基于虚拟仪器及DSP的静电感应式电子围栏设计

 

　　电子围栏是防盗系统数字化的产物，其目的是对受保护区域进行监控，当有非法人员入侵保护区域或从保护区域中逃脱时，将发出报警信号，并及时通知防护人员对报警信息进行确认。目前市场上电子围栏监控系统主要有视频监控系统、红外对射周界报警系统、静电感应式电子围栏等。视频监控系统以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。目前，在国内外市场上，主要分为数字控制的模拟视频监控和数字视频监控两类。视频监控系统正处在数控模拟系统与数字系统混合应用并将逐渐向数字系统过渡的阶段。红外对射周界报警系统是对外围周界进行防范和控制管理的系统，由发射端和接收端组成射束网，当有人跨界时，则有2束或4束红外线被遮挡切断，接收端输出报警信号，触发控制主机报警。视频监控系统和红外对射防盗系统适合仓库、小区等小范围的安全防护。本文介绍的基于虚拟仪器及DSP的静电感应式电子围栏应用静电场感应原理。系统工作时在发射线上加上一定频率的方波信号，当入侵者接近围栏时接收线上的信号幅度就会发生变化，经检测器分析处理后，主机发出报警信号。这种电子围栏无盲区、无死角，前端围栏是有形的围栏，可以随着地形高低起伏任意架设，能够很好地适应各种环境。

　　1 系统原理及总体设计方案

　　1.1 静电感应原理

　　在感应场区有电感耦合和电容耦合2种形式，在高阻抗的高频电路中容易产生电容耦合。

　　如图1所示，设导体g上加有高频电压Eg，另一导体s作为感受器，导体与大地之间的分布电容为Cs，导体g与导体s间的分布电容为Ggs，则g在s上产生的感应电压为：

　　

 

　　当Cs和Cgs发生变化时，Us就随之而发生变化。本系统中就是根据测量Us的变化来判断是否有人非法侵入，如果Us的变化超过报警门限值，系统将发出相应的报警信号。

　　

 

　　1.2 静电感应式电子围栏工作原理

　　工作原理如图2所示，把一个方波信号加在发射线圈上，接收线圈上同时也会有感应电压存在。当有人靠近感应线圈时，由于人的介电常数大于空气的介电常数，这时接收线和地之间的分布电容Cs增大，同时发射线和地之间、发射线和接受线之间的分布电容都会有变化，但在本系统中可以忽略。由式(1)可得，当Cs增大时，接收线电压幅度Us会下降，根据电压下降幅度，即可以判断是否有人入侵。