6 Комбинированные извещатели
Разработчикам и установщикам систем охранной сигнализации постоянно приходится сталкиваться с противоречивой задачей: с одной стороны, необходимо обеспечить максимальную вероятность обнаружения нарушителя, с другой - минимальную вероятность ложных тревог.
Как правило, в извещателях использующих один физический принцип обнаружения нарушителя, использование тех или иных регулировок приводит к одновременному увеличению или уменьшению обоих упомянутых параметров. Например, при использовании пассивного инфракрасного детектора увеличение чувствительности приводит к увеличению надежности обнаружения, но в то же время увеличивает количество ложных тревог.
Частично эта противоречивая задача может решаться за счет использования нескольких каналов приема информации о состоянии объекта (например, двух пироэлементов) или совершенствования алгоритмов обработки сигнала (к примеру, более тонкий анализ большего количества параметров сигнала).
Принципиальное улучшение этих параметров достигается при использовании двух различных физических принципов обнаружения (двух каналов) в одном извещателе. Эти принципы должны быть такими, чтобы по возможности те или иные факторы, вызывающие ложные срабатывания, влияли только на один из каналов обнаружения. В настоящее время для этих целей используются пассивный инфракрасный и активный радиоволновой или ультразвуковой принципы.
Поскольку практически любой источник ложных тревог приводит к изменениям, регистрируемым только обнаружителем, использующим один физический принцип, появляется возможность проверять правильность срабатывания одного канала другим. Таким образом, для регистрации тревоги необходимо срабатывание обоих каналов. В то же время такая проверка позволяет увеличить до максимума чувствительность каждого из каналов и, следовательно, одновременно значительно повысить надежность обнаружения, то есть принципиально решается рассматриваемая задача.
Двойная технология обнаружения - двойная защита.
Представьте, что вам, используя свои органы чувств, нужно обнаружить нарушителя и никогда не сделать ошибки. Будете ли вы использовать только свое зрение или совместно зрение и слух? Действительно, ваша способность обнаруживать нарушителя повышается тем больше, чем больше органов восприятия вы используете. То же самое можно сказать и о детекторах, которые обнаруживают движение.
Детектор, использующий один принцип обнаружения, например пассивный инфракрасный, просто обнаруживает движущийся источник теплового излучения, ассоциирующийся с нарушителем. В то же время, детектор, использующий два принципа обнаружения (работающий по двойной технологии), принимает информацию об объекте по двум разным каналам. В дополнение к ПИК обнаружителю маломощный радиоволновой или ультразвуковой обнаружитель регистрирует физическое перемещение нарушителя. Сигнал тревоги выдается только при подтверждении обоими каналами факта обнаружения нарушителя. Если под действием изменяющихся внешних условий произошло обнаружение только по одному каналу, тревога не фиксируется. Два указанных принципа идеально дополняют друг друга, так как каждый из них по-своему подвержен действию внешних условий. Это то же самое, что человеческий слух и зрение. Информация, которую вы получаете через глаза, кардинально отличается от той, которую вы получаете через уши. Информация, которую вы получаете по обоим этим каналам значительно повышает вашу способность обнаружить источник сигнала.
Двойная технология одинаково хорошо подтверждает факт обнаружения по каждому из каналов и исключает ложные тревоги. Окружающие условия, которые могут привести к ложному срабатыванию детектора, работающего по одной технологии, не вызывают тревоги у детектора двойной технологии, так как обе технологии должны подтвердить обнаружение вторжения перед выдачей детектором тревоги. Как показано в таблице 3, внешние условия, вызывающие ложные срабатывания обнаружителя, использующего одну технологию, игнорируются другим.
В результате достигается помехозащищенность, недоступная извеща-телю, использующему только один принцип обнаружения. Благодаря использованию микропроцессорной обработки сигнала чувствительности ПИК и радиоволнового или ультразвукового детекторов могут быть максимально возможными.
Необходимо учитывать, что в комбинированных объемных извещателях движения область обнаружения будет определяться областью совпадения диаграмм направленности каждого из обнаружителей. Ее структура и вид полностью определяются характеристиками оптической системы инфракрасного пассивного модуля, а размеры - характеристиками обоих модулей.
Комбинированные извещатели обладают очень высокой помехоустойчивостью и используются для охраны объектов со сложной помеховой обстановкой, где применение извещателей других категорий невозможно или неэффективно.
Как правило, эти извещатели для принятия решения используют логическую обработку сигналов от обнаружителей по схеме «И», т.е. для принятия окончательного решения о движении в охраняемой зоне его должны зарегистрировать в определенном промежутке времени оба обнаружителя.
Принцип работы по логической схеме «И» имеет и существенный недостаток. При блокировании одного из обнаружителей извещатель может не выдать сигнал тревоги при движении в охраняемой зоне.
