В рубрику "Охранная и охранно-пожарная сигнализация, периметральные системы" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Нельзя сказать, что за последние год-два предложены какие-либо физические принципы, на базе которых созданы абсолютно новые охранные системы для периметров. Однако технология все-таки развивается, и на выставке IFSEC-2006 в Бирмингеме (Великобритания), проходившей в мае этого года, были показаны некоторые новинки, созданные в основном уже известными в данной области фирмами
Б.С. Введенский
Генеральный директор компании "БИС-Инжиниринг", канд. физ.-мат. наук
Системы с волоконно-оптическими сенсорами
Австралийская компания Future Fiber Technologies (FFT), специализирующаяся на системах с волоконно-оптическими сенсорными кабелями, продолжает развивать свои системы для защиты периметральных оград (серия Secure Fence). Принцип действия системы базируется на обнаружении микронапряжений в паре параллельных одномодовых волокон многожильного оптического кабеля, в которые подается излучение от непрерывного полупроводникового лазера. Излучение с выходов обоих волокон поступает на оконечный модуль, в котором происходит интерференция двух лучей. При деформациях или вибрациях кабеля разность хода в оптических волокнах (то есть плечах интерферометра) изменяется, и оконечный модуль регистрирует переменную составляющую сигнала.
Малые потери в одномодовых волокнах и высокая чувствительность интерферометрическо-го метода позволяют реализовать зону охраны длиной в несколько десятков километров. Однако очевидно, что при отсутствии информации о конкретном месте вторжения сигнал тревоги будет практически бесполезен. Компания FFT разработала технологию MSL, позволяющую реализовать в интерференционных волоконных системах функцию локализации места вторжения. Система Secure Fence MSL привлекательна тем, что в зоне охраны отсутствует активное электронное оборудование, а также кабели питания и сигнализации.
За последние два года фирма FFT заметно улучшила параметры системы Secure Fence, увеличив протяженность одной зоны охраны с 40 до 80 км и повысив точность обнаружения места вторжения с 50 до 25 м. Особенность охранных систем фирмы FFT состоит в том, что в них используются промышленно выпускаемые многожильные волоконно-оптические кабели, оптические патч-панели и промышленные компьютеры в качестве сигнальных процессоров. К оригинальному оборудованию относятся начальный и конечный "сенсорные модули", обеспечивающие разделение и сведение интерференционных потоков.
Основное "ноу-хау" разработок фирмы сосредоточено в весьма дорогом программном обеспечении, используемом для обработки сигналов сенсоров и обнаружения нарушителя на фоне различных помех. Поэтому применение такой системы для небольших периметров невыгодно - цена процессора с программой превышает $100 тыс. Система становится эффективной только при длине зоны охраны более 30 км, когда удельная стоимость одного метра периметра не превышает $10.
Отметим, что модифицированная система может теперь применяться не только на "мягких" оградах (из сетки типа "рабица"), но и на жестких оградах в виде сварной решетки (рис. 1) или оградах "палисадного" типа, собранных из тяжелых стальных элементов (рис. 2). Сенсор крепится к ограде гибкими пластиковыми стяжками шириной 4,8 мм, стойкими к ультрафиолетовому излучению. При креплении сенсорного кабеля разработчики рекомендуют избегать:
Вблизи опорных столбов ограды (рис. 1), где жесткость ограды выше, кабель прокладывают в виде петли, чтобы обеспечить равномерность чувствительности. На "палисадных" оградах (рис. 2) волоконно-оптический сенсор монтируют в пластиковой или металлической защитной трубе, которая крепится к горизонтальной опорной балке. По сообщениям фирмы FFT, независимое тестирование показало, что вероятность обнаружения системы Secure Fence составляет не менее 95% при вероятности ложных срабатываний не выше 3%. Точность локализации максимальна на мягких оградах - на сетке "рабица" достигает 10 м, на жестких сварных оградах гарантируется точность не хуже 25 м. Сенсорный кабель в защитной оболочке, стойкой к УФ-излучению, имеет ресурс не менее 15 лет; диапазон рабочих температур сенсора и других наружных элементов системы: -40..+70 °С. Процессор системы выполнен в виде стандартной 19" стойки высотой 4U; он устанавливается внутри помещения охраны и питается от сети переменного тока. Отметим, что процессор является единственным активным элементом системы; все остальные компоненты пассивны и не требуют питания или прокладки кабелей сигнализации.
