Торокин А.А. Инженерно-техническая защита информации, 2005

Глава 21. Средства технической охраны объектов

21.1.Средства обнаружения злоумышленников и пожара

Средства обнаружения злоумышленника и пожара составляют ядро комплекса охраны источников информации и других ценных объектов, так как от вероятности обнаружения вторжения и опо­ вещения о нем сил нейтрализации зависит эффективность нейтра­ лизации угроз. Одним из основных средств обнаружения и пожара являются извещатели.

21.1.1. Извещатели

Разнообразие видов охраняемых зон и их характеристик при­ вело к многообразию видов и типов извещателей. Классификация их дана на рис. 21.1.

Рис. 21.1. Классификация извещателей

591

По назначению извещатели делятся на средства для блоки­

рования отдельных объектов, обнаружения злоумышленника и пожара в закрытых помещениях, обнаружения нарушителя на открытых площадках и блокирования периметров террито­ рии, здания, коридора. Такое деление обусловлено особенностя­ ми указанных зон и требованиями к средствам обнаружения в этих зонах. Средства охраны помещений и открытых площадок долж­ ны обнаруживать злоумышленника в любой точке этих зон, периметровые — при пересечении им периметра зоны. К средствам для охраны закрытых помещений предъявляются менее жесткие тре­ бования по устойчивости средств к климатическим воздействиям, но ограждения помещения вызывают многочисленные переотражения излучаемых извещателями полей, и эти особенности необ­ ходимо учитывать при создании и грамотной эксплуатации соот­ ветствующих средств.

По виду охраняемой зоны средства обнаружения делятся на то­ чечные, линейные, объемные и поверхностные. Точечные средс­ тва обеспечивают охрану отдельных объектов, линейные — пери­ метров, поверхностные — стен, потолков, окон, витрин и др., объ­ емные — объемов помещений или открытых площадок.

По принципу обнаружения злоумышленника и пожара изве­ щатели разделяют на:

•контактные;

•акустические;

•оптико-электронные;

•микроволновые (радиоволновые);

•вибрационные;

•емкостные;

•тепловые (пожарные);

•ионизационные (пожарные);

•комбинированные.

Контактные извещатели реагируют на механические дейс­ твия (открывание двери, люка или окна, пролом стены, давление веса), приводящие к замыканию или размыканию контактов изве­ щателя, а также к обрыву тонкой проволоки или полоски фольги. Они бывают электроконтактными, магнитоконтактными, ударно­ контактными и обрывными.

592

Электроконтактные извещатели (ДЭК-3, СК-1М, БК-1М и др.) представляют собой выключатели, которые под действием механической силы (при открытии злоумышленником двери, окон­ ной рамы, форточки, шкафа и др.) размыкают или замыкают элект­ рические цепи, соединяющие извещатели с приемно-контрольным прибором. Электроконтактые извещатели могут быть закамуфли­ рованы под коврик перед дверью. Такой коврик представляет со­ бой два металлических листа, между которыми проложен порис­ тый диэлектрик с отверстиями. Листы с прокладкой помещают в оболочку из пластика или водонепроницаемой ткани и накрыва­ ют материалом типового коврика. Под тяжестью злоумышленника листы замыкаются через отверстия в диэлектрике, что приводит к возникновению сигналов тревоги.

М агнитоконтактные датчики (СМК-1 (ИО 102-2), СМК-3, ДМК-П, ИОЮ2-4, 5, 6, 15, 16 и др.) предназначены для блокиро­ вания 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 пос­ тоянный магнит, размещенных в одинаковых пластмассовых кор­ пусах прямоугольной или цилиндрической формы. Магнит крепит­ ся на подвижной части блокируемой поверхности или на музейном экспонате, геркон — на неподвижной части или на подставке экс­ поната параллельно магниту на удалении не более 6-8 мм. Когда дверь, окно, люк закрыты, а экспонат находится на подставке, рас­ стояние между магнитом и герконом минимальное, магнит притя­ гивает контакты геркона и в зависимости от типа извещателя их замыкает или размыкает. При открывании злоумышленником по­ верхности 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-ЗОЗ-6), УКД-1М, ВМ-12М, ДИМК и др.) обеспечивают бло­ кирование поверхностей, прежде всего, оконных стекол, разруша­ ющихся от удара. Принципы работы основаны на замыкании или размыкании электрических контактов во время их колебаний пос­ ле удара по стеклу, к которому приклеен корпус датчика. Один кон­

