Периметр — первая линия защиты
Современные электронные системы охраны весьма разнообразны и в целом достаточно эффективны. Однако большинство из них имеют общий недостаток: они не могут обеспечить раннее детектирование вторжения на территорию объекта. Такие системы, как правило, ориентированы на обнаружение нарушителя, который уже проник на охраняемую территорию или в здание. Это касается, в частности, систем видеонаблюдения; они зачастую с помощью устройства видеозаписи могут лишь подтвердить факт вторжения после того, как он уже произошел.
Квалифицированный нарушитель всегда рассчитывает на определенное временное «окно», которое проходит от момента проникновения на объект до момента срабатывания сигнализации. Минимизация этого интервала времени является коренным фактором, определяющим эффективность любой охранной системы, и в этом смысле привлекательность периметральной охранной сигнализации неоспорима.
Периметральная граница объекта является наилучшим местом для раннего детектирования вторжения, т.к. нарушитель взаимодействует в первую очередь с физическим периметром и создает возмущения, которые можно зарегистрировать специальными датчиками. Если периметр представляет собой ограждение в виде металлической решетки, то ее приходится перерезать или преодолевать сверху; если это стена или барьер, то через них нужно перелезть; если это стена или крыша здания, то их нужно разрушить; если это открытая территория, то ее нужно пересечь.
Все эти действия вызывают физический контакт нарушителя с периметром, который предоставляет идеальную возможность для электронного обнаружения, т.к. он создает определенный уровень вибраций, содержащих специфический звуковой «образ» вторжения. При определенных условиях нарушитель может избегнуть физического контакта с периметром. В этом случае можно использовать «объемные» датчики вторжения, обычно играющие роль вторичной линии защиты.
Датчик любой периметральной системы реагирует на появление нарушителя в зоне охраны или определенные действия нарушителя. Сигналы датчика анализируются электронным блоком (анализатором или процессором), который, в свою очередь, генерирует сигнал тревоги при превышении заданного порогового уровня активности в охраняемой зоне.
Общие требования к периметральным системам
Любая периметральная система охраны должна отвечать определенному набору критериев, некоторые из которых перечислены ниже:
Очевидно, что периметральная охранная система должна обладать максимально высокой чувствительностью, чтобы обнаружить даже опытного нарушителя. В то же время эта система должна обеспечивать по возможности низкую вероятность ложных срабатываний. Причины ложных тревог могут быть различными. Система может, например, среагировать при появлении в зоне охраны птиц или мелких животных. Сигнал тревоги может появиться при сильном ветре, граде или дожде. Кроме того, ложная тревога может возникнуть из-за «технологических» причин: неграмотный монтаж датчиков на ограде, неправильная настройка электронных блоков или просто неудовлетворительное инженерное состояние самой ограды, которая может, например, вибрировать при сильном ветре.
Сегодня рынок периметральных систем, как отечественных, так и импортных, весьма широк. Тем не менее, выбрать наиболее эффективную систему, отвечающую специфическим требованиям объекта, иногда бывает непросто. При выборе и проектировании системы нужно учитывать множество факторов — тип ограды, топографию и рельеф местности, возможность выделения полосы отчуждения, наличие растительности, соседство железных дорог, эстакад и автомагистралей, наличие линий электропередач.
Весьма важным фактором является квалификация и опыт организации, которая проектирует и монтирует периметральную систему охраны. Опыт показывает, что зачастую эффективность системы определяется не столько ее исходными техническими параметрами, сколько правильностью выбора и грамотностью ее монтажа.
Для оценки эффективности периметральных систем чаще всего используют специальные испытательные полигоны. Охранные системы там монтируют на стандартных оградах и оценивают их по специальным методикам, имитируя различные действия нарушителя — разрушение ограды, перелезание, подкоп и др.
Специфика применения периметральных систем
Особенность периметральных систем состоит в том, что обычно они конструктивно интегрированы с ограждением и генерируемые охранной системой сигналы в сильной степени зависят как от физико-механических характеристик ограды (материал, высота, жесткость и др.), так и от правильности монтажа датчиков (выбор места крепления, метод крепления, исключение случайных вибраций ограды и т.п.). Очень большое значение имеет правильный выбор типа охранной системы, наиболее адекватно отвечающей данному типу ограды.
Периметральные системы используют, как правило, систему распределенных или дискретных датчиков, общая протяженность которых может составлять несколько километров. Такая система должна обеспечивать высокую надежность при широких вариациях окружающей температуры, при дожде, снеге, сильном ветре. Поэтому любая система должна обепечивать соответсвующую автоматическую адаптацию к погодным условиям и возможность дистанционной диагностики.
Любая периметральная система должна легко интегрироваться с другими охранными системами, в частности, с системой видеонаблюдения.
Такие системы содержат приемник и передатчик СВЧ сигналов, которые формируют зону обнаружения в виде вытянутого эллипсоида вращения. Длина отдельной зоны охраны опредлеятся расстоянием между приемником и передатчиком, а диаметр зоны варьируется от долей метра до нескольких метров.
