一种高压脉冲电子围栏系统 【技术领域】
本发明涉及一种电子安防技术， 尤其涉及一种高压脉冲电子围栏系统。背景技术 目前， 电子围栏是目前最先进的周界防盗报警系统， 它由高压电子脉冲主机和前 端探测围栏组成。高压电子脉冲主机是产生和接收高压脉冲信号， 并在前端探测围栏处于 触网、 短路、 断路状态时能产生报警信号， 并把入侵信号发送到安全报警中心 ； 前端探测围 栏由杆及金属导线等构件组成的有形周界。电子围栏是一种主动入侵防越围栏， 对入侵企 图做出反击， 击退入侵者， 延迟入侵时间， 并且不威胁人的性命， 并把入侵信号发送到安全 部门监控设备上， 以保证管理人员能及时了解报警区域的情况， 快速的作出处理。 电子围栏 已经成为了周界安防领域中备受青睐的安防设备， 而其中高压脉冲电子围栏具有主动防御 性强、 不易受气候和环境影响的优点。
但现今市场上的高压脉冲电子围栏仍然存在以下不足之处 ： 1. 高压脉冲电子围 栏的回路控制少， 由于回路多而会造成相互影响较大， 一般仅有两个回路， ； 2. 高压脉冲电 子围栏报警系统针对短路和断路的情况极易发生误报警， 即不能准确区分回路的断路和短 路状态 ； 3. 高压脉冲电子围栏的回路间互相有干扰。
发明内容 本发明需要解决的技术问题是提供一种高压脉冲电子围栏系统， 能够准确区分断 路和短路状态， 且各个围栏回路相互无干扰。
为解决上述问题， 本发明提供一种高压脉冲电子围栏系统， 该系统其包括依次连 接构成 PID 闭环的控制器、 PWM 发生器、 直流升压器、 高压储能电容及电压采样模块 ； 及一端 连接于所述高压储能电容， 另一端连接于高压脉冲变压器并由控制器通过驱动电路采取时 序控制， 对高压储能电容上的电压进行开关控制的放电器 ； 连接于所述放电器与高压脉冲 电流采样模块之间的高压脉冲变压器 ； 连接于高压脉冲变压器与控制系统之间的高压脉冲 电流采样模块 ； 与高压脉冲电流采样模块相连的围栏 ； 所述围栏包括第一围栏回路、 第二 围栏回路及第三围栏回路 ； 所述高压脉冲电流采样模块包括第一短路检测器、 第二短路检 测器、 第一断路检测器、 第二断路检测器及第三断路检测器 ； 所述第一围栏回路、 第一短路 检测器及第一断路检测器串联连接后接于高压脉冲变压器与地之间 ； 所述第二围栏回路、 第一断路检测器串联连接后接于高压脉冲变压器与地之间 ； 所述第三围栏回路、 第二短路 检测器及第三断路检测器串联连接后接于高压脉冲变压器与地之间。
与现有技术相比较， 本发明一种高压脉冲电子围栏系统通过将三个围栏回路分别 独立设置于于高压脉冲变压器与地之间， 再通过断路检测器、 短路检测器分别检测各个回 路。这样， 各检测器能够独立准确地检测各个围栏回路短路、 断路情况， 而且各个回路出现 短路或断路情况时互不干扰。
作为本发明一种高压脉冲电子围栏系统的一个实施例， 所述短路检测器包括电
阻 (R3)、 电阻 (R4)、 电流互感器及稳压二极管 (D1) ； 所述电流互感器包括正、 副边线圈， 所 述正边线圈一端与高压脉冲变压器相连， 一端与第一围栏回路相连， 所述副边线圈与电阻 (R3) 并联连接后经过电阻 (R4) 分两路， 一路接控制器， 一路经过稳压二极管 (D1) 后接地。
作为本发明一种高压脉冲电子围栏系统的一个实施例， 所述断路检测器包括发光 二极管 (D4)、 光敏电阻 (Rx) 及反相器 (U1A)， 所述发光二极管 (D4) 与光敏电阻 (Rx) 通过 套管连接形成光通道 ； 所述光敏电阻 (Rx) 一端接地， 另一端分两路， 一路经电阻 (R8) 接电 源， 一路经反相器 (U1A) 接控制器 ； 所述发光二极管 (D4) 用于与围栏回路串联连接后接于 高压脉冲变压器与地之间。
作为本发明一种高压脉冲电子围栏系统的一个实施例， 所述断路检测器还包括 与发光二极管 (D4) 串联连接的电阻 (R7)， 及与发光二极管 (D4) 并联连接的限压二极管 (D3)。所述限压二极管 (D3) 为 TVS 管。 附图说明 图 1 为本发明一种高压脉冲电子围栏系统在一个实施例中结构框图 ；
