電子圍欄防拆絕緣子的設(shè)計(jì)

薛應(yīng)花　劉平平　劉德玲　羅歡　周攀

摘要：針對(duì)目前電子圍欄絕緣子安全性差、中間絕緣子與終端絕緣子無(wú)法通用等問(wèn)題，研究并設(shè)計(jì)了一種具有防拆功能的絕緣子。該設(shè)計(jì)既能阻止入侵者輕易拆除或松動(dòng)絕緣子，還能保證可維修性；中間絕緣子和終端絕緣子合二為一，有利于降低生產(chǎn)成本和零件管理成本。詳細(xì)介紹了兩種防拆方案，并對(duì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)展開(kāi)了討論。最后，從工業(yè)設(shè)計(jì)角度進(jìn)行了多款絕緣子外觀造型的設(shè)計(jì)，可供用戶(hù)選用。

關(guān)鍵詞：電子圍欄；絕緣子；防拆；安全性

中圖分類(lèi)號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2095-5383（2018）03-0033-04

Abstract： In view of the problems of poor safety of electronic fence insulators as well as the poor universality of intermediate insulators and terminal insulators， a kind of insulators with anti dismantling function was studied and designed. This design not only prevents the intruders from easily dismantling or loosening insulators， but also ensures the maintainability； the intermediate insulators and terminal insulators were combined to reduce the cost of production and the cost of part management. Secondly， two kinds of tampering schemes were introduced in detail， and the advantages and disadvantages of the schemes were discussed. Finally， from the perspective of industrial design， a variety of insulator appearance modeling design had been carried out for users to choose.

Keywords：

electronic fences；insulators；anti dismantling；safety

在現(xiàn)代化城市建設(shè)中，小區(qū)安防建設(shè)已經(jīng)逐漸成為人們關(guān)注的重點(diǎn)，越來(lái)越多的購(gòu)房者對(duì)項(xiàng)目的智能化安防建設(shè)重視有加。無(wú)論是安保人員還是安防設(shè)備都要求到位，從周界防越到視頻監(jiān)控，從門(mén)禁到出入口控制面面俱到，以期給人更多的安全感，提升小區(qū)價(jià)值[1]。

電子圍欄是目前最先進(jìn)的周界防盜報(bào)警系統(tǒng)，而絕緣子是電子圍欄前端必備的關(guān)鍵配件，一般采用尼龍、ABS等塑料材質(zhì)生產(chǎn)，其作用是固定圍欄導(dǎo)線，同時(shí)確保圍欄導(dǎo)線高壓脈沖電與支架之間的絕緣。根據(jù)其安裝位置及作用的不同，絕緣子可分為終端絕緣子和中間絕緣子兩類(lèi)[2]，終端絕緣子用于固定和拉緊導(dǎo)線的兩端；中間絕緣子用于支撐導(dǎo)線?，F(xiàn)有的絕緣子多為一體式結(jié)構(gòu)，直接套在圓形支架桿上，然后用螺釘鎖緊，最終螺釘暴露在外，不但容易銹蝕，且入侵者可輕松將其松動(dòng)或拆下，安全性低。另外，目前大多數(shù)終端絕緣子和中間絕緣子由于作用以及受力情況不同，通常設(shè)計(jì)為兩個(gè)不同的零件，無(wú)法通用。為解決現(xiàn)有電子圍欄絕緣子存在的以上缺陷，進(jìn)一步提高系統(tǒng)安全性[3]，本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度闡述了一種具有防拆功能的絕緣子的設(shè)計(jì)方案及詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從工業(yè)設(shè)計(jì)角度展示了產(chǎn)品的外觀造型設(shè)計(jì)。

1 防拆絕緣子的設(shè)計(jì)

1.1 防拆方案的設(shè)計(jì)