Некоторые извещатели данного вида имеют турбоцепь (например, DT-435Т)- активизирована постоянно ПИК часть извещателя, а РВ часть «спит». При фиксации ПИК обнаружителем движения в охраняемой зоне немедленно активизируется РВ обнаружитель, который должен подтвердить в течение определенного промежутка времени наличие движения, только в этом случае извещатель выдает сигнал «Тревога». Если движение не подтверждается, РВ обнаружитель деактивизируется.
Основные тактико-технические данные комбинированных извещателей приведены в таблице 4. Внешний вид комбинированных извещателей и их плат приведен на рис. 18.
Основное достоинство комбинированных объемных извещателей движения по сравнению с другими извещателями, принцип действия которых основан на работе одного обнаружителя (УЗ, РВ, ПИК), заключается в более высокой их помехозащищенности.
При установке комбинированных объемных извещателей движения Должны соблюдаться требования, предъявляемые к отдельным обнаружителям, входящим в их состав.
Настройка для комбинированных объемных извещателей движения заключается в установке оптимальной чувствительности каждого из обнаружителей с учетом влияния внешних факторов, а также в установке необходимых зон обнаружения, приблизительно совпадающих друг с другом по размерам и направленности.
Рис. 17. Обобщенная структурная схема объемного комбинированного
извещателя движения
Рис. 18. Комбинированные извещатели
Совмещенные извещатели - это разновидность комбинированных из-вещателей, в которых конструктивно объединены в одном корпусе два или более обнаружителей, призванных решать различные задачи:
проникновения на охраняемый объект и осуществляющих принятие решения о том или ином нарушении контролируемой зоны независимо друг от друга. Каждый обнаружитель может иметь как отдельные релейные выходы тревоги (при регистрации различных по характеру нарушений: движение или разрушения остекленных поверхностей в охраняемой зоне), так и общий релейный выход.
Совмещенные извещатели используются для того, чтобы решать более просто вопросы монтажа, а следовательно и общего вида интерьера охраняемого помещения. Например, извещатель OMNI 5030 (ПК) 5030 (рис. 19): в одном корпусе установлены ПИК с круговой диаграммой направленности для обнаружения движения и акустический детектор разбития стекла, работающие независимо. Извещатель «FG 708» имеет как акустический обнаружитель разбивания стекла, так и магнитные контакты для регистрации открывания окна, контакты реле тревоги общие.
Датчики периметра, как правило, устанавливаются между внешним забором и охраняемым объектом. Между обнаруживающим заграждением и объектом устанавливается задерживающее ограждение, а в особых случаях — поражающее заграждение с оголенными проводниками под высоким напряжением (до нескольких киловольт).
В современных системах извещения о попытках вторжения на охраняемую территорию находят применение датчики нескольких типов. В системах защиты периметра территории без ограды используются микроволновые, инфракрасные, емкостные и электрические датчики. С помощью датчиков первых двух типов формируется протяженная контрольная зона барьерного типа. Принцип действия систем с микроволновыми датчиками основывается на контроле интенсивности высокочастотного направленного излучения передатчика, которое воспринимается приемником. Срабатывание сигнализации тревоги происходит при прерывании этого направленного излучения. Ложные включения сигнализации могут быть обусловлены перемещением в контролируемой зоне животных, воздействием растительности, атмосферных осадков, передвижением транспортных средств, а также воздействием посторонних передатчиков
При использовании инфракрасных (ИК) систем извещения между передатчиком и приемником формируется монохроматическое световое излучение в невидимой области спектра. По периметру охраняемой территории пропускаются горизонтальные лучи ИК излучения. Опоры с излучателями и приемниками устанавливаются на расстоянии до 100—150 м (а часто для повышения надежности значительно ближе). Обычно используют два—четыре луча, размещенные таким образом, чтобы через оптический барьер нельзя было перепрыгнуть, а также подползти под ним и пролезть между лучами. Срабатывание сигнализации тревоги происходит при прерывании одного или нескольких световых лучей. Ложные включения сигнализации могут быть обусловлены перемещением в контролируемой зоне животных, сильным туманом или снегопадом.
Принцип действия емкостного ОИ основывается на формировании электростатического поля между параллельно расположенными, так называемыми передающими и воспринимающими проволочными элементами специального ограждения. Емкостные чувствительные элементы представляют собой, как правило, провода или полосы и размещаются по периметру объекта. Емкость между проводами будет прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости среда между проводами. Появление нарушителя изменяет на ограниченном участке диэлектрическую проницаемость и, следовательно, изменяется емкость. Изменение емкости преобразуется в электрический сигнал. Ложные включения сигнализации могут быть обусловлены перемещением животных, воздействием растительности, обледенением элементов ограждения, атмосферными воздействиями или загрязнением изоляторов.
Электрические датчики базируются на использовании специального ограждения с токопроводящими проволочными элементами. Условием срабатывания сигнализации тревоги является регистрация изменений электрического сопротивления токопроводящих элементов при прикосновении к ним. Ложные включения сигнализации могут быть вызваны животными, растительностью или загрязнением изоляторов.
