Классификация охранных систем различного типа, роль датчиков охранной сигнализации в системах безопасности

Расстояние, на котором геофонный датчик обнаруживает объект, зависит от типа и состояния почвы, а также температуры воздуха. Так, при сухой теплой погоде радиус обнаружения пешехода составляет до 25 м (с вероятностью 95%), а транспортное средство с вероятностью 80% обнаруживается на расстояниях не менее 30 м. При этом система позволяет определить не только наличие объектов, но также определить их количество. Размеры корпуса датчика (преобразователь и передатчик) с батареями питания - 120х120х52 мм, размер собственно геофонного сенсора - 100х29 (диаметр) мм.

Пьезоэлектрические кабельные датчики (фото 11) обнаруживают пешехода на расстояниях не менее 25 м, а транспорт - на расстояниях не менее 30 м. Для обоих датчиков вероятность обнаружения возрастает при увеличении скорости движения объекта. Корпус датчика по размерам аналогичен корпусу геофонного датчика, длина пьезокабеля на катушке составляет 100, 200 или 500 м.

Пассивные ИК-датчики системы Classic 2000, диаграмма чувствительности которых имеет форму двух почти параллельных лучей, позволяют определять направление движения объекта, пересекающего зону обнаружения. Датчики снабжены линзами и фильтрами из германия и регистрируют тепловое излучение в диапазоне длин волн 7,5 ... 13 мкм. Угол между лучами диаграммы датчика равен примерно двум угловым градусам. Датчики обнаруживают объект, если его температура отличается от температуры фона, по крайней мере, на 20 С. С помощью специальных креплений ИК-датчики устанавливают либо на поверхности земли, либо на стволах деревьев. ИК-датчик обнаруживает человека на расстоянии не менее 60 м, а автомобиль - на расстояниях не менее 120 м. Размеры корпуса датчика - 120х120х52 мм, размеры ИК-элемента - 182х46 (диаметр) мм.

Магниточувствительные датчики системы Classic 2000 имеют следующие параметры:

Динамический диапазон +/- 100 мкТлЧувствительность 13,4 мВ/мкТлЛинейность лучше 5%Полоса частот 0...15 Гц (типичная)

Диапазон обнаружения с помощью магнитных датчиков определяется внешними факторами - магнитным полем Земли, полями рассеяния силовых кабелей, наличием рядом крупных металлических предметов и т.п. Человека такие датчики регистрируют только в тех случаях, когда он имеет при себе ферромагнитные предметы (оружие). Транспортные средства обнаруживаются на расстояниях не менее 50 м (в зависимости от скорости).

В 2002 г. компания Geoquip (Великобритания) объявила о выпуске “быстроразворачиваемой” версии радиоволновой системы, получившей название RAFID-RDS. Новая система предназначена для охраны временных объектов и применяется в основном для военных целей. Сенсорные кабели, выполняющие роли передающей и приемной антенн, укладываются непосредственно на грунт. Электронные блоки системы снабжены специальными разъемами и могут быть дополнены радиоканальной аппаратурой передачи сигналов тревоги.

Интерес к созданию быстроразворачиваемых систем проявляет итальянская компания GPS Standard, известная прежде всего своими периметральными охранными системами с гидравлическими подземными сенсорами. В 2003 г. эта фирма объявила о создании быстроразворачиваемой периметральной охранной системы с сенсорными кабелями, получившей название Mobile WPS. Система построена на принципах, использованных ранее при разработке “стационарной” системы WPS, и предназначена для охраны небольших участков территорий. Чувствительным элементом, как и системе-прототипе, здесь является сенсорный кабель с центральной жилой из нержавеющей стали, генерирующий электрический сигнал при растяжениях или деформациях. В новой системе быстроразворачиваемый сигнальный барьер формируется из чувствительных модулей протяженностью по 2 метра, из которых можно собирать барьеры необходимой длины (обычно не более нескольких десятков метров). Сигналы от сенсорных кабелей подаются на концентратор, который проводит оценку получаемых сигналов и передает их далее на анализатор. Анализатор настраивается с помощью компьютера, подключаемого через интерфейс RS-232. Анализатор позволяет отстроиться от фоновых и атмосферных шумов или термических эффектов, возникающих в сенсорных кабелях. Анализатор новой системы выполнен в носимом варианте и располагается в транспортном чемодане.

Одновременно с созданием системы Mobile WPS компания GPS Standard объявила о разработке мобильного комплекса видеонаблюдения Mobile CCTV, предназначенного для охраны периметров временных полевых объектов. До восьми стационарных видеокамер и 2 скоростных поворотных видеокамеры располагаются в полусферическом кожухе (фото 12). Кожух устанавливается на выдвижной опоре высотой до шести метров, монтируемой на автомобиле или колесной платформе. Система позволяет вести круговой обзор территории в радиусе 50 м. Кожух герметизирован по нормам IP68, что обеспечивает функционирование оборудования в самых сложных климатических условиях. Камеры позволяют работать в ближнем ИК-диапазоне; все они снабжены детекторами движения, отличающимися высоконадежными алгоритмами обнаружения. Комплекс имеет в своем составе средства видеоконтроля, управления видеокамерами и архивирования всех сигналов.

23.Системы с вибрационно-чувствительными кабелями

В 2003 г. итальянская фирма GPS Standard объявила о создании быстроразворачиваемой периметральной охранной системы с сенсорными кабелями, получившей название Mobile WPS. Система построена на принципах, использованных ранее при разработке «стационарной» системы WPS, и предназначена для охраны небольших участков территорий. Чувствительным элементом здесь является сенсорный кабель с центральной жилой из нержавеющей стали, генерирующий электрический сигнал при растяжениях или деформациях. Быстроразворачиваемый сигнальный барьер формируется из чувствительных модулей протяженностью по 2 метра, из которых можно собирать барьеры необходимой длины (обычно не более нескольких десятков метров). Сигналы от сенсорных кабелей подаются на концентратор, который проводит оценку получаемых сигналов и передает их далее на анализатор. Анализатор настраивается с помощью компьютера, подключаемого через интерфейс RS-232; он выполнен в носимом варианте и располагается в транспортном чемодане.

