С давних времен человек был вынужден защищать территорию своей жизнедеятельности. Пытаясь компенсировать свою физическую слабость, и заполучить преимущество перед возможной угрозой, человек придумывал различные способы сигнализации (звуковая, дымовая, световая и т.д.) о надвигающейся угрозе, и строил инженерные сооружения (вал, ров, крепостные стены и т.д.) для сдерживания угрозы. Несмотря на все применяемые меры, безопасность, тем не менее, осуществляет сам человек. Таким образом, основной задачей систем охраны периметра стала предупреждение о проникновении и сдерживание нарушителя на время достаточное для реагирования.
Однако прежде чем сооружать любые системы охраны необходимо провести ряд предварительных мероприятий, с целью понять, что именно и от чего мы хотим защищать. Если же в процессе данных мероприятий выяснится, что защищать, в общем-то, нечего, то и проблема отпадет сама собой, вместе с тяжким грузом сопутствующих забот. Если же объект охраны все же нашелся, то стоит провести анализ угроз, оценить объект с точки зрения его диверсионной привлекательности, и главное оценить сумму возможного ущерба. Данный анализ поможет понять экономическую целесообразность системы охраны. Следующим шагом необходимо определить тип инженерных сооружений. Тут главное учесть пожелания заказчика – должен ли быть объект защищен от стороннего наблюдения или наоборот свободно просматриваться, не портя общего эстетического вида. Важно учесть рельеф местности – наличие деревьев, акваторий, пересекающих периметр дорог, трубопроводом, линий электропередач, и прочие особенности данной местности. Применяемые инженерные сооружения должны соответствовать местным климатических особенностям, таким как, например высота снежного покрова. Однако все эти факторы не являются решающими, так как на сегодняшний день разнообразие технических решений позволяет реализовать эффективную защиту любого периметра. И все таки необходимы, для выбора подходящих для применения охранных систем. Необходимо понимать, что любая периметровая система сама по себе не является защитой территории, она лишь инструмент для охраны, помощник который может оперативно сообщить о несанкционированном проникновении на объект. Так что прежде чем устанавливать подобные системы, следует понять, что мы будем делать с полученным сигналом тревоги. Пожалуй, единственным верным решением будет перенаправить все возникающие тревоги в компетентную службу. Таким образом, система охраны должна венчаться оборудованием верхнего уровня, собирающим в одном месте все происходящие события, отображать их в удобном для оператора виде (звуковом, световом, текстовом, графическом) с четко указанным местом сработки системы охраны, возможностью управления системой охраны, как например, снимать с охраны отдельные участки периметра, и желательно возможностью интеграции с системами охранного телевидения, дежурного и тревожного освещения и контроля доступа.
Определившись с забором и перечнем технических систем подходящим к нему, можно выбирать, что подойдет конкретно Вам. Для этого нужно учесть факторы, которые могут вносить помехи, например проходящие рядом высоковольтные линии электропередач, железнодорожное полотно, автомагистрали и др. Что бы наиболее полно понимать влияние помех на различные извещатели, нужно знать их физические принципы обнаружения.
На сегодняшний день можно выделить пять основных принципов обнаружения используемых в периметровых извещателях, это радиоволновые, оптико-электронные, емкостные, индуктивные и магнитометрические и вибрационные извещатели. Рассмотрим по порядку разные типы периметровых извещателей построенных на этих принципах обнаружения.
Радиоволновые извещатели предполагают контроль некоторых параметров электромагнитных волн (ЭМВ) сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона и верхнего участка диапазона радиоволн (УКВ радиоволн). Иногда производители оборудования применяют в наименовании средств приставку «микроволновые», указывая на использование СВЧ диапазона. Для количественной оценки при тревожном событии используется напряженность электромагнитного поля (ЭМП). При распространении ЭМВ могут наблюдаться следующие явления: поглощение, отражение, преломление, дифракция, интерференция. Некоторые из них позволяют реализовать процесс обнаружения.
