FR2673020A1

FR2673020A1 - System for protecting a prohibited site against intrusions, comprising an electrified fence

Info

Publication number: FR2673020A1
Application number: FR9102043A
Authority: FR
Inventors: Jacob Bruno
Original assignee: SEROE IESM
Current assignee: SEROE IESM
Priority date: 1991-02-20
Filing date: 1991-02-20
Publication date: 1992-08-21
Anticipated expiration: 2011-02-20
Also published as: FR2673020B1

Abstract

The invention relates to a system for protecting a prohibited site against intrusion. The system is of the type comprising an electrified fence provided with at least one line of wire (1) forming a loop between the terminals of an electrifying device (2) including a generator (G1) of high-voltage pulses intended to be sent on the line at predetermined time intervals. It is characterised in that the electrifier device (2) further comprises a generator (G2) of sinusoidal intrusion detection signals, during the interval between two high-voltage pulses, electrical circuit means (L) forming a resonant circuit with the line of wire (1), in which the latter constitutes the capacitive element, and a device (CA) for detecting intrusion by detecting a variation in this capacitance, the generator (G2) producing signals having the resonant frequency of the resonant circuit. The invention can be used for protecting prohibited sites.

Description

L'invention concerne un système pour la protection d'un site interdit contre des intrusions, du type comprenant une clôture électrifiée pourvue d'au moins un fil de ligne formant une boucle entre les bornes d'un dispositif électrificateur comportant un générateur d'impulsions de haute tension destiné à être envoyé sur la ligne, à des intervalles de temps prédéterminés, pour produire un choc électrique à une personne touchant ledit fil de ligne. The invention relates to a system for protecting a prohibited site against intrusions, of the type comprising an electrified fence provided with at least one line wire forming a loop between the terminals of an energizer device comprising a pulse generator of high voltage intended to be sent over the line, at predetermined time intervals, to produce an electric shock to a person touching said line wire.

Dans les systèmes connus de ce type, on utilise les impulsions de haute tension également pour la détection des tentatives d'intrusion. Cette détection se fait par une mesure du courant de fuite. In known systems of this type, high voltage pulses are also used for the detection of intrusion attempts. This detection is done by measuring the leakage current.

Or ces systèmes connus présentent des graves inconvénients. Ils imposent la génération d'une forme d'onde de haute tension, qui est simple, de façon à faciliter la mesure du courant de fuite dans tous les cas de configurations de ligne. Les effets de cette forme d'onde vont à l'encontre de la dissuasion recherchée. De plus, la détection de l'intrusion doit entrainer une déformation suffisamment importante de l'impulsion de haute tension pour en assurer la mesure. Les impulsions ne sont donc plus d'aucune efficacité lorsque la ligne est à terre ou lorsque la végétation entre en contact avec la ligne, la haute tension ne dépassant plus alors que quelques dizaines de volts, voire quelques volts. La durée des impulsions de haute tension étant limitée dans le temps, elle permet une détection d'intrusion pendant au mieux 1/20ème du temps.De plus, la détection est basée sur la mesure de la résistance d'isolement de la ligne et devient donc très sensible à des conditions environnantes, par exemple au conditions atmosphériques, à l'isolement de la ligne électrique etc. However, these known systems have serious drawbacks. They require the generation of a high voltage waveform, which is simple, so as to facilitate the measurement of the leakage current in all cases of line configurations. The effects of this waveform go against the desired deterrence. In addition, the detection of the intrusion must cause a sufficiently large deformation of the high voltage pulse to ensure its measurement. The pulses are therefore no longer of any effectiveness when the line is on the ground or when the vegetation comes into contact with the line, the high voltage no longer exceeding a few tens of volts, or even a few volts. The duration of the high voltage pulses being limited in time, it allows intrusion detection for at best 1 / 20th of the time. In addition, the detection is based on the measurement of the line insulation resistance and becomes therefore very sensitive to surrounding conditions, for example atmospheric conditions, isolation of the power line, etc.

