KR20110039791A - 침입탐지 및 위치표시 센서케이블 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기력에 의한 전자기 유도방식의 센서케이블을 이용해 침입탐지는 물론 침입위치정보까지 제공하는 시스템에 관한 것이다. 2개의 자유롭게 움직이는 센서 와이어와 2개의 고정된 절연와이어로 구성된 센서케이블은 외부의 어느 지점에 충격이나 진동이 가해지면, 내부의 센서와이어에는 전자기유도에 의해 각각 전압이 유기된다. 한 개의 센서와이어와 절연와이어는 침입위치를 파악하는 회로로서 센서와이어에 유기된 전압에 의해 센서와이어의 양 단자에는 Ohm's Law에 의한 계산식 E(전압) =I(전류)*R(저항)에 의해 각각 검출되는 두 전압의 차이와 케이블길이에 대한 저항치 분포용량을 계산하여 침입지점을 확인하고 이를 수치로 표시한다. 나머지 한 개의 센서와이어와 고정 절연와이어는 단자전압에 의해 기존방식의 침입을 탐지하고 오디오신호를 출력한다. 정밀 신호분석은 각기 다른 디지털 프로세서를 이용하며 침입위치는 수치로 표시하여 출력한다. 두 개의 프로세서에서 신호를 분석하여 출력하는 위치확인 신호와 침입탐지 신호가 각각 동시에 수신될 경우에 한해, 이중확인 알람신호를 출력하도록 하여 침입자에 의한 경보신호출력의 정확도를 크게 향상시킨다.

센서 케이블, 침입 탐지, 침입 위치 검출, 이중 확인 경보

Description

침입탐지 및 위치표시 센서케이블 시스템{Sensor Cable System for Intrusion Detection and Intrusion Point Location}

본 발명은 자기력에 의한 전자기 유도방식의 센서케이블 동작원리를 이용해 이중확인 침입탐지 기능은 물론 침입위치정보까지 제공하는 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 센서 케이블에 2개의 센서와이어와 2개의 절연와이어를 각각 회로로 구성하도록 연결하여, 위치확인 디지탈 프로세서에서 침입위치를 확인하고 침입 탐지 디지탈 프로세서에서 침입을 탐지하도록 구성된 침입탐지 및 위치표시 센서케이블 시스템에 관한 것이다.

외곽 침입 탐지 분야에는 많은 종류의 울타리 침입탐지를 위한 센서케이블 시스템들이 있다. 현재까지 알려져 있는 펜스 등에 부착하는 센서케이블 시스템들은 광케이블 방식을 제외하면 거의 대부분 동축케이블을 사용하는 유전체(Dielectric) 를 이용한 마찰전기(Triboelectric)방식, 압전(Piezoelectric)방식 또는 이들을 혼합한 방식으로 외부침입에 의해 센서 케이블이 진동할 때에 케이블 외피 안쪽에 있는 구리선 망사(Copper Braid)와 부전도체(Non-conducting material) 및 내부 센서와이어와의 상호 마찰 또는 충격에 의해 발생하는 단자전압(Terminal Voltage)을 검출하여 동작하는 방식이다. 그 이외에, 자력식 센서케이블은 외부 침입에 의한 케이블의 진동 시, 내부의 센서와이어가 자기장 내에서 움직이면, 유도전류가 발생하며 터미널 단자에서 유도전류에 의하여 검출되는 Voltage에 의해 침입경보를 하는 방식이다.

이런 종류의 시스템들은 100M에서 300M 또는 500M 정도 되는 긴 구간을 1개 존(Zone) 으로 하여 외부에 노출된 펜스 등에 설치함으로 인해 외부환경에 의한 비, 바람, 흩날리는 각종 파편들이나 작은 야생동물 등에 의해 불필요한 알람(Nuisance Alarm)과 낙뢰, 유도전류, 각종 전자파 등에 의한 오 작동(False Alarm) 등이 많이 발생한다. 불필요한 알람과 오 동작을 최소화하기 위해서는 1개 존의 길이를 50M 정도로 함이 바람직하나, 이 경우, 시스템 설치비용이 대단히 많이 소요되어 경제적인 부담이 크다.