Принцип действия таких систем основан на анализе изменений амплитуды и фазы принимаемого сигнала, возникающих при появлении в зоне постороннего предмета. Системы применимы там, где обеспечивается прямая видимость между приемником и передатчиком, т.е. профиль поверхности должен быть достаточно ровным и в зоне охраны должны отсутствовать кусты, крупные деревья и т.п.
Применяют радиолучевые системы как при установке вдоль оград, так и для охраны неогражденных участков периметров. Эти системы обычно рассчитаны на обнаружение нарушителя, который предодолевает рубеж охраны в полный рост или согнувшись.
Общим недостатком радиолучевых систем является наличие «мертвых» зон — чувствительность системы понижена вблизи приемника и передатчика, поэтому приемники и передатчики соседних зон должны устанавливаться с перекрытием в несколько метров. Кроме того, радиолучевые системы недостаточно чувствительны непосредственно над поверхностью земли (30 — 40 см), что может позволить нарушителю преодолеть рубеж охраны ползком.
Относительно широкая зона чувствительности системы обуславливает ограниченность ее применения на объектах, где возможно случайное попадание в зону обнаружения людей, транспорта и т.п. В таких ситуациях для предотвращения ложных срабатываний рекомендуется с помощью дополнительной ограды оборудовать предзонник.
Блоки радиолучевых систем устанавливают либо на грунте (с помощью специальных стоек), либо на ограде или стене здания. При установке системы на грунте требуется подготовить охраняемую зону — спланировать территорию, удалить кустарники, деревья и посторонние предметы. При эксплуатации необходимо периодически выкашивать траву и убирать снег. При значительной высоте снежного покрова (более 0,5 м) необходимо изменить высоту крепления блоков на стойках и провести их дополнительную юстировку.
Рассмотрим несколько радиолучевых периметральных систем
Система «Гефест», выпускаемая предприятием Дедал, предназначена для охраны огражденных и неогражденных рубежей длиной от 10 до 200 метров. Она позволяет обнаруживать человека передвигающегося в полный рост или согнувшись. Зона чувствительности имеет высоту 2,5 м и ширину 5 м. Приемник системы анализирует изменения амплитуды сигнала и при превышении заданного порога включает реле тревоги. В системе применен оригинальный алгоритм обработки обнаружения с раздельной регулировкой чувствительности для ближних и среднего участков зоны чувствительности. Система не срабатывает при появлении в зоне мелких животных или птиц; она устойчива к воздействиям снега, дождя и ветра.
В комплект поставки входят передатчик, приемник, блок питания, монтажный комплект и соединительные кабели. Приемник и передатчик 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 системы.
Аналогичная по назначению система «Грот» позволяет защищать участки периметра длиной до 300 м при ширине зоны обнаружения 6 м. Усовершенствованная конструкция блоков приемника и передатчика позволила повысить однородность электромагнитного поля и практически исключить области малой чувствительности на краях зоны. Система сохраняет работоспособность и не требует дополнительной настройки при высоте снежного покрова до 70 см.
Для зон длиной до 500 м можно использовать радиолучевое охранное устройство «Барьер», по конструктивным данным аналогичное системе «Гефест».
Периметральная радиолучевая система РЛД-94 выпускается в трех модификациях: для участков длиной 30, 100 и 300 м. Модификации на 100 и 300 м представляют собой базовый комплект (на 30 м), оснащенный дополнительными отражателями. В приборе используется импульсный синхронный режим работы, что позволяет снизить энергопотребление и повысить помехоустойчивость к воздействию электромагнитных помех. Система РЛД-94 широко используется в охранных комплексах АЭС, крупных предприятий, таможенных терминалов и др.
Из зарубежных радиолучевых систем, представленных на российском рынке, можно отметить «Модель 16001» фирмы Senstar-Stellar (США). Система позволяет защищать зоны длиной до 240 м и предназначена для установки на земле, на торце ограды или на стене здания. Отличительная особенность передатчика — возможность регулировки угловой ширины диаграммы излучения в пределах от 11О до 24О и таким образом оптимизировать поперечное сечение чувствительной зоны.
Широкий спектр радиолучевых охранных приборов выпускает итальянская компания CIAS. Приборы серии Ermusa отличаются компактностью и предназначены для использования как в помещениях, так и на улице для барьеров протяженностью 40 — 80 м. Приборы выпускаются в нескольких модификациях — для рубежей протяженнностью 50, 80, 120 и 200 м. Используемые в блоках параболические антенны обеспечивают малую расходимость луча, что позволяет использовать эту систему даже в условиях интенсивного городского движения. Частота излучения передатчика — 10,58 ГГц, питание — от аккумуляторной батареи или сетевого адаптера. Диаметр блока — 310 мм, глубина — 270 мм, масса — 3кг. Блоки монтируются на сборных металлических штангах, позволяющих устанавливать излучатель и приемник на высоте до 1 метра. Со штангой конструктивно объединена коробка для блока питания и аккумулятора. Диапазон рабочих температур -25О до +55О С.