Enfin ce type de détection consistant en une mesure du courant de fuite, il devient très peu sensible si les fils se trouvent en terrain peu conducteur. Dans ces conditions, il est impossible de détecter la moindre tentative d'intrusion.Finally, this type of detection consisting of a measurement of the leakage current, it becomes very insensitive if the wires are in poorly conductive ground. Under these conditions, it is impossible to detect the slightest attempt at intrusion.

La présente invention a pour but de proposer un système qui ne présente pas les inconvénients considérables qui viennent d'être énoncés. The object of the present invention is to propose a system which does not have the considerable drawbacks which have just been stated.

Pour atteindre ce but, le système selon l'invention est caractérisé en ce que le dispositif électrificateur comprend en outre un générateur de signaux sinusoïdaux de détection d'intrusion, qui est adapté pour envoyer ces signaux sur le fil de ligne, pendant l'intervalle entre deux brèves impulsions de haute tension, des moyens de circuit électrique formant avec le fil de ligne un circuit résonnant dans lequel ce dernier constitue l'élément capacitif, le générateur G2 produisant des signaux ayant la fréquence de résonance de ce circuit, et un dispositif détecteur d'une intrusion. To achieve this object, the system according to the invention is characterized in that the energizer device further comprises a generator of sinusoidal intrusion detection signals, which is adapted to send these signals over the line wire, during the interval between two short high-voltage pulses, electrical circuit means forming with the line wire a resonant circuit in which the latter constitutes the capacitive element, the generator G2 producing signals having the resonant frequency of this circuit, and a device intrusion detector.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le générateur de signaux de détection est variable en fréquence et est monté dans un circuit d'asservissement de phase adapté pour faire fonctionner le générateur à la fréquence de résonance du circuit résonnant, indépendemment des variations de la capacité du circuit. According to an advantageous characteristic of the invention, the generator of detection signals is variable in frequency and is mounted in a phase control circuit adapted to operate the generator at the resonant frequency of the resonant circuit, independently of variations in the circuit capacity.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le circuit d'asservissement est réalisé sous forme d'une boucle à verrouillage de phase comprenant un comparateur de phases adapté pour comparer la phase entre deux paramètres du circuit de résonance tel que la tension appliquée à celui-ci et le courant le traversant, à une valeur de phase de référence entre ces paramètres, représentative de l'état de résonance de ce circuit, et pour produire un signal de sortie représentatif d'une différence de phase entre les valeurs comparées, cette tension de sortie du comparateur constituant un signal de commande de correction de la fréquence du générateur de signaux de détection dans le but d'obtenir une tension zéro à la sortie du comparateur. According to another advantageous characteristic of the invention, the servo circuit is produced in the form of a phase locked loop comprising a phase comparator adapted to compare the phase between two parameters of the resonance circuit such as the voltage applied to this and the current passing through it, at a reference phase value between these parameters, representative of the resonance state of this circuit, and to produce an output signal representative of a phase difference between the compared values, this comparator output voltage constituting a control signal for correcting the frequency of the detection signal generator in order to obtain a zero voltage at the output of the comparator.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels
- La figure 1 montre le schéma bloc d'un premier mode de réalisation d'un système de protection d'un site selon la présente invention, et
- La figure 2 donne le schéma bloc d'un deuxième mode de réalisation d'un système de protection selon l'invention.The invention will be better understood, and other objects, characteristics, details and advantages thereof will appear more clearly during the explanatory description which follows, made with reference to the appended schematic drawings given solely by way of example illustrating several embodiments of the invention, and in which
FIG. 1 shows the block diagram of a first embodiment of a site protection system according to the present invention, and
- Figure 2 gives the block diagram of a second embodiment of a protection system according to the invention.

Dans la représentation schématique d'un système de protection d'un site interdit contre des intrusions, selon l'invention, qui implique l'établissement d'un obstacle physique à l'intrusion de toute personne, sous forme d'une clôture électrifiée isolée de la terre, cette clôture est formée par un fil de ligne indiqué en 1. Ce fil forme une boucle entre les bornes B1, B2 d'un dispositif électrificateur 2 tel qu'une armoire électrificateur. In the schematic representation of a system for protecting a site prohibited against intrusions, according to the invention, which involves the establishment of a physical obstacle to the intrusion of any person, in the form of an isolated electrified fence of the earth, this fence is formed by a line wire indicated at 1. This wire forms a loop between the terminals B1, B2 of an energizer device 2 such as an energizer cabinet.