이러한 문제점들을 해결하기 위한 한가지 방안으로, 탐지가능길이를 짧게 하는 효과가 있는 침입지점의 위치파악이 가능한 제품이 소개된 바 있다. Harman Keith의 특허(특허 번호 .U.S. Pat. No. 5,448,222(Sep.1995))에 의해 Southwest Microwave, Inc.에서 제조, 판매하는Intrepid TM은 독특한 구조로 된 동축케이블의 센서와이어에 TDR방식의 RF 펄스를 입사시켜 침입자에 의한 충격이나 진동 발생 시에 그 위치의 내부 저항치가 변하는데, 그에 따라 입사된 펄스의 반사파의 시간차이를 이용하여 침입위치 표시와 그에 따른 경보 신호를 출력한다.

동축케이블을 이용하는 상기 TDR 방식의 제품은 유전체(Dielectric) 재질에 의한 마찰 전기효과(Triboelectric Effect)를 이용하여, 외부침입자에 의해 발생되는 센서케이블 내부의 마찰전기에 의한 침입지점의 미세한 저항 변화(Impedance Change)에 의해 반사되는 펄스의 시간차이를 이용하여 위치정보를 구하는데, 마찰전기에 의한 감지방식은 습기에 매우 민감하게 반응하여 감도에 변화가 크며, 또한 TDR 펄스입사에 의한 위치 탐지기능도 습기나 수분침투에 의해 오 동작이 많이 발생하므로, 만일 센서케이블의 외피손상에 의한 습기나 수분침투, 또는 센서케이블이 절단되어 두 군데 이상 절단 부위를 연결할 경우, 내부 저항치 분포의 변화에 의해 탐지 위치 오류, 기타 오 동작이 발생하므로 두 군데 이상 접속이 필요할 경우 새로운 케이블로 교체해야 하는 문제점들이 있다.

Melvin C Maki가 특허 받은 U.S. Pat. No. 6,967,584(Nov. 2005)은 값이 저렴한 동축케이블을 센서케이블로 사용하여 기존 방식의 침입 탐지는 물론, 침입 위치까지 동시에 파악할 수 있는 새로운 방식의 집적화된 센서케이블 시스템(Integrated Sensor Cable System)을 소개하였다. 이 방식은 Harman Keith특허의 TDR 펄스 입사방식을 이용하여 센서케이블 내저항 변화에 의한 반사 펄스에 의해 거리정보를 구하고, 또 1개의 동축케이블을 추가하여 기존방식의 침입탐지기능도 동시에 할 수 있도록 2 개의 케이블을 1개의 자켓(Jacket)속에 집어 넣은 제품을 소개하였으나 모두 마찰전기에 의해 동작하는 방식임으로, 기존방식의 침입탐지방식이나, TDR에 의한 침입위치 확인방법 등이 모두 상기의 마찰전기에 의한 전기신호를 이용하므로 수분침투에 의한 마찰전기 효과의 감소, 그에 의한 침입지점의 저 항치 변화 등으로 인하여 침입지점 탐지의 오류 등, 사용시간이 경과하면 오 동작이 많이 발생할 수 있다.

위의 2가지 침입위치를 확인하는 방법에 사용되는 센서케이블들은 모두 유전체(Dielectric) 재질의 마찰전기효과(Triboelectric Effect)에 의한 마찰전기를 이용하는 동축케이블방식으로 모두 기존방식의 단자전압(Terminal Voltage)에 의한 침입탐지용의 센서케이블 기술에 대해서 특허가 인가된 제품들이다. 예를 들면 .H.T. Meryman 외 2명에게 1954년 인가된 미국 특허번호 U.S. Pat No. 2,787,784 "마찰 전기에 의한 침입탐지 시스템"(Triboelectric Detection System)에서 유전 물질(dielectric material)사이의 두 도체(conductor)가 센서케이블의 진동에 의해 발생하는 마찰전기(Triboelectricity)를 이용한 동축센서케이블을 소개 하였으며, Mongeon 과 Ronald W.가 1982년 특허 받은 미국특허 번호 U.S. Patent No. 4,365,239 의 "침입 경보 시스템"(Intrusion Warning System) 역시 두 개의 도체 사이에 유전물질(dielectric material)을 삽입하여 케이블이 진동하면 도체는 유전물질과의 마찰에 의해 마찰전기가 생기며, 그에 따라 유기된 단자전압에 의해 침입을 탐지하는 방식이다.