Радиолучевые системы

Такие системы содержат приемник и передатчик СВЧ сигналов, которые формируют зону обнаружения в виде вытянутого эллипсоида. Длина отдельной зоны охраны определяется расстоянием между приемником и передатчиком, а поперечные размеры зоны варьируются от долей метра до нескольких метров. Принцип действия таких систем основан на анализе изменений параметров принимаемого сигнала, возникающих при появлении в зоне постороннего предмета.

Радиолучевые системы широко выпускаются в разных странах (Россия, США, Канада, Италия, Израиль и др.). Они работают на частотах от 2,4 до 26,5 ГГц и применяются как при установке вдоль оград, так и для охраны неогражденных территорий. Дальность действия двухпозиционных радиолучевых датчиков достигает 450 м. Примером современного радиолучевого датчика может служить система ERM0482X, выпущенная недавно итальянской фирмой CIAS.

Рис. 37. Радиолучевая система ERMO 482Х фирмы CIAS (Италия)

Новые датчики отличаются от своих «аналоговых» предшественников наличием встроенных систем цифровой обработки сигналов. Система позволяет не просто регистрировать появление посторонних объектов в зоне чувствительности, а сохранять в энергонезависимой памяти характерные образы, связанные с вторжением нарушителя (идущий, бегущий или ползущий человек). Сигналы на выходе приемного 6лока сравниваются с хранимыми в памяти типовыми образами и при совпадении с эталоном система генерирует сигнал тревоги Датчик отслеживает параметры окружающих условий и автоматически корректирует алгоритм обработки сигналов.

Программа настройки датчика ERM0482X позволяет сформировать чувствительную зону с сечением не в виде круга, а в виде вертикально ориентированного эллипса. Это позволяет отстраиваться от влияния деревьев, оград и других предметов, расположенных на краях чувствительной зоны. Во встроенной памяти системы ERM0482X хранятся 100 «аналоговых» событий (изменения уровня сигнала, температура воздуха, напряжение питания) и 256 «цифровых» событий (сигналы тревоги, изменения параметров системы и др.). Для дистанционной диагностики и настройки датчиков с помощью компьютера и специальной программы MWATEST используется интерфейс RS485. Однопозиционные радиолучевые датчики, объединяющие в одном корпусе передатчик и приемник, часто используются для охраны участков периметра небольшой протяженности. Американская компания Perimeter Products, Inc. выпускает так называемые Тактические Микроволновые Портативные Сенсоры (Tactical Microwave Portable Sensors) серии TMPS-21000

23.Радиоволновые системы

Чувствительным элементом такой системы является два или несколько расположенных параллельно проводников (кабелей), к которым подключены передатчик и приемник радиосигналов. Вокруг проводящей такой открытой антенны образуется объемная чувствительная зона, поперечное сечение которой зависит от взаимного расположения проводников. При появлении человека в зоне чувствительности сигнал на выходе приемника изменяется, и система генерирует сигнал тревоги. В конце 1990-х годов канадская компания Senstar-Stellar выпустила систему Perimitrax, в которой в качестве активных кабелей используются специально разработанные коаксиальные кабели с продольными зазорами во внешних оплетках. Отличительная черта кабелей состоит в том, что ширина зазора оплетки увеличивается по мере удаления от приемо-передающего блока. Этим достигается однородность чувствительности вдоль всей зоны охраны (длина зоны до 200 м). Датчики системы Perimitrax выпускаются в двух вариантах. В первом варианте сенсор представляет собой пару из коаксиальных кабелей, конструктивно объединенных в общей защитной оболочке с внешним сечением 8,5x15 мм. Во втором варианте сенсор состоит из пары отдельных кабелей, располагаемых на расстоянии 2 м друг от друга. Излучатели и приемники системы работают на двух фиксированных частотах -- 40,675 и 40,685 МГц. По заявлениям изготовителей, система обеспечивает 99%-ную вероятность обнаружения нарушителя массой более 34 кг.

С 1996 г. английская компания Geoquip выпускает радиоволновую систему RAFID. Два параллельных коаксиальных кабеля выполняют роль передающей и приемной антенн. Медная оплетка кабелей имеет регулярные отверстия, обеспечивающие излучение и прием электромагнитного поля. Система RAPID устанавливается на жестких оградах (бетон, кирпич, дерево) или непосредственно в грунте. Для обработки сигналов применен цифровой процессор, обрабатывающий сигналы изменений амплитуды и фазы принимаемого сигнала. Выбор алгоритмов обработки позволяет гибко настраивать систему в зависимости окружающих условий и выбранного критерия срабатывания (приближение человека к стене, движение вдоль стены, перелезание через стену и т.п.).

В 2003 г. компания Geoquip объявила о выпуске «быстроразворачиваемой» версии радиоволновой системы, получившей название RAFID-RDS. Новая система предназначена для охраны временных объектов и применяется в основном для военных целей. Сенсорные кабели укладываются непосредственно на грунт; электронные блоки системы снабжены специальными разъемами и могут быть дополнены радиоканальной аппаратурой передачи сигналов тревоги. Итальянская компания GPS Standard в 2002 г. объявила о выпуске радиоволновой системы RFC, предназначенной для скрытой установки под землей (Рис. 3). Современные методы обработки сигналов позволяют обнаруживать и классифицировать различные объекты (человек, автомобиль, собака и т.п.), которые находятся на линии охраны или пересекают ее.

Рис. 38. Электронный блок и сенсорные кабели радиоволновой системы RFC фирмы GPS Standard (Италия)

24.Системы с волоконно-оптическими кабелями

Волоконно-оптические кабели, используемые обычно для передачи информации, можно использовать и в качестве датчиков для периметральных охранных систем.

Деформация оптического кабеля, прикрепленного к эластичной ограде, изменяет его оптические параметры (показатель преломления и др.) и, как следствие, характеристики прошедшего через волокно излучения. В 2000 г. канадская компания Senstar-SteUar выпустила волоконно-оптическую охранную систему IntelliFIBER.

Сенсорный кабель содержит две оптических жилы в защитной оболочке; сенсор крепится непосредственно к ограде (Рис. 4). В качестве процессора в системе использован электронный блок ранее разработанной системы Intelli-Flex, дополненный интерфейсами для подключения оптического кабеля. Максимальная протяженность одной зоны охраны с волоконно-оптическим сенсором составляет 2 км.

