metallische Radiofrequenz-Abschirmung 9, eine Verstärkungsschaltungsplatte 10, ein pyroelektrisches Element mit einer Haltebefestigung, eine Schaltplatte 12 mit Steuerfunktionen, ein Ferninfrarotfokussierungsspiegel 13, eine Maskierungsplatte 14 für Weiterfassungsfelder, ein Typanzeigeaufkleber 15 and Maskierungsplatten 16 für Kurzerfassungsfelder.
In Fig. 3 ist ein Gehäuse eines passiven Infrarotsensors, der zu einem Eindringalarmsystem gemäß der Erfindung gehört, dargestellt. Besagtes Gehäuse enthält ein Fenster 1 für den Detektor des passiven Infrarotsensors, eine Abdeckung 2, eine Anbringungsbasis 3, ein Alarmlicht 4, ein Anbringmittel 5 zum Befestigen der Abdeckung 2 an der Anbringungsbasis 3, Fenster 17 und 18 für die Quelle bzw. den Detektor des aktiven Infrarot sensors und ein Alarmlicht 19, das aufleuchtet, wenn versucht worden ist, den passiven Infrarotsensor zu sabotieren. Es wird festgestellt, daß von einem rein technischen Standpunkt aus die Fenster 17 und 18 nicht absolut notwendig sind, sondern im Prinzip dazu dienen, das Erscheinungsbild der Einheit attraktiver zu machen.
In Fig. 4 ist die Infrarotstrahlung, die von der Quelle 20 emittiert bzw. von dem Detektor 21 des aktiven Infrarotsensors empfangen wird, mit durchgezogenen Linien 22 dargestellt.
Fig. 5 zeigt den Bereich, der von dem aktiven Infrarotsensor mit konischen Enveloppen 23 der emittierten und empfangenen Strahlen der Infrarotstrahlung überdeckt wird. Die Teile in den Fig. 4 und 5, die zu den in Fig. 3 gezeigten Teilen korrespondieren, sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Der Betrieb des Eindringalarmsystems gemäß der Erfindung wird detaillierter mit Bezug auf das Blockdiagramm von Fig. 6 einer elektrischen Schaltung besagten Eindringalarmsystems erklärt werden.
Die Quelle des aktiven Infrarotsensors besteht aus einem Photoemitter 24 (Transmitter für mittleres Infrarotlicht (NIR-TX)) mit einem Öffnungswinkel zwischen 60º und 120º, wobei besagter Photoemitter 24 Strahlung in dem mittleren Infrarotwellenbereich auf und um die Öffnung des passiven Infrarotsensors emittiert (siehe die vorangegangenen Figuren). Der passive Infrarotsensor ist tatsächlich empfindlich auf Infrarotlicht in dem Infrarotwellenbereich. Der Photoemitter 24 ist mit einem Leistungsantriebsverstärker 25 verbunden, der Impulse erzeugt, die mit Spitzenströmen in der Größenordnung von ungefähr 1 A fließen, so daß der Photoemitter 24 kurze Infrarotimpulse einer hohen Intensität emittiert. Ein Steueroszillator 26, mit einer Pulsrepetitionszeit im Millisekundenbereich und einer Impulszeit im Mikrosekundenbereich, liefert den Takt für den Photoemitter 24. Das oben erwähnte Fenster des passiven Infrarotsensors ist möglicherweise mit einer (sehr) feinen Struktur derart überdeckt, daß Infrarotlicht von dem Photoemitter 24, das dar auf fällt, in viele unterschiedliche Richtungen gestreut wird. Der Vorteil davon ist, daß eine bestimmte Menge an Hintergrundlicht von dem Detektor des aktiven Infrarotsensors zu allen Zeiten empfangen wird, so daß ein "Referenzreflexionssignal mit einem konstant niedrigen Wert" zu allen Zeiten gegenwärtig ist. Aus dem gleichen Grund können Objekte (als ein Testverfahren) nahe dem passiven Infrarotsensor angeordnet werden, um zu bewirken, daß das gestreute Licht direkt von dem Photoemitter 24 zu dem Detektor des aktiven Infrarotsensors geführt wird.
Der Detektor des aktiven Infrarotsensors besteht aus einer Photodiode 27 (Empfänger im mittleren Infrarotbereich (NIR-RX)), mit einem ähnlichen Öffnungswinkel zwischen 60º und 120º, wobei die Photodiode 27 auf Infrarotlicht reagiert, das von dem Fenster und benachbarten Flügeln (in Fig. 3 mit V gekennzeichnet) von dem passiven Infrarotsensor sowie von Objekten, die in unmittelbarer Nähe zu dem Fenster angeordnet sind, gestreut wird. Die Photodiode ist mit einem Verstärker/Filter 28 verbunden, der Impulse mit einer hohen Rate verstärkt und Signale mit einer niedrigen Frequenz ablehnt, wie Signale, die von Fluktuationen in dem Umgebungslicht hervorgerufen werden. Ein Spitzenwertdetektor 29 detektiert die Spitzenamplitude