Все перечисленные системы обеспечивают только одну зону охраны и применяются на прямолинейных участках периметра. На участках с непрямолинейной границей или при сложном рельефе местности нужно использовать многозонную систему, состоящую из нескольких комплектов аппаратуры. Для небольших объектов были разработаны многозонные радиолучевые системы, имеющие один общий блок обработки сигналов.
В комплект системы «Протва» входит пять приемо-передающих пар и блок анализатора сигналов. Каждая приемо-передающая пара позволяет защитить участок длиной до 100 м. Весь комплект хорошо подходит для охраны, например, небольшого склада — 4 зоны периметра и 1 зона охраны ворот. Имеются режимы дистанционного контроля и ручного отключения любого канала. Система питается от сети переменного тока (220 В или 36 В) или от источника постоянного тока 24 В. Рабочая температура от -50О до +50О С; влажность — до 98% (при температуре +35О С).
Для специальных применений создана быстроразворачиваемая полевая система «Витим». Она используется для организации временных рубежей охраны на неподготовленных территориях. Комплект состоит из 11 приемо-передающих устройств, позволяющих организовать 10 отдельных участков охраны протяженностью по 100 м. Каждая из 11-ти стоек содержит встроенный аккумулятор для питания приборов. Приемники подключены к выносному блоку индикации, который показывает номер участка, в котором возник сигнал тревоги. Особенность системы — использование радиолуча для подачи сигналов тревоги. Это позволяет оперативно развернуть систему — для установки и настройки 10 зон требуется не более 1 часа. Прибор широко используется на объектах Министерства обороны.
Все перечисленные выше радиоволновые детекторы являются «двухпозиционными» устройствами — в комплект входят передатчик и приемник. Более простыми и дешевыми являются «однопозиционные» устройства, представлющие по сути дела маломощные радары. Они могут применяться для защиты участков протяженностью до 20 м — ворота и окна складов, зоны въезда транспорта и т.п. Особенность однопозиционных систем по сравнению с двухпозиционными — менее четкая граница чувствительной зоны, «размытость» ее краев.
>Однопозиционные системы «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 зоны — 5 х 5 м. Однопозиционный прибор «Агат-СП3У» можно использовать 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 зоны — 20 х 5 х 5 м. Во всех приборах серии «Агат» обеспечены регулировка чувствительности и адаптивный порог срабатывания.
Чувствительным элементом такой системы является пара расположенных параллельно проводников (кабелей), к которым подключены соответственно передатчик и приемник радиосигналов. Вокруг проводящей пары («открытой антенны») образуется чувствительная зона, диаметр которой зависит от взаимного расположения проводников. При появлении человека в зоне чувствительности сигнал на выходе приемника изменяется и система генерирует сигнал тревоги.
При использовании радиоволновых систем на оградах, кабели устанавливают либо на специальных стойках на верхнем торце ограды, либо непосредственно на поверхности ограды.
Выпускаются модификации радиоволновых систем также для защиты неогражденных территорий. При этом кабели устанавливают в грунт на глубину 15 — 30 см. Такая система охраны является скрытой, но подвержена сильному влиянию погодных условий, снижающих стабильность ее параметров.
Преимущества радиоволновых систем перед лучевыми — независимость от профиля почвы и точное следование линии ограды.
Одно из наиболее известных отечественных охранных устройств радиоволнового типа — система «Уран-М»— разработка предприятия НИКИРЭТ (г. Заречный, Пензенская обл.). Двухпроводная линия закрепляется на вертикальных или наклонных кронштейнах (консолях), выполненных из диэлектрика (входят в комплект поставки). В качестве проводников используется провод полевой телефонной связи П-274М, обеспечивающий достаточную механическую прочность и стойкость к атмосферным воздействиям. Длина одной зоны охраны находится в пределах от 10 до 250 м. Расстояние между соседними кронштейнами обычно составляет 6...8 м, в районах с сильными ветрами его рекомендуется уменьшать до 3...4 м.
Для протяженных периметров используют несколько комплектов «Уран-М». Для исключения влияния соседних зон предусмотрен режим взаимной синхронизации до 22 — 25 отдельных комплектов. Радиоволновые системы можно устанавливать практически на любых жестких оградах (кирпич, бетон, металл).
В состав системы «Уран-М» входят: задающий блок, подключаемый с одной стороны проводной линии, и блок обработки сигналов, подключаемый с другой стороны линии. Задающий блок формирует импульсный высокочастотный сигнал, создающий электромагнитное поле между проводниками. Зона обнаружения имеет в поперечном сечении вид эллипса, в фокусах которого расположены проводники. Расстояние между проводниками обычно составляет 0,4 м; при этом зона обнаружения имееть размер 0,5 х 0,8 м.
Система настраивается для детектирования объекта массой более 30 — 40 кг и не срабатывает при попадании в зону птиц или мелких животных. Система не срабатывает при движении транспорта на расстоянии более 3 м от чувствительных проводников. Напряжение питания 20...30 В, ток питания — не более 100 мА. Обеспечен режим дистанционного контроля работоспособности. Охранное устройство устойчиво к воздействию сильного дождя (до 40 мм/час), снега, града и ветра со скоростью до 20 м/сек. Электронные блоки имеют размеры 255 х 165 х 110 мм, они сохраняют работоспособность в температурном диапазоне от -40О до +40О. Конструкция блоков обеспечивает защиту от внешних электромагнитных помех и высокой влажности.