Рис. 39. Волоконно-оптический датчик системы IntelliFIBER на сетчатой ограде

Аналогичное по назначению оборудование выпускают английская компания Remsdaq (система SabreFonic), израильская фирма TRANS Security Systems and Technology (система F-7000-FODS) и др. Одним из применений волоконно-оптических систем является защита подводных рубежей -- границ акваторий, морских буровых установок и т.п. Датчики таких систем выполняют в виде ячеистых сеток из оптических кабелей (системы Aquamesh фирмы Remsdaq, F-8000-Marinet фирмы TSS и др.). По всей сети распространяется импульсное ИК излучение. Системы выдают сигнал тревоги при натяжении или при обрыве волокна в любой из ячеек сети.

Американская компания Fiber SenSys inc. выпускает несколько волоконно-оптических периметральных систем серии Fiber Defender. Модель FD-205 предназначена как для охраны оград и стен, так и для подземной установки. В последнем случае система регистрирует человека, идущего по поверхности специально подготовленного грунта. Максимальная протяженность одной зоны охраны составляет 2000 м. Система использует цифровую обработку сигналов сенсоров; процессор системы (Рис. 5) позволяет автоматически адаптировать параметры системы в зависимости от шумов ограды, создаваемых ветром, а также отстраиваться от шумов идущего рядом транспорта.

Рис. 40. Процессор системы FD-205 с волоконно-оптическими кабелями (фирма Fiber SenSys Inc., США)

Процессоры монтируются на ограде. До 127-ми процессоров можно включить в единую систему с помощью одного коммуникационного волоконного кабеля.

Система FD-208 предназначена для объектов с неблагоприятными условиями для работы электронной аппаратуры (электромагнитные помехи, агрессивные среды и т.п.). Все процессоры устанавливаются в стойке на посту охраны, который может быть удален от периметра на расстояние до 10 км.

Все периметральные волоконно-оптические охранные системы характеризуются невосприимчивостью сенсорных кабелей к электромагнитным и радиочастотным помехам. Они показывают достаточно высокую эффективность главным образом на легких сетчатых оградах, подвергающихся значительным деформациям при попытках их преодоления. На более тяжелых оградах требуется применение более чувствительных сенсорных кабелей, регистрирующих достаточно слабые вибрации среды.

25.Вибрационно-чувствительные системы с сенсорными кабелями

В начале 1970-х годов канадская компания Stellar выпустила систему Е-4 с коаксиальным вибрацибнно-чувствительным кабелем, работающим на трибоэлектрическом эффекте. При деформациях такого кабеля в диэлектрике, расположенном между центральным проводником и проводящей оплеткой, возникает электризация, регистрируемая как разность потенциалов между проводниками кабеля. С 1995 г. фирма Senstar-Stellar выпускает комплекс Intelli-Flex с цифровым процессором сигналов. Сенсорный кабель устанавливается на сетчатые или легкие решетчатые ограды и регистрирует попытки перелезть через ограду, перекусить ее ячейки или приподнять сетку. Двухзонный процессор позволяет защитить периметр протяженностью до 2х300 м. С 1998г. процессоры системы Intelli-Flex выпускаются также в сетевой версии, что позволяет организовывать многозонные системы охраны с передачей сигналов тревоги по общему кольцевому кабелю (интерфейс RS-485).

Комплексы с коаксиальными виброчувствительными кабелями трибоэлектрического типа выпускаются и другими зарубежными фирмами: системы серии Flexiguard (Advanced Perimeter Systems, Великобритания), системы CPS и WPS (GPS Standard, Италия), системы FenceSecure и WallSecure (Harper Chalice, Великобритания), система Copperhead фирмы Fiber SenSys Inc. (США) и др. К наиболее совершенным виброчувствительным распределенным сенсорам относятся специальные электромагнитные микрофонные кабели. Для таких сенсоров характерно высокое отношение сигнал/шум, обусловленное низкоомной природой датчика.

Электромагнитные сенсорные кабели впервые были выпущены в 1984 г. английской компанией Geoquip для системы Guardwire. В 1996 г. фирма Geoquip разработала более совершенный электромагнитный микрофонньй кабель серии Defensor, предназначенный как для легких, так и для тяжелых металлических оград. Сенсорный кабель (Рис. 6) содержит два подвижных проводника, расположенных между протяженными полимерными магнитами.

Рис. 41 Структура сенсорного кабеля системы Defensor фирмы Geoquip

При вибрации кабеля проводники перемещаются в зазорах между магнитами и в них возникает электрическое напряжение, обрабатываемое анализатором. Для минимизации внешних наводок проводники сформированы в виде витой пары. Анализатор системы Defensor выполняет двухканальную обработку сигналов, необходимую для регистрации перелезания через ограду или ее разрушения.

В последние годы наблюдается тенденция к созданию вибрационно-чувствительных систем с централизованной архитектурой. На ограде монтируется только сенсорный кабель, все электронные блоки обработки сосредоточены на посту охраны. Одно из преимуществ такой системы -- возможность централизованной обработки сигналов с компенсацией шумов методом сравнения фоновых сигналов от двух соседних зон охраны. Кроме того, при такой архитектуре системы на периметре объекта отсутствуют активные электронные элементы и источники питания, что снижает опасность повреждения оборудования. Примером централизованной виброчувствительной системы является комплекс CentrAlert фирмы Geoquip. Модульная конструкция блоков цифровой обработки позволяет расширять систему до 512-ти зон, оптимизируя конфигурацию под конкретный объект. Ограничением систем с централизованной архитектурой является максимальное расстояние, на которое можно передавать сигналы сенсора. Это расстояние определяется потерями в соединительных кабелях. Так, в системе CentrAlert, использующей микрофонные кабели серии Defensor, максимальная длина соединительного кабеля составляет примерно 2,5 км.

