28 июля 2004
Е. Дука. Системы и оборудование охраны периметров. Часть 2.
Е. Дука
Системы безопасности №6, 2003
Продолжаем обзор систем и оборудования охраны периметра, начатый в предыдущем номере журнала (см. также публикацию № 10449 на Daily.Sec.Ru), и предлагаем вкратце их сравнительный анализ, а также результаты натурных испытаний некоторых из описанных систем.
Инфракрасные (оптические) системы
Инфракрасные системы охраны подразделяются на два типа: активные ИК-системы и пассивные. Активные лучевые ИК-системы состоят из передатчика и приемника излучения (инфракрасная часть спектра), расположенных в зоне прямой видимости. При прерывании луча, попадающего в приемный блок, формируется сигнал тревоги. Особенностью активных ИК-систем является возможность создания узкой зоны обнаружения, что особенно важно для объектов, вокруг которых нельзя создать зону отчуждения. Пассивные ИК-системы основаны на принципе регистрации теплового излучения в диапазоне примерно от 8 до 14 мкм и имеют специальные линзы, которые формируют пространственную диаграмму чувствительности нужной конфигурации. Пассивные ИК-приборы проще в монтаже и настройке, чем активные, и используются обычно там, где нужно охранять относительно короткие участки периметра. Активные и пассивные ИК-системы рассмотрены в табл. 1 и 2.
Таблица 1. Активные ИК-системы
Таблица 2. Пассивные ИК-системы
Емкостные системы
Чувствительным элементом емкостных систем являются металлические электроды, имеющие различную конфигурацию и монтирующиеся, как правило, на изоляторах вдоль ограды. Система электродов подключается к электронному блоку, генерирующему сигнал и измеряющему емкость системы. При приближении к ограде, попытке перелезания емкость системы в зоне обнаружения меняется и анализатор выдает тревожный сигнал. Емкостные системы используются также для защиты внутренних помещений, отдельных предметов, средств транспорта (табл. 3).
Таблица 3. Емкостные системы
Системы с волоконно-оптическими кабелями
Достаточно широкое применение в периметральных охранных системах получили волоконно-оптические кабели, используемые обычно для передачи информации. В основе принципа обнаружения нарушителя здесь лежит явление изменения оптических свойств оптоволокна при его деформации. В одних оптоволоконных системах используется метод регистрации межмодовой интерференции. Лазер излучает несколько близких по частоте мод (спектральных линий) с определенным распределением энергии по спектру. Если оптоволоконный кабель деформируется, принимаемый спектр сигнала меняется.
В других системах реализован эффект изменения распределения излучения по поперечному сечению при деформациях кабеля. На выходе применяют пространственно-чувствительный фотоприемник. Можно использовать также принцип двухлучевой интерферометрии. Луч расщепляется на два и направляется в два идентичных кабеля - детектирующий и опорный. Деформация чувствительного кабеля приводит к изменению интерференционной картины на приемном конце. Оптоволоконные системы, так же как и радиоволновые, могут использоваться для охраны огражденных и неогражденных периметров (табл. 4). В первом случае кабель крепится непосредственно на ограде, во втором укладывается в грунт.
Таблица 4. Системы с волоконно-оптическими кабелями
Системы с оптоволокном в качестве сенсора могут применяться также для охраны морских и подводных рубежей. Примером может служить разработанная израильской фирмой TSS система F-8000-Marinet. Чувствительным элементом этой системы является сеть, спаянная из оптического волокна и защищенная специальной оболочкой от соленой воды.
Вибрационно-чувствительные системы
Пожалуй, самое широкое применение для охраны периметров получили вибрационно-чувствительные системы. Принцип действия их основан на регистрации вибраций или деформаций ограды при попытках преодолеть ее или разрушить. Датчиком обычно служит сенсорный кабель, который преобразует механические деформации в электрический сигнал, поступающий на анализатор, выдающий сигнал тревоги. В качестве чувствительного элемента могут использоваться обычные телефонные кабели, и тогда в основе работы заложен так называемый трибоэлектрический эффект - появление электрических зарядов при деформациях кабеля. В современных вибрационно-чувствительных системах применяется специально разработанный электромагнитный микрофонный кабель. Различные типы применяемых вибрационно-чувствительных систем приведены в табл. 5.
Таблица 5. Вибрационно-чувствительные системы
Системы с сейсмическими и магнитометрическими сенсорами
Системы этого типа чувствительны к колебаниям или деформациям среды, находящейся в контакте с сенсором, или изменениям магнитного поля, вызванным перемещением человека или постороннего предмета.
