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

ЩНИЯ.

Повышенная помехоустойчивость по отношению к помехам в видимом и ИК-диапазонах света достигается также использовани­ ем для обнаружения очагов горения открытым пламенем датчиков ультрафиолетового излучения и цифровой обработки сигналов от фотоприемника. Примерами таких извещателей могут служить по­ жарные извещатели ИП329-2 («Аметист») и ИП 329-1 («Пламя»).

Микроволновые (радиоволновые) извещатели используют для обнаружения злоумышленников электромагнитные волны в СВЧ диапазоне (9-30 ГГц). Они содержат СВЧ генератор, прием­ ник и передающие и приемные антенны. Так как на электромагнит­ ное поле в СВЧ диапазоне не влияют акустические помехи, свет и в существенно меньшей степени атмосферные осадки, то эти из­ вещатели все более широко применяются для охраны помещений, открытых пространств и периметров.

Взависимости от вида электромагнитного поля микроволно­ вые излучатели делятся на радиолучевые и радиотехнические.

Врадиолучевых извещателях для блокирования периметров («Радий-1», «Пион-Т (ТМ)», «Риф-РЛ», «Гарус», «Лена-2», «Протва», «Витим») антенна излучателя формирует узкую диаграмму на­ правленности в виде вытянутого эллипсоида с высотой и шири­ ной в середине зоны обнаружения 2-10 м. Длина одного участка обнаружения достигает 300 м. При пересечении человеком элект­ ромагнитного луча, излучаемого передающим устройством в сто­ рону приемника, уменьшается из-за экранирующих свойств чело­ века напряженность поля в точке приема, в результате чего возни­ кает сигнал тревоги.

Радиоволновые объемные извещатели формируют объемную зону обнаружения, заполняющую электромагнитным полем весь объем помещения. Для снижения мощности излучения, что важ­ но для безопасности обслуживающего персонала и повышения по­ мехоустойчивости, в современных извещателях предусматривает­ ся импульсный режим работы. Кроме того, для уменьшения лож­ ных тревог в схеме объемных извещателей реализуется принцип селекции на основе эффекта Допплера.

Радиотехнические извещатели обнаруживают злоумышленни­ ка по изменениям им характеристик СВЧ поля. Электромагнитное поле создается одним или несколькими СВЧ передатчиками. В ка­ честве передающий антенны применяется специальный радиочас­ тотный кабель, прокладываемый вдоль периметра охраняемой тер­ ритории. Антенна приемника размещается в центре территории или в виде кабеля, параллельного передающему. При вторжении злоумышленника в чувствительную зону извещателя характерис­ тики сигнала на входе приемника изменяются, что вызывает сиг­ нал тревоги.

Способ обнаружения злоумышленника с помощью размеща­ емой в центре охраняемой территории антенны приемника ре­ ализован в быстро развертываемой радиотехнической системе «Виадук»», предназначенной для обнаружения вторжения в охра­ няемую зону злоумышленников, двигающихся ползком, согнув­ шись или в полный рост со скоростью 0,5-6 м/с. Передающий ра­ диочастотный кабель располагается по периметру на расстоянии 150-300 м от антенны приемника.

В извещателе «Бином» (Россия) и «S-Тгах» электромагнитное поле создается между двумя параллельно проложенными коакси­ альными кабелями с отверстиями. Кабели укладываются по пери­ метру блокируемой территории в землю на глубине 10-15 см и на расстоянии 2-3 метров друг от друга. Из отверстий кабеля, подклю­ ченного к генератору, «вытекает» электромагнитное поле и «втека­ ет» в отверстия кабеля, подключенного к приемнику. Кабели этих извещателей создают зону обнаружения шириной до 10 м и высо­ той и глубиной около 70 см. Закапывание кабелей в землю позво­ ляет применять этот извещатель для обнаружения подкопа, обес­ печивает его хорошую маскировку, высокую помехоустойчивость от транспорта, однако на чувствительность этого извещателя вли­ яет электропроводность грунта.