такт извещателя прикреплен к его корпусу, на конце другого, уп­ ругого контакта укреплен массивный груз. В силу инерционнос­ ти этого груза гибкий контакт при колебаниях корпуса практичес­ ки не изменяет своего положения, в результате чего он замыкается или размыкается с движущимся вместе с корпусом другим контак­ том. В современных ударноконтактных извещателях предусмот­ рен винт для регулировки чувствительности извещателя к удару. Изменением чувствительности минимизируются ложные срабаты­ вания 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 де­ ревянных и прочих некапитальных конструкций помещения, ре­ шеток окон, небольших временных стоянок. Провод проклады­ вается по всей внутренней блокируемой поверхности параллель­ ными 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 ох­ раняемой стоянки. Блокировку внутренних металлических реше­ ток производят путем обвивания горизонтальных и вертикальных прутьев проводом с шагом витка 30-70 мм. Провод, уложенный на поверхности, маскируют шпаклевкой с последующим окрашива­ нием 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 км соответственно. Контакт между проводами после обрыва восста­ навливается путем сплавления концов проводов при помощи спич­ ки или зажигалки.

Фольга алюминиевая толщиной 0,008-0,015 мм и шириной 6-10 мм применяется в основном для блокирования остеклен­ ных поверхностей площадью не более 8 м2. Например, извеща­ тель «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 закраши­

594

вается краской под цвет рамы или фона стеклянной поверхности. К фольге крепится шлейф в виде гибкого провода (ПМВГ-0,2 или аналогичного).

Обрывные извещатели имеют высокую помехоустойчивость и широко применяются для блокирования поверхностей (на пролом и стекла на разбивание) и периметров.

Акустические извещатели для обнаружения злоумышленни­ ка используют акустические волны в звуковом и ультразвуковом диапазонах, которые возникают при разрушении им механических преград или отражаются от нарушителя при проникновении его в охраняемое помещение. Акустические извещатели, реагирующие на акустические сигналы при разрушении злоумышленником бло­ кируемой поверхности, являются пассивными, ультразвуковые из­ вещатели излучают акустические волны и являются активными.

Пассивные акустические извещатели («Грань-1,2»,« Шорох-1», «Гюрза-050М», «Окно-1» и др.) применяются для защиты строи­ тельных конструкций (окон, витрин, стен, потолков, полов, сейфов и др.). В них внешний акустический сигнал, возникающий при раз­ битии и взломе, преобразуется в электрический. При соответствии текущих признаков акустического сигнала эталонным формирует­ ся сигнал тревоги.

Для преобразования акустических сигналов в электрические применяют в основном поверхностные и воздушные пьезоэлект­ рические и электромагнитные датчики. Мембрана поверхностно­ го датчика крепится (приклеивается) к защищаемой поверхности, воздушные акустические извещатели воспринимают воздушные вкустические волны.

С целью уменьшения вероятности ложных тревог от акусти­ ческих помех увеличивается количество используемых для иден­ тификации демаскирующих признаков и усложняются алгоритмы ИХ обработки. Например, поверхностный пьезоэлектрический изнещатель «Грань-2» выдает сигнал тревоги при наличии трех приишков: определенной амплитуды вибрации корпуса извещателя, приклеенного к блокируемой поверхности, уровня и числа импуль- ' он от разрушительных воздействий за время 15 с. В перспектив­ ном бесконтактном извещателе о разбитии стекла «Арфа» произво­ дится цифровая двухканальная обработка акустических сигналов

595

микропроцессором по 5 признакам разбития стекла. В звуковое извещателе «Class Tech» (Visonic Ltd) реализована так называемая технология компьютерного распознавания акустического образе (КРАО). Звуки, обнаруженные электретным микрофоном, преоб­ разуются в цифровые сигналы, которые обрабатываются процессо­ ром. Трехэтапный статистический анализ и процесс принятия ре­ шения используют 18 различных признаков для надежного отли­ чия 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 охраняе­ мого помещения. Извещатель содержит излучатель акустической волны в ультразвуковом диапазоне, приемник (акустоэлектричес­ кий преобразователь) и электронный блок обработки. Излучатель посылает в охраняемое помещение акустическую волну с частотой выше 23 кГц. В результате интерференции прямых и отраженных волн в помещении возникают «стоячие» волны. При появлении в помещении человека, а также пламени пожара изменяется конфи­ гурация 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 регу­ лировкой чувствительности приемника. На таком принципе рабо­ тают 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 и позволяет защитить одновременно до трех помещений общим объ­ емом 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 сов­ ременных ультразвуковых извещателях предусмотрена селекция акустического сигнала по величине изменения его частоты в со­ ответствии с эффектом Допплера. Эффект Допплера проявляется в изменении частоты сигнала, отраженного от движущейся повер­ хности. Если поверхность удаляется от источника звука, то час­ тота уменьшается, когда приближается — частота увеличивается. В приемнике извещателя в результате измерения изменения часто­