图 2 为本发明一种高压脉冲电子围栏系统在一个实施例中的高压脉冲变压器、 高 压脉冲电流采样模块及围栏回路的电路图 ；
图 3 为本发明一种高压脉冲电子围栏系统在一个实施例中的断路检测器的电路图。 具体实施方式
为使本发明更加容易理解， 结合附图对本发明作进一步阐述， 但附图中的实施例 不构成对本发明的任何限制。
参考附图 1， 该图为高压脉冲电子围栏系统在一个实施例中结构框图。该系统包 括控制器 10、 PWM 发生器 20、 直流升压器 30、 高压储能电容 40、 电压采样模块 50、 驱动电路 60、 放电器 70、 高压脉冲变压器 80、 高压脉冲电流采样模块 90、 报警指示器 100、 485 通讯模 块 110、 围栏 120 及电源。
所述控制器 10、 PWM 发生器 20、 直流升压器 30、 高压储能电容 40、 电压采样模块 50 依次连接构成 PID 闭环系统。所述放电器 70 为晶闸管放电器， 该晶闸管放电器包括输入 端、 输出端及控制端， 其输入端连接于所述高压储能电容 40， 输出端连接于高压脉冲变压器 80， 控制端连接于驱动电路 60， 该晶闸管放电器由控制器 10 通过驱动电路 60 采取时序控 制， 对高压储能电容 40 上的电压进行开关控制。所述高压脉冲变压器 80 连接于所述放电 器 70 与高压脉冲电流采样模块 90 之间。所述高压脉冲电流采样模块 90 连接于高压脉冲 变压器 80 与控制器 10 之间， 所述高压脉冲电流采样模块 90 还与围栏 120 相连。所述控制 器还连有报警指示器 100 及 485 通讯模块 110。所述电源模块提供电源。
所述 PWM 发生器 20 通过控制器 10 控制输出 PWM 信号给直流升压器 30， 所述直流 升压器 30 为 DC\DC 直流升压器， 将 PWM 信号进行升压， 再经高压储能电容 40 进行储能， 电 压采样模块 50 对高压储能电容 40 进行采样并输送给控制器。另， 所述晶闸管放电器由控 制器 10 通过驱动电路 60 采取时序控制， 对高压储能电容 40 上的电压进行开关控制， 控制 输出放电。所述高压脉冲变压器 80 产生高压脉冲信号提供给各个围栏回路。所述高压脉冲电流采样模块 90 采集各个围栏回路的信号并输送给控制器以监控各个围栏断路、 短路 的情况。
参考图 2， 所述图 2 为高压脉冲电子围栏系统中的高压脉冲变压器、 高压脉冲电流 采样模块及围栏回路的电路图。所述围栏 120 包括第一围栏回路、 第二围栏回路及第三围 栏回路。 所述高压脉冲电流采样模块包括第一短路检测器、 第二短路检测器、 第一断路检测 器、 第二断路检测器及第三断路检测器。所述第一围栏回路、 第一短路检测器及第一断路 检测器串联连接后接于高压脉冲变压器与地之间从而构成回路 A。所述第二围栏回路、 第 二断路检测器串联连接后接于高压脉冲变压器与地之间从而构成回路 B。所述第三围栏回 路、 第二短路检测器及第三断路检测器串联连接后接于高压脉冲变压器与地之间从而构成 回路 C。
所述第一短路检测器包括电阻 R3、 电阻 R4、 电流互感器及稳压二极管 D1 ； 所述电 流互感器 TF2 包括正、 副边线圈， 所述正边线圈一端与高压脉冲变压器相连， 一端与第一围 栏回路相连， 所述副边线圈与电阻 R3 并联连接后经过电阻 R4 分两路， 一路通过端口 a 接控 制器， 一路经过稳压二极管 D1 后接地。
所述第二短路检测器是与第一短路检测器对称的， 结构一样。其包括电阻 R5、 电 阻 R6、 电流互感器及二极管 D2 ； 所述电流互感器 TF3 包括正、 副边线圈， 所述正边线圈一端 与高压脉冲变压器相连， 一端与第一围栏回路相连， 所述副边线圈与电阻 R5 并联连接后经 过电阻 R6 分两路， 一路通过端口 e 接控制器， 一路经过二极管 D2 后接地。