К вибрационным относятся извещатели, обнаруживающие злоумышленника по создаваемой им вибрации в грунте при дви­ жении, в легком заборе (типа сетки «рабица») при попытке пре­ одоления его нарушителем, при открывании дверей, окон, люков и др. конструкций. Вибрационные извещатели отличаются от акус-

602

I Тических инфразвуковым диапазоном воспринимаемых ими час- i тот колебаний блокируемой поверхности. В зависимости от физи- ' веской природы преобразования механического давления в элект-

:рический сигнал вибрационные извещатели бывают электретные, Магнитные, волоконно-оптические, трибоэлектрические. Если дат­ чики-извещателя размещаются в грунте, то вибрационные извеща­ тели называют также сейсмическими.

Ввибрационных извещателях чувствительные элементы вы­ полняются в виде отдельных (пьезо- и электромагнитных) датчи­ ков, кабелей и шлангов с жидкостью. В электретных и трибоэлек­ трических кабелях создается электрическое поле, в кабелях типа «Guardwire 400» — магнитное поле, в световодах — световой луч. Датчики укрепляются на защищаемой поверхности, кабели наве­ шиваются на проволочные заборы, ими опутываются ручки две­ рей, люков, краны трубопроводов, шланги закапываются в грунт.

Врезультате механических воздействий нарушителя на чувстви­ тельные элементы вибрационных извещателей в них возникают

электрические сигналы (в электромагнитных, магнитных, пьезо­ электрических, трибоэлектрических, электретных) или изменяют­ ся характеристики светового сигнала. Изменение давления в лю­ бой точке шланга жидкостного извещателя, вызванное вибрацией, передается к гидрофону, преобразуется в электрический сигнал, который при превышении заданного уровня вызывает сигнал тре­ воги. Сигнал тревоги возникает также при попытках разрушения злоумышленником кабелей.

Для надежной селекции сигналов, вызванных злоумышленни­ ком, от помех производится постоянно усложняемая в новых ти­ пах извещателей обработка сигналов от чувствительных элемен­ тов. Например, в периметровом волоконно-оптическом извещателе «Ворон» (Московский технический университет связи и инфор­ матики, АО «Рефлектор») повышение помехоустойчивости дости­ гается применением 4 канального процессора, обучаемого после монтажа на конкретном объекте с имитацией пересечения наруши­ телем заграждения.

Емкостные извещатели («Ромб-К4», «Пик», «Барьер-М», «Риф», «Градиент» и др.) создают сигналы тревоги при приближе­

нии злоумышленника к объекту охраны. С точки зрения радиотех­ ники движение злоумышленника можно представить как прибли­ жение токопроводящей поверхности достаточно большой площа­ ди, являющейся моделью злоумышленника, к токопроводящей по­ верхности антенны емкостного извещателя, размещенной на объ­ екте охраны. В качестве антенны может быть использована токо­ проводящая поверхность охраняемого объекта (например, сейфа) или электрический провод, укрепляемый в оконных или дверных проемах, шкафах, на стенах складов и т. д. Между человеком и ан­ тенной существует распределенная емкость, величина которой об­ ратно пропорциональна расстоянию между ними. Принцип рабо­ ты емкостных извещателей состоит в изменении эквивалентной (собственно контура и распределенной) емкости контура генерато­ ра сигналов извещателя, вызванной увеличением распределенной емкости между приближающимся нарушителем и антенной изве­ щателя. Изменение емкости приводит к изменению частоты гене­ ратора и уменьшению амплитуды связанного с ним контура, на­ строенного на частоту генератора при отсутствии вблизи антенны человека. Несовпадение частот в контурах приводит к снижению амплитуды колебаний во втором контуре, уменьшение которой ме­ нее порога вызывает сигнал тревоги. Чувствительность емкостных датчиков оценивается максимальным расстоянием приближения к антенне, которое составляет 10-30 см.

Для обнаружения пожара применяются извещатели, реагиру­ ющие на демаскирующие признаки пожара— повышенную кон­ центрацию дыма в воздухе, высокую температуру и излучения от­ крытого пламени. В различных условиях эти демаскирующие при­ знаки имеют разную информативность.

