一种高压脉冲电子围栏.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103745543 A (43)申请公布日 2014.04.23 CN 103745543 A (21)申请号 201310733315.2 (22)申请日 2013.12.25 G08B 13/00(2006.01) (71)申请人 广州乐盾安防科技有限公司 地址 510000 广东省广州市越秀区东风中路 300 号之一金安大厦东侧 7 楼 (72)发明人 不公告发明人 (74)专利代理机构 广州市越秀区哲力专利商标 事务所 ( 普通合伙 ) 44288 代理人 汤喜友 (54) 发明名称 一种高压脉冲电子围栏 (57) 摘要 高压脉冲电子围栏， 包括脉冲主机和前端。

2、围 栏， 脉冲主机包括脉冲驱动模块、 主检测模块和主 控模块 ； 脉冲驱动模块， 其电性连接至前端围栏， 用于向前端围栏提供高压直流脉冲 ； 主检测模 块， 用于检测前端围栏的电场变化， 并将电场信号 转换成可供主控模块识别和处理的主检测信号 ； 主控模块， 其电性连接脉冲驱动模块和主检测模 块， 用于控制脉冲驱动模块向前端围栏提供高压 直流脉冲， 并处理来自主检测模块的主检测信号。 本发明的脉冲主机可直接通过的一条高压电缆向 前端围栏加载高压直流脉冲， 并通过主检测模块 检测前端围栏的电场变化以生成主检测信号， 使 本发明无需通过多线制构成回路就能产生检测信 号， 适应各种地形与场所、 有效。

3、避免安防漏洞。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103745543 A CN 103745543 A 1/1 页 2 1. 一种高压脉冲电子围栏， 包括脉冲主机和前端围栏， 其特征在于， 所述脉冲主机包括 脉冲驱动模块、 主检测模块和主控模块 ； 其中 ： 脉冲驱动模块， 其电性连接至前端围栏， 用于向前端围栏提供高压直流脉冲 ； 主检测模块， 用于检测前端围栏的电场变化， 并将上述电场信号转换成可供主控模块 识别和处理的主检测信。

4、号 ； 主控模块， 其电性连接所述脉冲驱动模块和主检测模块， 用于控制该脉冲驱动模块向 前端围栏提供高压直流脉冲， 并处理来自主检测模块的主检测信号。 2. 如权利要求 1 所述的高压脉冲电子围栏， 其特征在于， 所述脉冲发生模块包括交流 脉冲发生单元和高压直流脉冲输出单元 ； 其中， 该交流脉冲发生单元用于产生交流脉冲， 并 将该交流脉冲输出至高压直流脉冲输出单元 ； 该高压直流脉冲输出单元用于将上述交流脉 冲转换为高压直流脉冲， 并将该高压直流脉冲输出至前端围栏。 3. 如权利要求 2 所述的高压脉冲电子围栏， 其特征在于， 所述高压直流脉冲输出单元 为倍压整流电路， 该倍压整流电路用于提。

5、升输出电压并将交流脉冲转换为高压直流脉冲。 4. 如权利要求 3 所述的高压脉冲电子围栏， 其特征在于， 所述高压直流脉冲输出单元 还包括一用于对上述交流脉冲进行测试的测试电路， 该测试电路包括一依次电性连接的整 流桥堆、 滤波电容和第一光耦， 该第一光耦的输出端电性连接至主控模块的输入接口。 5. 如权利要求 1 所述的高压脉冲电子围栏， 其特征在于， 所述主检测模块包括依次电 性连接的感应天线、 放大电路、 滤波电路和非门电路 ； 其中， 感应天线用于检测前端围栏的 电场变化并对应输出相应的电压信号， 该电压信号经放大电路放大处理、 再经滤波电路滤 波处理后被传送至非门电路 ； 所述非门电。

