Лекция № 12
3.2.3. Способы и средства обнаружения злоумышленников и пожара. (начало)
Средства обнаружения злоумышленника и пожара составляют ядро комплекса охраны источников информации и других ценныхобъектов, так как от вероятности обнаружения вторжения и оповещения о нем сил нейтрализации зависит эффективность нейтрализации угроз. Одним из основных средств обнаружения и пожара являются извещатели.
Извещатели
Разнообразие видов охраняемых зон и их характеристик привело к многообразию видов и типов извещателей. Классификация их дана на рис. 3.13.
Рис. 3.13. Классификация извещателей
По назначению извещатели делятся на средства для блокирования отдельных объектов, обнаружения злоумышленника и пожара в закрытых помещениях, обнаружения нарушителя на открытых площадках и блокирования периметров территории, здания, коридора. Такое деление обусловлено особенностями указанных зон и требованиями к средствам обнаружения в этих зонах. Средства охраны помещений и открытых площадок должны обнаруживать злоумышленника в любой точке этих зон, периметровые — при пересечении им периметра зоны. К средствам дляохраны закрытых помещений предъявляются менее жесткие требования по устойчивости средств к климатическим воздействиям,но ограждения помещения вызывают многочисленные переотражения излучаемых извещателями полей, и эти особенности необходимо учитывать при создании и грамотной эксплуатации соответствующих средств.
По виду охраняемой зоны средства обнаружения делятся на точечные, линейные, объемные и поверхностные. Точечные средства обеспечивают охрану отдельных объектов, линейные — периметров, поверхностные — стен, потолков, окон, витрин и др., объемные — объемов помещений или открытых площадок.
По принципу обнаружения злоумышленника и пожара извещатели разделяют на:
контактные;
акустические;
оптико-электронные;
микроволновые (радиоволновые);
вибрационные;
емкостные;
тепловые (пожарные);
ионизационные (пожарные);
комбинированные.
Контактные извещатели реагируют на механические действия (открывание двери, люка или окна, пролом стены, давление веса), приводящие к замыканию или размыканию контактов извещателя, а также к обрыву тонкой проволоки или полоски фольги. Они бывают электроконтактными, магнитоконтактными, ударноконтактными и обрывными.
Электроконтактные извещатели (ДЭК-3, СК-1М, БК-1М и др.) представляют собой выключатели, которые под действием механической силы (при открытии злоумышленником двери, оконной рамы, форточки, шкафа и др.) размыкают или замыкают электрические цепи, соединяющие извещатели с приемно-контрольным прибором. Электроконтактые извещатели могут быть закамуфлированы под коврик перед дверью. Такой коврик представляет собой два металлических листа, между которыми проложен пористый диэлектрик с отверстиями. Листы с прокладкой помещают в оболочку из пластика или водонепроницаемой ткани и накрывают материалом типового коврика. Под тяжестью злоумышленникалисты замыкаются через отверстия в диэлектрике, что приводит к возникновению сигналов тревоги.
Магнитоконтактные датчики (СМК-1 (ИО 102-2), СМК-3, ДМК-П, ИО102-4, 5, 6, 15, 16 и др.) предназначены для блокирования открывающихся поверхностей (дверей, окон, люков и др.), а также переносимых предметов (экспонатов музеев и выставок). Извещатель содержит геркон (герметичную стеклянную трубку с укрепленными внутри магнитоуправляемыми контактами) и постоянный магнит, размещенных в одинаковых пластмассовых корпусах прямоугольной или цилиндрической формы. Магнит крепится на подвижной части блокируемой поверхности или на музейном экспонате, геркон — на неподвижной части или на подставке экспоната параллельно магниту на удалении не более 6-8 мм. Когда дверь, окно, люк закрыты, а экспонат находится на подставке, расстояние между магнитом и герконом минимальное, магнит притягивает контакты, геркона и в зависимости от типа извещателя их замыкает или размыкает. При открывании злоумышленником поверхности или хищении экспоната магнит удаляется от геркона и контакты меняют свое положение на противоположное. Возникает сигнал тревоги.