Ce dispositif 2 comprend un générateur G1 d'impulsions de haute tension de par exemple 7 KV et d'une durée relativement faible de par exemple 300 micro-secondes, et un générateur G2 de trains de signaux de détection d'une intrusion. Le générateur G1 produit des impulsions de haute tension à une fréquence par exemple d'une impulsion par seconde. Le générateur G2 produit des trains de signaux sinusoldaux et de préférence de basse fréquence dans une gamme de 500 Hz à 20 KHz. Ces trains de signaux sont envoyés sur le fil pendant les intervalles entre les impulsions de haute tension. This device 2 comprises a generator G1 of high voltage pulses of for example 7 KV and of a relatively short duration of for example 300 micro-seconds, and a generator G2 of signal trains for detection of an intrusion. The generator G1 produces high voltage pulses at a frequency for example of one pulse per second. The G2 generator produces sine signal and preferably low frequency signal trains in the range of 500 Hz to 20 KHz. These signal trains are sent over the wire during the intervals between the high voltage pulses.

Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, le système comprend un premier dispositif transformateur TR1 formé par un montage en série d'un premier transformateur haute tension TRla et d'un deuxième transformateur basse fréquence TRlb. Chacun des générateurs est relié à l'enroulement primaire du transformateur correspondant. Les deux enroulements secondaires de ces transformateurs sont montés en série entre la masse et une borne de sortie B3 du dispositif transformateur. Un contact interrupteur IN est monté en parallèle sur l'enroulement primaire du transformateur haute tension TRla de façon à pouvoir court-circuiter celui-ci entre deux impulsions haute tension envoyées par le générateur G1 sur la ligne. Un écrêteur EC est monté en parallèle à l'enroulement secondaire du transformateur basse fréquence TRlb. La borne de sortie
B3 du dispositif transformateur TR1 est relié à la borne B1 du fil de ligne 1 par une inductance L.In the embodiment shown in FIG. 1, the system comprises a first transformer device TR1 formed by a series connection of a first high voltage transformer TRla and a second low frequency transformer TRlb. Each of the generators is connected to the primary winding of the corresponding transformer. The two secondary windings of these transformers are mounted in series between earth and an output terminal B3 of the transformer device. A switch contact IN is mounted in parallel on the primary winding of the high voltage transformer TRla so as to be able to short-circuit the latter between two high voltage pulses sent by the generator G1 on the line. An EC clipper is mounted in parallel with the secondary winding of the low frequency transformer TRlb. The output terminal
B3 of the transformer device TR1 is connected to the terminal B1 of the line wire 1 by an inductor L.

Dans le système selon la figure 1, l'inductance
L et le fil de ligne 1 forment un circuit de résonance dont l'élément capacitif est constitué par le fil de ligne.In the system according to Figure 1, the inductance
L and the line wire 1 form a resonance circuit whose capacitive element is constituted by the line wire.

Les bornes B3 et B2 sont reliées respectivement à l'enroulement primaire des transformateurs TR2a et TR2b qui forment ensemble un dispositif transformateur TR2 d'isolement vis-à-vis des impulsions haute tension. La borne B2 est encore reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance R1. Les enroulements secondaires des deux transformateurs TR2a,
TR2b sont reliés chacun à une entrée d'un comparateur de quadrature de phase CO dont la borne de sortie est reliée à un intégrateur IT.The terminals B3 and B2 are respectively connected to the primary winding of the transformers TR2a and TR2b which together form a transformer device TR2 for isolation from high voltage pulses. Terminal B2 is also connected to ground via a resistor R1. The secondary windings of the two TR2a transformers,
TR2b are each connected to an input of a phase quadrature comparator CO, the output terminal of which is connected to an IT integrator.