Принцип локализации вторжения использован и в других охранных системах фирмы FFT. В подземной системе охраны периметра BGS (Below Ground System) сенсорные кабели располагаются на глубине 50-75 мм под поверхностью грунта. Максимальная длина сенсорного кабеля на один анализатор составляет 80 км, но физическая протяженность зоны охраны здесь обычно существенно меньше (не более 40 км), так как сенсорный кабель укладывается под землей в виде синусоидальной волны, что необходимо для обеспечения требуемой ширины чувствительной зоны. Точность локализации подземного варианта системы - не хуже 100 м.
В 2006 г. фирма FFT представила два варианта упрощенной волоконно-оптической системы охраны для периметральных оград, получивших наименования Secure Fence 408 и Secure Fence 108. Эти системы не поддерживают функцию локализации вторжения и предназначены для охраны отдельных удаленных объектов. В отличие от описанной выше "однозонной" системы Secure Fence, здесь один процессор обслуживает до 8 отдельных зон охраны. Все зонные сенсорные кабели подключаются к процессору через многожильный коммуникационный оптический кабель. Длина сенсорного кабеля в зонах охраны не ограничивается жестко; ограничена только общая протяженность сенсора и соответствующего коммуникационного кабеля в данной зоне. Общая длина сенсора и соединительного (пассивного) волокна не должна превышать 40 км (система Secure Fence 408) или 10 км (система Secure Fence 108). Эти системы могут быть привлекательны при организации охраны серии удаленных объектов небольшой протяженности, когда на периметрах не требуется подключать электропитание и устанавливать электронное оборудование. Коммуникационный оптический кабель в этих случаях может быть скрытно проложен под землей. Для передачи сигналов от сенсоров можно также использовать проложенные ранее стандартные связные оптические кабели.
Новые разработки показала американская компания Fiber SenSys, специализирующаяся на охранных системах с волоконно-оптическими сенсорами. В отличие от большинства конкурентов, в изделиях этой фирмы использованы не серийные, а специально разработанные оптические кабели, отличающиеся от стандартных оболочкой оптических волокон. Эти оболочки устроены так, чтобы повысить чувствительность кабеля к внешним механическим воздействиям:
В сенсорах использованы многомодовые оптические волокна. Процессор системы регистрирует изменения пространственной структуры прошедшего через кабель лазерного излучения (так называемой спекл-структуры).
В системах серии Fiber Defender (FD) сенсорные кабели монтируются на ограде в виде замкнутой петли, так что оба конца сенсора подключены к процессору с помощью стандартных оптических разъемов. Максимальная длина одной зоны охраны составляет 2 км. Цифровая обработка сигналов позволяет автоматически компенсировать воздействие ветра и дождя. Системы серии FD применяются на различных металлических оградах, а также для защиты крыш и стен зданий. Фирма Fiber SenSys заявляет также о возможности подземного применения их волоконно-оптических систем для обнаружения пересекающего рубеж нарушителя. К сожалению, детальной информации о таких применениях компания не предоставляет, а при личном общении с автором данной статьи технические сотрудники компании признали, что вопрос эффективности подземного применения волоконных охранных систем еще требует своего решения.
Однозонный комплект FD-220 серии Fiber Defender используется как автономный охранный прибор, процессор которого располагается на линии ограды. Сенсорный кабель здесь подключается непосредственно к электронному блоку.
Процессоры FD-208 предназначены для многозонных систем с центральным расположением электронного оборудования. В такой конфигурации предусмотрено использование пассивных оптических кабелей длиной до 10 км для передачи сигналов сенсоров на блоки обработки.
Недавно компания Fiber SenSys выпустила 4 процессора новой сери FD-300. Кроме одно-зонных процессоров FD-331 и FD-341 в новой серии выпускаются также двухзонные процессоры FD-332 и FD-342. В дополнение к обычным релейным выходам все процессоры серии FD-300 имеют выходы для подключения к коммуникационным сетям - интерфейсы RS-232 и XML, а также выходы стандарта FSN (Fiber Security Network). К блокам FD-331 и FD-332, предназначенным для установки на ограде, можно подключать внешние анемометры для компенсации внешних атмосферных воздействий. Процессоры FD-341 и FD-342 устанавливаются на посту охраны и подключаются к сенсорам с помощью пассивных оптических кабелей.