Ударноконтактные датчики («Окно-4», «Окно-5», «Окно-6» (ИО-303-6), УКД-1М, ВМ-12М, ДИМК и др.) обеспечивают блокирование поверхностей, прежде всего, оконных стекол, разрушающихся от удара. Принципы работы основаны на замыкании или размыкании электрических контактов во время их колебаний после удара по стеклу, к которому приклеен корпус датчика. Один контакт извещателя прикреплен к его корпусу, на конце другого, упругого контакта укреплен массивный груз. В силу инерционности этого груза гибкий контакт при колебаниях корпуса практически не изменяет своего положения, в результате чего он замыкается или размыкается с движущимся вместе с корпусом другим контактом. В современных ударноконтактных извещателях предусмотрен винт для регулировки чувствительности извещателя к удару. Изменением чувствительности минимизируются ложные срабатывания извещателя для конкретной помеховой обстановки.
Основу обрывных извещателей составляют тонкий провод, алюминиевая фольга и токопроводящий слой стекла или пленки. Провода диаметром 0,1-0,25 мм применяются для блокировки деревянных и прочих некапитальных конструкций помещения, решеток окон, небольших временных стоянок. Провод прокладывается по всей внутренней блокируемой поверхности параллельными рядами с расстоянием между рядами проволоки не более 200 мм, заделывается внутрь или вокруг стержней решеток окон, навешивается на кусты и деревья на высоте около 1 м вокруг охраняемой стоянки. Блокировку внутренних металлических решеток производят путем обвивания горизонтальных и вертикальных прутьев проводом с шагом витка 30-70 мм. Провод, уложенный наповерхности, маскируют шпаклевкой с последующим окрашиванием или покрывают листовым материалом (оргалитом, фанерой и др.).
Обрывные извещатели «Трос-1», «Кувшинка» и «Трепанг», применяемые для охраны мест временного расположения людей, техники, грузов, различных объектов и территории, обеспечивают блокирование рубежа максимальной протяженности 1,5, 2 и 5 кмсоответственно. Контакт между проводами после обрыва восстанавливается путем сплавления концов проводов при помощи спички или зажигалки.
Фольга алюминиевая толщиной 0,008-0,015 мм и шириной 6-10 мм применяется в основном для блокирования остекленных поверхностей площадью не более 8 м2. Например, извещатель «Фольга-С» комплектуется самоклеящейся фольгой шириной 10 мм, толщиной 14 мкм и длиной 5-20 м. Фольга наклеивается по периметру стекла на удалении нескольких мм от рамы и закрашивается краской под цвет рамы или фона стеклянной поверхности. К фольге крепится шлейф в виде гибкого провода (ПМВГ-0,2 илианалогичного).
Обрывные извещатели имеют высокую помехоустойчивость и широко применяются для блокирования поверхностей (на пролом и стекла на разбивание) и периметров.
Акустические извещатели для обнаружения злоумышленника используют акустические волны в звуковом и ультразвуковом диапазонах, которые возникают при разрушении им механическихпреград или отражаются от нарушителя при проникновении его в охраняемое помещение. Акустические извещатели, реагирующие на акустические сигналы при разрушении злоумышленником блокируемой поверхности, являются пассивными, ультразвуковые извещатели излучают акустические волны и являются активными.
Пассивные акустические извещатели («Грань-1,2»,«Шорох-1», «Гюрза-050М», «Окно-1» и др.) применяются для защиты строительных конструкций (окон, витрин, стен, потолков, полов, сейфов и др.). В них внешний акустический сигнал, возникающий при разбитии и взломе, преобразуется в электрический. При соответствии текущих признаков акустического сигнала эталонным формируется сигнал тревоги.