Le générateur G2 des signaux basse fréquence comprend un oscillateur commandé en tension VCO et un amplificateur AM interposé entre la sortie du dispositif oscillateur et l'enroulement TRlb du transformateur TR1. The generator G2 of the low frequency signals comprises a voltage controlled oscillator VCO and an amplifier AM interposed between the output of the oscillator device and the winding TR1b of the transformer TR1.

La sortie de l'intégrateur IT est reliée à la borne de commande en tension de l'oscillateur VCO. La sortie de ce dernier est reliée à un dispositif de mesure de fréquence
MF connecté de son côté à un calculateur CA.The output of the IT integrator is connected to the voltage control terminal of the VCO oscillator. The output of the latter is connected to a frequency measuring device
MF connected in turn to an AC computer.

Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2 le circuit de résonance est réalisé sous forme d'un circuit de résonance parallèle. Ce mode de réalisation se distingue du premier par le fait qu'un seul transformateur constitue le dispositif transformateur TR1 et que le transformateur d'isolement
TR2 est formé par un seul transformateur. Dans le cas de la figure 2, l'inductance L est formée par l'enroulement secondaire du transformateur TR1. In the embodiment shown in FIG. 2, the resonance circuit is produced in the form of a parallel resonance circuit. This embodiment is distinguished from the first by the fact that a single transformer constitutes the transformer device TR1 and that the isolation transformer
TR2 is formed by a single transformer. In the case of FIG. 2, the inductance L is formed by the secondary winding of the transformer TR1.

En mode de résonance parallèle, l'information relative au courant est prélevée en 3 sur le conducteur reliant le générateur G2 au transformateur TR1. In parallel resonance mode, the information relating to the current is taken at 3 from the conductor connecting the generator G2 to the transformer TR1.

On décrira ci-après le fonctionnement du système de protection tel que décrit et représenté
On constate tout d'abord que l'oscillateur de basse fréquence VCO, le comparateur de quadrature de phase CO et l'intégrateur IT constitue une boucle d'asservissement et à verrouillage de phase destiné à assurer que tout changement de la capacité du circuit résonnant entrain une modification de la fréquence des signaux sinusoïdaux produit par l'oscillateur de façon que cette fréquence soit toujours égale à la fréquence de résonance du circuit de résonance.The operation of the protection system as described and shown will be described below.
First of all, it can be seen that the low frequency oscillator VCO, the phase quadrature comparator CO and the integrator IT constitutes a phase-locked control loop intended to ensure that any change in the capacity of the resonant circuit causes a change in the frequency of the sinusoidal signals produced by the oscillator so that this frequency is always equal to the resonance frequency of the resonance circuit.

A cette fin, en mode de résonance série (figure 1) le comparateur CO compare les phases des informations qu'il reçoit à ses deux entrées, à savoir les informations V et U représentatives respectivement de la tension et du courant traversant le circuit de résonance. Lorsque le circuit est à l'état de résonance, ces deux informations présentent une différence de phase de 90 . La différence de phase entre ces deux informations est comparée à une phase de référence constante de 90 . Lorsque la différence de phase à ses entrées dévie de la valeur de référence, en raison d'un changement de la capacité du fil de ligne 1, par exemple dû à une intrusion, le comparateur produit un signal de sortie correspondant, ce qui provoque l'application par l'intégrateur IT à l'oscillateur VCO d'une tension de commande amenant celui-ci à modifier sa fréquence jusqu'à ce que la nouvelle valeur de fréquence soit égale à la fréquence de résonance du circuit de résonance dont la capacité a été modifiée. To this end, in series resonance mode (FIG. 1) the comparator CO compares the phases of the information it receives with its two inputs, namely the information V and U representative respectively of the voltage and the current passing through the resonance circuit. . When the circuit is in the resonance state, these two pieces of information have a phase difference of 90. The phase difference between these two pieces of information is compared to a constant reference phase of 90. When the phase difference at its inputs deviates from the reference value, due to a change in the capacitance of line wire 1, for example due to an intrusion, the comparator produces a corresponding output signal, which causes l application by the IT integrator to the VCO oscillator of a control voltage causing the latter to modify its frequency until the new frequency value is equal to the resonance frequency of the resonance circuit whose capacity has been changed.