Одной из актуальных проблем в области периметральных систем с виброчувствительными кабелями является проблема локализации вторжения в пределах зоны охраны. Обычно протяженность отдельной зоны составляет несколько сот метров, и определение места вторжения с точностью до 10-30 метров существенно повысило бы возможность оперативного задержания нарушителя. Одним из примеров решения такой задачи является система Intrepid фирмы Sowthwest Microwave (США). Экранированный сенсорный кабель с парой подвижных проводников представляет собой двухпроводную линию, в которой при деформациях возникает нестационарная неоднородность. Посылаемый в двухпроводную линию зондирующий электрический импульс отражается от этой неоднородности, а время задержки регистрируется анализатором, позволяющим локализовать вторжение с точностью до 3 метров.

Австралийская компания Future Fibre Technologies (FFT) недавно сообщила о создании волоконно-оптической системы Secure Fence, которая позволяет определить место вторжения с точностью с точностью ± 50 м при длине сенсора 40-60 км. Интересно, что модификация этой системы, названная Secure Pipe, предназначена для защиты нефтепроводов от несанкционированных врезок с целью хищения нефтепродуктов. Зондирующие лазерные импульсы пропускаются через оптическое волокно, прикрепленное к нефтепроводу. Подробный анализ отраженных импульсов дает информацию о попытках повреждения трубы и позволяет определить место вторжения с точностью ± 150 м.

26.Активные лучевые ИК-датчики

Лучевые инфракрасные системы обычно состоят из передатчика и приемника, располагаемых в зоне взаимной видимости. Такой датчик формирует сигнал тревоги при прерывании луча, попадающего на фотоприемный блок. Отличительная особенность активных лучевых систем -- возможность создания очень узкой зоны обнаружения. Для повышения устойчивости и надежности датчики делают многолучевыми (обычно используют 2 или 4 независимых луча).

Практически все современные зарубежные ИК-лучевые охранные приборы объединяют в общем корпусе двухлучевую или четырехлучевую систему. На российском рынке широко представлены ИК-лучевые датчики фирм С&К, Visonic, Optex, Alarmcom и др.

На Рис. 7 показаны блоки двухлучевого ИК-датчика серии АХ фирмы Optex (Япония). Блоки выполнены в корпусах из ударопрочного пластика, прозрачного для ИК излучения. Чувствительность датчика изменяется регулятором допустимого времени перекрытия лучей. Он позволяет изменять время срабатывания от 500 мс (медленно идущий человек) до 50 мс (очень быстро бегущий человек). Двухлучевые датчики позволяют перекрывать зону высотой 10-20 см и применяются в основном для организации сигнальных барьеров вдоль прямолинейных участков стен или крыш. Для организации барьеров высотой более 0,5 м применяют многолучевые ИК датчики.

Рис. 42. Двухлучевой ИК-датчик серии АХ фирмы Optex (Японии)

Фирма Radiovisor (Великобритания) выпускает многолучевые ИК датчики серии Perimbar, монтируемые на грунте или на стене. Система синхронизации Synclink позволяет создать многолучевой барьер без межлучевой интерференции. Высота собираемых из модулей датчиков варьируется от полуметра до нескольких метров. Внутри объемного металлического каркаса, под акриловыми фильтрами, непрозрачными для видимого света, располагаются приемники и передатчики ИК излучения, нагреватели, термостат, а также блоки питания, контроля и синхронизации. Жесткая конструкция стоек Perimbar позволяет использовать их как опоры для уличных светильников (Рис. 8) и тем самым сделать датчики практически незаметными. Датчики работают на длине волны 0,88 мкм и обеспечивают дальность действия не менее 150 метров.

Рис. 43. Многолучевой ИК-датчик Perimbar английской фирмы Radiovisor

Примером современной «интеллектуальной» многолучевой ИК системы являются датчики серии Rayonet английской фирмы Integrated Design Ltd. В стойке высотой 1,8 м (Рис. 9) располагаются 8 или 12 оптических модулей (модели Rayonet 1000 и Rayonet 2000 соответственно), что позволяет перекрыть каждую зону охраны 4-мя или 6-ю лучами.

Рис. 44. Многолучевой ИК-датчик Rayonet 2000 английской фирмы IDL

Сигналы всех приемных модулей обрабатываются встроенным в стойку микропроцессором. Параллельный анализ сигналов перекрытия лучей на каждом из приемных модулей позволяет определить сигналы, характерные для различных типов вторжения (ползущий, идущий или бегущий человек), а также соответствующие геометрические параметры нарушителя (размер, форма, скорость движения). Микропроцессор хранит типовые сигналы в памяти, позволяя выделить сигнал реального вторжения на фоне помех (птицы, животные, падающие листья и т.п.). Коммуникационный порт RS485 позволяет подключить каждую стойку к управляющему компьютеру, с помощью которого проводится сбор сигналов тревоги, «обучение», а также диагностика и настройка датчиков.

27.Пассивные ПК-датчики

Такие «однопозиционные» системы представляют собой пассивные ИК-детекторы, которые регистрируют тепловое излучение в диапазоне длин волн примерно от 8 до 14 мкм. Уличные ИК-датчики для охраны периметров отличаются высокой помехозащищенностью к внешним воздействиям (электромагнитные поля, солнечное излучение, осадки, перепады температур и т.п.).

В качестве примера на Рис. 10 показаны пассивные ИК-датчики серии ARK9130 фирмы Arkonia (Англия), предназначенные для эксплуатации в сложных атмосферных условиях. Датчики выполнены в жестких металлических корпусах, герметизированных по нормам IP67. Пироприемники датчиков серии ARK9130 содержат чувствительные элементы из танталата лития. Прецизионные линзы выполнены не из полимера, обычного для большинства пассивных ИК-датчиков, а из германия. Верхний из показанных на Рис. 10 датчиков позволяет обнаружить человека на расстоянии не менее 100 м; нижний, с дальностью действия 15 м, предназначен для перекрытия «мертвой зоны» верхнего датчика. Приборы серии ARK9130 разработаны в соответствии с требованиями министерства обороны Великобритании и используются, в частности, для охраны временных стоянок авиационной техники.

Рис. 45. Пассивные ИК-датчики серии ARK9130 фирмы Arkonia (Англия)

Датчики серии ARK9130 отличаются очень низким энергопотреблением (140 мкА при напряжении 5…1б В). Это позволяет объединить датчик с портативным радиопередатчиком сигналов тревоги и использовать его в качестве беспроводного охранного прибора, который можно при необходимости эффективно замаскировать. Специфическая особенность датчика -- возможность определения направления движения нарушителя с помощью дифференциальной схемы пиропримника. Дифференциальный приемник позволяет также реализовать функцию компенсации помех от дождя, града, тумана и других неблагоприятных внешних воздействий.