6、路用于将上述经滤波处理后的电压信号转换成可 供主控模块识别和处理的电平信号， 并将该电平信号发送至主控模块。 6. 如权利要求 5 所述的高压脉冲电子围栏， 其特征在于， 所述放大电路为由两个非门 级联构成的放大器。 7. 如权利要求 6 所述的高压脉冲电子围栏， 其特征在于， 所述放大电路还包括一高通 滤波电路， 该高通滤波电路电性连接在两个非门之间。 8. 如权利要求 1-7 中任意一项所述的高压脉冲电子围栏， 其特征在于， 所述脉冲主机 还包括一电性连接至主控模块的辅助检测模块， 其用于耦合连接至防区内的门磁探测器、 被动红外探测器和/或主动红外探测器， 并将上述门磁探测器、 被动红外探。

7、测器和/或主动 红外探测器采集的检测信号发送至主控模块。 9. 如权利要求 1-7 中任意一项所述的高压脉冲电子围栏， 其特征在于， 所述脉冲主机 还包括一电性连接至主控模块的报警联动模块。 10. 如权利要求 1-7 中任意一项所述的高压脉冲电子围栏， 其特征在于， 所述脉冲主机 还包括一电性连接至主控模块的通信模块， 用于建立与上位机之间的通信连接。 权 利 要 求 书 CN 103745543 A 2 1/6 页 3 一种高压脉冲电子围栏 0001 技术领域 0002 本发明涉及一种电子围栏， 具体涉及一种高压脉冲电子围栏。 0003 背景技术 0004 电子围栏是一种主动入侵防越围栏，。

8、 为目前最先进的周界防盗报警系统， 它由脉 冲主机和前端围栏组成。 其中， 脉冲主机用于产生和接收高压脉冲信号， 并在前端围栏处于 触网、 短路或断路状态时产生报警信号 ； 前端围栏为围栏支架及金属线等构件组成的有形 周界。 近年来， 电子围栏在安防行业不断兴起， 在居民住宅小区、 别墅、 工厂、 军事基地、 政府 机构、 重点保护单位等场所获得广泛应用， 且已经成功应用于奥运会、 世博会、 国家电网等 重大项目， 成为周界报警领域的主要产品。 0005 目前， 市场上存在多种类型的高压脉冲电子围栏， 包括单防区、 双防区， 甚至多防 区的电子围栏， 以满足相应市场的应用需求。然而这些电子围栏。

9、的金属线均需采用多线制 且满足 2 的整数倍， 最常见的是四线制， 在此基础上也有六线制、 八线制等不同线制的电子 围栏， 并且通过多条相互间绝缘的金属线形成电流回路对触网、 短路或断路状态进行检测。 其原理为脉冲主机通电后发射端口向前端围栏发出脉冲电压， 时间间隔大约 1.5 秒发射 1 次， 脉冲在围栏上停留的时间大约 0.1 秒， 前端围栏上形成回路后将脉冲回传至主机的接 收端口， 此端口接收反馈回来的脉冲信号 ； 同时主机还会探测两个发射端之间的电阻值。 如 果前端围栏遭到破坏造成断路或短路， 脉冲主机的接收端口接收不到脉冲信号或两个发射 端之间的电阻太小， 主机都会发出报警。例如， 。

10、中国专利申请 CN201110083254.0 公开了一 种脉冲电子围栏报警系统， 其包括主控板、 可控高压产生装置和高压检测装置等， 可控高压 产生装置的输出端与脉冲电子围栏的一组高压金属合金丝的一端相连接， 每组高压金属合 金丝为两根， 在主控板的控制下， 对所述高压金属合金丝产生高压脉冲 ； 高压检测模块的输 出端分别对应与可控高压产生装置的高压同名端、 可控高压产生装置的高压输出端和高压 金属合金丝相连接， 以检测高压脉冲信号的完整性。 0006 然而， 一些特殊的场合， 需要保护和探测的部位无法做成多线制， 而需要把前端围 栏做成一个整体， 例如用电子围栏进行门的单独布防， 多线制构。

11、成电流回路的方式就会对 被保护区域形成安防漏洞。 0007 发明内容 0008 针对现有技术的不足， 本发明提出了一种无需通过多线制构成回路便可实现对触 网、 短路或断路状态进行检测的高压脉冲电子围栏， 使电子围栏的金属体更灵活多变， 而不 必局限于合金线、 钢绞线等线性金属材质， 以适应各种地形与场所、 有效避免安防漏洞。 说 明 书 CN 103745543 A 3 2/6 页 4 0009 为了达到上述目的， 本发明所采用的技术方案如下 ： 一种高压脉冲电子围栏， 包括脉冲主机和前端围栏， 所述脉冲主机包括脉冲驱动模块、 主检测模块和主控模块 ； 其中 ： 脉冲驱动模块， 其电性连接至前。

