1. Введение
1.1. Периметр — первая линия защиты
Современные электронные совокупности охраны очень разнообразны и в целом достаточно действенны. Но большая часть из них имеют неспециализированный недочёт: они не смогут обеспечить раннее детектирование вторжения на территорию объекта. Такие совокупности, в большинстве случаев, ориентированы на обнаружение нарушителя, что уже пробрался на защищаемую территорию либо в строение.
Это относится, например, совокупностей видеонаблюдения; они обычно посредством устройства записи смогут только подтвердить факт вторжения по окончании того, как он уже случился.
Квалифицированный нарушитель постоянно рассчитывает на определенное временное окно, которое проходит от момента проникновения на объект до момента срабатывания сигнализации.
Минимизация этого промежутка времени есть коренным причиной, определяющим эффективность любой охранной совокупности, и в этом смысле привлекательность периметральной охранной сигнализации бесспорна.
Периметральная граница объекта есть наилучшим местом для раннего детектирования вторжения, т.к.
нарушитель взаимодействует прежде всего с физическим периметром и формирует возмущения, каковые возможно зарегистрировать особыми датчиками.
В случае если периметр является ограждениемв виде железной решетки, то ее приходится перерезать либо преодолевать сверху; в случае если это стенки либо барьер, то через них необходимо перелезть; в случае если это стенки либо крыша строения, то их необходимо уничтожить; в случае если это открытая территория, то ее необходимо пересечь.
Все эти действия приводят к физическому контакту нарушителя с периметром, что предоставляет совершенную возможность для электронного обнаружения, т.к. он формирует определенный уровень вибраций, содержащих своеобразный звуковой образ вторжения.
При определенных условиях нарушитель может избегнуть физического контакта с периметром. В этом случае возможно применять объемные датчики вторжения, в большинстве случаев играющие роль вторичной линии защиты.
Датчик любой периметральной совокупности реагирует на появление нарушителя в зоне охраны либо определенные действия нарушителя.
Сигналы датчика анализируются электронным блоком (анализатором либо процессором), что, со своей стороны, генерирует сигнал тревоги при превышении заданного порогового уровня активности в защищаемой территории.
1.2. Неспециализированные требования к периметральным совокупностям
Каждая периметральная совокупность охраны обязана отвечать определенному комплекту параметров, кое-какие из которых перечислены ниже:
- Возможность раннего обнаружения нарушителя — еще до его проникновения на объект
- Правильное следование контурам периметра, отсутствие мертвых территорий
- По возможности скрытая установка датчиков совокупности
- Независимость параметров совокупности от сезона (зима, лето) и погодных условий (ливень, ветер, град и т.д.)
- Невосприимчивость к внешним факторам нетревожного характера — индустриальные помехи, шум проходящего рядом транспорта, птицы и мелкие животные
- Устойчивость к электромагнитным помехам — грозовые разряды, источники замечательных электромагнитных излучений и т.п.
Разумеется, что периметральная охранная совокупность обязана владеть максимально высокой чувствительностью, дабы найти кроме того умелого нарушителя. Одновременно с этим эта совокупность обязана снабжать по возможности низкую возможность фальшивых срабатываний. Обстоятельства фальшивых тревог смогут быть разными.
Совокупность может, к примеру, среагировать при появлении в зоне охраны птиц либо небольших животных.
Сигнал тревоги может показаться при сильном ветре, граде либо дожде. Помимо этого, фальшивая тревога может появиться из-за технологических обстоятельств: неграмотный монтаж датчиков на ограде, неверная настройка электронных блоков либо легко плохое инженерное состояние самой ограды, которая может, к примеру, вибрировать при сильном ветре.
Сейчас рынок периметральных совокупностей, как отечественных, так и импортных, очень широк.