상기와 같이 특허기간이 종료된 기존의 센서케이블 특허의 동작원리를 그대로 이용하여 Harman Keith와 Melvin C. Maki는 상기 특허기술의 동축센서케이블에 TDR을 사용하여 RF 펄스를 입사하고, 상기 특허기술인 침입지점의 진동에 의해 발생되는 마찰전기에 의한 내부저항 변화지점의 입사 펄스의 반사파 도착시간 차이 를 이용하여 침입위치를 확인하고 경보를 출력하는 방법에 대하여 특허를 받은 것이다.

그러나 유전체 재질에 의한 마찰전기를 발생시키는 방식은 모두 센서케이블의 외측 도체와 내측 도체(Outer conductor와 Inner Conductor) 사이에, 마찰에 의한 전기적 변환작용이 큰 절연물질을 튜브(Tube) 형태로 삽입하여 침입자에 의해 케이블에 진동이 발생되면 도체와 절연물질(예, Polyethylene)사이의 마찰, 충격, 휘어짐(friction, impact, flex)등에 의해 센서와이어에 전압(Voltage)이 발생하고 그 과정에서 저항 값의 변화가 생김으로 1개의 동축센서케이블(Coaxial Sensor Cable)로는 단자전압(Terminal Voltage)에 의한 기존방식의 침입탐지 기능과 RF 펄스를 이용한 저항 값의 변화(Impedance Change)에 의해 침입위치를 파악하는 두 가지 기능을 동시에 수행하는 것은 사실상 불가능하다.

전자기유도방식을 이용한 특허는 일찍이 Warren E. Witzell이 1972년 미국 특허번호

U.S. Pat. No. 3,659,257 에 의한 "고무자석 형태의 신축성이 있는 자석을 이용한 선형 변환기"(Flexible Magnetic Line Transducer)를 튜브속에 넣어 2개의 도선을 자기장과 90도가 되도록 기다란 고무자석의 자기장과 평행되도록 자석의 양쪽에 설치하여 진동에 의한 전자기유도 전기신호를 수중에서 진동센서로 사용하였으나 외부 침입탐지용에는 사용되지 않았다.

최근의 전자기유도방식을 이용한 특허는 Ian Macalindin 이 1988년 받은 미 국 특허번호 U.S. Pat. No. 4,760,295에 의한 “진동에 민감한 변환기”(Vibration-Sensitive Transducer)로 특허를 받았으며 길게 늘인 고무자석형태의 센서케이블로 위의 Flexible Magnetic Line Transducer 와 동일한 동작원리이나, 2쪽의 반원형 고무자석 사이에 공기층을 만들고 자기장이 형성되도록 하여 센서와이어를 삽입하여 센서케이블의 진동 시, 센서와이어가 자기장 내에서 움직여 유도전류가 발생되면, 단자(Terminal)에서 검출된 전압(Voltage)에 의해 외부침입을 탐지하는 용도로 현재, 영국 Geoquip Ltd에서 생산ㆍ판매하고 있다.

국내에서 특허 받은 펜스 부착 형 자력식 센서케이블 시스템으로는 Nd-Fe-B 영구자석을 감지 캡에 넣어 일정간격으로 케이블에 부착하는 방식(특허등록번호 10-0796264 케이블 이상여부 감지장치)가 인가되어 한국에서 생산ㆍ판매 되고 있으나, 케이블에 일정한 간격으로 감지 캡을 부착하므로 감지 캡 내부에 있는 서로 향하고 있는 두 개의 영구자석 사이에서만 자기장이 존재함으로 인해 케이블의 전 구간에 균일한 자기장 형성이 불가능하여, 테러분자나 지능적인 침입자가 감지 캡이 씌워진 케이블의 양쪽 끝 단을 집게나 철사 등으로 고정하게 되면, 감지 캡이 씌워지지 않은 대부분의 케이블 내부에 있는 감지도선이 외력에 의해 터치되거나 충격에 의해 진동하더라도 그 진동파가 집게나 철사 등으로 통로가 차단된 감지 캡 내부에 있는 영구자석의 자기장에 전달되지 못하여 감지도선의 흔들림에 의한 유도전류가 발생할 수 없으며, 집게나 철사 등으로 양쪽이 죄어져 있는 자기장 내부의 감지도선도 외부의 충격이나 진동에 의해 자유롭게 움직일 수 없어, 유도전류가 거의 발생하지 않아서 감지기능을 할 수 없는 문제점이 있다.