На повышение температуры в помещении реагируют тепло­ вые извещатели. Тепловые извещатели применяют в помещениях, в которых при возгорании быстро повышается температура возду­ ха. Тепловые извещатели делят на максимальные и дифференци­ альные. Максимальные подают сигнал тревоги при превышении значения температуры воздуха температуры срабатывания изве­ щателя.

В качестве чувствительных к температуре элементов в них применяются:

604

•терморезисторы, уменьшающие свое сопротивление при повы­ шении температуры;

•термобиметаллические пластины с разными коэффициентами теплового расширения, изгибаемые и размыкающие электри­ ческие контакты при повышении температуры;

•легкоплавкие сплавы (Вуда с температурой плавления 60,5°С, д Арсе — 79°С), замыкающие при нормальной температуре кон­

такты извещателя;

•термоферриты с уменьшающейся с повышением температу­ ры магнитной проницаемостью и используемые в качестве сер­ дечников электромагнитных реле, которые размыкают контак­ ты при снижении магнитного поля менее уровня срабатывания реле.

Визвещателях с терморезисторами уменьшение сопротивле­

ния приводит к увеличению силы протекающего через них тока. При превышении его значения заданного (эталонного) возникает сигнал тревоги. Изменяя эталонное значение силы тока, можно на­ строить извещатель на требуемую максимально допустимую тем­ пературу.

Максимальные тепловые извещатели имеют достаточно боль­ шую инерционность (30-90 с), обусловленную временем нагрева­ ния чувствительного элемента до температуры срабатывания.

Меньшую инерционность и большую устойчивость к измене­ ниям внешней среды имеют дифференциальные тепловые извеща­ тели. Дифференциальный извещатель содержит два чувствитель­ ных элемента, один из которых (внешний) контактирует с возду­ хом среды, а другой — внутренний, размещен внутри корпуса из­ вещателя и непосредственного контакта с окружающей средой не имеет. Сигналы с каждого из чувствительных элементов подаются на входы дифференциального усилителя. Сигнал на выходе этого усилителя пропорционален разности входных сигналов. Когда тем­ пература обоих чувствительных элементов одинакова, то сигнал на выходе усилителя близок к нулю. Медленное повышение тем­ пературы воздуха в помещении из-за, например, жаркой погоды не изменяет уровень сигнала на выходе дифференциального уси­ лителя. При быстром изменении температуры воздуха нагревание чувствительных элементов происходит с разной скоростью. В ре­

605

зультате этого входные сигналы отличаются по величине, уровень сигнала на выходе усилителя увеличивается, что приводит к фор­ мированию сигнала тревоги.

Так как дым является наиболее информативным признаком по­ жара и, что особенно важно, на начальном этапе возгорания, ког­ да нет еще открытого пламени, то наиболее широко применяются пожарные извещатели, реагирующие на дым. По принципам рабо­ ты различают оптические и ионизационные извещатели. В опти­ ческом извещателе измерительная камера с отверстиями для пос­ тупления воздуха содержит ИК-излучатель (светодиод) и фотопри­ емник (фотодиод), расположенные друг против друга. При отсутс­ твии в воздухе дыма свет от излучателя попадает на фотоприем­ ник почти без затухания. При задымленности воздуха световой по­ ток на элементе фотоприемника уменьшается, сигнал на его выхо­ де снижается до порогового значения.