12、端围栏， 用于向前端围栏提 供高压直流脉冲 ； 主检测模块， 用于检测前端围栏的电场变化， 并将上述电场信号转换成可 供主控模块识别和处理的主检测信号 ； 以及主控模块， 其电性连接所述脉冲驱动模块和主 检测模块， 用于控制该脉冲驱动模块向前端围栏提供高压直流脉冲， 并处理来自主检测模 块的主检测信号。 0010 优选地， 所述脉冲发生模块包括交流脉冲发生单元和高压直流脉冲输出单元 ； 其 中， 该交流脉冲发生单元用于产生交流脉冲， 并将该交流脉冲输出至高压直流脉冲输出单 元 ； 该高压直流脉冲输出单元用于将上述交流脉冲转换为高压直流脉冲， 并将该高压直流 脉冲输出至前端围栏。 0011 优选。

13、地， 所述高压直流脉冲输出单元为倍压整流电路， 该倍压整流电路用于提升 输出电压并将交流脉冲转换为高压直流脉冲。 0012 优选地， 所述高压直流脉冲输出单元还包括一用于对上述交流脉冲进行测试的测 试电路， 该测试电路包括一依次电性连接的整流桥堆、 滤波电容和第一光耦， 该第一光耦的 输出端电性连接至主控模块的输入接口。 0013 优选地， 所述主检测模块包括依次电性连接的感应天线、 放大电路、 滤波电路和非 门电路 ； 其中， 感应天线用于检测前端围栏的电场变化并对应输出相应的电压信号， 该电压 信号经放大电路放大处理、 再经滤波电路滤波处理后被传送至非门电路 ； 所述非门电路用 于将上述经。

14、滤波处理后的电压信号转换成可供主控模块识别和处理的电平信号， 并将该电 平信号发送至主控模块。 0014 优选地， 所述放大电路为由两个非门级联构成的放大器。 0015 优选地， 所述放大电路还包括一高通滤波电路， 该高通滤波电路电性连接在两个 非门之间。 0016 优选地， 所述脉冲主机还包括一电性连接至主控模块的辅助检测模块， 其用于耦 合连接至防区内的门磁探测器、 被动红外探测器和 / 或主动红外探测器， 并将上述门磁探 测器、 被动红外探测器和 / 或主动红外探测器采集的检测信号发送至主控模块。 0017 优选地， 所述脉冲主机还包括一电性连接至主控模块的报警联动模块。 0018 优选。

15、地， 所述脉冲主机还包括一电性连接至主控模块的通信模块， 用于建立与上 位机之间的通信连接。 0019 与现有技术相比， 本发明的脉冲主机可直接通过的一条高压电缆单向地向前端围 栏加载高压直流脉冲， 并通过主检测模块检测前端围栏的电场变化以生成供主控模块识别 和处理的主检测信号， 使本发明无需通过多线制构成回路就能产生检测信号， 以使得电子 围栏的金属体更灵活多变， 而不必局限于合金线、 钢绞线等线状金属结构， 以适应各种地形 与场所、 有效避免安防漏洞， 且在应用过程中， 本发明不需要在各个合金线与围栏支架间单 独进行绝缘， 只需要把整个电子围栏前端进行绝缘即可 ； 而且， 加载在前端围栏上。

16、的高压直 流脉冲在起到威慑作用的同时对人畜无害， 可有效避免发生意外， 达到安全阻挡的目的。 进 一步地， 当入侵者强行突破前端围栏进入被保护防区内时， 本发明还可通过辅助检测模块 进行辅助检测以实现二次报警功能 ； 同时， 本发明的脉冲主机对检测信号处理后可通过报 说 明 书 CN 103745543 A 4 3/6 页 5 警联动模块与其它安防系统联动或通过通信模块与报警中心建立通信连接， 以提高系统的 安全防范等级。 0020 附图说明 0021 图 1 为本发明高压脉冲电子围栏的较佳实施例的电路方框图 ； 图 2 为图 1 中高压直流脉冲输出单元的电路图 ； 图 3 为图 1 中主检测。

