电子围栏防拆绝缘子的设计

薛应花　刘平平　刘德玲　罗欢　周攀

摘要：针对目前电子围栏绝缘子安全性差、中间绝缘子与终端绝缘子无法通用等问题，研究并设计了一种具有防拆功能的绝缘子。该设计既能阻止入侵者轻易拆除或松动绝缘子，还能保证可维修性；中间绝缘子和终端绝缘子合二为一，有利于降低生产成本和零件管理成本。详细介绍了两种防拆方案，并对方案的优缺点展开了讨论。最后，从工业设计角度进行了多款绝缘子外观造型的设计，可供用户选用。

关键词：电子围栏；绝缘子；防拆；安全性

中图分类号：TB472 文献标志码：A

文章编号：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

在現代化城市建设中，小区安防建设已经逐渐成为人们关注的重点，越来越多的购房者对项目的智能化安防建设重视有加。无论是安保人员还是安防设备都要求到位，从周界防越到视频监控，从门禁到出入口控制面面俱到，以期给人更多的安全感，提升小区价值[1]。

电子围栏是目前最先进的周界防盗报警系统，而绝缘子是电子围栏前端必备的关键配件，一般采用尼龙、ABS等塑料材质生产，其作用是固定围栏导线，同时确保围栏导线高压脉冲电与支架之间的绝缘。根据其安装位置及作用的不同，绝缘子可分为终端绝缘子和中间绝缘子两类[2]，终端绝缘子用于固定和拉紧导线的两端；中间绝缘子用于支撑导线。现有的绝缘子多为一体式结构，直接套在圆形支架杆上，然后用螺钉锁紧，最终螺钉暴露在外，不但容易锈蚀，且入侵者可轻松将其松动或拆下，安全性低。另外，目前大多数终端绝缘子和中间绝缘子由于作用以及受力情况不同，通常设计为两个不同的零件，无法通用。为解决现有电子围栏绝缘子存在的以上缺陷，进一步提高系统安全性[3]，本文从结构设计角度阐述了一种具有防拆功能的绝缘子的设计方案及详细结构设计，从工业设计角度展示了产品的外观造型设计。

1 防拆绝缘子的设计

1.1 防拆方案的设计

现有绝缘子安全性差的主要原因是其固定螺钉暴露在外，虽然拆装简单，便于技术人员维修、更换，但这也方便了入侵者，不需要太多经验就可轻易找到拆卸点（螺钉），只要将螺钉拧下松动绝缘子，通过上下移动绝缘子从而改变电子围栏导线间距，避开带电的导线入侵被保护区域[4]。还有些靠塑性变形安装的绝缘子，虽然不易松动，也没有暴露的螺钉，但也给维修带来了困难，甚至无法拆卸[5]。所以，现有绝缘子的这些缺陷，一方面，在面对有经验的入侵者时，可能会导致投资几万甚至数十万元的电子围栏安防项目形同虚设，并且对人的生命财产安全造成不可估量的损失。另一方面，不利于维修更换，增加维护成本，新型却不实用[6]。另外，现有的终端绝缘子与中间绝缘子不能通用，模具费用较高，也不便于零件的分类管理。

所以，本文提出一种隐藏拆卸点的防拆绝缘子，采用分体式结构设计，一方面使入侵者无法轻易拆除或松动绝缘子，另一方面又使其具有可维修性。另外，本发明使终端绝缘子和中间绝缘子合二为一，从工艺角度出发，提高产品的实用性、降低生产成本。

1.1.1 方案一：分体式螺纹连接

防拆绝缘子采用分体式结构，由固定端子和过线端子两部分组成，如图1所示。如图2所示，固定端子通过螺钉锁紧固定在支架杆上；过线端子通过自带螺纹结构旋入固定端子完成安装，同时螺钉被盖在内部，隐藏拆卸点[7]。电子围栏导线安装于过线端子上。

根据绝缘子在电子围栏中的安装位置及作用的不同，可分为终端绝缘子和中间绝缘子两类。终端绝缘子固定在终端支架杆上，用于固定和拉紧导线的两端；中间绝缘子固定在中间支架杆上，导线只需穿过绝缘子，中间绝缘子用于支撑导线。这与过线端子的结构直接相关，如图3所示，过线端子外表面由左叶和右叶组成，二者开口方向不同，围成过线孔；二者身上各开一孔，组成拉线孔。

如图4所示，当作为终端绝缘子使用时，围栏导线末端的拉紧弹簧要挂在过线端子的拉线孔上，然后拉紧导线。为防止过线端子被旋开（拆卸），实现针对入侵者的防拆作用，本文设计了锁紧销，且只在终端绝缘子中使用。