Датчики серии ARK9130 выпускаются в двух модификациях -с релейными выходами и с интерфейсом RS485 В обеих версиях датчики позволяют осуществлять просмотр последних 10-ти тревожных событий, проводить тестирование, а также дистанционную регулировку чувствительности. Пассивные ИК-датчики для охраны периметров выпускают и другие зарубежные компании: Southwest Microwave (США), ALamcom (Швейцария) и др. Для всех наиболее совершенных моделей характерны автоматическая настройка параметров, встроенный нагреватель, блоки цифровой памяти, интерфейс RS485 и другие опции.

28.Вибрационные системы с сенсорными кабелями

Принцип действия таких систем основан на регистрации механических вибраций или перемещений ограды, возникающих при попытках нарушителя разрушить или преодолеть периметр. Чувствительным элементом таких систем обычно является сенсорный кабель, преобразующий механические вибрации в электрический сигнал. Кабель крепят либо непосредственно к ограде, либо к специальному легкому металлическому козырьку над ней. Сигналы кабеля обрабатываются анализатором, который в соответствии с заданным алгоритмом выдает сигнал тревоги. Ниже мы кратко рассмотрим некоторые отечественные и зарубежные системы с сенсорными виброчувствительными кабелями.

В широко известных российских периметральных системах Арал и Дельфин в качестве чувствительного элемента используется многопроводный телефонный кабель. При деформации кабеля в изолирующих оболочках наводятся электрические заряды (трибоэлектрический эффект), которые создают импульсные потенциалы между проводниками. Чувствительный элемент является своеобразным протяженным микрофоном, поэтому такой кабель иногда называют также микрофонным.

Система Арал предназначена для установки на сварных металлических сетках типа ССЦП. В качестве чувствительного элемента используется 10-парный телефонный кабель типа ТППэп 10х2х0,35, который на ограде высотой около 2-х метров рекомендуется монтировать в два прохода. На сетчатых козырьках, устанавливаемых по торцу бетонных или кирпичных оград, сенсорный кабель монтируют обычно в один проход (рис. 1). Кабель подключается к электронному блоку системы (анализатору), который обрабатывает сигналы сенсора и выдает сигнал тревоги, если нарушитель пытается перерезать ограду или перелезть через нее. Длина зоны обнаружения в благоприятных условиях может достигать 500 м, однако рекомендуемая длина реальной зоны обычно не превышает 250-300 м. Электронный блок системы Арал имеет габариты 95х225х320 мм; он питается от источника постоянного тока с напряжением 10 - 30 В, номинальная потребляемая мощность - 0,5 Вт, диапазон рабочих температур от -50О до +50ОС. Система снабжена элементами грозозащиты.

Более совершенная система Дельфин-М по своим техническим характеристикам и тактике применения аналогична системе Арал, но отличается более современными схемными решениями. Дельфин-М также предназначен для защиты оград из сварных металлических сеток; рекомендуемая длина одной зоны охраны составляет 250 м (до 500 м для прямых однородных участков периметра). Система Дельфин-М обеспечивает возможность калибровки чувствительности под конкретную ограду и позволяет автоматически отстраиваться от индустриальных помех. Электронный блок Дельфин-М (фото 1) выполнен в пылевлагозащищенном корпусе с габаритами 90х220х330 мм; потребляемая мощность составляет 0,1 Вт при напряжении питания 20-30 В, диапазон рабочих температур от -50О до +50ОС.

Фото 4. Электронный блок (анализатор сигналов сенсора) периметральной охранной системы Дельфин-М.

В комплект поставки систем Арал и Дельфин-М, кроме чувствительного кабеля и электронного блока входят также соединительные кабели, участковый шкаф для размещения одного или двух электронных блоков и набор принадлежностей для монтажа. В комплектную поставку, предусматривающую установку козырька, входят также сама сетка, специальные стойки и элементы крепления сетки.

В большинстве зарубежных вибрационных периметральных систем используется специальный коаксиальный кабель, работающий также на трибоэлектрическом эффекте. Такой кабель применен, например, в системе Intelli-Flex, выпускаемой американской компанией Senstar-Stellar. Трибоэлектрический коаксиальный кабель позволяет защищать ограды из сварной решетки или проволочной сетки типа “рабица”. Система регистрирует попытки перелезть через ограду, перекусить ее ячейки или приподнять сетку. Электронный блок системы Intelli-Flex анализирует количество импульсов в заданном временном окне (перерезание ограды), а также интегральную энергию сигнала при длительных воздействиях (перелезание). На стандартном для США и Европы ограждении из сетки высотой до 2,5 м кабель можно устанавливать в один проход; двухпроходная конфигурация рекомендуется для обеспечения большей надежности. В последнем случае кабель крепится вдоль верхней и нижней кромок на расстояниях, равных одной трети высоты ограды. Максимальная длина защищаемой зоны может достигать 300 м (2х300 м при использовании двухзонного анализатора).

Для настройки системы Intelli-Flex используется специальный программатор (фото 2), который подключается к электронному блоку и фиксирует сигналы, сопровождающие попытки реального преодоления периметра. Записанные программатором сигналы используются затем в качестве критериев обнаружения вторжения. Для каждой зоны охраны требуется индивидуальная настройка анализатора на нескольких участках зоны. Предусмотрена возможность установки на каждом анализаторе специального погодного датчика для мониторинга текущих погодных условий и адаптации алгоритма обработки сигналов.

Фото 5. Программатор для настройки анализатора системы Intelli-Flex фирмы Senstar-Stellar (США).

Двухзонный электронный блок обработки (анализатор) системы Intelli-Flex имеет размеры 260х210х108 мм. Питание осуществляется от источника напряжением 11 - 24 В; потребляемый ток - 70 мА. Диапазон рабочих температур - от -40О до +70ОС.

Английская компания Advanced Perimeter Systems (APS) выпускает систему Flexiguard, также использующую в качестве чувствительного элемента специальный коаксиальный трибоэлектрический кабель. Для типовых периметров система выпускается в двух основных модификациях: FG2000 - для легких металлических оград (сетка типа “рабица” и сварная проволочная решетка) и FG2500 - для так называемых “палисадных” европейских оград, выполненных из штампованных стальных тонкостенных элементов.

