Кирилл Шишков, 28/07/20
Еще недавно не существовало доступных технических средств для рубежей охраны протяженностью в десятки и сотни километров. Мониторинг таких периметров осуществлялся посредством периодических обходов выездными бригадами. А там, где системы мониторинга ставились под давлением законодательства, например на объектах ТЭК, заказчику это обходилось довольно дорого. Сегодня же виброакустические системы мониторинга, или сигнализации, доступны крупным организациям.
В России есть несколько разработчиков виброакустических систем мониторинга, правда узнать о реальных внедрениях сложно: количество фактически реализованных проектов невелико и большая часть закрыта договорами о неразглашении. Все они позиционируют свои устройства как законченные решения, но, к сожалению, стадии коммерческой готовности продукта и серийного производства имеют только один российский производитель и несколько зарубежных. Причина – высокая стоимость разработки и серийного внедрения для производителя. Производителю остается предлагать полуфабрикат, с надеждой, что доработку профинансирует заказчик, или использовать свои большие внутренние ресурсы для завершения продукта.
Мониторинг вплоть до 100-го километра
Виброакустические системы состоят из двух ключевых элементов:
- аппаратная часть – сенсор, который фиксирует сигналы;
- программное обеспечение, позволяющее распознавать поступающие с устройства сигналы.
Чувствительность современных сенсоров столь высока, что они фиксируют события на объектах мониторинга вплоть до 100-го километра от места установки опрашивающего блока. Однако не стоит думать, что это чрезмерно большая дальность для периметральной охраны. Дело в том, что мониторинг периметров обычно производится в три рубежа: внешний подземный, по ограждению и внутренний подземный. Это позволяет избежать ложных срабатываний и определить направление движения нарушителя. И если рассмотреть объект со стороной 4 км (а это характерный размер аэропорта или крупного промышленного объекта), то на покрытие его периметра в три рубежа потребуется более 50 км оптического волокна (с учетом неоднородностей прокладки и технологических запасов). Представляете, сколько событий может происходить одновременно на длине 50–100 км! При работе системы постоянно формируется огромный массив данных, которые надо распознать в режиме реального времени, и без задержек строить ситуационную картину. Такую работу не может выполнять человек.
Чувствительность системы в зависимости от расстояния от детектируемого объекта до волоконно-оптического кабеля
Нейронные сети – это прорыв!
Первое поколение виброакустических систем около семи лет назад имело в своем арсенале только "окно водопада" (сигналограммы), которое должен был дешифровать квалифицированный оператор. Поэтому даже хороший сенсор был бесполезен без автоматической системы распознавания. Те устройства годились лишь для демонстраций возможностей технологии, но не реальной работы на объекте.
Только в последние один–два года системы распределенных акустических сенсоров получили возможность полноценно вступить в конкурентную борьбу с традиционными системами сигнализаций и получившими распространение БПЛА. Причиной тому стал прорыв в области систем распознавания с использованием методов машинного обучения и, в частности, сверточных нейронных сетей.
Нейронные сети позволяют существенно упростить работу с "сырыми" данными от сенсора и свести к минимуму работу оператора системы. Они являются дообучаемыми и значительно расширяют возможности виброакустических сенсоров. Применяя нейросети, мы уже реализовали множество задач, связанных не только с охраной.
У нас есть успешные проекты мониторинга кабельной инфраструктуры, например колодцев кабельной канализации, охраны и технологического мониторинга нефте- и газопроводов, кейсы по работе в области мониторинга железнодорожного транспорта, активно идет разработка решения для умных автодорог и мониторинга линий электропередач.
Разработка такого программного обеспечения по сложности может сравниться с разработкой самого датчика. Почти все существующие современные устройства не предлагают продвинутые системы распознавания, что сводит на нет преимущества распределенных сенсоров. Поэтому, выбирая виброакустические системы, подробно изучите возможности системы распознавания.
Виброакустические системы помогают сэкономить
В чем же ключевые отличия распределенных виброакустических сенсоров от традиционных систем?
- Минимальное количество активных устройств – один прибор с резервированием, что резко снижает вероятность отказов.
- Устройство расположено в диспетчерском центре, значит сводится к минимуму риск вандализма и можно оперативно провести техническое обслуживание.
- Сигнализация визуально не выявляема: кабель расположен под землей (может быть диэлектрическим) и злоумышленник не будет стараться скрыть свою деятельность.
- Система невосприимчива к электромагнитным помехам, ее можно использовать на сложных объектах с высоким электромагнитным излучением (также она нечувствительна к ударам молнии, которые часто дают наводки, выводящие из строя системы охраны других типов).
- Один из важных факторов – чувствительный элемент, это дешевое оптическое волокно, стандартное для телекоммуникаций (G.652, G.655 или G.657). Проложив его однажды, можно не думать о нем минимум 25 лет.
Все эти факторы позволяют существенно сократить стоимость системы мониторинга протяженного периметра и обслуживания системы безопасности. Минусом является то, что на стоимость системы слабо влияет километраж, будь у вас 6 или 70 км охраняемой зоны – цена на опрашивающее устройство меняется незначительно. Однако это позволяет обеспечить несколько рубежей охраны за тот же бюджет.
Физический принцип работы виброакустического сенсора
Вместо или вместе с БПЛА
Если говорить о мониторинге магистральных трубопроводов, то рассматриваемое решение имеет существенное преимущество перед используемыми сейчас БПЛА для контроля трасс. Наша система действует 24/7/365, и для ее работы можно привлекать уже имеющихся на объекте операторов, им не понадобится специальное образование. Для надежного контроля охраняемого рубежа требуется непрерывное и автоматизированное слежение за периметром охраны, чего беспилотники никогда достичь не смогут. Говоря о беспилотниках, хочу отметить, что возможна интеграция БПЛА с сенсором через открытое API. Используя автоматический запуск летательного аппарата и передачу нужных координат, оператор сможет получить визуальную картинку с места события в кратчайшие сроки без своего участия.
Опубликовано в журнале "Системы безопасности" №3/2020
Редакция советует
В статье Кирилла Шишкова показаны преимущества распределенных виброакустических систем в сравнении с традиционными средствами для защиты периметра протяженных объектов.
Один из разработчиков таких решений – ООО "Т8 Сенсор", лидер в разработке оптоволоконных сенсорных систем в России и странах СНГ. ООО "Т8 Сенсор" входит в Группу компаний "Т8".