Американская компания Senstar-Stellar предлагает радиоволновое устройство “H-Field” с кабелями, укладываемыми непосредственно в землю. Такая система 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 примерно 2-х метров друг от друга. Вокруг кабелей над поверхностью почвы формируется электромагнитное поле (зона обнаружения) шириной 3м и высотой 1 м. Максимальная длина одной зоны обнаружения — 150 м. Кабели подключаются соответственно к приемнику и передатчику (или к общему приемо-передающему блоку — трансиверу). Эффективность детектирования нарушителя обеспечивается тем, что для выбранной частоты человеческое тело представляет собой как бы антенну размером в 1/4 длины радиоволны и поэтому нарушитель сильно изменяет параметры принимаемого сигнала.
Алгоритм обработки сигналов в системе “H-Field” предполагает выполнение трех условий:
Система “H-Field” обеспечивает скрытную установку датчиков при произвольном профиле линии охраны. Кабели нечувствительны к сейсмическим и акустическим воздействиям, их можно монтировать в грунте, под асфальтовыми дорогами и др.
Одна из современных радиоволновых технологий обнаружения получила наименование RAFID — Radio Frequency Intruder Detection (Радиочастотное Детектирование Вторжения). Эта охранная система создана английской компанией Geoquip, широко известной своими периметральными системами на сенсорных микрофонных кабелях.
В простейшем случае система RAFID содержит пару «Излучающих Фидеров» (ИФ), один из которых является излучающей, а другой — приемной антенной радиочастотного поля. Выходной сигнал приемника непрерывно контролируется анализатором.
ИФ представляет собой специально сконструированный коаксиальный кабель, содержащий внутренний провод, изолированный диэлектриком от внешнего экрана. Внешний экран может представлять собой медную оплетку, похожую на оплетку обычного коаксиального кабеля. Особенностью ИФ являются так называемые «порты», т.е. отверстия в экране, расположенные с регулярными интервалами. Конструкция кабеля обеспечивает излучение электромагнитного поля при пропускании по нему тока. Вблизи обоих кабелей формируется невидимое электромагнитное поле, конфигурация которого зависит от взаимного расположения ИФ.
Попавший в радиочастотное поле объект изменяет фазу и амплитуду принимаемого сигнала (эффект Допплера), в результате чего анализатор генерирует сигнал тревоги.
Кабели располагают параллельно друг другу и монтируются на жесткой стене или другом ограждении, обеспечивая зону детектирования. (Расстояние между кабелями и их расположение определяются конкретными требованиями заказчика и условиями детектирования).
Кабели системы RAFID устанавливаются на жестких оградах (бетон, кирпич, дерево) или непосредственно в грунте. Количество линий кабеля (2 или 3) и их расположение на ограде определяются задачей, стоящей перед охранной системой. Так, если нужно регистрировать нарушителя, пытающегося перелезть через ограду, то кабели располагаются вблизи средней линии ограды (примерно на половине ее высоты). При этом вблизи нижней части ограды может быть оставлена нечувствительная зона — «аллея для животных», на которых не должна реагировать система. Если же нужно обнаружить нарушителя, только приближающегося к линии периметра, то в этом случае один из кабелей крепят в нижней части ограды или непосредственно в почве на некотором расстоянии от стены.
Для обработки сигналов в системе применен мощный процессор, позволяющий проводить «обучение» системы непосредственно 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 система выдает сигнал тревоги. Система практически не подвержена влиянию таких атмосферных факторов, как дождь, туман, град, снег, дым и применяется в различных климатических зонах.
В первой части статьи мы рассмотрели некоторые системы охраны периметров, использующие радиоизлучение — радиолучевые и радиоволновые. В настоящем разделе описаны охранные системы, базирующиеся на применении оптического (инфракрасного) излучения, а также так называемые «емкостные» системы.
Активные лучевые ИК системы
Лучевые инфракрасные системы (их часто называют также линейными активными оптико-электронными извещателями) состоят из передатчика и приемника, располагаемых в зоне прямой взаимной видимости. Такой датчик формимует сигнал тревоги при прерывании луча, попадающего на фотоприемный блок. Отличительная особенность активных лучевых систем — возможность создания очень узкой зоны обнаружения. На практике сечение чувствительной зоны определяется размером используемых в оптических блоках линз. Это особенно важно для объектов, вокруг которых невозможно создать зону отчуждения. Однако, как и радиолучевые, ИК-лучевые системы могут применяться только на прямолинейных участках периметров или оград.
Основная проблема лучевых ИК-охранных приборов — ложные срабатывания при неблагоприятных атмосферных условиях (дождь, снегопад, туман), уменьшающих прозрачность среды. Надежность в таких случаях обеспечивают за счет многократного превышения энергиии луча над минимальным пороговым значением, необходимым для срабатывания датчика.