На выставке IFSEC-2006 фирма Fiber SenSys показала новую систему SPIDeR. Название системы является сокращением от "Simultaneous Point Intrusion DetectoR" - датчик с локализацией множественных вторжений. Структурная схема системы SPIDeR показана на рис. 3. К процессору 1 (см. фото на рис. 4) подключается до 50 отдельных зон охраны; сигналы от многомодовых волоконных сенсоров 2 передаются на процессор по многожильному оптическому кабелю 3 с од-номодовыми волокнами. Для подключения сенсоров к коммуникационному кабелю используются специальные оптические соединители 4. Если общая протяженность сенсоров во всех зонах не превышает 500 м, то волоконная кабельная система поставляется полностью собранной. Для более протяженных периметров коммуникационный кабель поставляется с оптическими соединителями, к которым подключены короткие отрезки волокна 5 (pig-tail) со стандартными оптическими разъемами 6 (рис. 3). Сенсорные кабели 2 с подключенными на фабрике концевыми блоками 7 монтируются непосредственно на ограде 8.
Особенностью системы SPIDeR является режим последовательного "опроса" зон охраны с использованием лазерных импульсов. Номер зоны определяется методом измерения времени задержки отраженных сигналов. Такая технология позволяет обнаруживать одновременное вторжение на нескольких участках периметра, то есть предотвращать маскирование реального вторжения на фоне умышленно имитированного сигнала нарушения периметра.
Сенсорный кабель системы SPIDeR монтируется на ограде в один проход или в два прохода, в зависимости от требований к безопасности объекта. Сенсорный кабель поставляется в жесткой пластиковой оболочке (рис. 4), которая крепится к ограде стяжками из оцинкованной проволоки.
Максимальная общая протяженность сенсоров, подключенных к одному процессору SPIDeR, составляет 2 км; максимальная протяженность одной зоны - 100 м. При рекомендованной общей длине сенсора 500 м и максимальном числе зон (50) точность локализации вторжения составляет 10 м, что соответствует длине отдельной зоны. Длина соединительного пассивного кабеля до 5 км. Процессор снабжен как релейными выходами, так и интерфейсами RS-232 и RJ-45.
Из показанных на выставке IFSEC-2006 волоконно-оптических систем можно также упомянуть оборудование серии NS тайваньской компании NXTAR Security. Были представлены 2-, 6- и 60-зонные системы для охраны периметральных оград, которые не отличались какими-либо оригинальными решениями. Интерес могут представлять заявленные фирмой разработки протяженных волоконно-оптических сенсоров для обнаружения утечек газа на трубопроводах, а также волоконные датчики для подводных применений (линейные гидрофоны).
Радиоволновые системы
Радиоволновые системы, формирующие объемную чувствительную зону и позволяющие обнаруживать нарушителя, который еще только приближается к границе объекта, всегда вызывают интерес пользователей. Сенсорами в таких системах обычно является пара параллельных коаксиальных кабелей, имеющих регулярные отверстия в экранирующей оплетке. Такие кабели являются "излучающими", то есть они выполняют роль передающей или приемной антенн. Приближение нарушителя к антеннам приводит к тому, что принимаемый сигнал изменяет свои параметры (фазу и амплитуду). Эти изменения анализируются процессором, который генерирует сигнал тревоги.
Радиоволновые системы применяются на:
Некоторые из систем предназначены для подземного применения, что особенно привлекательно для неогражденных периметров, когда требуется использовать скрытые датчики вторжения.
Из новых разработок, представленных в Бирмингеме, можно отметить радиоволновые системы американских фирм DeTekion и Southwest Microwave.