現(xiàn)有絕緣子安全性差的主要原因是其固定螺釘暴露在外，雖然拆裝簡(jiǎn)單，便于技術(shù)人員維修、更換，但這也方便了入侵者，不需要太多經(jīng)驗(yàn)就可輕易找到拆卸點(diǎn)（螺釘），只要將螺釘擰下松動(dòng)絕緣子，通過(guò)上下移動(dòng)絕緣子從而改變電子圍欄導(dǎo)線間距，避開(kāi)帶電的導(dǎo)線入侵被保護(hù)區(qū)域[4]。還有些靠塑性變形安裝的絕緣子，雖然不易松動(dòng)，也沒(méi)有暴露的螺釘，但也給維修帶來(lái)了困難，甚至無(wú)法拆卸[5]。所以，現(xiàn)有絕緣子的這些缺陷，一方面，在面對(duì)有經(jīng)驗(yàn)的入侵者時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致投資幾萬(wàn)甚至數(shù)十萬(wàn)元的電子圍欄安防項(xiàng)目形同虛設(shè)，并且對(duì)人的生命財(cái)產(chǎn)安全造成不可估量的損失。另一方面，不利于維修更換，增加維護(hù)成本，新型卻不實(shí)用[6]。另外，現(xiàn)有的終端絕緣子與中間絕緣子不能通用，模具費(fèi)用較高，也不便于零件的分類(lèi)管理。

所以，本文提出一種隱藏拆卸點(diǎn)的防拆絕緣子，采用分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一方面使入侵者無(wú)法輕易拆除或松動(dòng)絕緣子，另一方面又使其具有可維修性。另外，本發(fā)明使終端絕緣子和中間絕緣子合二為一，從工藝角度出發(fā)，提高產(chǎn)品的實(shí)用性、降低生產(chǎn)成本。

1.1.1 方案一：分體式螺紋連接

防拆絕緣子采用分體式結(jié)構(gòu)，由固定端子和過(guò)線端子兩部分組成，如圖1所示。如圖2所示，固定端子通過(guò)螺釘鎖緊固定在支架桿上；過(guò)線端子通過(guò)自帶螺紋結(jié)構(gòu)旋入固定端子完成安裝，同時(shí)螺釘被蓋在內(nèi)部，隱藏拆卸點(diǎn)[7]。電子圍欄導(dǎo)線安裝于過(guò)線端子上。

根據(jù)絕緣子在電子圍欄中的安裝位置及作用的不同，可分為終端絕緣子和中間絕緣子兩類(lèi)。終端絕緣子固定在終端支架桿上，用于固定和拉緊導(dǎo)線的兩端；中間絕緣子固定在中間支架桿上，導(dǎo)線只需穿過(guò)絕緣子，中間絕緣子用于支撐導(dǎo)線。這與過(guò)線端子的結(jié)構(gòu)直接相關(guān)，如圖3所示，過(guò)線端子外表面由左葉和右葉組成，二者開(kāi)口方向不同，圍成過(guò)線孔；二者身上各開(kāi)一孔，組成拉線孔。

如圖4所示，當(dāng)作為終端絕緣子使用時(shí)，圍欄導(dǎo)線末端的拉緊彈簧要掛在過(guò)線端子的拉線孔上，然后拉緊導(dǎo)線。為防止過(guò)線端子被旋開(kāi)（拆卸），實(shí)現(xiàn)針對(duì)入侵者的防拆作用，本文設(shè)計(jì)了鎖緊銷(xiāo)，且只在終端絕緣子中使用。

如圖5所示，當(dāng)作為中間絕緣子使用時(shí)，導(dǎo)線需水平穿過(guò)過(guò)線端子的過(guò)線孔。過(guò)線端子旋緊到位

后，為實(shí)現(xiàn)針對(duì)入侵者的防拆作用，左葉和右葉的開(kāi)口方向要與過(guò)線端子的螺紋旋向配合，具體說(shuō)明如下：

當(dāng)螺紋旋向?yàn)橛倚槙r(shí)針旋緊，逆時(shí)針旋松）時(shí)，過(guò)線孔左葉開(kāi)口向下、右葉開(kāi)口向上設(shè)置。這樣，入侵者即使能通過(guò)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)過(guò)線端子實(shí)現(xiàn)拆卸，但由于圍欄導(dǎo)線水平穿過(guò)過(guò)線孔，且處于拉緊狀態(tài)，過(guò)線孔的左葉和右葉的開(kāi)口方向設(shè)置可阻擋過(guò)線端子的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)防拆。工作人員維修時(shí)可先松開(kāi)導(dǎo)線，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)拆卸過(guò)線端子。

當(dāng)螺紋旋向?yàn)樽笮鏁r(shí)針旋緊，順時(shí)針旋松）時(shí)，必須順時(shí)針旋轉(zhuǎn)過(guò)線端子才能拆卸，所以，本發(fā)明配合左旋螺紋的情況，將過(guò)線孔左葉開(kāi)口向上、右葉開(kāi)口向下設(shè)置，與圖3所示相反。這種設(shè)置可阻擋過(guò)線端子的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)防拆。