또한 감지 캡 부분과 감지 캡 사이의 중간부분의 감지도가 크게 차이가 나므로 전구간의 균일한 감지 도를 유지할 수 없어 오 동작이 많이 발생하는 근본적인 문제점들이 있다.

상기의 자력방식의 특허에는 본 발명의 침입위치확인 및 수치표시 기술과 이중확인 침입 탐지기술은 포함되지 않았다.

즉, 센서케이블의 내부에서 침입지점에 있는 센서와이어가 진동할 때에 전자기유도 전류에 의해 전압이 발생하고, 양 단자에는 E(전압)=I(전류)*R(저항) 공식에 의해 각각 다른 전압이 검출되며, 두 전압차이와 케이블의 저항치 분포용량을 계산하여 거리정보를 구하고 이를 수치로 표시하는 방식은 새로운 기술이다.

침입위치 신호와 침입 경보신호에 의한 이중확인 침입 탐지 방법 역시 새로운 기술이다.

본 발명의 목적은

여러 가지 센서케이블 중에서 본 발명의 침입위치표시 기능과 이중확인 침입탐지 경보출력기능 구현에 가장 적합한 기존의 자력식 센서케이블의 내부 구조를 변경하여,

한 개의 센서케이블(A single-Cable Sensor)로 침입 위치표시 기능과 기존방식의 탐지구간 내에서의 외부침입 탐지 등, 복합기능을 동시에 수행하고, 복합기능에 의한 이중확인 알람(Alarm) 출력에 의해 불필요한 알람(Nuisance Alarm, false Alarm)과 오 동작이 거의 없는 침입탐지 및 위치표시 센서케이블 시스템을 제공 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 침입 위치표시는 1M 단위의 수치로 표시하거나, 위치감지 적정 구간을 10M단위의 수치로 표시할 수 있는 시스템과, 아울러 5M-50M 이내에서 위치감지구간을 세분화할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 침입위치 표시기능의 정밀한 분석이 가능하므로 1개 존(Zone)의 감지 가능구간을 1,000M까지 할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 울타리 설치는 물론, 지하매설, 전자파가 심한 지역 및 위험지역에도 설치할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 침입탐지 및 위치표시 센서케이블 시스템은,

외부침입자에 의한 펜스의 충격이나 진동으로 2개의 유동성 센서와이어가 영구자석 폴리머의 내부에 형성된 2개의 자기장 내의 공기층에서 진동에 의해 움직일 때에 2개의 자기유도전류에 의한 전압이 발생하여 2가지의 각기 다른 센서 기능을 하도록 구성된 이중 구조의 센서케이블과;

센서케이블의 어느 지점에 진동이나 충격이 가해지면 내부 센서와이어의 진동에 의해 전압이 발생하고 그에 의한 센서케이블의 양단에서 검출되는 두 전압의 차이 값과 케이블 길이에 대한 저항치 분포용량을 계산하여 거리정보를 구하고 침입위치를 수치로 표시하는 침입 위치확인 디지털 프로세서와;

단자전압(Terminal Voltage)값에 의해 침입여부를 파악하도록 구성된 침입탐지 디지털 프로세서와;

침입위치 표시 출력부와, 침입위치신호와 침입감지신호가 동시에 수신될 때에만 경보신호를 출력하는 경보신호 출력부와, 오디오(Audio)신호 출력부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 센서케이블 구조는,

본 발명에 의한 센서 케이블은,

자극이 대응되게 2개가 밀착된 신축성이 있는 영구자석 폴리머와;

상기 영구자석 폴리머의 자기장의 방향이 각기 다르게 형성된 경계면의 내부에 삽입된 2개의 HDPE 튜브와;

상기 2개의 HDPE 튜브 내부에 자유롭게 움직일 수 있도록 각각 느슨하게 안치된, 습기ㆍ수분ㆍ잡음(Noise)등을 차단하고 합선을 방지하도록 특수 절연 처리된, 위치 센서와이어 및 침입 센서와이어와;

외부침입으로 인한 진동에 의해 상기 위치 센서와이어의 어느 지점에, 유도전류에 의한 전압이 생기면 이를 침입지점으로부터 케이블 양단자의 전압과, 케이블 길이에 대한 저항치 분포용량을 계산하고 이를 수치로 환산하여 감지거리를 측정하게 하는 침입 위치회로를 구성하도록, 센서케이블의 종단에서 상기 위치 센서와이어에 연결되어, 상기 영구자석 폴리머의 사이에 삽입되는 위치 절연와이어와;