Однако, выбрать самая эффективную совокупность, отвечающую своеобразным требованиям объекта, время от времени не редкость непросто. При проектировании и выборе совокупности необходимо учитывать множество факторов — тип ограды, рельеф и топографию местности, возможность выделения полосы отчуждения, наличие растительности, соседство железных дорог, автомагистралей и эстакад, наличие линий электропередач.
Очень ответственным причиной есть опыт и квалификация организации, которая проектирует и монтирует периметральную совокупность охраны. Опыт говорит о том, что обычно эффективность совокупности определяется не столько ее исходными техническими параметрами, сколько грамотностью и правильностью выбора ее монтажа.
Для оценки эффективности периметральных совокупностей значительно чаще применяют особые испытательные полигоны.
Охранные совокупности в том месте монтируют на стандартных оградах и оценивают их по особым методикам, имитируя разные действия нарушителя — разрушение ограды, перелезание, подкоп и др.
1.3. Специфика применения периметральных совокупностей
Особенность периметральных совокупностей пребывает в том, что в большинстве случаев они конструктивно интегрированы с ограждением и генерируемые охранной совокупностью сигналы в сильной степени зависят как от физико-механических черт ограды (материал, высота, жесткость и др.), так и от правильности монтажа датчиков (выбор места крепления, способ крепления, исключение случайных вибраций ограды и т.п.). Большое значение имеет верный выбор типа охранной совокупности, самый адекватно отвечающей данному типу ограды.
Периметральные совокупности применяют, в большинстве случаев, совокупность распределенных либо дискретных датчиков, общая длина которых может составлять пара километров. Такая совокупность обязана снабжать высокую надежность при широких вариациях окружающей температуры, при дожде, снеге, сильном ветре. Исходя из этого каждая совокупность обязана обепечивать соответсвующую автоматическую адаптацию к погодным условиям и возможность дистанционной диагностики.
Каждая периметральная совокупность обязана легко интегрироваться с другими охранными совокупностями, например, с совокупностью видеонаблюдения.
2. Радиолучевые совокупности
Такие совокупности содержат передатчик и приёмник СВЧ сигналов, каковые формируют территорию обнаружения в виде вытянутого эллипсоида вращения (рис.1).
Протяженность отдельной территории охраны опредлеятся расстоянием между передатчиком и приёмником, а диаметр территории варьируется от долей метра до нескольких метров.
Рис. 1. Принцип действия радиолучевой совокупности.
Принцип действия таких совокупностей основан на анализе фазы и изменений амплитуды принимаемого сигнала, появляющихся при появлении в зоне постороннего предмета.
Совокупности применимы в том месте, где обеспечивается прямая видимость между передатчиком и приёмником, т.е. профиль поверхности должен быть достаточно ровным и в зоне охраны должны отсутствовать кусты, большие деревья и т.п.
Используют радиолучевые совокупности как при установке на протяжении оград, так и для охраны неогражденных участков периметров. Эти совокупности в большинстве случаев вычислены на обнаружение нарушителя, что предодолевает предел охраны в полный рост либо согнувшись.
Неспециализированным недочётом радиолучевых совокупностей есть наличие мертвых территорий — чувствительность совокупности понижена вблизи передатчика и приёмника, исходя из этого передатчики и приёмники соседних территорий должны устанавливаться с перекрытием в пара метров. Помимо этого, радиолучевые совокупности не хватает чувствительны конкретно над поверхностью почвы (30 — 40 см), что может разрешить нарушителю преодолеть предел охраны ползком.
Довольно широкая территория чувствительности совокупности обуславливает ограниченность ее применения на объектах, где вероятно случайное попадание в зону обнаружения людей, транспорта и т.п. В таких обстановках для предотвращения фальшивых срабатываний рекомендуется посредством дополнительной ограды оборудовать предзонник.
Блоки радиолучевых совокупностей устанавливают или на грунте (посредством особых стоек), или на ограде либо стенке строения.
При установке совокупности на грунте требуется подготовить защищаемую территорию — спланировать территорию, удалить кустарники, посторонние предметы и деревья. При эксплуатации нужно иногда выкашивать траву и убирать снег.
При большой высоте снежного покрова (более 0,5 м) нужно поменять высоту крепления блоков на стойках и совершить их дополнительную юстировку.
Разглядим пара радиолучевых периметральных совокупностей
Совокупность Гефест, производимая предприятием Дедал, предназначена для охраны огражденных и неогражденных пределов длиной от 10 до 200 метров. Она разрешает обнаруживать человека передвигающегося в полный рост либо согнувшись. Территория чувствительности имеет высоту 2,5 м и ширину 5 м. Приемник совокупности разбирает трансформации амплитуды сигнала и при превышении заданного порога включает реле тревоги.
В совокупности применен уникальный метод обработки обнаружения с раздельной регулировкой чувствительности для среднего и ближних участков территории чувствительности. Совокупность не срабатывает при появлении в зоне небольших животных либо птиц; она устойчива к действиям снега, ветра и дождя.
В набор поставки входят передатчик, приемник, блок питания, соединительные кабели и монтажный комплект.
передатчик и Приёмник помещены в корпуса из ударопрочного полистирола с габаритами 260 х 210 х 60 мм. Диапазон рабочих температур — от -40 до +50 градусов цельсия, напряжение питания — 12 В, потребляемая мощность 1 Вт.
Обеспечена возможность дистанционного контроля работоспособности совокупности.
Подобная по назначению совокупность Грот разрешает защищать участки периметра длиной до 300 м при ширине территории обнаружения 6 м. Усовершенствованная конструкция блоков передатчика и приёмника разрешила повысить однородность электромагнитного поля и фактически исключить области малой чувствительности на краях территории. Совокупность сохраняет работоспособность и не требует дополнительной настройки при высоте снежного покрова до 70 см.
Для территорий длиной до 500 м возможно применять радиолучевое охранное устройство Барьер, по конструктивным данным подобное совокупности Гефест.
Периметральная радиолучевая совокупность РЛД-94 (фото 1) выпускается в трех модификациях: для участков длиной 30, 100 и 300 м. Модификации на 100 и 300 м являются базисный набор (на 30 м), оснащенный дополнительными отражателями.
В приборе употребляется импульсный синхронный режим работы, что разрешает снизить энергопотребление и повысить помехоустойчивость к действию электромагнитных помех. Совокупность РЛД-94 обширно употребляется в охранных комплексах АЭС, больших фирм, таможенных терминалов и др.
Фото 1. Периметральная радиолучевая совокупность РДЛ-94.
Из зарубежных радиолучевых совокупностей, представленных на русском рынке, необходимо отметить Модель 16001 компании Senstar-Stellar (США). Совокупность разрешает защищать территории длиной до 240 м и предназначена для установки на земле, на торце ограды либо на стене строения. Отличительная изюминка передатчика — возможность регулировки угловой ширины диаграммы излучения в пределах от 11О до 24О и так оптимизировать поперечное сечение чувствительной территории.
Широкий спектр радиолучевых охранных устройств производит итальянская компания CIAS. Устройства серии Ermusa отличаются компактностью и предназначены для применения как в помещениях, так и на улице для барьеров протяженностью 40 — 80 м. На фото 2 продемонстрированы блоки радиолучевой совокупности ERMO 482 компании CIAS.
Устройства выпускаются в нескольких модификациях — для пределов протяженнностью 50, 80, 120 и 200 м. Применяемые в блоках параболические антенны снабжают малую расходимость луча, что разрешает применять эту совокупность кроме того в условиях интенсивного городского перемещения. Частота излучения передатчика — 10,58 ГГц, питание — от аккумуляторной батареи либо сетевого адаптера. Диаметр блока — 310 мм, глубина — 270 мм, масса — 3кг.
Блоки монтируются на сборных железных штангах, разрешающих устанавливать приёмник и излучатель на высоте до 1 метра. Со штангой конструктивно объединена коробка для аккумулятора и блока питания. Диапазон рабочих температур -25О до +55О С.
Фото 2. Совокупность ERMO 482.
Все перечисленные совокупности снабжают лишь одну территорию охраны и используются на прямолинейных участках периметра. На участках с непрямолинейной границей либо при сложном рельефе местности необходимо применять многозонную совокупность, складывающуюся из нескольких наборов аппаратуры.
Для маленьких объектов были созданы многозонные радиолучевые совокупности, имеющие один неспециализированный блок обработки сигналов.
В набор совокупности Протва входит пять приемо-передающих блок и пар анализатора сигналов. Любая приемо-передающая пара разрешает обезопасисть участок длиной до 100 м. Целый набор прекрасно подходит для охраны, к примеру, маленького склада — 4 территории периметра и 1 территория охраны ворот. Имеются режимы ручного отключения и дистанционного контроля любого канала.
Совокупность питается от сети переменного тока (220 В либо 36 В) либо от источника постоянного тока 24 В. Рабочая температура от -50О до +50О С; влажность — до 98% (при температуре +35О С).
Для особых применений создана быстроразворачиваемая полевая совокупность Витим (фото 3). Она употребляется для организации временных пределов охраны на неподготовленных территориях.
Набор складывается из 11 приемо-передающих устройств, разрешающих организовать 10 отдельных участков охраны протяженностью по 100 м. Любая из 11-ти стоек содержит встроенный аккумулятор для питания устройств.
Приемники подключены к выносному блоку индикации, что показывает номер участка, в котором появился сигнал тревоги. Особенность совокупности — применение радиолуча для подачи сигналов тревоги.
Это разрешает оперативно развернуть совокупность — для настройки и установки 10 территорий требуется не более 1 часа.
Прибор обширно употребляется на объектах Минобороны.
Фото 3. Совокупность Витим.
Все вышеперечисленные радиоволновые детекторы являются двухпозиционными устройствами — в набор входят приёмник и передатчик. Более несложными и недорогими являются однопозиционные устройства, представлющие по сути дела маломощные радары.
Они смогут использоваться для защиты участков протяженностью до двадцати метров — окна и ворота складов, территории въезда транспорта и т.п.
Особенность однопозиционных совокупностей если сравнивать с двухпозиционными — менее четкая граница чувствительной территории, размытость ее краев.
Однопозиционные совокупности Агат-3П и Агат-СП3 предназначены для применения в помещениях (рабочая температура от -5О до +50О С).
Электронный блок имеет размеры 260 х 210 х 60 мм; напряжение питания 12 В, потребляемая мощность 0,5 Вт. Дальность обнаружения — 16 и 20 м соответственно, поперечные размеры чувствительной территории — 5 х 5 м. Однопозиционный прибор Агат-СП3У возможно применять и на улице (рабочая температура от -40О до +50О С).
Прибор отличается компактностью (размер блока 110 х 80 х 45 мм) и малым энергопотреблением (менее 0,1 Вт при напряжении 12…30 В).
Размер чувствительной территории — 20 х 5 х 5 м. Во всех устройствах серии Агат обеспечены адаптивный порог и регулировка чувствительности срабатывания.
3.Радиоволновые совокупности
Чувствительным элементом таковой совокупности есть пара расположенных параллельно проводников (кабелей), к каким подключены соответственно приёмник и передатчик радиосигналов. Около проводящей пары (открытой антенны) образуется чувствительная территория, диаметр которой зависит от обоюдного размещения проводников.
При появлении человека в зоне чувствительности сигнал на выходе приемника изменяется и совокупность генерирует сигнал тревоги.
При применении радиоволновых совокупностей на оградах, кабели устанавливают или на особых стойках на верхнем торце ограды, или конкретно на поверхности ограды.
Выпускаются модификации радиоволновых совокупностей кроме этого для защиты неогражденных территорий. Наряду с этим кабели устанавливают в грунт на глубину 15 — 30 см.
Такая совокупность охраны есть скрытой, но подвержена сильному влиянию погодных условий, снижающих стабильность ее параметров.
Преимущества радиоволновых совокупностей перед лучевыми — независимость от профиля земли и правильное следование линии ограды.
Одно из самые известных отечественных охранных устройств радиоволнового типа — совокупность Уран-М- создание предприятия НИКИРЭТ (г.
Заречный, Пензенская обл.). Двухпроводная линия (рис.
2.) закрепляется на вертикальных либо наклонных кронштейнах (консолях), выполненных из диэлектрика (входят в набор поставки). В качестве проводников употребляется провод полевой телефонной связи П-274М, снабжающий достаточную стойкость и механическую прочность к атмосферным действиям.
Протяженность одной территории охраны находится в пределах от 10 до 250 м. Расстояние между соседними кронштейнами в большинстве случаев образовывает 6…8 м, в районах с сильными ветрами его рекомендуется уменьшать до 3…4 м.
Рис. 2. Схема двухпроводного радиоволнового устройства.
Для протяженных периметров применяют пара наборов Уран-М.
Для исключения влияния соседних территорий предусмотрен режим обоюдной синхронизации до 22 — 25 отдельных наборов. Радиоволновые совокупности возможно устанавливать фактически на любых твёрдых оградах (кирпич, бетон, металл).
В состав совокупности Уран-М входят: задающий блок, подключаемый с одной стороны проводной линии, и блок обработки сигналов, подключаемый иначе линии.
Задающий блок формирует импульсный высокочастотный сигнал, создающий электромагнитное поле между проводниками. Территория обнаружения имеет в поперечном сечении вид эллипса, в фокусах которого расположены проводники. Расстояние между проводниками в большинстве случаев образовывает 0,4 м; наряду с этим территория обнаружения имееть размер 0,5 х 0,8 м.
Совокупность настраивается для детектирования объекта массой более 30 — 40 кг и не срабатывает при попадании в зону птиц либо небольших животных.
Совокупность не срабатывает при перемещении транспорта на расстоянии более трех метров от чувствительных проводников. Напряжение питания 20…30 В, ток питания — не более 100 мА.
Обеспечен режим дистанционного контроля работоспособности.
Охранное устройство устойчиво к действию сильного дождя (до 40 мм/час), снега, ветра и града со скоростью до двадцати метров/сек. Электронные блоки имеют размеры 255 х 165 х 110 мм, они сохраняют работоспособность в температурном диапазоне от -40О до +40О.
Конструкция блоков снабжает защиту от внешних высокой влажности и электромагнитных помех.
Американская компания Senstar-Stellar предлагает радиоволновое устройство H-Field с кабелями, укладываемыми конкретно в почву. Такая совокупность предназначена для охраны открытых пространств, подступов к объектам и т.п. Два параллельных кабеля (приемный и передающий) закапываются в любой грунт на грубину 10 — 15 см и на расстоянии приблизительно 2-х метров друг от друга (рис.
3).
Около кабелей над поверхностью земли формируется электромагнитное поле (территория обнаружения) шириной 3м и высотой 1 м. Большая протяженность одной территории обнаружения — 150 м. Кабели подключаются соответственно к передатчику и приёмнику (либо к неспециализированному приемо-передающему блоку — трансиверу). Эффективность детектирования нарушителя обеспечивается тем, что для выбранной частоты человеческое тело является как бы антенну размером в 1/4 длины радиоволны и исходя из этого нарушитель очень сильно изменяет параметры принимаемого сигнала.
Рис. 3. Схема размещения кабелей совокупности H-Field.
Метод обработки сигналов в совокупности H-Field предполагает исполнение трех условий:
— масса попавшего в зону объекта должна быть больше заблаговременно установленного значения (масса людской тела);
— объект обязан двигаться со скоростью, не меньшей определенного значения (в диапазоне скоростей человека);
— оба указанных условия выполняются в заданном промежутке времени.
Совокупность H-Field снабжает скрытную установку датчиков при произвольном профиле линии охраны. Кабели нечувствительны к сейсмическим и звуковым действиям, их возможно монтировать в грунте, под асфальтовыми дорогами и др.
Одна из современных радиоволновых разработок обнаружения взяла наименование RAFID — Radio Frequency Intruder Detection (Радиочастотное Детектирование Вторжения). Эта охранная совокупность создана британской компанией Geoquip, широко известной собственными периметральными совокупностями на сенсорных микрофонных кабелях.
В несложном случае совокупность RAFID содержит несколько Излучающих Фидеров (ИФ), один из которых есть излучающей, а второй — приемной антенной радиочастотного поля. Выходной сигнал приемника непрерывно контролируется анализатором.
ИФ является намерено сконструированный коаксиальный кабель, содержащий внутренний провод, изолированный диэлектриком от внешнего экрана (рис. 4). Внешний экран может воображать собой бронзовую оплетку, похожую на оплетку простого коаксиального кабеля.
Изюминкой ИФ являются так именуемые порты, т.е. отверстия в экране, расположенные с регулярными промежутками.
Конструкция кабеля снабжает излучение электромагнитного поля при пропускании по нему тока.
Вблизи обоих кабелей формируется невидимое электромагнитное поле, конфигурация которого зависит от обоюдного размещения ИФ.
Рис. 4. Конструкция излучающего фидера совокупности RAFID.
Попавший в радиочастотное поле объект изменяет амплитуду и фазу принимаемого сигнала (эффект Допплера), в следствии чего анализатор генерирует сигнал тревоги.
Кабели располагают параллельно друг другу и монтируются на твёрдой стенке либо втором ограждении, снабжая территорию детектирования, как продемонстрировано на рис.
5. (Расстояние между кабелями и их размещение определяются условиями детектирования и конкретными требованиями заказчика).
Кабели совокупности RAFID устанавливаются на твёрдых оградах (бетон, кирпич, дерево) либо конкретно в грунте. Количество линий кабеля (2 либо 3) и их размещение на ограде определяются задачей, стоящей перед охранной совокупностью. Так, в случае если необходимо регистрировать нарушителя, пробующего перелезть через ограду, то кабели находятся вблизи средней линии ограды (приблизительно на половине ее высоты), см. рис.
5а. Наряду с этим вблизи нижней части ограды возможно покинута нечувствительная территория — аллея для животных, на которых не должна реагировать совокупность. В случае если же необходимо найти нарушителя, лишь приближающегося к линии периметра, то в этом случае один из кабелей крепят в нижней части ограды либо конкретно в земле на некоем расстоянии от стенки (рис.
5б).
Для обработки сигналов в совокупности применен замечательный процессор, разрешающий проводить обучение совокупности конкретно на объекте. Процессор содержит в памяти как типовые сигналы вторжения, так и нетревожные сигналы от окружающей обстановки (проходящий транспорт и т.п.). При совпадении реально регистрируемого сигнала с одним из записанных в памяти тревожных образов совокупность выдает сигнал тревоги.
Совокупность фактически не подвержена влиянию таких атмосферных факторов, как ливень, туман, град, снег, дым и используется в разных климатических территориях.
Заключение
Принцип действия всех обрисованных выше охранных совокупностей основан на применении электромагнитных волн радиочастотного диапазона. Но для охраны периметров созданы и удачно используются и другие системы, трудящиеся с детекторами разных типов: оптические инфракрасные датчики (лучевые и пассивные), сейсмические вибрационные датчики, микрофонные кабели, емкостные совокупности, волоконно-оптические кабели и др. Они будут рассмотрены в следующих номерах издания.
Введенский Борис Сергеевич,
кандидат физико-математических наук
Предоставлено изданием Особая техника