Для преобразования акустических сигналов в электрические применяют в основном поверхностные и воздушные пьезоэлектрические и электромагнитные датчики. Мембрана поверхностного датчика крепится (приклеивается) к защищаемой поверхности,воздушные акустические извещатели воспринимают воздушные акустические волны.
С целью уменьшения вероятности ложных тревог от акустических помех увеличивается количество используемых для идентификации демаскирующих признаков и усложняются алгоритмыих обработки. Например, поверхностный пьезоэлектрический извещатель «Грань-2» выдает сигнал тревоги при наличии трех признаков: определенной амплитуды вибрации корпуса извещателя, приклеенного к блокируемой поверхности, уровня и числа импульсов от разрушительных воздействий за время 15 с. В перспективном бесконтактном извещателе о разбитии стекла «Арфа» производится цифровая двухканальная обработка акустических сигналов микропроцессором по 5 признакам разбития стекла. В звуковом извещателе «ClassTech» (VisonicLtd) реализована так называемаятехнология компьютерного распознавания акустического образа (КРАО). Звуки, обнаруженные электретным микрофоном, преобразуются в цифровые сигналы, которые обрабатываются процессором. Трехэтапный статистический анализ и процесс принятия решения используют 18 различных признаков для надежного отличия настоящих тревог от ложных.
Ультразвуковые датчики (ДУЗ-4, ДУЗ-4М, ДУЗ-5, ДУЗ-12,«Фикус-МП-2», «Эхо-2», «Эхо-3» и др.) генерируют сигнал тревоги при появлении злоумышленника в контролируемой зоне охраняемого помещения. Извещатель содержит излучатель акустической волны в ультразвуковом диапазоне, приемник (акустоэлектрический преобразователь) и электронный блок обработки. Излучательпосылает в охраняемое помещение акустическую волну с частотой выше 23 кГц. В результате интерференции прямых и отраженныхволн в помещении возникают «стоячие» волны. При появлении в помещении человека, а также пламени пожара изменяется конфигурация отражающих поверхностей и характер «стоячих волн», а следовательно, изменяется уровень акустического сигнала на входе приемника, что приводит к появлению сигналов тревоги на выходе электронного блока. Снижение влияния помех достигается регулировкой чувствительности приемника. На таком принципе работают извещатели типа ДУЗ. Однопозиционный извещатель ДУЗ-12 обеспечивает охрану помещения объемом 0,3-150 м3. Извещатель ДУЗ-4М допускает подключение до 3 пар излучатель-приемник ипозволяет защитить одновременно до трех помещений общим объемом до 2000 м3, а ДУЗ-5 обеспечивает работу до 10 пар и охрану до 5 помещений общим объемом до 5000 м3.
С целью снижения влияния акустических помех в более современных ультразвуковых извещателях предусмотрена селекция акустического сигнала по величине изменения его частоты в соответствии с эффектом Допплера. Эффект Допплера проявляется в изменении частоты сигнала, отраженного от движущейся поверхности. Если поверхность удаляется от источника звука, то частота уменьшается, когда приближается — частота увеличивается.В приемнике извещателя в результате измерения изменения частоты принимаемого акустического сигнала относительно частоты излучаемого выявляется отраженный от движущегося человека сигнал на фоне других сигналов, отраженных от неподвижных предметов. Для уменьшения ложных срабатываний необходимо такжеучитывать следующие требования по установке акустических извещателей:
высота установки — 1,5.. .2,5 м от пола;
не допускается установка извещателя непосредственно над батареями отопления, около форточки или фрамуги, вблизи оконных штор, декоративных растений и других предметов, колеблющихся под действием воздушных потоков в помещении;
на период охраны должны быть закрыты все окна, форточки и фрамуги, отключена принудительная вентиляция и калориферы, выключены или отключены любые источники акустических сигналов (телефоны, электрические звонки, репродукторы и т. д.).