17、模块的电路图。 0022 具体实施方式 0023 下面， 结合附图以及具体实施方式， 对本发明做进一步描述， 以便于更清楚的理解 本发明所要求保护的技术思想。 0024 请参见图 1， 本发明涉及一种高压脉冲电子围栏， 其较佳实施方式包括前端围栏 100 和脉冲主机 200。 0025 前端围栏 100 为布设在被保护区域周边的有形周界， 其包括一金属体。基于本发 明的技术方案， 该金属体可以是合金线、 钢绞线或不锈钢防护网等各种金属体， 且该金属体 不再局限于指定的线状金属体结构， 而可以使用任意形状的金属体结构。在前端围栏 100 布防应用过程中， 只需将整个前端围栏 100 进行绝缘即可。

18、， 不需要像现有技术那样在各个 合金线与围栏支架间单独进行绝缘， 也不需要满足金属线的偶数线制制约。 0026 脉冲主机 200 包括主控模块 210、 脉冲驱动模块 220、 主检测模块 230、 辅助检测模 块 240、 报警联动模块 250 以及通信模块 260。 0027 其中， 脉冲驱动模块 220 电性连接至前端围栏 100， 用于向前端围栏 100 的金属体 提供高压直流脉冲。该脉冲驱动模块 220 包括交流脉冲发生单元 221 和高压直流脉冲输出 单元 222。 0028 交流脉冲发生单元 221 电性连接至该主控模块 210 的输出端， 其用于产生交流脉 冲， 并将该交流脉冲。

19、输出至高压直流脉冲输出单元222。 该交流脉冲发生单元221采用可控 式交流脉冲发生装置， 用户可以根据不同的需求自由切换高低电压模式。白天或有人员在 围栏附近作业时切换到低压脉冲模式， 可使前端围栏的脉冲打击力度降低 ； 在夜间或需要 高警戒时间， 可以恢复到高压脉冲模式。 0029 高压直流脉冲输出单元 222 电性连接至交流脉冲发生单元 221 的输出端， 其用于 将上述交流脉冲转换为高压直流脉冲， 并通过一高压电缆将该高压直流脉冲单向输出至前 端围栏的金属体上。 由此可知， 在本发明中， 脉冲主机无需通过多线制构成回路来向前端围 栏发送脉冲信号， 使本发明电子围栏的金属体更灵活多变， 。

20、以适应各种地形与场所、 有效避 免安防漏洞。 0030 具体地， 该高压直流脉冲输出单元 222 采用倍压整流电路 2221， 该倍压整流电路 2221 用于提升输出电压并将交流脉冲转换为高压直流脉冲， 并使输出电流降低， 以致降低 输出脉冲输出电量和脉冲输出能量。本发明的倍压整流电路 2221 通过升压措施可起到提 高脉冲主机 200 的检测灵敏度， 且经倍压整流后加载在前端围栏 100 上的高压直流脉冲 说 明 书 CN 103745543 A 5 4/6 页 6 的输出电流降低至交流脉冲输出电流的 1/6 以下， 达到 5mA 以下， 根据国标 GB7946-2008 脉冲电子围栏及其安。

21、装和安全运行的要求， 脉冲输出电量 Q 2.5mc， 脉冲输出电 量 W 5.0J， 根据公式 Q=I*t， W=Q*U， 根据国标 t=0.1s， 输出电量 Q=5ma*0.1s=0.5mc， W=0.5mc*8000V=4.0J， 均远低于国家安全标准， 因此加载在前端围栏 100 上的高压直流脉 冲， 即使工作在 8000V 的高压模式下， 在起到威慑作用的同时也对人畜无害， 可有效避免发 生意外， 达到安全阻挡的目的。 0031 作为优选， 高压直流脉冲输出单元 222 还包括一用于对上述交流脉冲进行测试的 测试电路 2222， 该测试电路 2222 包括依次电性连接的整流桥堆 BD1。