Чувствительным элементом таких систем может быть специальный кабель, укладываемый в грунт вдоль охраняемого периметра. Кабель регистрирует колебания грунта при внедрении нарушителя и изменения магнитного поля при перемещении предметов из ферромагнитного материала. Для организации подземных сейсмометрических рубежей используют также протяженные гидравлические датчики давления. В качестве дискретных сенсоров некоторые компании используют сейсмические датчики, называемые геофонами. Такой датчик представляет собой проводящую обмотку с помещенным внутри нее магнитным сердечником, который может свободно колебаться вдоль оси обмотки. При колебаниях магнита в катушке наводится напряжение, которое регистрируется анализатором. Геофонные датчики помещают под землей либо крепят к ограде. Дискретные датчики вибраций применяются также для защиты легких металлических оград (сетчатых и решетчатых). В этих системах применяются как геофоны, так и пьезоэлектрические датчики.
Таблица 6. Системы с сейсмическими и магнитометрическими сенсорами
Защита периметра - комплексная задача
Защита периметра - комплексная задача, для эффективного решения которой очень важен правильный выбор охранной системы и оптимального сочетания 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. Радиолучевые системы получили широкое распространение благодаря высокой надежности и большой вероятности обнаружения (около 0,98), но имеют ряд недостатков. Прежде всего, это наличие "мертвых" зон" - чувствительность систем понижена вблизи приемника и передатчика. Кроме того, неблагоприятна зависимость от рельефа местности, наличия растительности, высоты снежного покрова зимой и т.д. Все это требует специальной подготовки местности в районе охраняемого периметра.
Радиоволновые системы чаще всего бывают скрытыми, но подвержены сильному влиянию погодных условий, снижающих стабильность ее параметров.
Емкостные системы универсальны и привлекательны своей нечувствительностью к неровностям профиля почвы или линии ограды. Общая проблема надежности и эффективности емкостных охранных систем связана с влиянием переменных погодных условий. При изменении влажности или, скажем, при сильном дожде емкость сенсора изменяется, и система может выдать сигнал ложной тревоги.
Та же проблема присуща и лучевым ИК-системам, так как неблагоприятные погодные условия, такие, как дождь, туман, снегопад, значительно уменьшают прозрачность среды и могут стать причиной ложных срабатываний. Источником помех может стать также засветка прямыми солнечными лучами, электрическими осветительными приборами, попадание в луч птиц, животных, листьев и веток деревьев. Влияние помех минимизируется с помощью специальных средств фильтрации фонового излучения, тщательной юстировкой датчиков, схем автоматической обработки, а также с помощью многолучевых (обычно используют 2 или 4 независимых луча) систем. Волоконно-оптические системы привлекательны тем, что не излучают электромагнитной энергии и, следовательно, их трудно обнаружить с помощью поисковой техники, они, в силу своих физических принципов, обладают очень малой восприимчивостью к любым электромагнитным излучениям. К ограничениям применения волоконно-оптических систем можно отнести сложность процедуры сращивания и ремонта кабелей в полевых условиях.
Высокая чувствительность датчиков сейсмических и магнитометрических систем позволяет регистрировать очень слабые сигналы, поэтому они пригодны даже для охраны периметров, оборудованных массивными бетонными оградами. Однако это свойство является также и их недостатком, так как для фильтрации помех необходимо использование сложных и дорогостоящих процессоров. Характеризуются периметральные охранные системы не только их принципом действия и конструктивными параметрами, но и многими другими факторами. Эффективность оборудования определяется правильностью выбора системы для данного объекта и типа ограды, природно-климатическими условиями, инженерным состоянием периметра, наличием полосы отчуждения, качеством проектирования, правильностью монтажа и настройки. Все эти параметры сильно влияют на основные характеристики системы - вероятность обнаружения, частоту ложных срабатываний, надежность и долговечность.
Для объективной оценки эффективности и помехоустойчивости периметральных охранных систем очень важны натурные испытания с применением современных инструментальных методов обработки данных. Многие специалисты считают, что наиболее надежные данные можно получить только в результате продолжительных полигонных испытаний оборудования, подвергающегося воздействию разнообразных внешних факторов.
Следует отметить, что уровень техники защиты периметров в нашей стране довольно высок и вполне может конкурировать с зарубежными аналогами. С другой стороны, специфика российских условий проектирования и эксплуатации периметральных систем связана со многими факторами и, прежде всего, с разнообразием климатических условий.
Тем не менее в развитии систем охраны периметров у нас в стране и за рубежом просматриваются достаточно общие тенденции. Прежде всего, это все более широкое внедрение цифровых методов обработки сигналов. Цифровые процессоры используются для автоматической диагностики и настройки датчиков, компенсации влияния погодных условий и других факторов, вызывающих ложные срабатывания, распознавания типовых сигналов вторжения. Новые электронные технологии обеспечивают значительное снижение энергопотребления охранных датчиков, что позволяет создавать автономные охранные системы, работающие на встроенных источниках питания. Активные разработки ведутся в области многозонных систем протяженных периметров.
Источник: Системы безопасности