Система FG5000 фирмы APS предназначена для охраны периметров взрывоопасных объектов - нефтехимических предприятий, газовых станций, складов взрывчатых веществ и т.п. Модификация FG3000 используется для охраны стен и крыш зданий.

Сенсорный кабель Flexiguard крепится непосредственно к сетчатой ограде с помощью пластиковых стяжек, устанавливаемых через каждые 100 мм. Кабель отличается высокой гибкостью и прочностью, что упрощает процесс его монтажа. Сенсор подключается к анализатору FS200 (фото 3), оснащенному системой автоматического контроля окружающей среды. Эта система позволяет отстроиться от сигналов, вызванных климатическими воздействиями (дождь, ветер, град), и тем самым заметно снизить частоту ложных срабатываний. Максимальная длина зоны охраны составляет 300 м; для управления системой фирма APS выпускает специальные контрольные панели FG10 и FG20 на 10 и 20 зон соответственно. Кроме визуального контроля сигналов тревоги эти панели позволяют прослушивать звуковые сигналы сенсора, помогающие идентифицировать тип вторжения.

Фото 6. Анализатор FS200 системы Flexiguard фирмы APS на ограде из сетки “рабица”.

Система PPS2 предназначена для охраны оград из сеток, проволочных решеток и колючей проволоки. Она характерна тем, что реагирует только на растяжения ячеек ограды и нечувствительна к вибрациям. Сенсорный кабель монтируется на сетке не вдоль прямой линии, а в виде зигзагов (фото 4), что повышает эффективность регистрации нарушителя, перелезающего через ограду. Кабель срабатывает при внешнем растягивающей воздействии величиной от 5 до 200 кг. Для защиты ограды из сетки или колючей проволоки высотой 2,5 м требуется от 3-х до 5-ти проходов сенсора.

Стандартный сенсорный кабель системы PPS2 рассчитан на температурный диапазон от -30ОС до +70ОС, а по заказу поставляется в специальной оболочке и работает при температурах до -40ОС. Анализатор системы PPS2 обрабатывает сигналы от двух зон; максимальная длина каждой зоны - 400 м.

Трибоэлектрические коаксиальные кабели использует в качестве датчиков и итальянская компания GPS Standard. В проводном трибоэлектрическом периметральном извещателе типа WPS реализован принцип деформации натянутых проводников. Несколько лучей специально разработанного коаксиального кабеля со стальной центральной жилой натягиваются вдоль линии периметра на расстоянии примерно 15 см друг от друга, образуя тем самым дополнительный физический барьер. При попытке преодолеть такой барьер нарушитель деформирует (растягивает) кабель, в котором появляется электрический сигнал. Сигнал после усиления обрабатывается микропроцессором, который выдает сигнал тревоги. В систему входит концентратор, контролирующий до 8 отрезков сенсорного кабеля, каждый из которых может иметь протяженность до 300 метров. Программное обеспечение позволяет, отслеживая сигналы кабеля, автоматически адаптировать чувствительность системы к окружающим погодным условиям. Блок усилителя сигналов кабеля имеет размеры 80х80х60 мм и потребляет ток 1 мА при напряжении 12 - 28 В. Концентратор с микропроцессором выполнен в виде блока размером 125х125х50 мм; напряжение питания 12 - 28 В, ток 13 мА. Для наладки и обслуживания системы используется персональный компьютер со специальным программным обеспечением. Система работоспособна в диапазоне температур от -30О до +60ОС.

Фирма GPS Standard предлагает также систему CPS с коаксиальным микрофонным кабелем, который крепится к уже существующей ограде. Электронный блок непрерывно анализирует сигналы сенсорного кабеля и при превышении заданного порога активности выдает сигнал тревоги. Микропроцессор системы обеспечивает адаптацию к погодным условиям и отстройку от помех (ветер, птицы и т.п.). К электронному блоку подключаются два отрезка кабеля длиной до 300 м; блок имеет релейные выходы сигналов “предтревога”, “тревога” и “неисправность”. Габариты электронного блока - 220х120х80 мм; он питается от источника с номинальным напряжением 12 В при токе до 100 мА. Для программирования и контроля работы системы используется персональный компьютер, параллельно которому можно подключить обычную контрольную панель тревоги. Диапазон рабочих температур системы CPS - от -30О до +70ОС.

Интересен принцип, положенный в основу работы отечественной периметральной системы Дрозд. Роль сенсорного кабеля выполняет обычный полевой провод П-274, который, перемещаясь в магнитном поле земли, генерирует электрический сигнал. Сигналы сенсора обрабатываются специальным электронным блоком. Система выпускается в нескольких вариантах. На бетонных, кирпичных и деревянных оградах (вариант системы под названием Дрозд-01) чувствительный элемент монтируется в несколько лучей на кронштейнах, устанавливаемых по верхнему торцу ограды. При монтаже на сетчатых оградах (вариант Дрозд-02) сенсор закрепляют непосредственно на ограде; при этом система регистрирует как перерезание ограды, так и перелезание через нее. При использовании на колючей проволоке (вариант Дрозд-03) кабель крепят на опорах параллельно основной ограде; для перекрытия зоны высотой 2.4 м требуется 12-13 лучей чувствительного кабеля. Варианты поставок отличаются комплектацией монтажных приспособлений. Максимальная протяженность участка периметра, защищаемого системой Дрозд, равна 500 м. Электронный блок системы питается напряжением 10 - 30 В и потребляет мощность всего 0,12 Вт. Габариты электронного блока - 220х330х90 мм, диапазон рабочих температур от -50О до +50ОС.

Обнаруживающая способность и вероятность ложных срабатываний периметральных систем определяется главным образом качеством чувствительного элемента (сенсорного кабеля или другого датчика).

Поэтому к наиболее совершенным виброчувствительным распределенным сенсорам можно отнести специально разработанные электромагнитные микрофонные кабели. При перемещении или вибрациях кабеля в его проводниках индуцируется напряжение подобно тому, как это происходит в обычных электромагнитных микрофонах. Для таких сенсоров характерна высокая верность воспроизведения вибраций ограды и высокое отношение сигнал/шум, обусловленное низкоомной природой самого датчика.