Источником помех может быть также прямая засветка приемника солнечными лучами. Чаще сего это случается на закате или рассвете, когда солнце стоит низко над горизонтом. Согласно рссийским стандартам датчик должен сохранять работоспособность при естественной освещенности не менее 10000 лк и не менее 500 лк — от электрических осветительных приборов. Большинство современных отечественных и зарубежных лучевых датчиков имеют специальные средства фильтрации фонового излучения и отвечают указанным выше требованиям. Однако для обеспечения высокой помехозащищенности от засветки очень важно правильно юстировать датчик при его настройке и выполнять все рекомендации изготовителя по монтажу.
Кроме того, ИК системы могут срабатывать при попадании в луч птиц, листьев и веток деревьев или др. Для повышения устойчивости и надежности ИК-лучевых систем их делают многолучевыми (обычно используют 2 или 4 независимых луча), а также применяют схемы автоматической обработки сигналов, минимизирующие влияние внешней среды.
Специальные меры принимают для согхранения работоспособности датчиков в зимних условиях, при возможности обмерзания или налипания снега на оптические поверхности блоков. Достаточно надежными методами борьбы с указанными явлениями служат специальные козырьки на оптических фильтрах и внутренние обогреватели оптико-электронных блоков.
Одними из самых распространенных отечественных ИК-лучевых охранных приборов являются извещатели серии СПЭК. Комплект СПЭК-75 содержит блок излучателя, блок фотоприемника и комплект для монтажа. Система обеспечивает угол расходимости оптического пучка 3 градуса и позволяет организовать однолучевой рубеж охраны длиной до 75 м (на улице). Излучатель генерирует в диапазоне ближнего ИК-спектра на длине волны 0,8...0,9 мкм, сигнал тревоги включается при прерывании луча на заданный промежуток времени. Для обеспечения работы в неблагоприятных условиях (дождь, снегопад, туман) излучатель имеет 100-кратный запас по мощности излучения. Приняты меры для исключения ложных срабатываний от солнечной засветки (10000 лк).
Электронные блоки идентичны по конструкции, они имеют размеры 140 х 145 х 65 мм. Для юстировки системы можно использовать специально подключаемый для этой цели вольтметр. Номинальное напряжение питания -12 В, потребляемый ток — не более 60 мА. Диапазон рабочих температур от -40О до +50ОС. Для организации двухлучевого барьера используют второй комплект извещателя.
Выпускаются также модификации серии СПЭК для зон охраны до 175 метров.
Более совершенным и мощным является отечественный ИК-лучевой извещатель «Рубеж-3М». Комплект включает две пары приемо-передающих блоков, управляемых общим блоком контроля. В приборе применена импульсная модуляция ИК-излучения и синхронный прием, что позволило повысить дальность действия и реализовать параллельную работу нескольких излучателей в многолучевых барьерах. Комплект позволяет организовать двухлучевой контур охраны на длине участка 300 м или два отдельных однолучевых рубежа на длине до 600 м. С помощью двух комплектов Рубеж-3М можно также создать 4-лучевой барьер с повышенной помехозащищенностью. Система работоспособна даже при густом тумане, когда «метеорологическая дальность видимости» уменьшается до 180 м. Аппаратура выдает сигнал тревоги, если луч перекрывается на время не менее 100 миллисекунд, что соответствует движению человека со скоростью до 5 метров в секунду (18 км/час).
Блоки излучателя и фотоприемника системы Рубеж-3М помещены в идентичные металлические корпуса, укрепляемые на поворотных кронштейнах. Габаритные размеры блока (с кронштейном) — 275 х 190 х 120 мм. Внутри блоков имеются устройства подогрева, что обеспечивает работоспособность при температуре до -45ОС. На неогороженных территориях блоки устанавливают на специальных стойках. Минимальная рекомендуемая высота луча над землей — 0,3 м, что позволяет обнаружить ползущего нарушителя. При наличии оград блоки обычно укрепляют вдоль верхнего края ограды.
Практически все зарубежные ИК-лучевые охранные приборы объединяют в общем корпусе двухлучевую или четырехлучевую синхронную систему. На российском рынке широко представлены ИК-лучевые датчки фирм C&K, Atsumi, Visonic, Optex, Alarmcom и др.
По конструкции блоки передатчика и приемника аналогичны. Лицевая крышка выполнена из ударопрочного пластика, прозрачного только для ИК-излучения. Крышка имеет специальный выступающий козырек, препятствующий осаждению инея на наружной поверхности. Под крышкой находится электронно-оптический блок с двумя линзами, смонтированными на поворотной платформе. Угловое положение платформы регулируется при юстировке в пределах (+/-90О) по горизонтали и (+/5О) по вертикали винтами. Для облегчения юстировки в поворотную платформу встроен специальный миниатюрный видоискатель, позволяющий точно навести линзы на второй блок системы. Для точной юстировки системы по уровню принимаемого сигнала в блоке приемника имеются гнезда для подключения вольтметра. Здесь же расположены регулятор времени срабатывания датчика и светодиодные индикаторы («грубая настройка» и «тревога»), используемые при настройке прибора. Оптико-электронный блок фиксируется на монтажной плате, которую обычно крепят к вертикальной штанге с помощью хомута.