При наличии механической системы защиты территории (например, ограды, расположенной по периметру) находят применение системы оповещения с вибрационными датчиками, датчиками звука, распространяющегося по твердым телам, акустическими датчиками, электрическими переключателями и системы с электрическими проволочными петлями. Вибрационные датчики закрепляются непосредственно на элементах ограды. Срабатывание сигнализации тревоги происходит при появлении на выходе датчиков сигналов, которые обусловлены вибрациями элементов ограды. Ложные включения сигнализации могут быть обусловлены сильным ветром, дождем или градом.
Датчики звука также устанавливаются непосредственно на элементы ограды и контролируют распространение по ним звуковых колебаний. Включение тревоги происходит при регистрации так называемых шумов прикосновения к элементам ограды. Ложные включения сигнализации могут быть обусловлены сильным ветром, дождем, градом или срывающимися с элементов ограды сосульками.
Датчики, работающие по принципу микрофона, контролируют звуковые колебания, передаваемые через воздушную среду. Срабатывание сигнала тревоги происходит при регистрации акустических сигналов, имеющих место при попытках перерезать проволочные элементы ограды. Ложные включения сигнализации могут быть обусловлены сильным ветром, дождем, градом, а также различными посторонними шумами.
Датчики с электрическими переключающимися элементами монтируются в ограду. Принцип действия этих систем основан на регистрации изменения состоянии названных элементов, которое происходит при соответствующем изменении натяжения проволочных элементов или нагрузки на направляющие трубки ограды. Ложные включения сигнализации тревоги могут быть вызваны очень сильным ветром при недостаточном натяжении элементов ограды.
В системах извещения с чувствительными элементами в виде изолированных токопроводящих проволочных элементов срабатывание сигнализации тревоги происходит при перерезании или деформации этих проволочных элементов. Ложное включение сигнализации может произойти при возникновении неисправности в сети электропитания.
Примером современной системы оповещения, чувствительные элементы которой устанавливаются непосредственно на ограде, может служить устройство E-Flex-II фирмы Aritech Gmb [79]. В состав данного устройства входит датчик, представляющий собой кабель, который закрепляется на проволочной сетке ограды. Кабель подключен к электронному блоку, в котором осуществляется анализ поступающих с выхода датчика сигналов. Базовая модель устройства комплектуется кабелем длиной 300 м. Кроме того, фирмой разработана модификация устройства с кабелем длиной 600 м. Кабельный датчик и электронный анализатор устройства обеспечивают надежную регистрацию попыток перелезания через ограду или разрезания проволочной сетки. В схеме устройства имеется релейный выход для дистанционной передачи сигналов тревоги. В схеме анализатора применен счетчик импульсов, который может устанавливаться на девять различных положений. Кроме того, имеется схема временной задержки с четырехпозиционной регулировкой. Предусмотрена модификация устройства с кабелем длиной 600 м. Кабельный датчик и электронный анализатор устройства обеспечивают надежную регистрацию попыток перелезания через ограду или разрезания проволочной сетки. В схеме устройства имеется релейный выход для дистанционной передачи сигналов тревоги. В схеме анализатора применен счетчик импульсов, который может устанавливаться на девять различных положений. Кроме того, имеется схема временной задержки с четырехпозиционной регулировкой. Предусмотрена возможность регулировки чувствительности анализатора. Все вышеперечисленные меры позволяют оптимально настраивать устройство при различных условиях его эксплуатации, в результате чего обеспечивается высокая надежность обнаружения попыток вторжения на охраняемую территорию в сочетании с низкой интенсивностью ложных включений сигнализации.
Для контроля участков почвы по периметру охраняемой территории находят применение системы оповещения с сейсмическими датчиками, а также с датчиками давления. В системах первого типа регистрируются звуковые, сейсмографические колебания. Срабатывание сигнализации тревоги происходит при регистрации сотрясений почвы, например ударного шума. Данный метод защиты предполагает несколько разновидностей. Например, специальный кабель с сейсмическими датчиками, расположенными через определенное расстояние, закапывается по периметру охраняемой территории. В качестве датчиков могут использоваться пьезодатчики, волоконно-оптические световоды и т.п. При изменении давления на волоконно-оптический световод, длина которого может достигать нескольких сотен метров, изменяется интерференционная картина излучения, что и приводит к появлению сигнала «тревога». Достоинством пьезодатчиков является высокая информативность, так как анализироваться может не только амплитуда, но и форма импульсов. Появляется возможность идентификации нарушителя путем сравнения вектора признаков сейсмосигналов от пространственной матрицы датчиков с набором эталонов из базы данных. К недостаткам сейсмических датчиков относится чувствительность к внешним помехам. Ложные включения сигнализации могут быть обусловлены перемещением достаточно крупных животных, движением транспорта вблизи охраняемой территории.
В системах второго типа используются пневматические или емкостные датчики давления, позволяющие регистрировать изменения нагрузки на почву. Срабатывание сигнализации тревоги происходит при регистрации соответствующего роста давления, например ударного. Ложные включения сигнализации возможны из-за перемещений достаточно крупных животных, разгерметизации пневматических датчиков или коррозии.