Примером электромагнитного микрофонного кабеля является сенсор GW400k серии Guardwire, разработанный и выпускаемый компанией Geoquip (Великобритания). Сенсорный кабель (рис. 2) содержит два неподвижных и два подвижных проводника, расположенных в зазоре между двумя полосками полукруглого сечения, выполненными из гибкого магнитного полимера. Сердечник кабеля покрыт изолирующим слоем майлара и экраном из алюминиевой фольги, к которому подключен провод заземления. Снаружи сенсорный кабель защищен прочной полиэтиленовой оболочкой.

Сенсорный кабель Guardwire монтируется непосредственно на ограде и воспринимает вибрации, создаваемые нарушителем. Подвижные проводники при этом перемещаются в зазорах полимерных магнитов и в них наводится электрическое напряжение, которое регистрируется и обрабатывается анализатором.

Анализаторы системы Guardwire (фото 5) обеспечивают двухканальную обработку сигналов, необходимую для регистрации двух основных типов вторжения: перелезания через ограду (продолжительное воздействие) или разрушения ограды (ударное воздействие). Чувствительность системы устанавливается независимо по каждому каналу. Сменные фильтры позволяют подавлять помехи (например, от ветра или дождя) и оптимизировать отклик системы для заданного типа ограды. В канале регистрации ударных воздействий (“перерезания ограды”) задается длительность “временного окна” и определенное количество “событий”, после которых анализатор включает сигнал тревоги. Габариты анализатора - 160х260х90 мм, напряжение питания - 12 В, потребляемый ток - 100 мА, диапазон рабочих температур сенсора и анализатора от -50О до +70ОС.

Аппаратура серии Guardwire предназначена для защиты периметральных оград из металлической сетки, тонкой сварной решетки, колючей проволоки или сравнительно легких оград из дерева. Для более массивных оград (тяжелых сварных или кованых решеток и т.п.) компания Geoquip выпускает систему Defensor с усовершенствованным сенсорным кабелем типа GDALPHA (рис. 3). Этот кабель содержит только два проводника, которые помещены в полиэтиленовые трубки с силиконовой смазкой, обеспечивающие повышение подвижности проводников и, соответственно, уровня сигнала. Для минимизации внешних наводок активные проводники сформированы в виде витой пары. Центральный многожильный провод выполняет роль упрочняющего элемента и ограничивает термические деформации сенсорного кабеля.

Анализатор системы Defensor по своим техническим и эксплуатационным характеристикам близок к системе Guardwire. Он имеет размеры 140х220х75 мм; напряжение питания 10 - 24 В, потребляемый ток - 60 мА. Система работоспособна при температурах от -50О до +70ОС.

Оба анализатора имеют стандартные релейные выходы, конфигурируемые как нормально замкнутые или нормально разомкнутые. Кроме реле тревоги, анализатор содержит реле отказа, сигнализирующее о повреждении кабеля, вскрытии блоков системы или отключении питания в зоне. Анализаторы Guardwire и Defensor также имеют выходы звукового канала, что позволяет оператору прослушивать обстановку в каждой зоне и идентифицировать сигнал вторжения на слух.

Обе системы - Guardwire и Defensor - отличаются тем, что не нуждаются в адаптации к погодным условиям или сезонной подстройке параметров. Обе системы также не требуют программатора или компьютера со специальным программным обеспечением при настройке и эксплуатации.

29.Вибрационно-сейсмические системы

Эти системы, также как и системы с виброчувствительными кабелями, реагируют на колебания или деформации контактирующей с ними среды. Однако здесь обычно используются датчики, устанавливаемые непосредственно в грунт или на массивные стены, и регистрирующие низкочастотные (сейсмические) колебания (смещения) почвы или стены.

Российская система Дуплет относится к сейсмомагнитометрическим средствам обнаружения. Чувствительным элементом устройства является специальный кабель КТПЭДЭП 10х2х0.5 с двойным экранированием, укладываемый непосредственно в грунт на глубине 30 - 40 см вдоль охраняемого периметра. Кабель регистрирует как сейсмические сигналы (колебания грунта), возникающие при прохождении нарушителя, так и локальные изменения магнитного поля при движении ферромагнитных предметов. Три линии кабеля располагаются параллельно (рис. 4) на расстоянии 1 м друг от друга, обеспечивая зону чувствительности шириной 3 м; максимальная протяженность одной зоны равна 500 м. Замаскированность подземных сенсоров делает систему невидимой для нарушителя. При необходимости под землей можно установить и электронные блоки, поместив их в специальные контейнеры.

В однозонный комплект системы Дуплет входят шесть лучей сенсорного кабеля с коммутационными коробками, два блока усилителей, блок обработки сигналов и комплект монтажных принадлежностей. Электронные блоки питаются от источника с напряжением 20 - 30 В и потребляют мощность 1,5 Вт; диапазон рабочих температур системы от -50О до +50ОС.

К сожалению, система воспринимает не только сигналы нарушителя, но другие “сейсмические” сигналы, поэтому в полосе обнаружения не должно быть деревьев или крупных кустов, т.к. система может срабатывать при перемещениях их корней. По этим же причинам минимальное расстояние от сенсора до дорог с автомобильным движением должно составлять 10 м, а до высоковольтных линий электропередач - 50 м. При обслуживании системы предусмотрены сезонные регламентные работы, во время которых производится подстройка системы с учетом реального состояния грунта.

Более простые подземные сейсмочувствительные системы обычно используются для обнаружения подкопов под оградами. В российской системе Амулет для обнаружения подкопа используется одиночный сенсорный кабель, заглубляемый в грунт на 5 - 20 см вдоль линии ограды. При попытке подкопа нарушитель деформирует кабель, что создает в последнем электрический сигнал. Система Амулет может закрыть зону длиной до 1000 м. Она работает в любых грунтах, кроме болотистых и скальных. Электронный блок предназначен для фильтрации сигнала, анализа его формы и подсчета импульсов. Он имеет размеры 320х95х232 мм, питается от напряжения 20 - 30 В и потребляет мощность 0,2 Вт.