В оптико-электронных извещателях для обнаружения злоумышленника и пожара используются инфракрасные лучи. По принципу действия такие извещатели делятся на активные и пассивные. Активные инфракрасные излучатели состоят из одной или нескольких пар излучателя ИК-лучей и фотоприемника. Сигнал тревоги формируется при пересечении ИК-луча злоумышленником.
Излучатель активного оптико-электронного извещателя создает узкий луч света в ИК-диапазоне, который в дежурном режиме освещает его фотоприемник. При пересечении луча злоумышленником или появлении на пути его распространения дыма уровень сигнала на выходе фотоприемника резко уменьшается, что приводит к формированию сигнала тревоги. В литературе активные оптико-электронные извещатели называют также фотоэлектрическими. В качестве источников излучения используются лампы накаливания, размещаемые в кожухе с отражателем и закрытые прозрачными для ИК-лучей фильтрами, и светодиоды, излучающие свет в ИК-диапазоне. В качестве светочувствительных элементовприемника применяются фотодиоды и фототранзисторы.
Так как излучатели создают узкие лучи в ИК-диапазоне, то активные оптико-электронные излучатели используются в основном для блокирования длинных поверхностей — коридоров, стен, заборов, периметров территории и зданий, т. е. выполняют функциилинейных извещателей. С целью повышения надежности блокирования создают несколько параллельных лучей с помощью средств,в комплект которых входит соответствующее количество пар излучатель-фотоприемник. Например, активный оптико-электронный извещатель «Мак» создает до 16 лучей. Количество параллельных лучей может быть увеличено также переотражением лучас помощью входящих в состав некоторых извещателей отражателей. Оптико-электронные излучатели с отражателями применяют для блокирования дверных и оконных проемов. Если укрепить на внутренней стороне двери отражатель, а излучатель и приемник устанавливаются рядом на верхней части дверной рамы, то сигнал тревоги возникает не только при пересечении злоумышленником луча, но и при открывании двери. Например, применяемые для этого извещатели ДОП-1,2 обеспечивают длину блокируемой поверхности 0,4-2,5 м, а ДОП-3 — 0,5-5 м.
Оптико-электронные извещатели используются также для обнаружения пожара, сопровождаемого обильным образованием дыма. Дым может ослабить луч извещателей, применяемых для блокирования поверхностей до уровня, при котором происходит формирование сигнала тревоги. Специальные пожарные извещатели постоянно контролируют оптическую плотность воздуха возле потолка помещения. Пожарный извещатель имеет полость, в которой установлены излучающий светодиод и фотодиод приемника. Припопадании внутрь оптической камеры частиц дыма рассеянный ими ИК-свет освещает фотодиод. Срабатывание извещателей с выдачей сигнала «Пожар» происходит при задымлении среды, снижающей ее прозрачность на 0,05-0,2 дБ/м.
Пересечение лучей активных оптико-электронных извещателей мелкими животными, птицами, листьями или другим мусором при сильном ветре, а также атмосферные осадки (сильный туман, ливень, снегопад) могут вызвать ложные тревоги. С целью ихуменьшения модулируют луч при его излучении и вводят при формировании сигнала тревоги задержку на время перекрытия луча, называемую чувствительностью к перекрытию луча.
Модуляция луча осуществляется путем подачи на излучатель импульсного питающего напряжения. Например, в извещателе «Мак» длительность излучения составляет 30 мкс с частотой повторения 50 Гц. Демодуляция сигнала в приемнике производится синхронным детектором, на выходе которого возникает сигнал при несовпадении информационных и опорных сигналов. В качестве опорного сигнала для детектора используется последовательность импульсов, модулирующая луч и передаваемая от излучателя к приемнику по дополнительному проводному или радиоканалу синхронизации. Ложная тревога в этом случае возникает при совпадении времени прерывания светового импульса помехой с временем его излучения, что маловероятно. Действительно, при использовании извещателя «Мак» и равной вероятности по временипоявления помехи в зоне луча вероятность ложной тревоги составляет величину, равную отношению времени излучения светового импульса к периоду импульсной последовательности, т. е. порядка 0,015.