상기 침입 센서와이어가 침입자의 충격이나 진동에 의해 케이블이 진동할 때에, 단자 전압(Terminal Voltage)에 의해 침입탐지를 하는 침입탐지회로를 구성하도록, 센서 케이블의 종단에서 상기 침입 센서와이어에 종단저항과 함께 연결되어 상기 영구자석 폴리머의 사이에 삽입되는 침입 절연와이어와;

상기 영구자석 폴리머를 감싸는 마일라 필름(Mylar Film)과;

상기 마일라 필름을 감싸는 알루미늄 호일(Aluminum Foil)과;

상기 알루미늄 호일을 감싸는 구리선 망사(Copper Braid )와:

자외선 차단 폴리에틸렌(Polyethylene) 재질의 외피로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명은 센서케이블에 2개의 센서 와이어와 2개의 절연와이어를 내장하고 종단에서 서로 연결하여 2개의 회로를 구성하고, 위치 확인 디지탈 프로세서에서 센서와이어와 절연 와이어의 양단자의 전압 차이와 센서와이어 및 절연와이어의 저항치 분포용량을 계산하여 침입 위치를 검출하고, 침입 탐지 디지탈 프로세서에서 센서와이어와 절연와이어의 양단에 유입되는 단자전압이 사전에 입력되어 있는 알람 쓰레쉬홀드를 넘는 경우 침입을 탐지한다. 그러므로 하나의 통합 센서 케이블을 이용하여 침입 위치 파악과 침입 탐지를 동시에 수행할 수 있다. 또한 경보신호 출력부에서는, 침입 탐지 신호와 위치 확인 신호가 동시에 수신되는 경우에만 침입 탐지 경보신호를 출력하게 함으로써 이중 확인에 의해 잘못된 알람 발생과 오작동을 현저히 줄일 수 있다.

본 발명의 구성과 작용에 대한 실시 예를 첨부된 도면을 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 침입탐지 및 위치표시 센서케이블 시스템의 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이,

영구자석 폴리머(151)(152)의 내부에 2개의 절연된 센서와이어(110)(130)와 2개의 절연와이어(120)(140)가 삽입되고, 센서케이블(100)의 종단에서 상기 절연된 센서 와이어(110)(130)와 상기 절연와이어(120)(140)를 각각 연결하여 두 개의 회로를 구성한 이중 구조의 센서 케이블(100)과;

상기 센서 케이블(100)의 회로를 이루는 하나의 센서와이어(110)와 절연와 이어(120)의 양 단자에 각각 유입되는 두 전압의 차이와, 센서와이어(110) 및 절연 와이어(120)의 고유 저항 값과 비교하여 거리정보를 구하는 위치 확인 디지탈 프로세서(200)와;

상기 센서 케이블(100)의 회로를 이루는 다른 하나의 센서와이어(130)와 절연 와이어 (140)의 단자전압에 의해 침입을 탐지하는 침입 탐지 디지탈 프로세서(300)와;

상기 위치 확인 디지탈 프로세서(200)에서 검출된 거리정보에 의거하여 침입 위치정보를 수치로 표시하는 위치표시 출력부(210)와;

상기 위치확인 디지탈 프로세서(200)의 위치 확인신호(310a)와, 상기 침입 탐지 디지탈 프로세서(300)의 침입 탐지신호(310b)가 동시에 수신될 때에 침입 경보신호를 발생하는 경보신호 출력부(310)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 침입탐지 디지탈 프로세서에서 출력하는 오디오 신호에 의해 침입지점의 침입상태를 음향으로 청취가 가능한 오디오 출력부(320)를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

도 2는 본 발명의 침입탐지 및 위치표시 센서케이블의 단면 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 센서 케이블(100)은,

자극이 대응되게 2개가 밀착된 길고 유연한 봉(Bar)형태의 영구자석 폴리머(151)(152)와;

상기 영구자석 폴리머(151)(152)의 자기장의 방향이 각기 다르게 형성된 경계 면의 내측에 삽입된 2개의 HDPE 튜브(111)(131)와;

상기 2개의 HDPE 튜브(111)(131) 내부에 자유롭게 움직일 수 있도록 느슨하게 안치된 절연 처리된 위치 센서와이어(110) 및 절연 처리된 침입 센서와이어(130)와;