Регулятор допустимого времени перекрытия лучей, установленный в блоке приемника, позволяет изменять время срабатывания от 500 миллисекунд (сравнительно медленное перелезание через ограду) до 50 миллисекунд (очень быстро бегущий человек). Обычно рекомендуется устанавливать время пересечения луча не более 70-100 мс, чтобы обеспечить достаточную чувствительность системы. Датчики серии АХ фирмы OPTEX обеспечивают дальность обнаружения от 22 до 150 метров на улице и от 40 до 300 метров в помещении. Для питания используется источник постоянного тока с напряжением 10,5...28 В, потребляемый ток — не более 46 мА, диапазон рабочих температур от -35О до +55ОС при влажности до 95%.
Для объектов с высокой степенью защиты иногда применяют ИК-лучевые системы с числом лучей от 4-х до 8-ми. Среди таких многолучевых систем можно упомянуть датчик IPS 600 фирмы GPS (Италия), датчики серии IS 400 фирмы Alarmcom (Швейцария) или датчики серии IPID фирмы ECSI (США). Конструктивно многолучевые ИК датчики обычно выполняют в виде вертикальных штанг высотой примерно до 3,5 метров. Многолучевые системы используют чаще всего для охраны военных объектов, объектов атомной энергетики, крупных промышленных предприятий.
Пассивные ИК системы
Такие «однопозиционные» системы представляют собой пассивные ИК-детекторы с пространственной диаграммой чувствительности в виде луча. Они проще в монтаже и настройке, чем двухпозционные ИК-лучевые системы и используются в основном там, где нужно перекрыть короткие участки периметра — зоны въезда транспорта, разрывы в ограждениях, ворота, оконные проемы и т.п. Для таких датчиков характерно большее поперечное сечение чувствительной зоны, чем для лучевых оптических датчиков.
Пассивные ИК барьеры IS 402 и IS 412 фирмы Alarmcom (Швейцария) предназначены для уличной эксплуатации в сложных атмосферных условиях. Датчик IS 402 выполнен в прочном алюминиевом корпусе с козырьком, защищающим от солнечной засветки. Датчик IS 402 формирует зону чувствительности в виде «занавеса» длиной 100 м и высотой до 4 м. Датчик IS 412 имеет повышенную чувствительность и обеспечивает зону длиной 150 м.
Однопозиционные пассивные ИК-датчики для охраны периметров выпускает английская компания Security Enclosures Ltd (SEL). В открытом пространстве датчик Redwall-100Q, использующий технологию «квадруплексного» (четырехканального) детектирования, обеспечивает зону чувствительности длиной 100 м и поперечным сечением 3 м. Усовершенствованный двухсекционный датчик Megared-180Q позволяет защищать зону длиной до 180 м. Одна из секций датчика предназначена для детектирования в «ближней» зоне, а другая — в «дальней». Сигналы от секций датчика можно использовать, например, для управления поворотной видеокамерой. Одна из модификаций детектора фирмы SEL — комбинированный датчик Redwatch-100Q — объединяет в себе пассивный ИК-датчик и встроенную миниатюрную видеокамеру, поле зрения которой совпадает с чувствительной зоной ИК-датчика. Возможность оперативной визуальной проверки ситуации в «тревожной» зоне сильно повышает общую эффективность охраны.
Для повышения устойчивости к внешним факторам и снижения частоты ложных срабатываний периметральные ИК-детекторы иногда конструктивно объединяют с СВЧ-датчиками. Примером такого комбинированного прибора (иногда их назывют датчиками двойной технологии) является детектор серии DT-900 фирмы C&K. Два канала обнаружения — пассивный инфракрасный и радиоволновой — позволяют обеспечить высокую обнаруживающую способность при хорошей устойчивости к помехам. Датчик снабжен тройной системой самодиагностики; он имеет специальный активный оптический датчик, сигнализирующей о попытке умышленной блокировки прибора путем перекрытия чувствительной зоны. Микропрцессор с памятью событий позволяет выбирать оптимальный аглгоритм обнаружения вторжения в различных окружающих условиях. В зависимости от используемой фокусирующей оптики дальность действия датчика составляет 37 м (сечение зоны 3 м) или 61 м (сечение 5 м).
Оптоволоконные кабели, используемые обычно для передачи информации, можно использовать также и в качестве датчиков для периметральных охранных систем. Деформация оптоволоконного кабеля изменяет его оптические параметры (показатель преломления и др.) и, как следствие, характеристики прошедшего через волокно лазерного излучения. В силу специфики используемых физических принципов оптоволоконные системы отличаются очень малой восприимчивостью к любым электромагнитным помехам, что позволяет использовать их в неблагоприятной электрофизической обстановке.