Принцип действия амплитудно-модуляционного лучевого извещателя (Рис.1 а) основан на изменении напряженности прямой (падающей) ЭМВ в точку приема при вторжении нарушителя в лучевую зону обнаружения. Средства такого вида обычно размещают на грунте по линии периметра, над ограждением, на стенах и крышах зданий. Для их размещения требуется прямая видимость от приемника до передатчика, отсутствие растительности (в технических характеристиках обычно указывается уровень травы в сантиметрах), не допускается искривлений рельефа, а в силу слабой чувствительности в непосредственной близости приемника и передатчика, следует перекрывать зоны обнаружения соседних участков. При этом необходимо позаботится о частотном или временном разделении соседних каналов, а в случаи высокой отражающей способности подстилающей поверхности, например в непосредственной близости от водной глади, требуется синхронизировать несколько соседних участков. Вероятность обнаружения может быть снижена при сильном тумане, дожде, снеге, но слабо зависит от ветра, перепада температуры. Источниками помех могут служить проходящие в непосредственной близости ЛЭП, автомагистрали, железные дороги, наличие небольших передвигающихся объектов (ветви деревьев и кустов, кошки, собаки, птицы). Следует так же отметить сложности юстировки многих извещателей данного типа.
При более сложном рельефе целесообразней использовать извещатели амплитудно-модуляционные в проводно-радиоволновом варианте (Рис.1.б). Их принцип действия основан на фиксации изменения напряженности ЭМП в объемной зоне обнаружения, сформированной вокруг чувствительного элемента, состоящего из двух параллельно расположенных изолированных проводов, при вторжении нарушителя в зону обнаружения. Данные провода следует размещать на диэлектрических консолях. Относительно низкая цена кабельной продукции для антенной системы увеличивает ремонтопригодность. Желательно избегать подземных и наземных коммуникаций, которые могут снизить вероятность обнаружения и/или увеличить количество ложных срабатываний. Такая проводная антенна позволяет существенно снизить зависимость от природно-климатических и метеоусловий, но обладает низкой маскируемостью. Источниками помех могут служить проходящие в непосредственной близости ЛЭП, автомагистрали, железные дороги, наличие небольших передвигающихся объектов (кошки, собаки).
Существуют и другие варианты радиоволновых извещателей, но они либо схожи по своему строению, либо в большей степени предназначены для обнаружения нарушителя внутри помещения.
Принцип действия оптико-электронных извещателей основан на фиксации изменения интенсивности инфракрасного излучения в точке приема, при появлении нарушителя в зоне обнаружения. Так же как и в радиоволновых извещателях, при распространении инфракрасного излучения, наблюдаются явления поглощения, отражения, преломления, дифракции, интерференции. Некоторые из них учитываются при создании извещателей и позволяют реализовать процесс обнаружения. В зависимости от способа формирования материального поля (ЭМВ инфракрасного диапазона) извещатели подразделяются на активные и пассивные. Активные извещатели самостоятельно формируют инфракрасное излучение и контролируют его интенсивность, в то время как пассивные извещатели используют естественное инфракрасное излучение, присущее любому объекту с температурой выше «абсолютного нуля». В свою очередь активные извещатели могут быть однопозиционными, то есть приемник и передатчик совмещены в одном корпусе, и двухпозиционными. Оптико-электронные извещатели применяются как в закрытых помещениях, так и при организации рубежей периметров. Извещатели должны устанавливаться на прочных, капитальных поверхностях (конструкциях), исключающих вибрацию. Устанавливать извещатели следует так, что бы избегать возможности попадания на приемную часть прямых или отраженных (например, от водной глади) солнечных лучей, света автомобильных фар, для исключения случаев ложного срабатывания. Вероятность обнаружения нарушителя может значительно уменьшаться при возникновении атмосферных явлений снижающих оптическую видимость: туман, снег, дождь. Ложные тревоги могут создавать мелкие животные и крупные насекомые, находящиеся в непосредственной близости от извещателя. При всех видимых недостатках оптико-электронные средства обнаружения получили широкое распространение в случаях, когда необходимо защитить небольшие участки периметра, на которых сложно использовать другие типы извещателей, например пересечение периметра трубопроводом. А относительно низкая стоимость и простота установки делает их весьма привлекательными. Следует отметить, что для снижения вероятности ложных тревог, на сегодняшний день, во многих извещателях данного типа используется несколько каналов, что позволяет реализовывать различные варианты их работы, как например логическое «И», «ИЛИ». В наиболее дорогих моделях используется микропроцессорная обработка, которая позволяет дополнительно анализировать время тревожного импульса.