센서케이블(100)의 종단에서 상기 위치 센서와이어(110)와 연결되어 회로를 이루고 상기 영구자석 폴리머(151)(152)의 사이에 삽입되는 절연와이어(120)와;

센서케이블(100)의 종단에서 상기 침입 센서와이어(130)에 종단저항(105)을 통해 연결되어 회로를 이루고 상기 영구자석 폴리머(151)(152)의 사이에 삽입되는 절연와이어(140)와;

상기 영구자석 폴리머(151)(152)를 감싸는 마일라 필름(Mylar Film)(104)과;

상기 마일라 필름(104)을 감싸는 알루미늄 호일(Aluminum Foil)(103)과;

상기 알루미늄 호일(103)을 감싸는 구리선 망사(102)와:

상기 구리선 망사(102)를 감싸는UV차단 폴리에틸렌(Polyethylene) 재질의 외피(101)로 구성됨을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 센서 케이블(100)은, 침입위치 확인신호는 물론 침입탐지 경보신호도 함께할 수 있도록 구성된 특수한 이중 구조의 케이블이다.

상기 영구자석 폴리머(151)(152)는 길고 유연한 반원형 영구자석 2개를 밀착시켜 봉(Bar)형태로 만든 것으로, 상ㆍ하의 자기장이 강한 경계 면의 내부에 2개의 원형공간이 형성되어 있어 2개의 HDPE 튜브(111)(131)를 삽입하고, HDPE 튜브(111) (131)의 공기 층(112)(132)에는 각각 자유롭게 움직이는 절연 처리된 위치 센서와 이어 (110)와 절연 처리된 침입 센서와이어(130)가 느슨하게 안치된다.

2개의 HDPE 튜브(111)(131) 사이에는 고정 절연와이어(120)(140)가 삽입되며, 영구자석 폴리머(151)(152)의 외측에는 마일라 필름(104), 전자기파의 유입을 차단하는 절연 처리된 알루미늄 호일(Aluminum Foil)(103)과 강한 전자기파를 차단하고 센서케이블을 견고하게 하는 구리선 망사(102)가 있고, 그 외측에는 자외선 차단 폴리에틸렌 (Polyethylene) 외피(101)가 구성된다.

도 3은 본 발명의 센서 케이블의 동작원리 설명도이다.

HDPE튜브(2)내에 자유롭게 움직일 수 있도록 절연 처리된 센서 와이어(1)가 느슨하게 안치되어 있고 , 상기 HDPE튜브(2)의 외측에 영구자석 폴리머(3)(4)가 설치된다. 영구자석 폴리머(3)(4)는 N극과 S극으로 대응되어 자기장(5)이 형성된다. 이에 따라 센서 케이블에 진동이 발생되면, 절연 처리된 센서와이어(1)가 HDPE 튜브의 공기 층에서

자유롭게 움직여, 그에 따른 자기 유도에 의한 전류에 의해 전압이 발생 된다.

따라서, 절연 처리된 센서와이어(1)의 진동에 의해 전압이 발생되면, 회로를 구성하는 절연와이어와 센서와이어의 단자 전압이 변하므로, 이 전압 변동을 측정하여 미리 입력되어 있는 쓰레쉬홀드 값 이상이 되는지를 판단하여 침입 탐지를 할 수 있고, 양 단자 간의 전압차이 값과 센서와이어와 절연와이어의 임피던스 용량 분포를 계산하여 위치를 측정할 수 있게 된다.

본 발명의 센서 케이블은, 두 개의 절연 처리된 센서 와이어와 두 개의 절연 와이어를 삽입하여 2개의 회로가 별도로 동작할 수 있도록 구성함으로써, 침입 탐지와 함께 침입 위치를 검출하는 용도로 사용할 수 있는 것이다.

침입 탐지에 대해 설명하면 다음과 같다. 침입 탐지는 기존의 센서 케이블을 이용한 침입 탐지 방식과 같은 방식을 사용한다. 침입 탐지용 센서와이어(130)와 절연와이어 (140)가 센서 케이블(100)의 종단에서 종단저항(105)을 통해 연결되어 회로를 구성한다. 이와 같은 상태에서 침입탐지 디지탈 프로세서(300)가 침입 센서와이어(130)와 절연와이어(140)의 단자 전압을 측정한다.