Отметим, что для организации противоподкопных рубежей хорошо подходят и некоторые другие кабельные системы, предназначенные для защиты оград. Так, при использовании в качестве противоподкопной системы Guardwire, сенсорный кабель рекомендуется помещать в стальную трубу и укладывать в заполненную гравием траншею, которая устраивается с целью повышения надежности обнаружения. Сечение траншеи не должно быть меньше, чем 30х30 см; глубина закладка кабеля должна быть равна половине глубины траншеи.

Для организации подземных сейсмометрических рубежей итальянская компания GPS Standard использует протяженные гидравлические датчики давления. Такая система, получившая название GPS, использует два или четыре специальных чувствительных гибких шланга, которые укладываются в грунт на глубине 25 - 30 см на расстоянии 1 - 1,5 м друг от друга. Типовая конфигурация для двухзонной подземной системы GPS показана на рис. 5. Шланги (1) выполнены из эластичного полимерного материала; они заполнены антифризом под давлением и подсоединены к специальному двухзонному сенсору (2), измеряющему давление жидкости. Компенсационные клапаны (3) служат для автоматической компенсации разницы давления в шлангах системы. Корпуса клапанов, монтируемых под землей, выполнены из пластика. Сенсор содержит высокочувствительные мембраны и микропроцессор для преобразования и анализа сигналов, которые сравниваются с типовыми образами, характерными для реальных вторжений. После обработки сигналы подаются на центральный электронный блок, к которому можно подключить до 16-ти сенсоров. Он может размещаться в установочных шкафах или в специальной 19-дюймовой стойке и содержит устройство сбора, обработки и передачи информации от датчиков, а также релейный блок. Блок также содержит интерфейс RS-232, через который подключается внешнее охранное оборудование или компьютер, используемый для настройки и контроля системы. Для этих целей в комплект поставки включено специальное программное обеспечение.

Система GPS используется для охраны как огражденных, так и неогражденных периметров. Ширина зоны обнаружения составляет 2,5 - 3,5 м; система позволяет обнаруживать нарушителя, который пересекает защищаемый рубеж шагом, бегом, скачками, перекатыванием или с помощью подкопа. Динамическая корректировка параметров автоматически изменяет порог срабатывания системы при изменении температуры и погодных условий. Гидравлические датчики можно устанавливать в различные грунты, под асфальт или тротуарные плиты. Высокая чувствительность датчиков требует, чтобы деревья или крупные кустарники находились не ближе 3 - 4 метров от шлангов.

Монтируемый под землей сенсор системы GPS помещен в металлический корпус диаметром 135 и высотой 160 мм (двухтрубный сенсор). Для питания сенсора требуется источник с напряжением 12 - 18 В, потребляемый ток - 15 мА. Диапазон рабочих температур системы - от -30О до +60ОС.

Одной из наиболее совершенных вибросейсмических систем является периметральный комплекс Psicon, выпускаемый английской компанией Geoquip. Здесь в качестве сенсоров использованы дискретные сейсмические датчики, иногда называемые геофонами (фото 6). Такой датчик представляет собой проводящую обмотку и помещенный внутрь нее магнитный сердечник, который может свободно колебаться вдоль оси обмотки. При колебании магнита в катушке наводится напряжение, регистрируемое анализатором. Геофонные датчики собирают в луч необходимой длины и помещают под землю или прикрепляют к ограде. Высокая чувствительность геофонных датчиков позволяет регистрировать весьма слабые сигналы и обнаруживать нарушителя, преодолевающего, например, массивную бетонную или кирпичную стену. При монтаже геофонов под землей система Psicon надежно обнаруживает осторожно идущего или ползущего человека или нарушителя, спрыгнувшего с ограды.

В типовой конфигурации однозонная система Psicon содержит 4 луча, в каждый из которых включено по 16 дискретных геофонных датчиков. Расстояние между датчиками равно 3,2 м и общая длина одной охраняемой зоны составляет около 100 метров. Все 64 датчика подключены к общему анализатору, который обрабатывает сигналы и выдает сигнал тревоги при локализации вторжения с точностью, соответствующей длине одного луча (50 м). Геофонные датчики помещают в герметические жесткие корпуса размерами 110х75х35 мм. Все датчики соединяются армированным многожильным кабелем и поставляются в виде готовых к укладке в землю лучей. Диапазон рабочих температур датчиков - от -40О до +100ОС.

Высокая чувствительность геофонных датчиков системы делает необходимой использование мощного “интеллектуального” процессора для обработки сигналов и фильтрации помех, создаваемых окружающей средой (шум транспорта, движение корней деревьев, дождь и т.п.). В системе Psicon для этого используется разработанная фирмой Geoquip технология, получившая название TESPAR. Система преобразует аналоговый сигнал датчиков в цифровую кодовую последовательность, которая затем подвергается матричному преобразованию в анализаторе. Последний использует принцип распознавания образов и сравнения их с эталонными, записанными в памяти анализатора. Сравнение происходит в реальном времени и позволяет надежно распознать слабые сигналы нарушителя на фоне даже весьма интенсивных помех или шумов. Систему можно “обучать” непосредственно на объекте, сохраняя в памяти процессора как “тревожные”, так и “нетревожные” сигналы. Для настройки системы используется портативный компьютер, подключаемый к порту электронного блока.

Анализатор Psicon имеет габариты 400х300х110 мм и потребляет ток 500 мА при номинальном напряжении источника 12 В. Диапазон рабочих температур анализатора - от -25О до +70ОС.

30.Системы “активной” охраны периметров

В некоторых случаях систему периметральной сигнализации объединяют со средством активного отпугивания нарушителя с помощью короткого электрического импульса (электрошока), неопасного для жизни человека. Английская компания APS в своей системе Electro-Fence предлагает использовать для этих целей барьер или козырек из нескольких параллельно натянутых проводников. Нарушитель, пытающийся перелезть через такой барьер, подвергается действию короткого (менее 1 миллисекунды) электрического импульса, который не угрожает его жизни и не приносит вреда его здоровью, но является весьма неприятным для человека и заставляет отказаться от попыток перелезть через барьер или перерезать его. При контакте нарушителя с барьером, кроме отпугивающего импульса, система генерирует также сигнал тревоги.