如图5所示，当作为中间绝缘子使用时，导线需水平穿过过线端子的过线孔。过线端子旋紧到位

后，为实现针对入侵者的防拆作用，左叶和右叶的开口方向要与过线端子的螺纹旋向配合，具体说明如下：

当螺纹旋向为右旋（顺时针旋紧，逆时针旋松）时，过线孔左叶开口向下、右叶开口向上设置。这样，入侵者即使能通过逆时针旋转过线端子实现拆卸，但由于围栏导线水平穿过过线孔，且处于拉紧状态，过线孔的左叶和右叶的开口方向设置可阻挡过线端子的逆时针旋转，从而实现防拆。工作人员维修时可先松开导线，逆时针旋转拆卸过线端子。

当螺纹旋向为左旋（逆时针旋紧，顺时针旋松）时，必须顺时针旋转过线端子才能拆卸，所以，本發明配合左旋螺纹的情况，将过线孔左叶开口向上、右叶开口向下设置，与图3所示相反。这种设置可阻挡过线端子的顺时针旋转，从而实现防拆。

1.1.2 方案二：分体式卡扣连接

本方案与方案一的基本结构形式相同，如图1所示，既能作为中间绝缘子也能作为终端绝缘子使用。不同之处在于，固定端子与过线端子之间的连接方式为隐形卡扣连接，装配后一般入侵者很难发现拆卸的玄机；针对本方案，过线端子外观结构做了进一步优化，进一步提高强度[8]。

本方案的防拆思路同样是螺钉被隐藏于固定端子的内部。安装时，过线端子通过卡扣与固定端子的卡台配合，安装后卡扣不可见，且无法直接拔出，形成隐形的固定连接。但为了便于技术人员维修、拆卸，本方案在固定端子的外部，与过线端子卡扣对应的部位设置了薄壁结构，如图6所示。此薄壁结构使绝缘子外观并无异样，当需要维修或更换某个绝缘子时，损坏此薄壁结构，采用工具穿过薄壁结构并将卡扣向内顶，便可将过线端子与固定端子分离。

1.2 方案的比较

本文设计的两种方案都能实现中间绝缘子与终端绝缘子的共用，提高通用性，降低生产成本和零件管理成本。两种方案均采用分体结构形式，便于隐藏拆卸点，从而实现防拆，但固定端子与过线端子之间的连接方式各有不同。

方案一运用了螺纹旋向与具体结构方向之间的配合，实现过线端子与固定端子之间的防拆。方案一的防拆结构简单，装拆都方便，但从工艺角度考虑，螺旋结构使模具成本增加，加工难度增大。

方案二采用了更为直接的隐形卡扣结构，使一般入侵者很难发现拆卸点。防拆结构简单，装配方便，但一旦拆卸后，固定端子就失去了薄壁结构，无法继续使用。

2 产品外观造型的设计

目前，电子围栏多应用于在高档生活区、机要重地等场所[9]，每个电子围栏系统都将使用几十个甚至上百个绝缘子。因此，绝缘子的外观造型很大程度上影响了使用场所的的整体环境。本文结合结构、材料、工艺等要求，从工业设计角度设计了蝴蝶、蜗牛、绿叶、祥云等多款外观，供客户选用[10]，如图7所示。

3 结论

现有电子围栏绝缘子容易被入侵者轻易拆除或松动存在安全隐患，本文设计了具有防拆功能的绝缘子，一方面给入侵者增加拆卸难度，另一方面便于技术人员维修。同时，本设计方案既可作为中间绝缘子，也可作为终端绝缘子使用，降低了生产成本。本文在充分考虑产品工艺性的基础上设计了多款绝缘子外观，可供用户选用。

另外，绝缘子的使用一般是暴露在室外环境中，导线具有高压脉冲，终端绝缘子要承受较大拉力。因此，除了本文所述的防拆设计之外，其详细结构设计还需考虑导线与支架杆间的安全距离、防积水、绝缘子结构强度等问题，这些内容将在后续研究中继续展开。

参考文献：

[1]唐新叶.浅谈电子围栏在住宅小区中的应用与市场发展[J].中国住宅设施，2012（2）：40-41.

[2]高吉祥.电子围栏系统应用简介[J].农村电工，2013，21（11）：29-30.

[3]包贞祥.电子围栏管理系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2015.

[4]刁树榜.卓越技术：引领电子围栏行业典范[J].中国公共安全，2013（14）：122-123.

[5]赵林杰.硅橡胶复合绝缘子憎水性与污闪特性研究[D].北京：华北电力大学，2008.

[6]贺琰旻.电子围栏行业发展趋势探析与创新功能分析[J].中国安防，2013（3）：51-53.

[7]方翔.吹塑模瓶口螺纹型腔的结构分析[J].模具工业，1990（7）：30-31.

[8]王晓龙，丁文捷，周军. 塑料卡扣可靠性分析[J].现代塑料加工应用，2016，28（5）：41-44.

[9]肖玉璋.电子围栏的发展历程及现状[J].中国公共安全（综合版），2011（8）：165-168.

[10]金玲.基于特征的工业美学设计[D].上海：同济大学，2006.