Для уменьшения этой величины при формировании сигнала тревоги учитывается время прерывания луча злоумышленником и помехой. Даже бегущий человек не может прервать луч на время менее 0,1-0,5 с. Введение временной задержки устраняет влияние на работу извещателя мелких быстродвижущихся животных иптиц.
Сочетание рассмотренных способов позволяет существенно снизить вероятность ложных тревог. Кроме того, при установке извещателя в месте эксплуатации необходимо также учитывать принципы их работы и исключить попадание в зону действия луча качающихся от ветра штор в помещении и веток деревьев на открытом пространстве, прямого солнечного света и света автомобильных фар.
Пассивные оптико-электронные извещатели формируют сигнал тревоги при попадании на вход термочувствительного элемента ИК-излучений от злоумышленника или от очага пожара. Эффективность работы пассивного извещателя тем выше, чем больше разность между температурой источника тепла и температурой фона. При разнице менее (2-3)° С извещатель «слепнет», т. е.электрический сигнал в блоке обработки, соответствующий тепловому излучению злоумышленника или пожара, не отличается отпомех.
В современных пассивных ИК приборах применяется схема автоматического увеличения чувствительности пропорционально росту температуры в помещении, но при этом может также увеличиться вероятность ложной тревоги. В зависимости от типа оптики извещатель имеет различные зоны обнаружения: от однолучевой длиной до 50 м и углом обзора 10-50 градусов до почти объемной, состоящий из 3-5 «вееров» по 10-16 лучей в каждом. Извещатель с зоной обзора в виде конуса с углом обзора около 70 градусов («Квант-3») устанавливается на потолке помещенияи применяется для охраны экспонатов музеев. Диаграмма зон обнаружения формируется оптической системой извещателя на основе зеркал или линз Френеля. Современные извещатели комплектуются несколькими видами сменной оптики. Например, в извещателях «Фотон-1М, 2» формируется несколько чувствительных зон в одной плоскости. «Фотон-4» способен формировать зону обнаружения, состоящую из 32 чувствительных лучей в вертикальной и горизонтальной плоскостях. «Фотон-5» создает две сплошные вертикальные чувствительные зоны большой площади, позволяющие с высокой вероятностью обнаруживать источники тепла. В извещателе «Фотон-6» путем использования сменных линз Френеля могут создаваться 3 вида зон обнаружения: вертикальная типа «занавес»,объемная в виде многоуровневых секторов и узкая типа «коридор».
Так как пассивные оптико-электронные извещатели чувствительны к любым ИК-излучениям, в том числе батарей отопления, кондиционеров, к солнечным лучам, то с целью снижения вероятности ложной тревоги в извещателях сигнал тревоги формируется при последовательном пересечении источником ИК-излучений чувствительных зон. С учетом этого извещатель нужно устанавливать в помещении таким образом, чтобы исключалось движение злоумышленника к объекту защиты в створе луча. При выборе места размещения извещателей в помещении необходимо также руководствоваться следующими соображениями:
извещатель не должен освещаться солнцем, особенно если перед окном имеются деревья, крона которых может создавать блики;
извещатель не следует устанавливать так, чтобы он или стена на противоположной стороне охраняемого участка освещались дальним светом автомобильных фар;
• извещатель не следует располагать на расстоянии менее 1,5 м от вентиляционного отверстия и батареи центрального отопления.
Повышенная помехоустойчивость по отношению к помехам в видимом и ИК-диапазонах света достигается также использованием для обнаружения очагов горения открытым пламенем датчиков ультрафиолетового излучения и цифровой обработки сигналов отфотоприемника. Примерами таких извещателей могут служить пожарные извещатели ИП329-2 («Аметист») и ИП 329-1 («Пламя»).