596

ты принимаемого акустического сигнала относительно частоты из­ лучаемого выявляется отраженный от движущегося человека сиг­ нал на фоне других сигналов, отраженных от неподвижных пред­ метов. Для уменьшения ложных срабатываний необходимо также учитывать следующие требования по установке акустических из­ вещателей:

•высота установки — 1,5.. .2,5 м от пола;

•не допускается установка извещателя непосредственно над ба­ тареями отопления, около форточки или фрамуги, вблизи окон­ ных штор, декоративных растений и других предметов, колеб­ лющихся под действием воздушных потоков в помещении;

•на период охраны должны быть закрыты все окна, форточки и фрамуги, отключена принудительная вентиляция и калорифе­ ры, выключены или отключены любые источники акустичес­ ких сигналов (телефоны, электрические звонки, репродукторы

ит. д.).

Воптико-электронных извещателях для обнаружения зло­ умышленника и пожара используются инфракрасные лучи. По при­ нципу действия такие извещатели делятся на активные и пассив­ ные. Активные инфракрасные излучатели состоят из одной или не­ скольких пар излучателя ИК-лучей и фотоприемника. Сигнал тре­ воги формируется при пересечении ИК-луча злоумышленником.

Излучатель активного оптико-электронного извещателя созда­ ет узкий луч света в ИК-диапазоне, который в дежурном режиме освещает его фотоприемник. При пересечении луча злоумышлен­ ником или появлении на пути его распространения дыма уровень сигнала на выходе фотоприемника резко уменьшается, что приво­ дит к формированию сигнала тревоги. В литературе активные оп­ тико-электронные извещатели называют также фотоэлектрически­ ми. В качестве источников излучения используются лампы нака­ ливания, размещаемые в кожухе с отражателем и закрытые про­ зрачными для ИК-лучей фильтрами, и светодиоды, излучающие свет в ИК-диапазоне. В качестве светочувствительных элементов приемника применяются фотодиоды и фототранзисторы.

Так как излучатели создают узкие лучи в ИК-диапазоне, то ак­ тивные оптико-электронные излучатели используются в основном для блокирования длинных поверхностей — коридоров, стен, за­

597

боров, периметров территории и зданий, т. е. выполняют функции линейных извещателей. С целью повышения надежности блокиро­ вания создают несколько параллельных лучей с помощью средств, в комплект которых входит соответствующее количество пар из- лучатель-фотоприемник. Например, активный оптико-электрон­ ный извещатель «Мак» создает до 16 лучей. Количество парал­ лельных лучей может быть увеличено также переотражением луча с помощью входящих в состав некоторых извещателей отражате­ лей. 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 сиг­ нал тревоги возникает не только при пересечении злоумышленни­ ком луча, но и при открывании двери. Например, применяемые для этого извещатели ДОП-1,2 обеспечивают длину блокируемой по­ верхности 0,4-2,5 м, а ДОП-3 — 0,5-5 м.

Оптико-электронные извещатели используются также для об­ наружения пожара, сопровождаемого обильным образованием ды­ ма. Дым может ослабить луч извещателей, применяемых для бло­ кирования поверхностей до уровня, при котором происходит фор­ мирование сигнала тревоги. Специальные пожарные извещатели постоянно контролируют оптическую плотность воздуха возле по­ толка помещения. Пожарный извещатель имеет полость, в которой установлены излучающий светодиод и фотодиод приемника. При попадании внутрь оптической камеры частиц дыма рассеянный ими ИК-свет освещает фотодиод. Срабатывание извещателей с вы­ дачей сигнала «Пожар» происходит при задымлении среды, снижа­ ющей ее прозрачность на 0,05-0,2 дБ/м.