Компания DeTekion выпускает охранные радиоволновые системы серии Wave-Guard. Специфика этих систем в том, что вдоль охраняемой границы монтируется только один коаксиальный кабель, выполняющий функцию передающей антенны. Вместо приемного кабеля используется штыревая антенна или несколько небольших антенн, которые располагаются на некотором расстоянии от зоны охраны. Система срабатывает на нарушителя, приблизившегося к передающему кабелю на расстояние около 1 м. Цифровая обработка сигналов позволяет системе игнорировать:
Система Wave-Guard выпускается в нескольких конфигурациях. Базовой является двухзонная система FSP-100, позволяющая защитить периметр протяженностью 60-100 м. В комплект входят два излучающих коаксиальных кабеля длиной по 30-50 м. Излучающий кабель представляет собой модификацию серийного кабеля типа RG-11 с волновым сопротивлением 75 Ом (рис. 5), отличающуюся разреженной оплеткой (степень заполнения - 60%). Два излучающих кабеля подключаются к двухзонно-му передатчику, который генерирует две фиксированные частоты в диапазоне 47-108 МГц. Передатчик выполнен в виде цилиндра длиной 42 см и диаметром 5,5 см. Кабели подключаются к разъемам типа TNC; корпус передатчика герметизирован и допускает установку под землей. В комплект входят соединительные (неизлучающие) кабели типа RG-11 со сплошной оплеткой и двухслойным экраном из фольги. Система Wave-Guard выпускается также в 4-зонном и 8-зонном вариантах (FSP-200 и FSP-400 соответственно). Выходы радиочастотных блоков подключены к многозонному процессору, через пользовательский интерфейс которого проводится настройка всех зон -рабочие частоты, чувствительность, пороговая скорость перемещения нарушителя и др. Сенсоры системы Wave-Guard можно помещать в грунт, монтировать на оградах, стенах или на крышах зданий.
Система выпускается также в быстроразвора-чиваемом варианте под названием Fast-Guard. Она предназначена для организации временных рубежей для охраны транспорта, авиационной техники и т.п. (рис. 6). Передающий кабель укладывается на грунт; все электронные блоки системы, настройка которых сведена к минимальному набору операций, размещаются в общем корпусе. Процессор системы дополняется радиопередатчиком сигналов тревоги, работающим на частоте 920 МГц и обеспечивающим протяженность радиолинии до 2 км.
Компания Southwest Microwave на выставке IF-SEC-2006 показала радиоволновую систему -MicroTrack. Отметим, что это первая разработка такого рода в производственной линейке этой фирмы - до этого она специализировалась в производстве радиолучевых датчиков и систем с микрофонными кабелями. Однако новая радиоволновая система, несомненно, заслуживает внимания, так как это первая система такого рода с локализацией вторжения в пределах одной зоны.
В качестве протяженных сенсоров здесь используется пара параллельно расположенных излучающих коаксиальных кабелей с регулярными промежутками в экранирующей оплетке. Кабели предназначены для прокладки под землей и могут использоваться под почвой, асфальтом или бетоном. Передающий и приемный кабели укладываются на расстоянии до 2 м друг от друга; ширина чувствительной зоны составляет при этом до 3 м, высота - до 1 м. К процессору системы (рис. 7) подключаются две зоны длиной до 200 м каждая.
Зона длиной 200 м программно разбивается на 100 ячеек длиной по 2 м. В каждой ячейке система калибруется по чувствительности с помощью ход-теста. Этим удается скомпенсировать неоднородность почвы, наличие деревьев и влияние других факторов в зоне охраны. Наибольший интерес представляет метод локализации вторжения. В передающий кабель подается многочастотный сигнал - 60 фиксированных частот в диапазоне 17-24 МГц. Естественно, что детальные подробности алгоритма локализации остаются секретом производителя, но из разговора с техническими сотрудниками компании удалось сделать вывод: идея метода состоит в том, что при пересечении зоны нарушителем искажения спектра принимаемых сигналов зависят от расстояния между процессором и точкой пересечения. Калибровка системы в режиме локализации вторжения проводится методом ход-теста, когда реальные сигналы от каждой ячейки записываются в память процессора и затем используются как эталонные. Компания заявляет, что точность локализации составляет не хуже 3 м.
Сенсорные кабели системы MicroTrack поставляются подготовленными к монтажу, то есть с предварительно установленными оконечными блоками, соединительными кабелями и разъемами. Сенсоры поставляются в бухтах длиной 105 или 205 м. При организации многозонных систем процессоры управляются от компьютера через порты RS-232/RS-422.
Радиолучевые и комбинированные системы
На выставке было представлено несколько новых моделей радиолучевых датчиков известных европейских производителей. Общей тенденцией в этом секторе периметральных охранных систем можно считать активное внедрение цифровых технологий.
Итальянская компания Sicurit представила двух-позиционный радиолучевой датчик DAVE -свою первую модель с цифровой обработкой сигналов. Датчик (рис. 8) снабжен параболическими антеннами; рабочая частота - 9,9 ГГц, протяженность зоны охраны - 180 м. Цифровая технология позволила реализовать многие полезные функции, такие, как:
До 15 датчиков могут быть включены в общую сеть контроля и управления через интерфейсы RS485.