La fréquence du signal produit par l'oscillateur VCO est mesurée en permanence et le calculateur CA en déduit la capacité de la ligne. Ainsi par exemple déjà un simple toucher de la ligne est détectable par la modification de la capacité de la ligne qu'il provoque. Ainsi le calculateur effectue un traitement des mesures de la capacité de la ligne afin d'extraire du bruit de l'ensemble toute modification de la capacité de cette ligne représentant une tentative d'intrusion, de sabotage etc, dans le but de générer une alarme. Le calculateur gère en outre la génération des impulsions haute tension et la boucle d'asservissement de phase. The frequency of the signal produced by the VCO oscillator is continuously measured and the CA computer deduces the capacity of the line. So for example already a simple touch of the line is detectable by the modification of the capacity of the line that it causes. Thus, the computer performs a measurement of the capacity of the line in order to extract from the noise of the assembly any modification of the capacity of this line representing an attempt at intrusion, sabotage, etc., with the aim of generating an alarm. . The computer also manages the generation of high voltage pulses and the phase control loop.

Claims

1. System for protecting a prohibited site against intrusions, of the type comprising an electrified fence provided with at least one line wire forming a loop between the terminals of an energizer device comprising a high voltage pulse generator intended to be sent over the line, at predetermined time intervals, to produce an electric shock to a person touching said line wire, characterized in that the energizer device (2) further comprises a generator (G2) of sinusoidal signals of intrusion detection, adapted to send these signals over the line wire (1), during the interval between two high voltage pulses, electrical circuit means (L) forming with the line wire (1) a circuit resonant in which the latter constitutes the capacitive element, and a device for detecting (CA) an intrusion by detecting a variation of this capacity, the generator (G2) producing si channels having the resonant frequency of the resonant circuit.

2. System according to claim 1, characterized in that the generator (G2) of detection signals is variable in frequency and is mounted in a phase control circuit adapted to operate the generator at the resonance frequency of the resonant circuit , regardless of variations in the above capacity of this circuit.

3. System according to claim 2, characterized in that the servo circuit is produced in the form of a phase locked loop, which comprises a phase comparator (CO) adapted to compare the phase between two parameters of the resonant circuit , such as the voltage applied to it and the current flowing through it, to a reference phase value between these two parameters, which is representative of the resonance state of the resonant circuit and to produce an output signal in response to a phase difference between the compared values, this comparator output voltage constituting a generator frequency correction control signal (G2) until a zero voltage is obtained at the comparator output (CO).

4. System according to one of claims 2 or 3, characterized in that the generator (G2) of detection signals comprises a variable frequency oscillator, voltage controlled.

5. System according to one of the preceding claims, characterized in that the intrusion detection device comprises a device (MF) for measuring the frequency of the generator (G2) for intrusion detection and a computer (CA) suitable for calculate the capacity of the resonance circuit, from the measured frequency.

6. System according to one of the preceding claims, characterized in that the energizer device (2) comprises a transformer device (TR1) which comprises two transformers (TRla), (TRlb) whose secondary windings are connected in series with an inductor (L) and line wire (1), while the primary windings are connected respectively to the generator (G1) of high voltage pulses and to the generator (G2) of detection signals.

7. System according to claim 6, characterized in that a switch (IN) is mounted between the terminals of the primary winding of the transformer (TRla) connected to the high voltage generator (G1), the switch (IN) being adapted to be able to short-circuit this winding between two high voltage pulses.

8. System according to one of claims 6 or 7 characterized in that a clipper (EC) is mounted in parallel with the secondary flow of the transformer (TRlb) associated with the generator (G2) of detection signals.

9. System according to one of claims 1 to 5, characterized in that the energizer device (2) comprises a transformer (TR1) comprising a single transformer whose primary winding is connected to the generators (G1) and (G2) and the secondary winding of which is mounted in series with the line wire (1), the inductance of this winding forming the inductance of the resonant circuit.