Емкостные извещатели (Рис.2) предполагают контроль параметра «электрическая емкость» чувствительного элемента. Принцип действия основан на фиксации изменения электрической емкости чувствительного элемента (распределенной антенной системы) при вторжении нарушителя в зону обнаружения. Чувствительный элемент такого средства представляет собой разнесенный в пространстве конденсатор. Одной обкладкой является проводник, расположенный над поверхностью грунта, другой обкладкой земля или специальный электрод. Емкость такого конденсатора зависит от диэлектрической проницаемости среды, размеров и расположения обкладки конденсатора, наличия материальных объектов в электрическом поле. Появление нарушителя вносит изменение диэлектрической проницаемости, размеров и местоположения обкладок, что в свою очередь приводит к изменению емкости конденсатора. В данных система изменение емкости в основном фиксируется двумя способами: схемой с измерительным генератором и схемой с измерительным мостом. В силу особенностей, схема с измерительным генератором, крайне чувствительна к изменению природно-климатических условий, что ограничивает ее применение в качестве периметровых систем. А вот схема с измерительным мостом получила более широкое применение.
Хотя и имеет ряд сложностей при монтаже и обслуживании. Так, к примеру, требуется надежно фиксировать чувствительный элемент, соблюдать баланс емкостей обоих флангов, что на практике очень сложно выполнить, и приходится уравновешивать дополнительными конденсаторами и резисторами. Обледенение чувствительного элемента, ветровые нагрузки, неравномерность луж после дождя так же вносит изменения в емкость конденсатора, и увеличивает вероятность ложных тревог. При обслуживании антенных систем необходимо помнить о возможности наведения достаточно большого потенциала на антенной системе от ЛЭП, грозовых разрядов. Не смотря на все перечисленные недостатки, емкостные системы позволяют создавать зоны обнаружения сложной конфигурации, в ряде случаев использовать инженерное ограждение в качестве средства обнаружения, избежать возникновения «мертвых зон». А в усовершенствованном варианте вместо земли используется экранирующий (охранный) электрод, что позволяет снизить зависимость от природно-климатических условий.
Индуктивными (Рис.3) и магнитометрическими извещателями называются такие средства обнаружения, которые позволяют обнаруживать признаки опасности, контролируя параметры магнитного поля. При этом может проявляться явление электромагнитной индукции, которое позволяет формировать полезный электрический сигнал. Отличие между ними не принципиально, а само наличие этого различия как такового в большей степени обусловлено опять-таки различной интерпретацией со стороны различных производителей. Кроме этого сложилась следующая историческая закономерность: индуктивные средства обнаружения в большей степени считаются средством обнаружения человека-нарушителя, а магнитометрические – средством обнаружения (детектором) металлических предметов. Так как в данной статье рассматриваются периметровые системы, то ограничимся рассмотрением лишь индуктивных средств обнаружения. В индуктивных извещателях предполагается контроль параметра «индуктивность» чувствительного элемента. Принцип действия основан на фиксации изменения индуктивности чувствительного элемента (распределенной антенной системы) при воздействии на него нарушителя. Прослеживается некоторая аналогия с емкостными извещателями. По сути это те же два провода (генераторный и приемный), натянутые вдоль забора, каждый из них состоит из двух плеч. В генераторном шлейфе под воздействием переменного тока возникает магнитное поле которое наводится на приемный шлейф. Так же как и в емкостных системах, плечи должны быть четко сбалансированы, в таком случаи, возникающие в них токи, будут одинаковы по значению, но противоположны по направлению, и поэтому будут компенсироваться во вторичной обмотке приемного моста. Смещение соседних проводников относительно друг друга (при попытке преодолеть ограждение) приведет к изменению магнитного поля (индуктивных свойств) распределенной катушки индуктивности (антенной системы). Эти изменения вызовут разбаланс плеч приемного моста (некомпенсированным изменением вторичных токов).