Фирма CIAS (Италия), специализирующаяся на радиолучевых периметральных датчиках, показала новый цифровой датчик Manta с длиной зоны 50-80 м (рис. 9). Этот датчик является дополнением к цифровым датчикам большой дальности серии ERMO 482Xpro. В новом датчике применена цифровая технология обработки сигналов с использованием принципов "нечеткой логики", что позволило существенно повысить обнаруживающую способность и надежность. Новая антенна позволяет сформировать чувствительную зону с асимметричным поперечным сечением, ширина которой значительно меньше ее высоты. В датчике предусмотрено 16 частот модуляции, режимы контроля маскирования и самотестирования. Датчик снабжен звуковым и световыми индикаторами для юстировки и диагностики. Через порт RS-485 реализуются функции дистанционной настройки, доступа к внутренней памяти событий, контроля принимаемого сигнала в реальном времени, измерения напряжения питания и температуры датчика. Отметим, что разработчики уделяют существенное внимание внешнему виду новых датчиков, привлекая для разработки корпусов специализированных дизайнеров.
Компания CIAS представила также свой первый комбинированный лучевой датчик Pythagoras (Пифагор), объединяющий двухпозиционный радиолучевой модуль и от 2 до 4 лучевых ИК-модулей. В радиолучевых модулях использованы планарные антенны; для обработки сигналов использована цифровая технология и методы "нечеткой логики". Длина чувствительной зоны до 100 м, логика генерации сигналов тревоги - "И" и "ИЛИ" - выбирается автоматически в зависимости от атмосферных условий (сильный дождь, туман). Цифровая технология использована здесь для настройки, диагностики и контроля датчиков.
Системы с дискретными датчиками
Компания Sicurit Alarmitalia показала свою новую разработку - вибрационно-чувствительную систему SicurFence для металлических оград, использующую совокупность дискретных пьезоэлектрических датчиков (рис. 10). Принцип построения системы нельзя считать оригинальным, но в данном случае можно отметить широкое использование цифровых технологий. Кроме дискретных датчиков в систему входят модуль обработки сигналов и модули входа/выхода. К модулю обработки подключаются до 246 пьезо-датчиков, что соответствует примерно 700 м периметра. Датчики и модули входа/выхода подключаются к модулю обработки с помощью общего двухпроводного коммуникационного кабеля, который обеспечивает адресный доступ к каждому устройству. Модули входа/выхода монтируются на ограде и используются для подключения дополнительных датчиков или для управления внешним охранным оборудованием. В системе SicurFence использована дифференциальная технология обработки сигналов от группы датчиков, позволяющая устранить помехи от атмосферных факторов (дождь, ветер). Система обеспечивает:
Несколько вариантов сигнализационных ограждений с встроенными тензодатчиками представила израильская фирма Vsense. Система DSF (Decorative Smart Fence), показанная на рис. 11, представляет собой тяжелую металлическую ограду, секции которой механически соединены с тензодатчиками, помещенными в опорных столбах. Датчики, порог срабатывания которых регулируется в пределах 5-50 кг, регистрируют попытку нарушителя перелезть через ограду. Датчики отличаются отсутствием движущихся частей, устойчивостью к перепадам температуры и невосприимчивостью к атмосферным факторам. Систему можно реализовать в различных конструктивных вариантах. Например, тензодатчики встраиваются в металлический "козырек" (рис. 12), позволяя обнаруживать нарушителя, когда он перелезает через каменные или бетонные стены.
В заключение
Каждый год на рынке появляется некоторое количество новых или модифицированных систем для охраны периметров, выпускаемых, как правило, признанными мировыми лидерами в этой области.
Общей тенденцией развития этих устройств является все более широкое использование цифровых технологий, которые позволяют реализовать многие полезные функции, облегчающие процедуры настройки, диагностики и управления охранными системами.
Практически все вновь разрабатываемые периметральные охранные датчики предусматривают их интеграцию в коммуникационные сети для организации протяженных систем безопасности с функциями централизованного или распределенного управления.
Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #4, 2006
Посещений: 13655
Автор
| |||
В рубрику "Охранная и охранно-пожарная сигнализация, периметральные системы" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