所述高压脉冲变压器 80 的副边线圈 TF1 的两端分别与电流互感器 TF2、 电流互感 器 TF3 相连接。电流互感器用于对围栏回路进行电流采样， 当回路 A 中有大电流流过高压 脉冲变压器 80 的副边线圈 TF1 时， 在电流互感器 TF2 副边产生电流， 通过电阻 R4 将电流转 换为电压， 经稳压二极管 D1 钳位后在端口 a 输出高电平给控制器， 从而控制器可以判断出 回路 A 短路。同样， 当回路 C 中有大电流流过高压脉冲变压器 80 的副边线圈 TF1 时， 在电 流互感器 TF3 副边产生电流， 通过电阻 R6 将电流转换为电压， 经二极管 D2 钳位后在端口 e 输出高电平给控制器， 从而控制器可以判断出回路 C 短路。 只有在回路 A 短路的情况下电流 互感器 TF2 的副边才会产生高电平， 在回路 A 断路和正常工作状态下电流互感器 TF2 的副 边产生低电平， 此时端口 a 均输出低电平， 控制器从而判断回路 A 没有短路的现象。同理， 回路 C 也这样， 只有在回路 C 短路的情况下电流互感器 TF3 的副边才会产生高电平， 在回路 C 断路和正常工作状态下电流互感器 TF3 的副边产生低电平， 此时端口 e 均输出低电平， 控 制器从而判断回路 C 没有短路的现象。
所述第一断路检测器、 第二断路检测器、 第三断路检测器结构都是一样的。 参考图 3， 图 3 为高压脉冲电子围栏系统中的断路检测器的电路图。所述断路检测器包括发光二极 管 D4、 光敏电阻 Rx 及反相器 U1A， 所述发光二极管 D4 与光敏电阻 Rx 通过热缩套管连接形成 光通道， 防止外界光干扰。所述光敏电阻 Rx 一端接地， 另一端分两路， 一路经电阻 R8 接电 源， 一路经反相器 U1A 接控制器。所述发光二极管 D4 用于与围栏回路串联连接后接于高压 脉冲变压器与地之间。该发光二极管 D4 包括两个端口， 分别为端口 A 及端口 K。所述断路 检测器还包括与发光二极管 D4 串联连接于端口 A 及端口 K 之间的电阻 R7， 及与发光二极管 D4 并联连接的限压二极管 D3。所述限压二极管 D3 为 TVS 管， 具有限压保护的作用， 其两端 分别连接端口 A 及端口 K。光敏电阻 Rx 与电阻 R8 串接于电源 VCC 和地之间， 光敏电阻 Rx和电阻 R8 之间连接反相器 U1A 的 1 端， 反相器 U1A 作为有源器件在这里对输出电压进行整 形； 当发光二极管 D4 中有电流流过时光敏电阻受此影响而阻值变小， 光敏电阻 Rx 的非接地 端上产生低电平经过反相器 U1A 整形后在反相器 U1A 的 2 端输出高电平给控制器 10， 从而 控制器判断回路断路。
以下进一步说明本围栏系统的工作原理， 先定义 ：
OUT1 为回路 A 中第一断路检测器的输出， 用于判断第一围栏回路是否断路 ；
OUT2 为回路 B 中第二断路检测器的输出， 用于判断第二围栏回路是否断路 ；
OUT3 为回路 C 中第三断路检测器的输出， 用于判断第三围栏回路是否断路 ；
OUTa 为回路 A 中第一短路检测器的输出， 用于判断第一围栏回路是否短路 ；
OUTe 为回路 C 中第二短路检测器中的输出， 用于判断第三围栏回路是否短路。
分析回路断开状态 ：
当 A 回路断开 ： OUTa ＝ 0， OUT1 ＝ 0 其它为正常 ；
当 B 回路断开 ： OUT2 ＝ 0 其它为正常 ；
当 C 回路断开 ： OUTe ＝ 0， OUT3 ＝ 0 其它为正常。
分析回路之间短路情况 ： 当 A 回路与其它回路之间短路 ： OUTa ＝ 1， OUT1 ＝ 0，
当 C 回路与其它回路之间短路 ： OUTe ＝ 1， OUT3 ＝ 0。
分析所有回路正常工作 ： OUT1 ＝ 1， OUT2 ＝ 1， OUT3 ＝ 1， OUTa ＝ 0， OUTe ＝ 0。
因此本系统具有以下优点 ： 输出给控制器的检测信号都为数字信号， 不易被干扰 ； 引入了电流变化量使得准确的反映回路状态， 以及更小的回路输出阻抗 ； 能够独立准确地 检测各个围栏回路短路、 断路情况， 而且各个回路出现短路或断路情况时互不干扰。
以上所述是本发明的优选实施方式而已， 当然不能以此来限定本发明之权利范 围， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可 以做出若干改进和变动， 这些改进和变动也视为本发明的保护范围。