В ионизационных извещателях вместо света используется поток радиоактивного слабого излучения частиц плутония-239 со сверхнизкой излучающей активностью 10 мкКю и америций-241 с активностью 0,8-0,9 мкКю. Поток радиоактивных излучений на­ правляется в 2 камеры. В измерительную камеру проходит окружа­ ющий воздух, а контрольная камера изолирована от воздуха. При отсутствии дыма в измерительной камере разность сигналов на выходах детекторов мала. В случае появления дыма в ней интен­ сивность потока снижается, разность уровней сигналов детекторов возрастает, возникает сигнал тревоги. Ионизационные извещатели относятся к наиболее надежным пожарным датчикам, их конструк­ ция обеспечивает полную радиационную безопасность. Но их не рекомендуется устанавливать в детских учреждения, школах, жи­ лых помещениях и других местах, где они могут быть изъяты и ра­ зобраны детьми или чрезмерно любопытными взрослыми. Кроме того, после окончания срока эксплуатации (более 5 лет) ионизаци­ онных извещателей необходимо захоронение содержащихся в них радиоактивных веществ. Качественное сравнение ионизационных и оптических извещателей при различных видах горения приведе­ ны в табл. 21.1 [10].

606

Указанные извещатели являются точечными и используются в основном для помещений типовой конфигурации. Для обнаруже­ ния возгораний в длинных и узких помещениях или конструкци­ ях (кабельных каналах, транспортных депо, химических реакторах и др.) применяют линейные тепловые извещатели и традиционные периметровые инфракрасные извещатели.

Линейный тепловой извещатель представляет собой кабель, содержащий 4 медных проводника, каждый из которых покрыт оболочкой из материала с отрицательным температурным коэффи­ циентом. Оболочки проводников в кабеле плотно прижаты друг к другу. Концы проводников попарно соединены друг с другом, об­ разуя две петли. Сопротивление между петлями зависит от сопро­ тивления оболочек, значение которой изменяется при изменении их температуры. Блок обработки линейного теплового извещателя формирует сигнал тревоги при снижении этого сопротивления ме­ нее заданного значения.

Периметровые инфракрасные извещатели реагируют на повы­ шение величины затухания среды за счет ее задымленности так же, как реагируют они на пересечение луча злоумышленником.

Однако не все виды возгораний, особенно на начальном эта­ пе, сопровождаются интенсивным выделением дыма. Для обнару­ жения пламени используются ультрафиолетовые и инфракрасные извещатели пламени. Ультрафиолетовый извещатель представля­ ет собой высоковольтный газоразрядный датчик с чувствитель­ ностью в области ультрафиолетового диапазона (220-280 мкм).

607

Ультрафиолетовые лучи от открытого пламени ионизируют газ между электродами датчика и увеличивают ток разряда, что ис­ пользуется в устройстве обработки для формирования сигнала тревоги. Оптические инфракрасные извещатели реагируют на из­ лучение открытым пламенем пожара инфракрасных лучей, анало­ гичных инфракрасному излучению человеком.

Многообразие видов пожара и их демаскирующих признаков вынуждает разработчиков пожарных извещателей к созданию ком­ бинированных извещателей, срабатывающих на различнее при­ знаки разных видов пожара. \

Основной проблемой при создании и применении извещате­ лей остается обеспечение высокой вероятности обнаружения зло­ умышленника (для охранных извещателей) и пожара (для охраннопожарных и пожарных извещателей) и малой вероятности ложных срабатывания. Для исключения психологического привыкания ох­ ранников к ложным тревогам, которое негативно отражается на их отношении к, службе, ложное срабатывание не должно происхо­ дить чаще одного раза в течение 1-2 тысяч часов.

Повысить надежность обнаружения злоумышленника или по­ жара можно путем дублирования извещателей с разными принци­ пами обнаружения. Но при простом дублировании одновременно возрастает вероятность ложных тревог, так как приемно-контроль­ ный пункт реагирует на сигнал тревоги, в том числе ложный, от каждого извещателя. Для повышения вероятности обнаружения злоумышленника и пожара при малых значениях вероятности лож­ ной тревоги в комбинированных извещателях усложняется алго­ ритм обработки сигналов от разных датчиков.

В периметровых комбинированных извещателях «Протва-3,4» вибрационный извещатель навешивается на забор, под ним зону обнаружения формирует радиолучевой извещатель, а в грунт ук­ ладывается радиотехнический извещатель типа «Бином». В ком­ бинированном извещателе для охраны особо протяженных пери­ метров «Гоби» предусмотрена возможность комплектации различ­ ными видами датчиков: контактными, вибрационными, радиолучевыми, емкостными и др.