Оптоволоконные кабели проявляют несколько физических эффектов, позволяющих применять их в качестве периметральных датчиков. Во всех случаях к одному концу кабеля подключен миниатюрный полупроводниковый лазер, генерирующий когерентное излучение. Противоположный конец кабеля состыкован с фотодиодом (приемником), преобразущим оптический сигнал в электрический. Анализатор сравнивает принимаемый сигнал с эталонным, который соответствует невозмущенному состоянию сенсора, и детектирует внешние воздействия на периметр (смещения, вибрации или сжатия кабеля).
В охранной системе Model M106E фирмы Fiber SenSys (США) используется метод регистрации межмодовой интерференции. Лазер излучает несколько десятков близких по частоте мод (спектральных линий) с определенным распределением энергии по спектру. Если оптоволоконный кабель подвергается механическим воздействиям, то на его выходе регистрируемый приемником спектр излучения меняется, что позволяет детектировать деформации кабеля.
В оптоволоконной системе фирмы Sabreline (США) используется эффект изменения распределения излучения по поперечному сечению при деформации волокна. На выходе многомодового оптоволокна наблюдается так называемая «спекл-структура» (speckle-structure), представляющая собой нерегулярную систему светлых и темных пятен. Для детектирования деформаций кабеля здесь применяют пространственно-чувствительные фотоприемники.
Оптоволоконные системы серии FOIDS (изготовитель фирма Mason & Hanger, США) используют принцип двухлучевой интерферометрии. Луч лазера расщепляется на два и направляется в два идентичных одномодовых оптических кабеля, один из которых является детектирующим, а другой — опорным. На приемном конце оба луча образуют интерференционную картину. Механические воздействия на детектирующий кабель приводят к изменениям интерференционной картины, которые регистриуются фотоприемником.
Интересной особенностью оптоволоконных систем является возможность их применения для защиты не только оград, но и неогражденных территорий. В последнем случае волокно располагают под поверхностью земли, в канавке, заполненной гравием. При этом, как показали испытания в Sandia National Laboratories (США), система способна регистрировать шаги идущего или бегущего человека.
Среди отечественных разработок оптоволоконных периметральных систем можно отметить систему «Ворон». Основой системы являются серийно выпускаемые извещатели, состоящие из двух герметичных блоков — лазерного передатчика и фотоприемника. Между этими блоками располагается чувствительный элемент — специальный оптоволоконный кабель. Обработка сигналов осуществляется с помощью анализатора или с помощью специального обучаемого процессора, использующего принципы искусственного интеллекта. Обучение процессора происходит после монтажа на конкретном объекте с имитацией реальных сигналов вторжения.
К ограничениям применения оптоволоконных систем можно отнести сложность процедуры сращивания и ремонта кабелей в полевых условиях (требуется применение микроскопа и дорогостоящего устройства для сварки волокон). Опыт практического применения оптоволоконных периметральных систем сравнительно невелик, но потенциальные тактико-технические характеристики таких приборов в части невосприимчивости к электромагнитным помехам вызывают серьезный интерес.
Датчик емкостной системы представляет собой один или несколько металлических электродов, укрепленных на изоляторах вдоль ограды, и является, по сути дела, антенной системой. Такая система часто выполняется в виде металлического козырька и устанавливается с помощью специальных стоек и изоляторов на уже существующем ограждении. Наиболее эффективны на объектах, оборудованных прочными жесткими оградами (железобетонные плиты, кирпичные стены, сварные металлические панели и т.п.).
Антенная система подключается к электронному блоку, генерирующему электрический сигнал и измеряющему емкость антенной системы. Когда человек приближается к электродам или касается их, емкость антенной системы изменяется, что регистрируется электронным блоком, выдающим сигнал тревоги.
Конфигурация зоны обнаружения определяется методом крепления электродов. При установке основного электрода вдоль верхнего торца ограды система эффективно регистрирует лишь попытки перелезания. Если электроды смонтированы вдоль средней линии ограды, то система срабатывает уже при приближении нарушителя к периметру.
Наиболее широко применяемыми отечественными средствами охраны периметров, использующими емкостный метод обнаружения, являются приборы серии «Радиан». Системы «Радиан-М» и «Радиан-13» предназначены для защиты металлических оград и козырьков, имеющих вид сетчатого, решетчатого или проволочного барьера. Протяженность зоны обнаружения составляет от 10 до 500 м; в комплект поставки входят электронный блок и специальные изоляторы для крепления козырька. Электронный блок имеет размеры 326 х 207 х 540 мм; он питается от источника постоянного тока напряжением 20 — 31 В, потребляемый ток — 70 мА, диапазон рабочих температур — от -50О до +50ОС. Система обеспечена мерами грозозащиты.