22、、 滤波电容 C57 和第一 光耦 U11， 该第一光耦 U11 的输出端电性连接至主控模块 210 的输入接口。 0032 如图2所示， 为本发明的高压直流脉冲输出单元222的电路图， 该高压直流脉冲输 出单元 222 包括变压器 T1、 高压二极管 D10 至 D15、 高压电容 C51 至 C56、 整流桥堆 BD1、 滤 波电容 C57、 电阻 R51 及第一光耦 U11， 其中， 变压器 T1 包括初级绕组 L1、 次级主绕组 L2 和 次级辅助绕组 L3。 0033 该初级绕组L1的同名端连接至该交流脉冲发生单元221的第一输出端， 初级绕组 L1 的异名端连接至该交流脉冲发生单元。

23、 221 的第二输出端 ； 次级主绕组 L2 的同名端依次 通过串联的高压电容 C52、 高压电容 C54 和高压电容 C56 连接至该高压二极管 D15 的阳极， 该高压二极管D15的阴极依次通过串联的高压电容C55、 高压电容C53和高压电容C51连接 至次级主绕组L2的异名端， 该次级主绕组L2的异名端接地 ； 该高压二极管D10的阴极连接 至次级主绕组 L2 的同名端， 该高压二极管 D10 阳极和该高压二极管 D11 的阴极均连接在高 压电容C51和高压电容C53之间， 该高压二极管D11的阳极和该高压二极管D12的阴极均连 接在高压电容 C52 和高压电容 C54 之间， 该高压二。

24、极管 D12 的阳极和该高压二极管 D13 的 阴极均连接在高压电容 C53 和高压电容 C55 之间， 该高压二极管 D13 的阳极和该高压二极 管 D14 的阴极均连接在高压电容 C54 和高压电容 C56 之间。次级辅助绕组 L3 的同名端连 接至整流桥堆 BD1 的第一交流输入端， 次级辅助绕组 L3 的异名端连接至整流桥堆 BD1 的第 二交流输入端 ； 该整流桥堆 BD1 的直流正极端连接该滤波电容 C57 的正极， 该整流桥堆 BD1 的直流正极端通过该滤波电容 C57 连接整流桥堆 BD1 的直流负极端 ； 第一光耦 U11 的发光 器的阳极连接至整流桥堆BD1的直流正极端， 。

25、第一光耦U11的发光器的阴极通过该电阻R51 连接至整流桥堆 BD1 的直流负极端 ； 第一光耦 U11 的发光器连接至主控模块 210 的高压直 流脉冲测试接口。 0034 上述交流脉冲经变压器 T1 在次级主绕组 L2 升压处理以形成交流高压脉冲， 例如 5001500V等。 该高压二极管D10至D15以及高压电容C51至C56构成倍压整流电路2221， 在本实施例中， 其选用为6倍压整流电路 ； 该高压二极管D15的阳极即输出经转换的高压直 流脉冲， 例如 3000-8000V。另外， 上述交流脉冲经变压器 T1 在次级辅助绕组 L3 降压处理， 例如产生 5V 的电压， 并依次通过整流。

26、桥堆 BD1 整流、 滤波电容 C57 滤波、 电阻 R51 以及第一 光耦 U11 后连接至主控模块 210 的高压直流脉冲测试接口， 以构成用于对上述交流脉冲进 行测试的测试电路 2222， 从而确保脉冲主机 200 检测的可靠性和准确性。 0035 主检测模块 230 用于检测前端围栏的电场变化， 并将上述电场信号转换成可供主 控模块210识别和处理的主检测信号。 具体地， 该主检测模块230包括依次电性连接的感应 天线 231、 放大电路 232、 滤波电路 233 和非门电路 234。其中， 感应天线 231 用于检测前端 说 明 书 CN 103745543 A 6 5/6 页 7。

27、 围栏 100 的电场变化并对应输出相应的电压信号， 其布置在靠近前端围栏 100 的金属体的 位置， 并依次通过该放大电路232对上述电压信号进行放大处理、 经滤波电路233滤波处理 后被传送至非门电路 234， 该非门电路 234 用于将上述经滤波处理后的电压信号转换成可 供主控模块 210 识别和处理的电平信号， 并将该电平信号发送至主控模块。在本实施例中， 放大电路 232 优选采用为由两个非门级联构成的放大器， 且在两个非门之间还连接有一高 通滤波电路。 0036 如图 3 所示， 为本发明主检测模块 230 的电路图， 该主检测模块 230 包括天线 E1、 第一非门U16A至第四。