Во вторичной обмотке будет сформирован разностный первичный сигнал, свидетельствующий о возникновении тревожной ситуации. Практические же схемы чувствительного элемента могут быть еще сложнее, что бы повысить помехозащищенность. Требования к монтажу, достоинства, недостатки и источники возможных помех очень схожи с описанными для емкостных систем.
Вибрационные извещатели (Рис.4) представляют довольно широкий спектр оборудования, основанный на разных принципах действия (функционирования). К ним относятся и пьезоэлектрические, и вибромагнитометрические, контактно-электризуемые и тензорезисторные, манометрические и оптоволоконные. Поэтому, строго говоря, объединение их в класс «вибрационных» носит условный характер (так как физические принципы действия все таки различаются), а в основе этого объединения лежит общая природа регистрируемых воздействий – прежде всего вибраций различного происхождения. Немного подробней остановимся на оптоволоконных и манометрических извещателях, в силу их большей распространенности.
Оптоволоконный извещатель предполагает использование в качестве чувствительного элемента протяженный специализированный оптоволоконный кабель (длиной до 3000 м). Он жестко крепится к элементам ограждения. По этому кабелю распространяется световое (инфракрасное) излучение. Способы регистрации вибрации в оптоволокне обусловлены тем, что структура световой волны в волокне чрезвычайно восприимчива к внешним воздействиям. Изменения геометрических размеров и формы кабеля, воздействие вибрации могут вызывать модуляцию амплитуды, фазы, модового состава или поляризации световой волны. В результате анализа и обработки этих характеристик сигнала возможно выделение изменения в виде электрического полезного сигнала, свидетельствующего о возникновении тревожной ситуации. В зависимости от того, какое именно изменение в характеристиках светового сигнала мы анализируем, разделяют метод регистрации межмодовой интерференции, эффект изменения распределения излучения, принцип двухлучевой интерферометрии. Несомненным достоинством оптоволоконных средств является отсутствие дополнительных электрических линий вдоль охраняемого периметра, а его протяженность может достигать 60 км с точностью определения местоположения нарушения до 150 м.
Манометрический извещатель (Рис.5) предполагает использование чувствительного элемента следующей конструкции: шланг из износоустойчивого материала заполняется нейтральной низкозамерзающей жидкостью. На концах шланга устанавливаются регистраторы давления жидкости. Такой чувствительный элемент закапывается в грунт, глубина зависит от свойств грунта и решаемых задач. Движение нарушителя по грунту сопровождается созданием избыточного давления, которое передается на распределенный шланг. Давление, сообщаемое жидкости, передается во все точки жидкости, в том числе и в места установки регистраторов давления, что приводит к изменению электрических параметров сигнала, вырабатываемых этими регистраторами. Извещатель подходит для объектов, где необходимо защищать периметр, не строя внешних заграждений (заборов), например стоянки самолетов в аэропортах, и там, где важна эстетика (памятники культуры, дачные поселки и т.п.), он может найти достойное применение как первый рубеж периметра под полосой отчуждения. Также плюсом данного извещателя является невозможность его обнаружения инструментальным способом, отсутствие необходимости сезонного обслуживания оборудования и чувствительной зоны (покос травы, уборка снега). По заверению компании «Спецмонтаж - безопасность», являющейся дистрибьютором продукции итальянской фирмы GPS Standard, зеленая лужайка вокруг Белого дома (Вашингтон), защищена манометрическим извещателем GPS.