608

21.1.2.Средства контроля и управления средствами охраны

Приемно-контрольные приборы (ПКП) обеспечивают:

•одновременный прием сигналов тревоги от извещателей с пода­ чей световой и звуковой сигнализации;

•передачу сигналов тревоги на пульт централизованного наблю­

дения; «^возможность увеличения емкости за счет добавления к базово-

ЗНму составу линейных блоков; ^^автоматический переход на резервное автономное питание в «■случае выключения основного;

^■формирование сигналов оповещения операторов в случае обры- И ва или короткого замыкания шлейфов.

ПКП классифицируются по информационной емкости (коли­ честву подключаемых шлейфов) и информативности (количеству видов извещателей). По информационной емкости они бывают ма­ лой емкости (до 5 шлейфов), средней (6-50 шлейфов) и большой емкости (свыше 50 шлейфов). ПКП малой информативности обес­ печивают работу до 2 видов извещателей, средней — от 3 до 5 ви­ дов извещателей. Преимущественно они используются для охраны одного объекта.

При создании ПКП проявляется тенденция расширения на базе микропроцессоров их функциональных возможностей в час­ ти автоматизации контроля за состоянием извещателей, адаптации к их различным характеристикам, совершенствования алгоритмов обработки.

Например, в ПКП «Буг» предусмотрена возможность програм­ мирования параметров прибора с учетом особенностей подключа­ емых шлейфов, мажоритарная обработка сигналов, защита от по­ пыток несанкционированного доступа к его элементам и повреж­ дения линий связи.

В современных ПКП средней и большой емкости предусмат­ ривается возможность передачи извещений на пульты централизо­ ванного наблюдения по отдельному каналу связи.

609

Пульты централизованной охраны предназначены для цент­ рализованного приема, обработки и индикации информации с объ­ ектов охраны. Они обеспечивают:

•контроль состояния охраняемого объекта;

•взятия объекта под охрану и снятие с охраны;

•автоматическое переключение аппаратуры АТС на средства ох­ раны;

•регистрацию нарушения шлейфов охраняемых объектов с ука­ занием номера объекта и характера нарушения;

•световую индикацию номеров объекта, где произошло наруше­

ние. ' Состояние объекта охраны определяется по типу передаваемо­

го от него извещения и по признакам состояния («норма», «замыка­ ние», «обрыв») абонентской линии между объектом и пунктом цен­ трализованной охраны. Короткое замыкание или обрыв вызывают изменения тока в линии, в результате чего выдается сигнал тревоги с звуковой сигнализацией и световой индикацией номера объекта.

Для передачи извещений и команд управления на пульт цен­ трализованного наблюдения используются линии телефонной свя­ зи, специальные проводные линии, радиоканалы, комбинирован­ ные линии связи.

Передача извещений по телефонным линиям связи произво­ дится в комплексах «Центр-КМ», «Нева-10»», «Нева-10М», «Про- гресс-ТС», «Атлас-2М», «Фобос» и др., обеспечивающих обслужи­ вание от 30 до 400 и более охраняемых объектов.

Для централизованной охраны не телефонизированных объек­ тов применяются радиосистемы передачи извещений «Струна-2» и «Струна-3». Они состоят из пульта централизованного наблюдения с приемником и объектовых блоков с передатчиками в диапазоне частот 166,7-166,95 МГц. По радиоканалу передается 8 видов из­ вещений: «снят», «взят», «проникновение-вход», «проникновениепериметр», «пожар», «вызов», «авария». Радиосистема «Струна-2» предназначена для охраны до 7 пространственно разнесенных объ­ ектов, удаленных от пункта охраны до 3 км, а «Струна-3» — до 160 объектов на удалении до 3 и 6 км (при использовании направ­ ленных передающих и приемных антенн).

В автоматической системе тревожной сигнализации по лини­ ям городской телефонной сети «Циклон» автоматизируются про­

610