電子柵欄是防盜系統數字化的產物，其目的是對受保護區域進行監控，當有非法人員入侵保護區域或從保護區域中逃脫時，將發出報案訊號，并及時通知防護人員對報案信息進行確認。目前市場上電子柵欄監控系統主要有視頻監控系統、紅外對射周界報案系統、靜電感應式電子柵欄等。視頻監控系統以其直觀、方便、信息內容豐富而廣泛應用于許多場合。目前，在國外外市場上，主要分為數字控制的模擬視頻監控和數字視頻監控兩類。視頻監控系統正處在數控模擬系統與數字系統混和應用并將逐步向數字系統過渡的階段。紅外對射周界報案系統是對外圍周界進行防范和控制管理的系統，由發射端和接收端組成射束網，當有人跨界時，則有2束或4束紅外線被遮擋切斷，接收端輸出報案訊號，觸發控制主機報案。視頻監控系統和紅外對射防盜系統適宜庫房、小區等小范圍的安全防護。本文介紹的基于虛擬儀器及DSP的靜電感應式電子柵欄應用靜電場感應原理。系統工作時在發射線上加上一定頻度的方波訊號，當入侵者接近柵欄時接收線上的訊號幅度都會發生變化，經檢查器剖析處理后，主機發出報案訊號。這些電子柵欄無盲點、無死角，后端柵欄是有形的柵欄，可以隨著地形高低起伏任意架設，能夠挺好地適應各類環境。
1系統原理及總體設計方案
1.1靜電感應原理
在感應場區有電感耦合和電容耦合2種方式，在高阻抗的高頻電路中容易形成電容耦合。
如圖1所示，設導體g上加有高頻電流Eg，另一導體s作為體味器，導體與大地之間的分布電容為Cs，導體g與導體s間的分布電容為Ggs，則g在s上形成的感應電流為：
當Cs和Cgs發生變化時，Us就急劇而發生變化。本系統中就是按照檢測Us的變化來判定是否有人非法侵入，假如Us的變化超過報案門限值，系統將發出相應的報案訊號。
1.2靜電感應式電子柵欄工作原理
工作原理如圖2所示，把一個方波訊號加在發射線圈上，接收線圈上同時也會有感應電流存在。當有人緊靠感應線圈時，因為人的介電常數小于空氣的介電常數，這時接收線和地之間的分布電容Cs減小，同時發射線和地之間、發射線和接受線之間的分布電容還會有變化，但在本系統中可以忽視。由式(1)可得，當Cs減小時，接收線電流幅度Us會增長，按照電流增長幅度，即可以判定是否有人入侵。
靜電感應二極管在電源電路中的應用研究
在以前發表的“靜電感應二極管（SITH）的應用研究”一文中，我們對國產SITH元件的基本特點作了研究，并研發了四種驅動電路。在這四種電路驅動下，SITH元件取得了0.2ms以下的開關速率。現進一步將驅動電路及SITH元件一起擴充成實際的開關電源應用電路，經測試
3軟件算法設計及仿真
軟件設計在平臺下進行，在實驗室及現場應用中均得到了正確的仿真結果，而且具有很強的適應性和可移植性。
3.1數據采集
本軟件用聲卡完成數據采集，在/CVI下對聲卡進行數據采集的控制。/CVI下聲卡的控制可以直接調用自帶函數，也可以調用VC++中的API函數，本設計調用了API函數。聲卡采集數據流程如圖6所示。
3.2數據處理
系統通過測量接收端電流的變化幅度來判定是否發出報案訊號，因而要對接收到的交流訊號進行數字檢波，便于判別電流的變化幅度。數據處理框圖如圖7所示。
3.2.1帶通混頻器的設計
在仿真程序中帶通混頻器直接調用/CVI中的的函數。但在DSP中數字帶通混頻器必須自己設計，IIR混頻器的實現結構分為直接I型，直接Ⅱ型，級聯型和并聯型。
直接I型的結構須要2N級延后單元，直接Ⅱ型與I型相比節約了1/2延后，即須要N級延后單元，是最常用的IIR混頻器結構之一。如圖8是直接Ⅱ型結布光。
IIR混頻器的設計工具，不僅可以借助一些專用的檢波器設計工具程序外，也可以利拿來設計。
3.2.2數字檢波以及均值混頻算法
數字檢波是將一個數據包中的數據取平均值。因為數字檢波后的波形不是很平滑，振動幅度比較大，因而必須再通過一次中值混頻得到比較平滑波形靜電感應，便于后續的數據處理。均值混頻流程圖如圖9所示。
3.3系統仿真與剖析
3.3.1仿真結果
圖10是沒有人接近感應線時的波形顯示，圖11為有人接近感應線后的波形顯示。兩圖對比，圖11中的波形有顯著的增長，波形微分值也發生了相應的變化。
3.3.2系統的抗干擾性剖析
當有小昆蟲接近感應線圈時，接收線的電流幅度也會升高，而且因為人體對感應線圈感應電容的影響遠遠小于小昆蟲，因而接收線電流增長幅度遠遠大于人接近時的增長幅度，所以設定幾個不同報案門閥值，能夠將人和其他植物區別開來。在大雪天因為空氣溫度發生變化，空氣介電常數也發生了變化，造成系統的分布電容發生變化，而且這個變化極小，對本系統幾乎無影響。
因為系統基于電磁感應原理，會遭到外部電磁干擾，尤其是相鄰系統間的干擾。為了解決這個問題，在相鄰系統的發射線上加了不同頻度的方波訊號，避開了相鄰系統間的干擾。本設計中，選用了3kHz，5kHz，7kHz的方波訊號靜電感應，相鄰系統的發射端得到不同的發射訊號。接收端收到訊號之后采用了以發射端訊號頻度為中心頻度、帶寬為1kHz的帶通混頻，混頻后去除干擾訊號得到有用訊號。
3.3.3單系統防護距離
隨著感應線圈厚度的變化，線圈和地之間的分布電容也會形成相應的變化，感應線圈越長，分布電容越大。在感應線很長時，人接近感應線后，分布電容的變化較小，會造成系統靈敏度升高，所以單系統的防護距離不宜太長，限定150m內為宜。
4結語
經過軟件仿真和現場測試，得到了正確的數據。在進行了詳盡的數據剖析之后，證明整個系統的設計思路和估算方式是正確的。基于虛擬儀器及DSP的靜電感應式電子柵欄系統的后端欄桿帶有高壓脈沖電給入侵者極大牽制，有形柵欄給入侵者帶來了好多制約，若強行人侵，則系統手動發出聲、光報案，并可以與其他安防系統聯動(如防盜報案主機、視頻監控系統、110報案等)。該電子柵欄能適應各類環境，且誤報率極低，克服了傳統的紅外、微波等技術的缺陷，報案基本不受氣候、地形、樹木、小昆蟲等影響。