Усовершенствованная модификация приборов этой серии — система «Радиан-14». Она отличается использованием двухканального алгорима обработки сигналов с анализом «активной» и «реактивной» составляющих сигнала. Это позволяет отстроиться от помех, создаваемых атмосферными осадками и снизить вероятность ложных срабатываний от импульсных радиопомех. Кроме этого, в системе предусмотрено более простое крепление чувствительных электродов на ограде. Конструкторы отказались от специальных изоляторов-переходников и проводники антенной системы крепятся на пластмассовых кронштейнах, монтируемых непосредственно на ограде. Типичный чувствительный элемент состоит из трех параллельных проводников, образующих над основной оградой барьер высотой около 0,8 м. В комплект поставки системы «Радиан-14» входят электронный блок, пластмассовые кронштейны, провод антенной системы и крепежный комплект. Длина охраняемого участка — до 500 м, диапазон рабочих температур — от -50О до +50ОС. Электронный блок имеет размеры 320 х 223 х 95 мм; напряжение питания 20 — 30 В, потребляемая мощность 0,5 Вт.
Одним из наиболее известных у нас зарубежных охранных устройств емкостного типа является система “E-Field” фирмы Senstar-Stellar (США). Сенсор такой системы представляет собой конструкцию из 3-х проводников, устанавливаемых на кронштейнах, которые крепятся к ограде (крыше) или устанавливаются вокруг открытых неогражденных территорий. Центральный передающий электрод антенной системы подключен к источнику сигнала, а два боковых — анализатору (однозонному или двухзонному). Как генератор, так и анализатор смонтированы в общем корпусе.
При попадании нарушителя в зону обнаружения анализатор отслеживает изменения сигналов и при превышении заданного порога активности выдает сигнал тревоги.
Анализатор системы “E-Field” оценивает сигнал по трем характеристикам:
Сигнал тревоги выдается при одновременном наличии всех трех факторов, что обеспечивает весьма низкую вероятность ложных срабатываний. Система “E-Field” может эффективно применяться для обнаружения разрушения ограды или перелезания через нее, а также для обнаружения подкопов или приближения нарушителя к линии периметра.
Емкостные периметральные системы весьма универсальны и привлекательны своей нечувствительностью к неровностям профиля почвы или линии ограды. Отечественные емкостные охранные системы в целом отличаются достаточно высокой надежностью и широко используются на различных объектах в течение последних 20 — 30 лет.
Большое разнообразие периметральных охранных систем не позволяет охватить их в одной статье. В третьем, заключительном разделе данной публикации мы рассмотрим различные вибрационно-чувствительные системы на сенсорных кабелях и дискретных сейсмических датчиках. Также будут кратко описаны некоторые контактно-обрывные периметральные детекторы и системы «активной» охраны территорий.
В предыдущих номерах были рассмотрены периметральные охранные системы различных видов: оптические, радиоволновые, радиолучевые, емкостные и др. В данной, заключительной части статьи описаны периметральные системы, чувствительные к вибрациям, и использующие в качестве источников сигнала сенсорные (микрофонные) кабели или сейсмические датчики.
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. 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 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.
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, 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.
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, 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.
На московской выставке систем безопасности MIPS-98 трибоэлектрический кабельный охранный комплекс был представлен турецкой компанией Perpro. 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, 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 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 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. Максимальная длина зоны охраны — 400 м.
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. 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.
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.
Системы, как правило, обеспечивают скрытую установку и позволяют защитить как огражденные, так и неогражденные периметры.
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 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. 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. 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.
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.
Такие барьеры можно устанавливать на уже существующих ограждениях или ставить отдельно от них. Стальные проводники диаметром 2,5 мм располагают на расстояниях 95 мм друг от друга и натягивают между металлическими стойками по всей высоте барьера (от 1 до 3 метров). Эти проводники одновременно выполняют роли сенсоров и электрошоковых электродов. Контроллер системы Electro-Fence может управлять одной, двумя или шестью зонами охраны. Он регистрирует попытки вторжения и генерирует сигнал тревоги, контролирует напряжение на проводниках, а также детектирует попытки обрезать или замкнуть проводники.
Защита периметра — комплексная задача, для эффективного решения которой очень важен правильный выбор охранной системы и оптимальное сочетание физического барьера, затрудняющего проникновение на объект, со средствами охранной сигнализации. Среди множества современных периметральных охранных систем невозможно выделить одну, которая была бы самой универсальной и наилучшей со всех точек зрения. Поэтому при проектировании систем охраны периметра необходимо учитывать множество факторов: возможность выделения полосы отчуждения, рельеф местности, конструкцию и материал ограды, растительность, наличие вблизи железных или автомобильных дорог и др.
Специфика российских условий проектирования и эксплуатации периметральных систем связана с разнообразием климатических условий. Система должна выдерживать сезонные колебания температуры, сильные ветры, снегопады и метели, иней, град, дожди, туманы и т.п. Все эти факторы, а также экономические ограничения, делают выбор оптимальной периметральной системы непростым делом, требующим высокой квалификации проектировщика и умения ориентироваться во всем многообразии выпускаемых сейчас технических средств охраны.
Принцип действия всех описанных выше охранных систем основан на использовании электромагнитных волн радиочастотного диапазона. Однако для охраны периметров разработаны и успешно применяются и другие системы, работающие с детекторами различных типов: оптические инфракрасные датчики (лучевые и пассивные), сейсмические вибрационные датчики, микрофонные кабели, емкостные системы, волоконно-оптические кабели и др.
Автор: Введенский Б.С