Пересечение лучей активных оптико-электронных извещате­ лей мелкими животными, птицами, листьями или другим мусо­ ром при сильном ветре, а также атмосферные осадки (сильный ту­ ман, ливень, снегопад) могут вызвать ложные тревоги. С целью их уменьшения модулируют луч при его излучении и вводят при фор­ мировании сигнала тревоги задержку на время перекрытия луча, называемую чувствительностью к перекрытию луча.

Модуляция луча осуществляется путем подачи на излуча­ тель импульсного питающего напряжения. Например, в извеща-

598

теле «Мак» длительность излучения составляет 30 мкс с частотой повторения 50 Гц. Демодуляция сигнала в приемнике производит­ ся синхронным детектором, на выходе которого возникает сигнал при несовпадении информационных и опорных сигналов. В качес­ тве опорного сигнала для детектора используется последователь­ ность импульсов, модулирующая луч и передаваемая от излучате­ ля к приемнику по дополнительному проводному или радиоканалу синхронизации. Ложная тревога в этом случае возникает при сов­ падении времени прерывания светового импульса помехой с вре­ менем его излучения, что маловероятно. Действительно, при ис­ пользовании извещателя «Мак» и равной вероятности по времени появления помехи в зоне луча вероятность ложной тревоги состав­ ляет величину, равную отношению времени излучения светового импульса к периоду импульсной последовательности, т. е. поряд­ ка 0,015.

Для уменьшения этой величины при формировании сигнала тревоги учитывается время прерывания луча злоумышленником к помехой. Даже бегущий человек не может прервать луч на вре­ мя менее 0,1-0,5 с. Введение временной задержки устраняет влия­ ние на работу извещателя мелких быстродвижущихся Животных и птиц.

Сочетание рассмотренных способов позволяет существенно i пи шть вероятность ложных тревог. Кроме того, при установке изнещателя в месте эксплуатации необходимо также учитывать при­ нципы их работы и исключить попадание в зону действия луча ка­ чающихся от ветра штор в помещении и веток деревьев на откры­ том пространстве, прямого солнечного света и света автомобиль­ ных фар.

Пассивные оптико-электронные извещатели формируют сигiliui тревоги при попадании на вход термочувствительного эле­ мента ИК-излучений от злоумышленника или от очага пожа­ ра, ’ )ффективность работы пассивного извещателя тем выше, чем | ' м.ше разность между температурой источника тепла и темпера-

п фона. При разнице менее (2-3)° С извещатель «слепнет», т. е. фический сигнал в блоке обработки, соответствующий теп- !■ни пну излучению злоумышленника или пожара, не отличается от

' l i t M l ' X ,

599

В современных пассивных ИК приборах применяется схема автоматического увеличения чувствительности пропорциональ­ но росту температуры в помещении, но при этом может также уве­ личиться вероятность ложной тревоги. В зависимости от типа оп­ тики извещатель имеет различные зоны обнаружения: от одно­

дом. Извещатель с зоной обзора в виде конуса с углом обзора око­ ло 70 градусов («Квант-3») устанавливается на потолке помещения и применяется для охраны экспонатов музеев. Диаграмма зон обна­ ружения формируется оптической системой извещателя на основе зеркал или линз Френеля. Современные извещатели комплектуют­ ся несколькими видами сменной оптики. Например, в извещателях «Фотон-1М, 2» формируется несколько чувствительных зон в од­ ной плоскости. «Фотон-4» способен формировать зону обнаруже­ ния, состоящую из 32 чувствительных лучей в вертикальной и го­ ризонтальной плоскостях. «Фотон-5» создает две сплошные верти­ кальные чувствительные зоны большой площади, позволяющие^ 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 чувстви­ тельны к любым ИК-излучениям, в том числе батарей отопления, кондиционеров, к солнечным лучам, то с целью снижения веро­ ятности ложной тревоги в извещателях сигнал тревоги формиру­ ется при последовательном пересечении источником ИК-излуче- ний чувствительных зон. С учетом этого извещатель нужно уста­ навливать в помещении таким образом, чтобы исключалось движе­ ние злоумышленника к объекту защиты в створе луча. При выбо­ ре места размещения извещателей в помещении необходимо также руководствоваться следующими соображениями:

•извещатель не должен освещаться солнцем, особенно если пе­ ред 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;

600