28、非门U16D、 二极管D1、 电容C7至C8、 电阻R75至R81及第二光耦OC13。 0037 该天线E1的输出端依次经电阻R78、 电阻R75和电阻R76接地， 该电阻R79的一端 连接在电阻 R78 和电阻 R75 之间， 该电阻 R79 的另一端连接第一非门 U16A 的输入端 ； 第一 非门 U16A 的输出端依次经电容 C7 和电阻 R77 连接直流电源 VCC ； 第二非门 U16B 的输入端 连接在电容 C7 和电阻 R77 之间， 该第二非门 U16B 的输出端连接该二极管 D1 的阳极， 该二 极管 D1 的阴极经电阻 R80 后连接该第三非门 U16C 的输入端 ； 该第。

29、三非门 U16C 的输入端通 过电阻 R81 接地， 还通过电容 C8 接地， 该第三非门 U16C 的输出端连接该第四非门 U16D 的 输入端， 该第四非门 U16D 的输出端经第二光耦 OC13 输出至主控模块 210 的主检测接口。 0038 上述第一非门 U16A 和第二非门 U16B 构成放大电路， 用于对上述天线 E1 输出的电 压信号进行放大处理 ； C7 和 R77 组成高通滤波电路， C8 和 R80 组成低通滤波电路 ； 第三非 门 U16C 和第四非门 U16D 组成非门电路， 用于该经滤波处理后的电压信号转换成可供主控 模块 210 识别和处理的 TTL 电平信号， 。

30、并经第二光耦 OC13 耦合至主控模块 210 的主检测接 口。其中， 第一非门 U16A 至第四非门 U16D 均采用 MC74HC14AD 芯片。 0039 主控模块 210， 其电性连接脉冲驱动模块 220 和主检测模块 230， 用于控制该脉冲 驱动模块 230 向前端围栏 100 提供高压直流脉冲， 并处理来自主检测模块 210 的主检测信 号。具体地， 该主控模块 210 可以采用单片机 AT89S52 作为控制核心， 并以一个 IO 口扩展 芯片 82C55 扩展单片机 AT89S52 的 IO 端口， 其上设有用于与主检测模块电性连接的主检测 接口、 用于与高压直流脉冲输出单元。

31、 222 电性连接的高压直流脉冲测试接口和与该辅助检 测模块 240 电性连接的辅助检测接口等多个输入接口， 以及与该报警联动模块 250 和该通 信模块 260 电性连接的多个输出接口。 0040 辅助检测模块 240 电性连接至主控模块 210， 其用于耦合连接至防区内的门磁探 测器、 被动红外探测器和 / 或主动红外探测器， 并将上述门磁探测器、 被动红外探测器和 / 或主动红外探测器采集的检测信号发送至主控模块， 具体在， 上述检测信号经光耦隔离后 发送至辅助检测模块 240 主控模块 210 的辅助检测接口。需要说明的是， 防区内的辅助探 测器还可以是其他类型的安防探测器， 当入侵者。

32、强行突破前端围栏进入被保护防区内时， 可通过该辅助检测模块 240 提供二次报警信号， 对入侵行为进行声光报警。 0041 报警联动模块 250 电性连接至主控模块 210， 用于与其它的安防系统实现联动连 接， 提高系统的安全防范等级， 例如触发监视器进行录像等。 0042 通信模块 260 电性连接至主控模块 210， 其用于建立与上位机之间的通信连接， 例 如该通信模块与报警中心建立通信连接， 实现网络计算机监控， 以进一步提高电子围栏的 安全防范等级。 0043 对于本领域的技术人员来说， 可根据以上描述的技术方案以及构思， 做出其它各 说 明 书 CN 103745543 A 7 6/6 页 8 种相应的改变以及变形， 而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范 围之内。 说 明 书 CN 103745543 A 8 1/3 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103745543 A 9 2/3 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 103745543 A 10 3/3 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 103745543 A 11 。