Конечно, рассмотренные типы охранных извещателей не охватывают в полном объеме весь рынок периметровых систем, и существуют, к примеру, еще и гидроакустические, для охраны рубежей в водной среде, электромагнитомеханические извещатели, а учитывая не совершенность любого из рассмотренного извещателя активно разрабатываются и используются комбинированные извещатели, объединяющие в себе несколько физических принципов обнаружения. Говоря о любом из рассмотренных извещателе, можно так же судить о его качестве (вероятности обнаружения и помехозащищенности) по используемой элементной базе для выделения полезного сигнала, алгоритмам фильтрации и многим другим аспектам, однако многие производители не афишируют подобные технические характеристики.
В таблице 1 приведены примеры различных периметровых средств обнаружения.
|
Виды средств обнаружения |
Образцы средств обнаружения |
|
Радиоволновые извещатели Амплитудно-модуляционные лучевые |
РЛД… (НИКИРЭТ) FMW… (ЗАО «Охранная техника») Призма… (НПЦ «Омега-микродизайн») Маска… (Элерон) |
|
Радиоволновые извещатели Проводно-волновые |
Рельеф… (ЗАО «Охранная техника») Импульс… (НПЦ «Омега-микродизайн») Газон… (НИКИРЭТ) Уран… (НИКИРЭТ) |
|
Оптико-электронные извещатели Активные двухпозиционные |
МИК… (ЗАО «Охранная техника») IS (Siemens) AX/OS/BX (Optex) |
|
Оптико-электронные извещатели Пассивные |
СПЛАВ… (ЗАО «Охранная техника») IR… (Siemens) Optex… (Optex) |
|
Емкостные извещатели |
Радиан… (Элерон) |
|
Индуктивные извещатели |
Алмаз… (Элерон) |
|
Вибрационные извещатели |
Квартет-В (Элерон) Арка (Элерон) Паук-ВП (ЗАО «Охранная техника») GPS (GPS Standard) |
Таб.1 Примеры периметровых средств обнаружения
Как писалось в самом начале, мало получить тревожный сигнал, нужно его вывести на пульт охраны. Этим занимается контрольно-исполнительное оборудование и оборудование верхнего уровня. Во многих ведомствах и компаниях производителях весь перечень данного оборудования обобщается аббревиатурой ССОИ (средство сбора и обработки информации). Данное оборудование предназначено для приема и обработки различных событий от средств обнаружения (извещателей) и других внешних, оконечных устройств (контролирует состояние шлейфа сигнализации, к которому подключены охранные извещатели). Его применение в составе системы сигнализации обусловлено необходимостью передачи информации от места возникновения тревожной ситуации к месту нахождения сил безопасности. При этом ССОИ может выполнять ряд функций: управление постановкой под охрану и снятием с охраны средств обнаружения, обеспечение электропитания извещателей, предоставление информации о событиях системы в удобном для восприятия виде (звуковом, световом, текстовом, графическом), регистрация, сохранение и протоколирование действий и событий, защиту от несанкционированного доступа и правомерных действий персонала, контроль работоспособности средств обнаружения и внешних устройств, трансляцию извещений на ССОИ более высокого уровня, управление широким спектром внешних устройств различного назначения, программирование режимов работы, интеграция в единую систему безопасности.