만약, 침입에 의해 센서케이블(100)이 진동하면 영구자석 폴리머(151)(152) 내부에 있는 센서와이어(130)가 움직이게 되며 그에 따라 센서와이어(130)에는 전류가 유기되고, 침입탐지 디지탈 프로세서(300)에서 단자전압을 검출하여 침입신호를 출력하게 된다.

한편 상기 침입탐지 디지탈 프로세서(300)에서는 센서케이블(100)에서 발생되는 단자전압에 의해 청취 가능한 오디오신호로 변환되어 현장상태를 스피커를 통해 청취할 수 있다. 이 오디오신호는 침입탐지 경보신호와는 별도로 오디오 출력부(320)를 통해서 출력된다.

침입 위치 확인에 대해 설명하면 다음과 같다. 침입위치 확인은 기존의 방식과는 다르게 센서와이어와 절연와이어의 양 단자 전압의 차이 값과 와이어들의 임피던스 분포 용량을 계산하여 위치를 검출하게 된다. 임의의 위치에서 침입이 발생되어 센서케이블 (100)이 진동하면, 해당 위치에서 절연 처리된 센서 와이어(110)가 진동되면서 전압이 유기된다. 이때에 센서와이어(110)에 유기된 전압은 센서와 이어(110)를 통해서 직접 위치확인 디지탈 프로세서(200)로 제1전압이 입력되고, 센서와이어(110) 및 그 센서와이어 (110)와 연결된 절연와이어(120)를 통해서 위치 확인 디지탈 프로세서(200)로 제2전압이 입력 된다.

Ohm's Law에 의한 계산식 E(전압)=I(전류)*R(저항)에 의해 각각 검출되는 두 전압의 차이 값과 케이블길이에 대한 저항치 분포용량을 계산하여 침입지점을 확인하고 이를 수치로 표시한다. 그러므로, 제1전압과 제2전압 차이를 검출하면, 미리 알고 있는 두 와이어의 임피던스 용량분포 정보에 의거하여 진동이 발생된 위치정보를 정확히 구할 수 있게 된다.

따라서, 센서케이블(100)에 진동이 발생되면, 침입 탐지 디지탈 프로세서(300)에서는 양단 전압에 의해 침입 탐지 신호를 발생하고, 위치 감지 프로세서(200)에서는 전압차이와 와이어 임피던스 분포에 의해 위치신호를 발생하게 된다. 상기 위치 확인 디지탈 프로세서(200)에서 발생되는 위치신호는 위치 표시출력부(210)에서 수치로 변환되어 침입 위치를 표시한다.

그리고, 상기 위치확인 디지탈 프로세서(200)에서 출력되는 위치확인신호(310a)와, 상기 침입 탐지 디지탈 프로세서(300)에서 출력되는 침입탐지신호(310b)는 경보신호출력부(310)에 입력된다. 이때에 경보신호출력부(310)는 상기 위치확인 디지탈 프로세서(200)에서 위치확인신호(310a)가 수신되고, 상기 침입탐지 디지탈 프로세서(300)에서 침입탐지신호(310b)가 동시에 수신되는 경우에만 실제침입이 확실하므로 상기 경보신호출력부(310)에서 경보신호를 출력한다. 어느 한가지의 경보신호만 수신되는 경우, 경보신호출력부(310)는 경보신호를 출력하지 않 으므로 오 동작이 상당히 감소되는 효과가 있다.

특히, 감지구역에서 가까운 곳에 고전압의 스위치 동작 시, 또는 스파크 발생 시에 방사되는 전자기파에 의해 기존의 센서케이블들은 오 동작이 많이 발생하지만, 본 발명의 이중 확인 알람 출력기능에 의해 기존의 침입감지용 알람 출력과는 달리 위치정보에 의해 동작되는 위치신호에 위치정보가 없어서 동작하지 않으므로 주위 환경에 의한 불필요한 오 경보와 오 동작을 획기적으로 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 침입탐지 디지탈 프로세서(300)에서 출력되는 오디오 신호에 의해 오디오 출력부(320)에서 침입지점의 침입상태를 음향으로 출력하여 청취가 가능한 오디오 청취기능을 제공하고 출력한다. 현장 상황을 음향으로 청취할 수 있어서 침입 탐지에 효과적으로 활용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 침입탐지 및 위치표시 센서케이블 시스템의 구성도

도 2는 본 발명의 침입탐지 및 위치표시 센서케이블의 단면 구성도

도 3은 본 발명의 센서 케이블의 동작원리 설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 센서 케이블 101 : 폴리에틸렌 외피