der schnellen Infrarotimpulse, die von der Photodiode 27 empfangen und von dem Verstärker/Filter 28 verstärkt werden. In diesem Zusammenhang wird erwähnt, daß ein System zum Transmittieren und Verstärken kurzer Infrarotimpulse einer hohen Intensität gewählt worden ist, um einerseits Energie zu sparen und andererseits die Möglichkeit der Unterscheidung der Impulse, die von dem Photoemitter 24 emittiert werden, von den Fluktuationen in dem Umgebungslicht beizubehalten. Der Spitzenwertdetektor 29 wird von einem Bandpaßfilter 30 gefolgt, der nur Variationen in der Spitzenamplitude verstärkt, die in einem Bereich von langsam bis sehr langsam (0,001 bis 1 Hz) liegen. Dies wurde gewählt, um ultralangsame Amplitudenvariationen herauszufiltern, wie insbesondere durch Altern der verwendeten Halbleiter oder durch thermische Verschiebungen hervorgerufen worden, und um ein Erfassen der langsamen Bewegung von Objekten während eines Sabotageversuchs auf das Fenster des passiven Infrarotsensors auf eine verläßliche Weise fortzuführen. Der Spitzenwertdetektor 29 kann synchronisiert werden mittels des Steueroszillators 26. Als ein Resultat des Hinzufügens eines Synchronisationssignals wird der Spitzenwertdetektor 29 nur dann für eine kurze Zeit, während der auch ein Transmissionsimpuls des Photoemitters 24 auftritt, betriebsbereit sein. Als ein Resultat davon wird das Signal-Rausch-Verhältnis des Eindringalarmsystems gemäß der Erfindung erheblich verbessert werden. In diesem Fall werden die folgenden Verbesserungen möglich: a. Eine große Immunität gegenüber Tageslicht (das System fährt fort, in einer verläßlichen Art zu arbeiten, selbst wenn es direktem Sonnenlicht ausgesetzt ist), b. ein kleinerer Verbrauch an Emitterstrom und dennoch eine adäquate Funktionalität, und c. größere Verläßlichkeit und eine längere Lebenszeit des Eindringalarmsystems aufgrund der reduzierten Last der aktiven Halbleitereinrichtungen. Ein Fensterkomparator 31, der mit einem logischen Alarmschaltkreis verbunden und mit dem Bandpaßfilter 30 verknüpft ist, wird dann aktiviert, wenn vorherbestimmte Grenzwerte überschritten werden, was anzeigt, daß die Qualität des Eindringalarmsystems gemäß der Erfindung als ein Resultat eines Sabotageakts beeinflußt wird. Ein unterer Grenzwert zeigt an, daß es weniger Streuung des Infrarotlichts in der Richtung der Photodiode 27 gibt. Dies deutet beispielsweise auf Veränderungen bezüglich der Streuung durch die oben erwähnte feine Struktur oder durch die oben erwähnten Flügel hin, was durch einen Lack oder Farbe hervorgerufen werden kann, der bzw. die auf das Fenster des passiven Infrarotsensors aufgesprüht wird. Dies wird auch der Fall sein, wenn die Fenster des Photoemitters 24 und der Photodiode 27 bedeckt sind, oder wenn der Photoemitter 24 oder die Photodiode 27 nicht optimal funktionieren. Ein oberer Grenzwert zeigt an, daß ein reflektierendes Objekt in der Nähe des Fensters vorhanden sein muß, wobei das Objekt die Menge an Infrarotlicht, das von dem Photoemitter 24 zu der Photodiode 27 reist, erhöht. Dies wird unter anderem der Fall sein, wenn eine Glasscheibe verwendet wird, um den Detektor des passiven Infrarotsensors zu bedecken, oder wenn ein Eindringling versucht, die Öffnung des passiven Infrarotsensors mit seinen Händen, einem Papierblatt oder einem Stück Plastik zu bedecken.
Die Empfindlichkeit des Eindringalarmsystems gemäß der Erfindung bezüglich der Detektion von reflektierenden Materialien, Absorptionsmaterialien und Versuchen des Aufsprühens von Farbe kann optimiert werden durch
- Anordnen des Photoemitters 24 und der Photodiode 27 in einem spitzen Winkel, insbesondere einem Winkel von weniger als 20º, bezüglich des Fensters des passiven Infrarotsensors;
- Optimieren der Charakteristiken der (sehr) feinen Struktur auf dem Fenster des passiven Infrarotsensors, so daß Licht, das davon gestreut wird, optimal zu der Photodiode 27 transmittiert werden kann;
Verwenden von mehr als einem Weg, entlang dessen Infrarotlicht von dem Photoemitter 24 zu der Photodiode 27 reisen kann, insbesondere durch Einführen von Flügeln V (siehe Fig. 3).