1.1.2 方案二：分體式卡扣連接

本方案與方案一的基本結(jié)構(gòu)形式相同，如圖1所示，既能作為中間絕緣子也能作為終端絕緣子使用。不同之處在于，固定端子與過(guò)線端子之間的連接方式為隱形卡扣連接，裝配后一般入侵者很難發(fā)現(xiàn)拆卸的玄機(jī)；針對(duì)本方案，過(guò)線端子外觀結(jié)構(gòu)做了進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步提高強(qiáng)度[8]。

本方案的防拆思路同樣是螺釘被隱藏于固定端子的內(nèi)部。安裝時(shí)，過(guò)線端子通過(guò)卡扣與固定端子的卡臺(tái)配合，安裝后卡扣不可見(jiàn)，且無(wú)法直接拔出，形成隱形的固定連接。但為了便于技術(shù)人員維修、拆卸，本方案在固定端子的外部，與過(guò)線端子卡扣對(duì)應(yīng)的部位設(shè)置了薄壁結(jié)構(gòu)，如圖6所示。此薄壁結(jié)構(gòu)使絕緣子外觀并無(wú)異樣，當(dāng)需要維修或更換某個(gè)絕緣子時(shí)，損壞此薄壁結(jié)構(gòu)，采用工具穿過(guò)薄壁結(jié)構(gòu)并將卡扣向內(nèi)頂，便可將過(guò)線端子與固定端子分離。

1.2 方案的比較

本文設(shè)計(jì)的兩種方案都能實(shí)現(xiàn)中間絕緣子與終端絕緣子的共用，提高通用性，降低生產(chǎn)成本和零件管理成本。兩種方案均采用分體結(jié)構(gòu)形式，便于隱藏拆卸點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)防拆，但固定端子與過(guò)線端子之間的連接方式各有不同。

方案一運(yùn)用了螺紋旋向與具體結(jié)構(gòu)方向之間的配合，實(shí)現(xiàn)過(guò)線端子與固定端子之間的防拆。方案一的防拆結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆都方便，但從工藝角度考慮，螺旋結(jié)構(gòu)使模具成本增加，加工難度增大。

方案二采用了更為直接的隱形卡扣結(jié)構(gòu)，使一般入侵者很難發(fā)現(xiàn)拆卸點(diǎn)。防拆結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配方便，但一旦拆卸后，固定端子就失去了薄壁結(jié)構(gòu)，無(wú)法繼續(xù)使用。

2 產(chǎn)品外觀造型的設(shè)計(jì)

目前，電子圍欄多應(yīng)用于在高檔生活區(qū)、機(jī)要重地等場(chǎng)所[9]，每個(gè)電子圍欄系統(tǒng)都將使用幾十個(gè)甚至上百個(gè)絕緣子。因此，絕緣子的外觀造型很大程度上影響了使用場(chǎng)所的的整體環(huán)境。本文結(jié)合結(jié)構(gòu)、材料、工藝等要求，從工業(yè)設(shè)計(jì)角度設(shè)計(jì)了蝴蝶、蝸牛、綠葉、祥云等多款外觀，供客戶(hù)選用[10]，如圖7所示。

3 結(jié)論

現(xiàn)有電子圍欄絕緣子容易被入侵者輕易拆除或松動(dòng)存在安全隱患，本文設(shè)計(jì)了具有防拆功能的絕緣子，一方面給入侵者增加拆卸難度，另一方面便于技術(shù)人員維修。同時(shí)，本設(shè)計(jì)方案既可作為中間絕緣子，也可作為終端絕緣子使用，降低了生產(chǎn)成本。本文在充分考慮產(chǎn)品工藝性的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了多款絕緣子外觀，可供用戶(hù)選用。

另外，絕緣子的使用一般是暴露在室外環(huán)境中，導(dǎo)線具有高壓脈沖，終端絕緣子要承受較大拉力。因此，除了本文所述的防拆設(shè)計(jì)之外，其詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還需考慮導(dǎo)線與支架桿間的安全距離、防積水、絕緣子結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等問(wèn)題，這些內(nèi)容將在后續(xù)研究中繼續(xù)展開(kāi)。

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