Касательно периметровых систем ССОИ можно разделить на три уровня: ССОИ нижнего уровня, ССОИ среднего уровня и ССОИ верхнего уровня. Основное различие устройств в данной классификации заключается в емкости каждого оборудования. Так, ССОИ нижнего уровня обычно устанавливаются в участковых шкафах вдоль периметра. Шлейфы сигнализации с оконечными извещателями подключаются непосредственно к ним. У данных модулей ограниченное количество входов (~1…~20), они могут иметь выходы для управления внешними устройствами (реле) и источник питания для извещателей. Через интерфейсную линию, например RS-485, модули связаны с контроллером находящимся в серверной. Топология интерфейсной линии может быть различна, это может быть «шина», тогда нужно понимать, что обрыв или повреждение линии приведет к потери связи с частью модулей, и может быть «полукольцо», такая топология допускает повреждение интерфейсной линии в одном месте без потери связи с модулями. Контроллеры могут иметь на своей лицевой панели элементы отображения состояния шлейфов сигнализации и управления ими, либо к ним могут быть подключены отдельные панели, которые могут быть вынесены в удобное для оператора место. Такие панели имеют более расширенные возможности по отображению информации и расширенные возможности управления, как например постановка на охрану группы шлейфов. Если периметр достаточно большой и сложный, в нем используются различные средства обнаружения, количество охранных зон превышает емкость одного контроллера, либо требуется реализовать глубокую интеграцию с другими техническими системами безопасности, то для объединения используется ССОИ верхнего уровня. Фактически это компьютер со специализированным программным обеспечением, к которому могут подключаться контроллеры от периметра, СКУДа, оборудование видеонаблюдения и так далее. Именно софт будет объединять все подсистемы в один интегрированный комплекс, предоставлять широкие возможности по управлению и расширять возможности по восприятию информации, разделять информацию между операторами.
В таблице 2 приведены примеры ССОИ различных производителей.
|
ССОИ нижнего уровня |
ССОИ среднего уровня |
ССОИ верхнего уровня |
Компания производитель |
|
AIO-168 |
AAN-100 |
|
Apollo |
|
ФОРТ-МИ |
|
ФОРТ-ПОСТ |
ЗАО «Охранная техника» |
|
АГАТ-СТ8 |
КАШТАН-16/32 |
ПО «КАШТАН» |
ЗАО «Охранная техника» |
|
|
ALGO… |
АССад32 |
Алгонт |
|
УКУ-08Ф |
ТСТ-02Ф5 |
|
ОАО «Тензор» (Кристалл-2С2) |
|
Сигнал-20 |
С 2000 |
АРМ «С 2000» |
Болид |
|
BUI-P |
BAM-P |
ПК BSW |
ЗАО «Компания Безопасность» (Фарватер-П) |
Таб. 2 Примеры ССОИ
Таким образом, рассмотрев ряд особенностей при выборе технических средств охраны периметра, следует сделать вывод, что подходить к решению данных задач следует с особой ответственностью. Как следует из всего выше написанного, не существует идеального средства обнаружения с высокой вероятностью обнаружения нарушителя при минимальных значениях ложных срабатываний. Поэтому что бы периметровые средства не превратились в постоянную «головную боль», от использования которых в скором временем придется отказаться, и деньги окажутся, потрачены впустую, следует еще на этапе предпроектного обследования четко понять модель нарушителя, особенности природно-климатической среды, окружающей местности и многие другие параметры. Чем больше параметров будут правильно учтены, тем более верное техническое решение будет принято.
Наверняка, особенно при высокой важности охраняемого объекта, будет целесообразней строить несколько рубежей периметра, с использованием средств обнаружения основанных на разных физических принципах в совокупности с различными типами инженерных заграждений. И даже при верном техническом решении, проектирование, монтаж и настройку следует доверять компаниям, имеющим большой опыт подобных работ, и как следствие, хороших специалистов в этой области.
Автор: Шмалько Денис Юрьевич
руководитель группы стендовых испытаний
ЗАО "Компания Безопасность"
руководитель группы стендовых испытаний
ЗАО "Компания Безопасность"
Читайте также:
