Проектирование системы охраны объекта на основе комбинированных датчиков обнаружения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Современное состояние систем охранной сигнализации

1.1 Общие сведения о технических средствах охраны

1.2 Современное состояние и перспективы развития датчиков обнаружения

2. Комбинированные датчики обнаружения технических средств охраны

2.1 Помехи, влияющие на работу одноканальных датчиков обнаружения

2.2 Принципы построения комбинированных датчиков обнаружения

2.3 Преимущества использования комбинированных датчиков обнаружения

3. Разработка системы безопасности объекта защиты на основе применения комбинированных датчиков

3.1 Описание предметной области объекта защиты

3.2 Разработка системы защиты на основе комбинированных датчиков обнаружения

3.3 Рекомендации по выбору и монтажу комбинированных датчиков обнаружения на объекте защиты

3.4 Оценка финансовых затрат на установку и эксплуатацию

Заключение

Библиографический список

Приложения

Введение

В связи со сложной криминогенной обстановкой в стране, а также с постоянно растущим количеством техногенных катастроф на первом месте выходят задачи по решению вопросов личной безопасности граждан так и вопросы безопасности жилища, бизнеса.

Общая стратегия защиты состоит в обнаружении опасного события; локализации места и источника события; осуществлении действий, препятствующих развитию события; документировании времени, места и содержания события; мероприятий по устранению негативных последствий события.

В прошлом стратегия защиты объекта базировалась на организации специализированных служб охраны с привлечением большого числа обученных людей, которые несли круглосуточное дежурство, обходили все потенциально опасные участки объекта, контролировали исправность работы всех систем и препятствовали проникновению посторонних лиц на объект.

В случае обнаружения опасного события эти люди предпринимали действия, препятствующие развитию события.

К недостаткам подобной стратегии относятся высокая стоимость подготовки персонала и поддержания готовности служб охраны, высокая напряженность труда дежурных и связанные с этим возможные ошибки в вынесении правильных решений, а также задержки в вынесении этих решений.

При некоторых опасных событиях (быстро развивающийся пожар, попадание человека под электрическое напряжение) дежурный может попросту не успеть оказать необходимую помощь и спасти жизнь человеку.

В последнее время, значительная часть функций, ориентированных на ранее обнаружение, локализацию, документирование и предотвращение развития опасных событий, выполняется сейчас автоматизированными системами.

За человеком остаются функции контроля и управления системами, а также меры и мероприятия по устранению последствий опасных событий. В этом случае возможно структурное разделение функций и ответственности: обнаружения и локализации опасных событий возлагается на охранные структуры; пресечение опасных действий злоумышленников и их задержание - на органы поддержания правопорядка.

В настоящее время для построения систем охраны используются, как правило, одноканальные датчики обнаружения (извещатели), основным недостатком которых является большое количество ложных срабатываний вследствие влияния различных помех.

В связи с вышеизложенным, тема выпускной квалификационной работы «Проектирование систем охраны объекта на основе комбинированных датчиков обнаружения» актуальна.

Целью выпускной квалификационной работы является: разработать проект охранной сигнализации на основе комбинированных извещателей для конкретного объекта защиты.

Объект исследования: система охранной сигнализации. Объект защиты расположен в Управлении пенсионного фонда РФ (государственное учреждение) по Тульской области г. Белёв, в жилом доме и занимает два этажа.

Предмет исследования: система охранной сигнализации на основе комбинированных датчиков обнаружения для защиты объектов.

Проблемность темы заключается в сложности выбора охранных комбинированных извещателей для конкретного объекта, так как влияющие на работу датчиков обнаружения помехи, приводящие к ложным срабатываниям, весьма разнообразны.

В результате чего довольно проблематично выбрать рациональный вариант, дающий эффективное построение системы охранной сигнализации.

1. Современное состояние системы охранной сигнализации

1.1 Общие сведения о технических средствах охраны

Многие объекты, требующие повышенной безопасности, например топливно-энергетической, химической и других видов промышленности, а также места скопления людей, такие, как аэропорты, железнодорожные вокзалы, офисы находятся под защитой охранно-пожарных систем.

Основное их назначение -- круглосуточного контроля состояния линий охранной и пожарной сигнализации, прием и выработка сигналов при нарушениях или повреждениях охранно-пожарных шлейфов.

Основными задачами использования технических средств для целей охраны является:

-обеспечение непрерывности системы охраны объектов за счет использования средств обнаружения, обеспечивающих надежную фиксацию нарушения в любое время, на любом участке местности и в любых условиях;

-обеспечение возможности периодического наблюдения за территорией запретных зон, режимных помещений, подступов к ним за счет использования электронно-оптических средств непосредственного и дистанционного наблюдения;

-обеспечение взаимной информацией между нарядами, находящимися на участках запретных зон, и операторской, за счет использования средств связи;-обеспечение необходимой маскировки системы охраны с учетом специфики охраняемых объектов и их режимности.

Задачи использования TСО порождают разнообразие типов технических средств, сложность их устройства, характер которых определяется конкретными условиями и работой охраны.

Нарушитель осведомленный - нарушитель, располагающий (в полном объеме или частично) сведениями об объекте и системе его охраны.



Рисунок 1- Основные признаки, используемые для обнаружения нарушителя

охранный сигнализация датчик одноканальный

Нарушитель подготовленный - осведомленный нарушитель, владеющий приемами преодоления зоны обнаружения и инженерно-технических средств охраны, позволяющими снизить вероятность его обнаружения.

Как правило, эти категории нарушителей изменяют какие-либо из вышеназванных характеристик с целью скрытного проникновения на охранявши объект - рост (движение согнувшись, ползком), вибрации грунта (специальная обувь), свои отражающие свойства (оптическая и радиомаскировка), тепловое излучение (экранирующая одежда) и т.п.

Под моделью нарушителя понимается совокупность количественных (вес, скорость передвижения, рост и т.п.) и качественных (цели и способы действия, степень осведомленности, подготовленности и т.п.) характеристик нарушителя. Для обеспечения охраны объектов задаются как общие, так и индивидуальные характеристики, по которым выявляют нарушителя или может быть произведено опознание по принципу «свой -чужой».

При задании общих характеристик нарушителем считается любой объект, воздействующий на какие-либо параметры системы охраны. Для физического лица, которым является нарушитель, всегда присущи как антропометрические, так и биофизические и биохимические характеристики.

К антропометрическим характеристикам относятся: рост, ширина тела в плечах, ширина таза, масса.

К биофизическим можно отнести механические усилия, скорость передвижения, непрозрачность и отражательную способность тела для электромагнитного излучения оптического и радиодиапазона, электрическую проводимость и электрическое сопротивление, излучения тепла, акустические и сейсмические колебания (голос, шум и вибрации в помещении при ходьбе и т.п.).

К биохимическим относится запах, создаваемый взрывчатыми веществами (особенно безоболочными), углекислый газ при дыхании и т. п.

При задании индивидуальных характеристик всяким нарушителем считается объект, не поддающийся аутентификации.

Под аутентификацией понимается выявление индивидуальных признаков, по которым нарушитель отличается от лиц, которым доступ в охраняемую зону разрешен. К таким признакам относят, например, узоры пальцев или ладоней (отпечатки),сетчатка глаза, почерк, голос. [22,с.71]. Следует также выделить нарушителей осведомленных и подготовленных.

Современные технические системы охраны, как правило, анализируют одновременно несколько параметров, которые изменяются под воздействием нарушителя (например, звук удара и звон разбитого стекла).

Это позволяет в несколько раз повысить достоверность информации о попытке преодоления нарушителем рубежа охраны. Технические средства охраны предназначены для своевременного обнаружения угрозы и ее ликвидации, защиты человека, оборудования и окружающей среды от опасных факторов, для управления сигналами и средствами служб безопасности (аварийных, спасательных, противопожарных и др.).

К техническим средствам охраны (ТСО) относят :

- извещатели;

- оповещатели;

- шлейфы сигнализации и линии электропитания;

- приемно-контрольные приборы;

- системы передачи извещений;

- охранное электроосвещение;

- телевизионные средства видеонаблюдения и видеоохраны;

- средства контроля и управления доступом;

- средства основного и резервного электропитания

- инженерно-технические конструкции

- средства нейтрализации и отражения угроз.

Кроме того, ТСО подразделяют на объектовые, периметровые и технические средства раннего обнаружения.

Объектовые ТСО устанавливаются внутри объекта или на объекте.

Периметровые - устанавливаются вдоль периметра объекта или на периметре. Средства раннего обнаружения предназначены для предварительного предупреждения сил охраны об угрозах с целью принятия адекватного обдуманного решения.

1.2 Современное состояние и перспективы развития датчиков обнаружения

Любая система охранной сигнализации состоит из датчиков (извещателей), которые непосредственно контролируют охраняемую зону, а в случае тревоги выдают электрический и звуковые сигналы, приемно-контрольных приборов (пультов- концентраторов), которые обрабатывают этот сигнал с помощью встроенных микропроцессоров и определяют все дальнейшие действия (включение сирены или автодозвона и т.п.), а также исполнительных устройств, к которым относятся звуковые или световые оповещатели, блоки индикации. Обычно все датчики объединяются в зоны, это когда какой-либо объект или зону объекта контролирует группа датчиков. Кроме того, технические средства охраны (ТСО) подразделяют на: объектовые, периметровые и технические средства раннего обнаружения. Объектовые ТСО устанавливаются внутри объекта или на объекте.

Периметровые - устанавливаются вдоль периметра объекта или на периметре. Средства раннего обнаружения предназначены для предварительного предупреждения сил охраны об угрозах с целью принятия адекватного решения. Основу обнаружения угроз в охранной сигнализации составляют извещатели. Остальные технические средства позволяют идентифицировать угрозу, оповестить силы охраны, персонал, посетителей и в некоторых случаях нейтрализовать, отразить или ликвидировать угрозу[23,с.71]. Извещатели классифицируют:

· по назначению: объектовые; периметровые; для открытых участков местности;

· по виду зоны обнаружения: точечные; линейные; поверхностные; объемные;

· по способу формирования зоны обнаружения: активные и пассивные;

· по способу питания: не потребляющие энергии; с питанием от автономного источника (промышленных батарей или аккумуляторных батарей); с питанием от сети; с питанием от блока питания; с питанием по шлейфу сигнализации;

· по принципу обнаружения: электромеханические; вибрационные (вибросейсмические); акустические; инфракрасные; радиоволновые; емкостные; магнитоконтактные.

Известны и другие типы извещателей, однако их применение ограничено конкретными специфическими случаями.

Для повышения вероятности обнаружения угрозы, а также уменьшения размеров в одном извещателе могут быть комбинированы несколько датчиков, основанных на разных физических принципах. Такие извещатели называются совмещенными.

По способу передачи данных на прибор датчики делятся на проводные или беспроводные (радиоканальные).

В проводных системах используются двух проводные (электропитание осуществляется по шлейфу сигнализации) или четырёх проводные извещатели (для монтажа необходимо подвести к месту установки извещателя линию питающего напряжения от блока питания и линию сигнализации).

В зависимости от категории хранящихся в помещениях ценностей охранную сигнализацию разбивают на четыре группы (классы) защиты от проникновения: первая группа защиты - недостаточная (организация в помещении неполного первого рубежа охраны), четвертая группа защиты - очень высокая (организация трехрубежной охраны помещения).



Рисунок 2-Классификация извещателей

Таблица 1- Классификация охранной сигнализации по степени защиты от проникновения

Группа защиты	Степень защиты от проникновения	Организация охранной сигнализации	Применение
1	Недостаточная	Блокировка отдельных участков (дверей, окон, стен и т.д.) периметра (1-го рубежа) помещения.	Для усиления охраны (ловушки) различных конструкций (стен, перекрытий, перегородок, дверей, оконных проемов).
2	Средняя	Однорубежная охрана:	Помещения третьей и четвертой категорий, расположенные по периметру здания на 1-ом и последнем этажах или примыкающие к лестницам, балконам, карнизам и т.п. на остальных этажах
		- блокировка только периметра (1-го рубежа) помещения или здания (блокировка всех окон, дверей и, при необходимости, строительных конструкций данного помещения или здания);
			Помещения второй категории, расположенные на 2-ом и выше этажах (кроме, 1-го и последнего этажей) и не примыкающие к помещениям и зданиям других собственников, а также к лестницам, балконам, карнизам и т.п. здания, оборудованному по всему периметру (1-ый и последний этажи и все уязвимые места) охранной сигнализацией.
		- блокировка только объема (2-го рубежа) помещения.
3	Высокая	Двухрубежная охрана: - блокировка периметра (1-го рубежа) и объема (2-го рубежа) помещения;	Помещения второй категории за исключением помещений, указанных во 2-ой группе
			Помещения первой категории.
		- блокировка входных дверей (не полного 1-го рубежа ) и объема (2-го рубежа) помещения.	Помещения первой категории, расположенные на 2-ом и выше этажах здания (кроме 1-го и последнего этажей) и не примыкающие к помещениям и зданиям других собственников, а также к лестницам, балконам, карнизам и т.п.
4	Очень высокая	Трехрубежная охрана:	Помещения первой категории, оборудованные охранной сигнализацией по заданию на проектирование (хранилища ценностей, специальные запасники и хранилища музеев и т.п.).
		- блокировка периметра (1-го рубежа), объема (2-го рубежа) и самих материальных ценностей или подходов к ним (3-го рубежа) помещения.

Первым рубежом охраны защищают:

- строительные конструкции по периметру здания или помещений объекта, то есть все оконные и дверные проемы;

- места ввода коммуникаций, вентиляционные каналы;

- выходы к пожарным лестницам;

- некапитальные и капитальные стены (если необходима защита).

Строительные конструкции зданий (помещений) объекта блокируют:

- остекленные конструкции - на "открывание" и "разрушение стекла;

- места ввода коммуникаций, некапитальные и капитальные стены (если необходима защита) - на "пролом";

- вентиляционные короба, дымоходы - на "разрушение".

Блокировку остекленных конструкций на "разрушение" стекла рекомендуется проводить омическими извещателями (типа "фольга"), поверхностными ударно-контактными или звуковыми извещателями.

Блокировку стен на "пролом" следует проводить поверхностными пьезоэлектрическими или омическими (типа "провод") извещателями.

Вторым рубежом охраны защищают объемы помещений пассивными оптико-электронными извещателями с объемной зоной обнаружения, комбинированными ,ультразвуковыми или радиоволновыми извещателями.

Третьим рубежом охраны защищают сейфы и отдельные предметы или подходы к ним: емкостными, пассивными,пьезоэлектрическими, и активными оптико-электронными или радиоволновыми извещателями.

Основными тенденциями развития современных систем безопасности (СБ) являются процессы автоматизации, интеграции и информатизации на основе искусственного интеллекта. Наиболее полно эти тенденции проявляются в развитии современных датчиков тревожной сигнализации (ДТС) для систем безопасности[24,c.71]. Современным датчикам тревожной сигнализации присущи следующие основные тенденции развития:

- интеграция различных принципов действия (например, двойной технологии: инфракрасный и микроволновый в одном корпусе);

- интеграция датчиков со средствами связи;

- микросистемная интеграция;

- использование компьютерной (микропроцессорной) обработки;

- наличие искусственного интеллекта;

- децентрализация, самотестирование и автономность работы.

Таблица 2- Сравнительные характеристики объектовых датчиков их особенности и принципы работы

Название датчика	Особенности и принцип действия	Примечание
Электро-контактные датчики	Действие датчиков этого типа основано на регистрации разрыва электрической цепи при воздействии нарушителя. Они применяются для контроля периметров зданий и помещений	Изготавливается два вида датчиков: как с неразрушающимися элементами (типа кнопок), так и с разрушающимися контактами при использовании, например, токопроводящего стекла, микропровода, полосы или сетки из фольги
Магнито-контактные датчики	Датчики этого типа состоят из двух элементов - выключателя (так называемого геркона), контакты которого размыкаются или замыкаются под воздействием магнита	Датчик состоит из двух частей: подвижной и неподвижной. На подвижной части, например, двери или оконной раме, устанавливается магнит, а на неподвижной - геркон, который при открывании подвижной части размыкает электрическую цепь и вызывает появление сигнала тревоги
Вибрационные и ударно-контактные датчики	Применяются для блокирования как отдельных предметов, так и конструкций помещения от механического воздействия при проникновении нарушителя	Особенно широкое применение нашли пьезоэлектрические и импульсные магнито-контактные вибрационные датчики
Электронно- оптические датчики	Применяются для блокирования объема охраняемого помещения. Являются пассивными однопозиционными ИК- приборами, реагирующими на перемещение теплового пятна, создаваемого при движении нарушителя в зоне обнаружения датчика	Использование различных по конфигурации линз Френеля позволяет формировать различные по конфигурации зоны обнаружения
Емкостные датчики	Применяются для охраны отдельных металлических предметов -сейфов, шкафов, стеллажей, а также для блокирования оконных и дверных проемов , оборудованных металлическими решетками, металлизированными откосами, шторами, ковриками и т. п.	Могут иметь несколько антенных систем, т. е. позволяют одновременно блокировать несколько объектов охраны
Ультра-звуковые датчики	Датчики этого типа с излучающей и приемной частями регистрируют изменение сигнала излучения, отраженного от нарушителя. Для помещений площадью до 50 кв.м могут применяться однопозиционные датчики. Большие по размерам помещения охраняются двухпозиционными датчиками: излучатель, находящийся в отдельном корпусе, крепится на одной стене, а приемник (или несколько приемников) - на противоположной стене. Действие датчиков основано на интерференции ультразвуковых колебаний и эффекте Доплера	Находящиеся в помещении крупногабаритные предметы ограничивают действие такого датчика, создавая области экранировки («мертвые зоны»), в которых датчик не реагирует на движение нарушителя
Радио-лучевые датчики	Работают в СВЧ-диапазоне на частотах порядка 10,5 ГГц. Излучение и прием может осуществляться как одним приемопередатчиком, так и разнесенными приемниками и передатчиками. Датчики обнаруживают движение внутри помещения. Их действие основано либо на интерференции радиоволн сантиметрового диапазона, либо на эффекте Допплера. Они очень эффективны, но требуют тщательной регулировки	Длительное воздействие излучения датчика является вредным для здоровья
Фото-электрические датчики	Уникальные возможности этих датчиков делают их безальтернативными во многих областях науки, промышленности и бытовой техники. В области безопасности они активно используются в системах физической защиты объектов. Малые размеры и вес, высокая чувствительность в широком спектральном диапазоне, возможность анализа изображения на аппаратном уровне	Эти датчики при построении систем физической защиты объектов позволяют полностью интегрировать охранную сигнализацию с системами охранного телевидения
Активные электронно-оптические датчики	Работа этого вида датчиков основана на прерывании нарушителем луча света любого диапазона, сформированного соответствующим фильтром	Из таких датчиков наибольшее применение нашли инфракрасные и лазерные лучевые приборы
Акустические датчики	В состав этих датчиков входят микрофон и блок обработки сигналов. Они служат для обнаружения вторжений преступников и реагируют на звуки, которые неизбежно возникают при попытке проникнуть в охраняемое помещение, особенно звон разбиваемого стекла	Применяется определенный алгоритм реагирования датчика. Например, при разбивании стекла фиксируется низкочастотный сигнал удара и последующий сигнал звона при разрушении стеклянного полотна
Барометрические датчики	Весьма перспективный тип датчиков, который активно используется в последнее время в системах охранной сигнализации. Он предназначен для охраны закрытых объемов помещений. Датчик реагирует на флуктуации давления воздуха в охраняемом помещении, устойчив к воздействию шумов, вибрации, перемещению людей и животных, не оказывает вредного влияния, срабатывает в момент открывания дверей, окон, форточек или при разрушении стен, потолка, дверей и окон	Очень экономичен (ток потребления - не более 1 мА) и не оказывает вредного воздействия на людей
Биометрические датчики	Принцип действия этого типа датчиков основан на анализе биометрических параметров человека. Биометрические датчики (БД) могут быть как контактного, так и бесконтактного действия. По принципу действия БД разделяются на статические, динамические и комбинированные. Наиболее часто используются такие биопризнаки как форма лица и кисти руки, рисунок сетчатки глаза, кожи пальца, росписи, радужной оболочки глаза, особенности голоса, походки и др. По технологии изготовления БД можно классифицировать как телевизионные, тепловизионные, полупроводниковые, ультразвуковые, пироэлектрические, электрооптические и др	Наиболее часто биометрические датчики используются для идентификации людей в приборах управления доступом, поскольку они обеспечивают наиболее высокий уровень идентификации
Совмещенные датчики	Такие датчики представляют собой единый конструктив, в котором расположены два датчика различного вида, например, звуковой и инфракрасный, причем, работают они независимо друг от друга. Объединенные в одном корпусе, они позволяют снизить цену по сравнению с тем случаем, когда используются два отдельных датчика	В последнее время в качестве дополнительного датчика для совмещения используется видеокамера

Анализ состояния и тенденций развития датчиков тревожной сигнализации для защиты от несанкционированного доступа в контролируемые помещения показал следующее.

В настоящее время ДТС являются наиболее динамически развивающимися компонентами систем физической защиты объектов.

Наилучшие характеристики из всех существующих имеют интегральные ДТС с двойной и тройной технологией. Весьма перспективными для решения нетрадиционных задач физической защиты помещений являются микросистемные и торсионные датчики, в частности, для биометрической бесконтактной идентификации. Основными направлениями дальнейшего развития ДТС являются интеграция, микропроцессорная обработка, искусственный интеллект, самотестирование, децентрализация, внедрение новых физических явлений и процессов.

Весьма эффективно использование ДТС при решении нетрадиционных задач физической защиты помещений.

Новые микроэлектронные технологии существенно влияют на состав современных ДТС, в частности, использование твердотельных фотоэлектрических датчиков с зарядовой связью позволяет оптимально интегрировать систему охранного телевидения в систему физической защиты объекта[18,c.71].

По результатам проведенных исследований можно сделать краткий вывод о том, что современным датчикам тревожной сигнализации присущи следующие основные тенденции развития:

- интеграция различных принципов действия (например, двойной технологии:

- инфракрасный и микроволновый в одном корпусе);

- интеграция датчиков со средствами связи;

- микросистемная интеграция;

- использование компьютерной (микропроцессорной) обработки;

- наличие искусственного интеллекта;

- децентрализация, самотестирование и автономность работы.

Пожалуй, наиболее революционные изменения в оперативно-технических характеристиках датчиков произошли после внедрения микропроцессорной обработки сигналов (МПОС) , которая позволила обеспечить в дальнейшем все перечисленные выше тенденции развития.

Этот вывод можно подтвердить на примере современных датчиков “разбития стекла”, использующих микропроцессорный анализатор сигналов, распознающий характерные спектральные составляющие, возникающие при разбивании стекла.

Включение тревоги происходит только в том случае, если спектральные составляющие сигнала и их временная динамика изменения соответствует набору справочных данных.

В этом случае снижается вероятность ложной тревоги и гарантируется надежная работа датчика в сложных условиях. Данные датчики предназначены для защиты простых, закаленных и армированных стекол, а также стекол с пленочным покрытием.

Режим тестирования позволяет проводить проверку уровня внешних шумов, осуществлять раздельный контроль уровня инфранизких и высокочастотных шумов и определять место оптимального расположения датчика даже в сложных условиях.

Рассматривая перспективы развития ДТС, нельзя не остановиться на эффективных тонкопленочных магниторезистивных датчиках, в которых используется магниторезистивный эффект, т.е. изменение электрического сопротивления материала под воздействием внешнего магнитного поля[23,c.71].

Среди областей применения магниторезистивных датчиков можно отметить устройства для измерения напряженности постоянного и переменного магнитного поля (магнитометры), навигационные приборы (электронные компасы), измерители тока, устройства гальванической развязки, датчики углового и линейного положений, линейки (матрицы) датчиков для диагностики печатных плат и изделий из ферромагнитных материалов, датчики для автомобилей (тахометры), комбинированные головки воспроизведения для магнитных дисков и лент, системы безопасности.

Опыт применения систем защиты информации показывает, что эффективной может быть лишь комплексная система защиты информации (КСЗИ), сочетающая следующие меры.

1. Законодательные. Использование законодательных актов, регламентирующих права и обязанности физических и юридических лиц, а также государства в области защиты информации.

2. Морально-этические. Создание и поддержание на объекте такой моральной атмосферы, в которой нарушение регламентированных правил поведения оценивалось бы большинством сотрудников резко негативно.

3. Физические. Создание физических препятствий для доступа посторонних лиц к охраняемой информации.

4. Административные. Организация соответствующего режима секретности, пропускного и внутреннего режима.

5. Технические. Применение электронных и других устройств защиты информации.

6. Криптографические. Применение шифрования и кодирования для сокрытия обрабатываемой и передаваемой информации от несанкционированного доступа.

7. Программные. Применение программных средств разграничения доступа.

2. Комбинированные датчики обнаружения технических средств охраны

2.1 Помехи, влияющие на работу одноканальных датчиков обнаружения

Самая большая проблема электромонтажников и электромонтёров обслуживающих охранно-пожарную сигнализацию - это ложные сработки систем ОПС.

Почему они возникают и в чем их причина, я попытаюсь сегодня проанализировать. Дело в том, что любая, даже самая хорошая и дорогая система может давать ложные сработки при некачественном монтаже и наоборот некачественная охранная система может давать ложные сработки при отличном монтаже.

Поэтому не надо экономить деньги на качественное оборудование, чтобы не было проблем в будущем, и не надо доверять монтаж охранно-пожарной сигнализации дилетантам. И так каковы же причины ложных сработок охранно-пожарной сигнализации[20,c.71].

Причины ложных срабатываний:

- электромагнитное излучение;

- мощными радиопередатчиками, электросварочными аппаратами;

- линиями электропередач;

- электроустановками мощностью более 15 кВА;

- колебания напряжения в сети переменного тока;

- транспортными средствами с электродвигателями;

- засветка светом солнца, фар транспортных средств;

- акустические помехи;

- конвекционные потоки воздуха;

- освещенность, перепады освещенности;

- движение воздуха;

- температура, перепады температуры;

- сквозняки;

- тепловые потоки от батарей отопления;

- вибрацию предметов;

- вибрация конструкций;

- влажность, перепады влажности;

- движение животных;

- движение насекомых;

- потоки воды;

- наличие в воздухе пыли.

1.Конечно же это состояние шлейфа сигнализации. Он должен быть выполнен проводом для охранно-пожарных сигнализаций марки КСПВ сечением не менее 0.5мм и уложен в монтажный короб (кабель-канал). До сих пор некоторые монтажные организации для удешевления монтажа применяют провода марки ТРП и ТРВ на гвозди. Через некоторое время гвозди ржавеют, да ещё и кое где открыто касаются провода. Сопротивление шлейфа охранно-пожарной сигнализации изменяется, шлейф начинает землить, а это ложные сработки.

2.Клемные колодки и скрутки. Все провода и кабеля охранно-пожарной сигнализации должны быть соединены при помощи клемных колодок в коробках типа УК-2 и КРТП и по возможности не допускать скруток. Но уж если сделана скрутка она должна быть надежной и пропаяна.

Одной из причин ложных сработок является то, что при зачистке провода он как бы надкусывается. Под воздействием влажности температур соединения в клемных колодках и скрутках окисляются, провода в месте надкуса обламываются. Сопротивление шлейфа сигнализации изменяется и система дает ложные сработки. 3.Следующая причина ложных срабатываний - электромагнитные помехи, которые влияют как на ППКОП, так и на охранно-пожарные извещатели, чаще всего на дымовые пожарные извещатели установленные в подвесном потолке типа «амстронг». Дело в том, что на подвесном потолке лежат самые различные провода - электрические, телефонные, радио и т.д. Они и выдают большой спектр электромагнитных помех. Да и лампы дневного света китайского производства тоже находятся в непосредственной близости от извещателей. О причинах ложных срабатываний пожарных извещателей и способах их устранения можете почитать здесь.

4. Некачественный монтаж извещателей. Причина ложных срабатываний может быть в том, что магниты и герконы магнитоконтактных извещателей привернуты не ровно. Со временем деревянные двери и форточки рассыхаются и зазор между магнитом и герконом увеличивается. Это дает трудно определимые ложные сработки. Бывают случаи когда магнит установленный на металлической двери размагничивается.

5. Инфракрасные датчики, направленные на источник тепла могут давать ложную сработку при шевелении шторы, при незакрытой форточке. Дело в том , что инфракрасный датчик направлен на тепловые приборы, а шевеление шторы и незакрытая форточка вызывает движение воздуха, происходит быстрое распределение температуры в зоне видимости извещателя и это вызывает ложную сработку. Никогда нельзя направлять инфракрасный датчик на источник тепла.

6. Ложные сработки дают и акустические (звуковые) извещатели. Он может реагировать на сильный резкий звук. А это может быть и проехавший рядом со зданием мотоциклист, и низко пролетевший самолет.

На практике акустические датчики дают ложные (если это можно назвать ложными) сработки при ставших нынче модными салютах на свадьбах. Единственная мера борьбы здесь, это уменьшить чувствительность.

Таким образом, рассматривая процесс обнаружения в целом, можно выделить следующие основные показатели его качества: достоверность обнаружения; устойчивость к помехам; уязвимость к преодолению. Вероятность правильной детекции является основной характеристикой, позволяющей судить о достоверности обнаружения[21,c.71].

Достоверность обнаружения -- это показатель качества датчика, характеризующий его способность реагировать (срабатывать) при появлении нарушителя.

Частота ложных тревог является основной характеристикой, по которой можно судить о помехоустойчивости датчика.

Помехоустойчивость -- это показатель качества датчика, характеризующий его способность стабильно работать в различных условиях.

Проанализируем основные дестабилизирующие факторы, являющиеся причиной возникновения ложных тревог. Все они могут быть разбиты на: внутренние шумы и внешние помехи.

Таблица 3-Внешние и внутренние помехи

Виды и источники помех
Внешние акустические помехи и шумы: транспортные средства; строительные машины и агрегаты; летательные аппараты; погрузочные и разгрузочные работы.	Внутренние акустические помехи и шумы: холодильные устройства, вентиляторы телефонные и электрические звонки; люминесцентные лампы; гидравлические шумы в трубах.

Среди основных причин следует отметить следующие:

- недостатки конструктивных и схемотехнических решений;

- неправильная установка и настройка датчика;

- недостатки алгоритма обработки сигналов;

- некачественное техобслуживание.

Недостатки конструктивных и схемотехнических решений могут привести к наводкам в цепях передачи данных, например из-за плохого экранирования, плохой фильтрации, применения дешевой некачественной элементной базы. Типичной проблемой является изменение параметров электронных компонент при приближении к границам допустимого температурного диапазона. Для решения этой проблемы приходится разрабатывать специальные схемы термостабилизации параметров и т.д.

Недостатки - сравнительно малая чувствительность, зависимость индуктивного сопротивления от частоты питающего напряжения, значительное обратное воздействие датчика на измеряемую величину (за счет притяжения якоря к сердечнику).

Отличительными особенностями этих устройств являются:

- отсутствие механического и электрического контакта с объектом (средой), расстояние от датчика до объекта может составлять несколько метров;

- непосредственный контроль объекта (транспортерной ленты, цепи) а не их приводов, натяжных барабанов и т. д.;

- малое энергопотребление;

- нечувствительность к налипанию продукта за счет больших рабочих расстояний;

- высокая помехоустойчивость и направленность действия;

- разовая настройка на весь срок службы;

- высокая надежность, безопасность, отсутствие ионизирующих излучений.

Дешевые беспроводные системы обладают большей вероятностью ложных срабатываний. Устойчивость беспроводных систем охранной сигнализации ниже в местах с высоким уровнем промышленных радиопомех.

Недостаток самых простых и дешевых датчиков в том, что они срабатывают при определенной скорости изменения теплового потока.

Неправильная установка датчика. Несоблюдение требований документации на прибор при монтаже датчика может привести к искажению зоны обнаружения, например при наличии препятствий для микроволновых датчиков. Известен случай, когда микроволновый датчик был экранирован металлическим листом почти со всех сторон (за исключением месторасположения излучателя), и после нескольких недель излучатель перегорел из-за большой мощности принимаемого (экранированного) сигнала.

Неправильная настройка датчика может привести к выходу зоны обнаружения датчика за пределы охраняемой зоны, особенно в помещениях со сложной конфигурацией.

Этo приведет к тому, что такой датчик будет срабатывать, например, при нахождении людей в соседних помещениях.

Недостатки алгоритма обработки сигналов обычно связаны с тем, что при разработке датчика обычно идет борьба между повышением распознавания и отсечением помех.

Чем выше чувствительность датчика тем, как правило, выше распознавание, но и выше уровень помех.

Некоторые алгоритмы не учитывают даже стандартные помехи: звонок телефона для ультразвукового датчика, восходящие тепловые потоки от батарей центрального отопления для пассивных инфракрасных датчиков и т.д.

Некачественное техобслуживание может привести, например, к запылению или загрязнению частей датчика. Крепление датчика может ослабнуть, что может привести к изменению зоны обнаружения.

Внешние помехи вызываются возмущениями среды. Перечень их довольно разнообразен. По происхождению их можно разделить на естественные и техногенные. Физические условия влияющие на работу датчиков. Это в первую очередь:

- состояние атмосферы (изменения температуры, влажности воздуха, порывы ветра, дождь, солнечная радиация и т.д.);

- электромагнитные наводки (помехи от ЛЭП, радиостанций, электропроводки);

- посторонние объекты в охраняемой зоне (птицы, мелкие животные и пр.)

- параллельная работа нескольких датчике.

Следует заметить, что разные типы датчиков имеют разную чувствительность к помехам.

Это объясняется, в первую очередь, физикой процесса обнаружения в каждом конкретном случае.

Приведем примеры воздействия внешних помех на работу датчиков. Был случай, когда пассивные инфракрасные датчики часто срабатывали ночью, но не было ни нарушителей, ни явных внешних воздействий[24,c.71].

Таблице 4- Преимущества и недостатки одноканальных датчиков обнаружения

Тип датчика	Преимущества	Недостатки
Инфракрасные датчики / датчики движения простота монтажа	высокая защита от ложных срабатываний; низкая стоимость	вероятность ложных тревог при циркуляции воздушных масс в охраняемом помещении; вероятность ложных тревог в связи с движением крупных животных
Акустические датчики разбития стекла	высокая защита от ложных срабатываний; срабатывание только при одновременном поступлении сигнала от датчика давления и акустического датчика	не защищают от открытия окна
Микроволновые (СВЧ)	более низкую устойчивость к ложным срабатываниям	гораздо более высокая цена, высокий уровень вредных излучений
Ультразвуковые	зависимость настроек от перепадов температуры, сквозняка, акустических шумов, колебаний влажности.	малая чувствительность; высокий уровень ложных срабатываний;

Тревожная группа никогда никого не ловила. Сотрудники СБ остались ночью дежурить, и через час как стемнело, мимо датчиков стали бегать кошки. Как только включилась сирена, кошки сразу убежали. Потом снова пришли. Это повторилось несколько раз. Так выяснилось, кто является «нарушителем» на объекте. Также был случай, когда микроволновый датчик начал давать ложные срабатывания в пустом хранилище.

Сотрудник СБ, находясь рядом заметил, что мигание люминесцентной лампы совпадает со срабатыванием датчика (ему сообщали по рации о срабатывании датчика). Оказалось, что информационные цепи датчика проходят рядом с цепями питания лампы.

Обобщая сказанное, задачу достижения оптимального уровня помехоустойчивости можно сформулировать так: достижение требуемой вероятности детекции при минимальной частоте ложных тревог.

2.2 Принципы построения комбинированных датчиков обнаружения

Системы охранной и охранно-пожарной сигнализации представляют собой совокупность совместно действующих технических средств для обнаружения признаков появления несанкционированного проникновения человека (нарушителя) на защищаемый объект и (или) пожара на них, передачи, сбора, обработки и представления информации в заданном виде пользователю.

В соответствии с международной классификацией по Международная электротехническая комиссия система охранно-пожарной сигнализации относится к системам тревожной сигнализации, предназначенным для обнаружения нескольких видов опасности. Соответствующий Российский стандарт ГОСТ Р 50 775-95 «Системы тревожной сигнализации»[10,c.70] определяет такую систему как комбинированную.

Элементами системы являются технические средства охранно-пожарной сигнализации. Обобщенная схема, характеризующая состав системы тревожной сигнализации, изображена на рисунке 3.

Для конкретной системы состав технических средств определяется способом организации охраны, а также потребностями пользователя. В зависимости от вида охраны она может быть организована как автономная или централизованная. Для автономной охраны характерно наличие одного объекта защиты, представляющего собой одно или комплекс помещений, расположенных в пределах одного или нескольких зданий, объединенных общей территорией.

Обязательными элементами системы в этом случае являются извещатель, оповещатель и источник их электропитания.

Централизованная охрана организуется для большого количества объектов, пространственно разнесенных на значительной территории. В этом случае дополнительно необходимо наличие подсистемы передачи извещений.

На практике связь между извещателем, оповещателем и системой передачи извещений на объекте всегда осуществляется через приемно-контрольный прибор охранно-пожарной сигнализации.

Рисунок-3 Обобщённая функциональная схема работы датчиков обнаружения

1 - приёмный преобразователь;

2 - излучающий преобразователь;

3 - блок обработки сигнала;

4 - генератор

5 - блок индикации;

6 - блок формирования извещений;

7 - блок питания;

7? - контроль напряжения питания.

Особенностями проектирования и эксплуатации системы ОПС являются:

1. В системе ОПС эксплуатационная надежность, чувствительность и помехоустойчивость каждой из ее функциональных частей не должны уступать друг другу, чтобы обеспечить в целом высокий уровень безопасности объекта. При этом целью создания интегрированной системы сигнализации является повышение надежности и(или) снижение затрат на ее реализацию.

2. При ее обработке и отображении в системе ОПС тревожной и служебно-диагностической информации приоритетной должна являться информация, отвечающая требованиям обеспечения безопасности людей, а также пожарной безопасности объекта.

3. При эксплуатации системы ОПС должно быть организовано реагирование на сигналы тревоги соответствующими службами (персоналом объекта) с учетом возможного комплексного проявления угроз.

На проектирование систем и комплексов охранной сигнализации и инженерно-технических мероприятий по усилению охраны объектов разной охраны на территории Российской Федерации, распространяются строительные нормы "Системы и комплексы охранной сигнализации".

"Инженерно-техническая укрепленность. технические средства охраны. Треблования и нормы проектирования по защите объектов от преступных посягательств РД 78.36.003-2002.[11,c.70].

Данный документ введен с 01.01.2001 взамен РД78.143-92 и РД78.147-93. Эти нормы не распространяются на объекты федеральных органов исполнительной власти и организаций, имеющих ведомственные или отраслевые нормы и требования по их защите, согласованные с ГУВО МВД России, а также на объекты, оборудованные в соответствии с приказами. нормами и требованиями МВД России.

Задания на проектирование рекомендуется выполнять в соответствии с руководящим документом "Системы автоматические пожаротушения, пожарной, охранной и охранно-пожарной сигнализации. Порядок разработки задания на проектирование" РД 25.952-90[12,c.69].

Проектируемые технические средства охраны следует применять в соответствии с отраслевыми и ведомственными нормативными документами и перечнями объектов, подлежащих оборудованию средствами ОПС, утвержденными министерствами и ведомствами в установленном порядке или заказчиком проекта.

Применение для оборудования объектов технических средств охраны должно быть комплексным и учитывать вид и тактику охраны, характер и значимость материальных ценностей, а также возможность их перемещения в рабочее время и изменение конфигурации загрузки охраняемых помещений.

Состав технических средств охраны объектов следует определять в зависимости от принадлежности к группам и подгруппам объектов РД 78.36.003-2002[11,c.70].

Эффективность применения технических средств при охране объектов различных форм собственности зависит от многих факторов, которые необходимо учитывать при организации охраны.

Основные из них:

- затраты на оборудование объекта техническими средствами охраны и их эксплуатацию;

- надежность используемой аппаратуры (интенсивность отказов и

- величина возможного ущерба от краж с охраняемого объекта;

- конструктивно-строительные характеристики зданий и помещений объекта;

- социальные факторы (профилактика преступлений).

С целью повышения достоверности получаемой информации при организации охраны объекта применяют многорубежные комплексы сигнализации. Каждый из рубежей представляет собой совокупность совместно действующих технических средств обнаружения (извещателей), связанных между собой электрической цепью (шлейфом), позволяющей выдать независимое раздельное извещение о проникновении или попытке проникновения нарушителя в охраняемую зону (или несколько зон, составляющих рубеж).

При этом в каждый рубеж сигнализации должны быть включены извещатели, основанные на разных принципах действия.

В случае автономной охраны многорубежная система охранной сигнализации может быть организована с помощью многошлейфного прибора, имеющего раздельную индикацию о срабатывании извещателей, включенных в ШС и составляющих рубеж или его выделенную часть.

Обычно это часть охраняемого объекта, контролируемая одним шлейфом охранной сигнализации (для комплексов охранной сигнализации), одним шлейфом пожарной сигнализации (для установок пожарной сигнализации), одним шлейфом охранно-пожарной сигнализации или совокупностью шлейфов охранной и пожарной сигнализации (для комплексов охранно-пожарной сигнализации).

Рисунок-4 Функциональная схема работы комбинированных датчиков

В более широком понимании это контролируемый объект (или часть объекта), для которого его состояние может быть однозначно отображено с помощью средств индикации, оповещения, или передано на ПЦН, а также обеспечивается раздельное управление (взятие под охрану, снятие с охраны ручным или автоматическим способом, управление объектовым оборудованием и т.д.).

Рисунок-5 Обобщенная схема системы тревожной сигнализации

1 - извещатель; 2, 8 - световой и (или) звуковой оповещатель; 3 - установка управления (охранно-пожарный приемно-контрольный прибор); 4, 10 - блок питания; 5 - устройство, управляемое установкой управления; 6 - программируемое входное устройство (шифрустройство); 7 - сигнальный интерфейс (система передачи извещений); 9 - установка управления (пульт централизованного наблюдения).

2.3 Преимущества использования комбинированных датчиков обнаружения

1. В системе ОПС эксплуатационная надежность, чувствительность и помехоустойчивость каждой из ее функциональных частей не должны уступать друг другу, чтобы обеспечить в целом высокий уровень безопасности объекта. При этом целью создания интегрированной системы сигнализации является повышение надежности и(или) снижение затрат на ее реализацию. 2. При ее обработке и отображении в системе ОПС тревожной и служебно-диагностической информации приоритетной должна являться информация, отвечающая требованиям обеспечения безопасности людей, а также пожарной безопасности объекта.

3. При эксплуатации системы ОПС должно быть организовано реагирование на сигналы тревоги соответствующими службами (персоналом объекта) с учетом возможного комплексного проявления угроз.

Комбинированные датчики, называемые также датчиками двойной технологии, появились относительно недавно и в настоящее время становятся все более популярными.

Преимущество таких датчиков заключается в существенном снижении частоты ложных тревог. Это достигается за счет того, что в одном датчике используется комбинация двух различных физических принципов обнаружения.

Сигнал тревоги выдается только в том случае, если одновременно или в течение небольшого интервала времени срабатывают оба детектора[23,c.71].

Для снижения частоты ложных тревог, используемые принципы обнаружения должны быть такими, чтобы помехи, вызывающие ложные срабатывания, по-разному воздействовали на каждый составляющий комбинацию детектор.

Наибольшее распространение в настоящее время получила комбинация микроволнового активного и ИК-пассивного принципов обнаружения. Гораздо реже используется комбинация ультразвукового и ИК детекторов. Существуют также отдельные образцы датчиков, в которых используются три различных физических принципа обнаружения, однако такие датчики пока не завоевали популярности.

Сигнал тревоги инициируется в случае превышения величиной накопленной энергии некоторого порогового уровня.

Причем для сильных сигналов детектор сразу выдает сигнал тревоги, работая при этом как пороговый, а для сигналов низкого уровня детектор автоматически переключается в режим подсчета импульсов, что существенно снижает вероятность ложных тревог.

Число накапливаемых импульсов зависит от уровня энергии сигналов и может доходить до 25.

Алгоритм обработки сигнала с микроволнового детектора исключает влияние помех как источника ложных тревог в датчике. Цифровая фильтрация осуществляет выделение доплеровских сигналов, характерных для движущегося человеческого тела.

При этом подавляются сигналы постоянной частоты, создаваемые газоразрядными лампами, случайные электромагнитные всплески и радиочастотные помехи. Процессор автоматически настраивается на подавление сетевых помех частоты 50 Гц.

На проектирование систем и комплексов охранной сигнализации и инженерно-технических мероприятий по усилению охраны объектов разной охраны на территории Российской Федерации, распространяются строительные нормы "Системы и комплексы охранной сигнализации".

«Инженерно-техническая укрепленность. Технические средства охраны. Требования и нормы проектирования по защите объектов от преступных посягательств» РД 78.36.003-2002[11,c.70].Эти нормы не распространяются на объекты федеральных органов исполнительной власти и организаций, имеющих ведомственные или отраслевые нормы и требования по их защите, согласованные с МВД России, а также на объекты, оборудованные в соответствии с приказами, нормами и требованиями.

Задания на проектирование рекомендуется выполнять в соответствии с руководящим документом «Системы автоматические пожаротушения, пожарной, охранной и охранно-пожарной сигнализации. Порядок разработки задания на проектирование» РД 25.952-90[12,c.70].

Итак, основное преимущество комбинированных датчиков - существенное уменьшение вероятности ложных тревог. Если бы ложные срабатывания каждого детектора, входящего в комбинированный датчик, вызывались бы абсолютно различными физическими явлениями (то есть эти события были бы независимыми), то вероятность ложной тревоги таких датчиков снижение частоты ложных срабатываний в 100000 раз. В реальной ситуации выигрыш не так велик, но все же достигнутые характеристики впечатляют: у современных комбинированных ИК+микроволновых датчиков среднее время наработки на ложную тревогу доведено до 3000-5000 часов, что существенно превышает аналогичный показатель датчиков других типов.