102 : 구리선 망사 103 : 알루미늄 호일

104 : 마일라 필름 105 : 종단저항

110, 130 : 센서와이어

111, 131 : HDPE 튜브 112, 132 : 공기층

120, 140 : 절연 와이어 151, 152 : 영구자석 폴리머

200 : 위치 확인 디지탈 프로세서 210 : 위치 표시출력부

300 : 침입 탐지 디지탈 프로세서 310 : 경보신호출력부

310a : 위치확인신호부 310b : 침입탐지신호부

320 : 오디오 출력부

Claims (3)

1. 영구자석 폴리머(151)(152)의 내부에 2개의 절연된 센서와이어(110)(130)와 2개의 고정 절연와이어(120)(140)가 삽입되고, 센서케이블의 종단에서 상기 절연 처리된 센서 와이어(110)(130)와 상기 절연와이어(120)(140)를 각각 연결하여 두 개의 회로를 구성한 이중 구조의 센서 케이블(100)과;

   상기 센서 케이블(100)의 종단에서 연결되어 회로를 이루는 하나의 절연 처리된 센서와이어(110)와 절연와이어(120)의 양 단자에 각각 유입되는 두 전압의 차이와, 절연 처리된 센서와이어(110) 및 절연와이어(120)의 고유 저항 값에 의해 거리정보를 구하는 위치 확인 디지탈 프로세서(200)와;

   상기 센서 케이블(100)의 종단에서 종단저항9105)을 통해 연결되어 회로를 이루는 절연 처리된 센서와이어(130)와 절연와이어(140)의 단자전압에 의해 침입을 탐지하는 침입 탐지 디지탈 프로세서(300)와;

   상기 위치 확인 디지탈 프로세서(200)에서 검출된 거리정보에 의하여 침입 위치정보를 수치로 표시하는 위치표시 출력부(210)와;

   상기 위치확인 디지탈 프로세서(200)의 위치확인신호(310 a)와 상기 침입 탐지 디지탈 프로세서(300)의 침입탐지신호(310b)가 동시에 수신될 때에 침입 경보신호를 출력하는 경보신호 출력부(310)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 침입탐지 및 위치표시 센서케이블 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 본 발명의 이중침입탐지기능과 침입위치 확인기능을 동시에 수행하기 위해 이중회로로 구성된 상기 센서 케이블(100)은,

   자극이 대응되게 2개가 밀착된 길고 유연한 봉(Bar)형태의 영구자석 폴리머(151)(152)와;

   상기 영구자석 폴리머(151)(152)의 자기장의 방향이 각기 다르게 형성된 경계 면의 내측에 삽입된 2개의 HDPE 튜브(111)(131)와;

   상기 2개의 HDPE 튜브(111)(131) 내부에 자유롭게 움직일 수 있도록 느슨하게 안치되고, 습기ㆍ수분ㆍ잡음(Noise) 및 합선 등을 방지하기 위하여 특수 절연 처리된, 위치 센서와이어(110) 및 침입 센서와이어(130)와;

   센서케이블(100)의 종단에서 상기 절연 처리된 위치 센서와이어(110)와 연결되어 회로를 이루고 상기 영구자석 폴리머(151)(152)의 사이에 삽입되는 절연와이어(120)와;

   센서케이블(100)의 종단에서 종단저항(105)을 통해 상기 절연 처리된 침입 센서와이어(130)와 연결되어 회로를 이루고 상기 영구자석 폴리머(151)(152)의 사이에 삽입되는 절연와이어(140)와;

   상기 영구자석 폴리머(151)(152)를 감싸는 마일라 필름(Mylar Film)(104)과;

   상기 마일라 필름(104)을 감싸는 알루미늄 호일(Aluminum Foil)(103)과;

   상기 알루미늄 호일(103)을 감싸는 구리선 망사(102)와:

   상기 구리선 망사(102)를 감싸는 자외선 차단 폴리에틸렌(Polyethylene) 재질의 외피(101)로 구성된 것을 특징으로 하는 침입탐지 및 위치표시 센서케이블 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 침입 탐지 디지탈 프로세서(300)에서 출력하는 오디오 신호에 의해 청취가 가능한 오디오 출력을 하는 오디오 출력부(320)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 침입탐지 및 위치표시 센서케이블 시스템.

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