Claims

1. Eindringalarmsystem mit einem passiven Sensor zum Detektieren eines Objekts, das in ein zu überwachendes Gelände eindringt, einem Gehäuse (3), das ein Fenster (1) für den passiven Sensor enthält, einer Lichtquelle (20, 24) mit wenigstens einer Quelle zum Emittieren von elektromagnetischer Strahlung, einem Lichtdetektor (21, 27) zum Erzeugen eines Signals, das einen Wert für von der Lichtquelle (20, 24) herrührender, detektierter Strahlung enthält, Alarmeinrichtungen (28, 29, 30, 31), die mit dem Lichtdetektor (21, 27) zum Liefern eines Alarms verbunden sind, wenn der detektierte Wert einen Maximalwert überschreitet oder einen Minimalwert unterschreitet, und Strahlungsreflexionseinrichtungen, die mit von der Lichtquelle (20, 24) tierrührender elektromagnetischer Strahlung bestrahlt werden, so daß unter normalen Betriebsbedingungen der von dem Lichtdetektor (21, 27) detektierte Wert zwischen dem Minimal- und Maximalwert liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsreflexionseinrichtungen in der Form von Strahlungsstreueinrichtungen vorliegen, die an dem Gehäuse (3) in der Nähe des Fensters (1) befestigt sind, und elektromagnetische Strahlung, die von der Lichtquelle (20, 24) herrührt, durch das gesamte Fenster (1) selbst ebenso gestreut wird.

2. Eindringalarmsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der passive Sensor ein passiver Infrarotsensor und der Lichtdetektor (21, 27) ein Infrarotlichtdetektor basierend auf der Detektion von Infrarotlicht ist.

3. Eindringalarmsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eindringalarm mit einer Betriebssynchronisiereinrichtung (26) zum Erzeugen eines Synchronisationssignals in Abhängigkeit davon, ob ein Übertragungsimpuls von der Lichtquelle (20, 24) ausgegeben wird oder nicht, versehen ist.

4. Eindringalarmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (20, 24) Strahlung auf und um die Öffnung des passiven Sensors emittieren kann.

5. Eindringalarmsystem nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der passive Infrarotsensor auf Infrarotlicht mit einer Wellenlänge zwischen 6 und 50 um reagiert.

6. Eindringalarmsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtdetektor (21, 27) auf Licht mit einer Wellenlänge zwischen 0,35 und 4 um reagiert.

7. Eindringalarmsystem nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die zumindest eine Quelle in der Lichtquelle (24, 24) als auch die Lichtdiode in dem Lichtdetektor (21, 27) einen Öffnungswinkel zwischen 60º und 120º aufweisen.

8. Eindringalarmsystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Streueinrichtungen eine das Fenster (1) überdeckende Struktur enthalten.

9. Eindringalarmsystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Streueinrichtungen als Flügel (V) ausgebildet sind.

10. Eindringalarmsystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Eindringalarmsystem einen Bandpaßfilter (28), der mit dem Lichtdetektor (21, 27) gekoppelt ist, einen Spitzenwert-Detektor, der mit dem Bandpaßfilter (28) gekoppelt ist, und einen weiteren Bandpaßfilter (30), der zwischen dem Spitzenwert-Detektor (29) und der Alarmeinrichtung (31) angeschlossen ist, umfaßt.