Системы охраны периметров охранные системы сигнализации дома, участка, владений

Система охраны периметра всегда является первым техническим рубежом защиты объекта; надежность и эффективность этого рубежа очень важна для раннего обнаружения нарушителя. Для периметральных систем характерно разнообразие физических принципов, на которых базируется работа охранных датчиков, поэтому спектр выпускаемых охранных систем весьма широк. Принцип действия всех систем основан на том, что нарушитель, пересекающий периметр, создает возмущения определенных физических параметров среды, которые регистрируются специальными датчиками. Сигналы датчиков обрабатываются электронным блоком (анализатором или процессором), который формирует сигнал тревоги. Для разработок, появившихся в последние годы, можно отметить некоторые общие тенденции:

• Внедрение цифровых методов обработки сигналов датчиков позволяет создать "интеллектуальные" системы с такими функциями, как распознавание типовых сигналов вторжения, локализация нарушителя в пределах зоны охраны, дистанционная диагностика и настройка датчиков и др.
• Сетевые технологии все чаще используются для сбора и централизованной обработки сигналов сенсоров.
• Снижение энергопотребления датчиков позволяет создавать системы с автономным электропитанием, датчики которых приспособлены для скрытой установки на периметре.
• Миниатюрные радиопередатчики сигналов тревоги, интегрированные с охранными датчиками, служат основой для создания беспроводных систем охраны периметров.
• Много внимания уделяется разработке быстроразворачиваемых систем, часто используемых для охраны периметров временных полевых объектов.

 

Не имея возможности дать детальный обзор всех категорий современных периметральных систем охраны, мы попытаемся дать представление о характерных особенностях новых зарубежных систем и тенденциях их развития.

 

Радиолучевые системы.

Такие системы содержат приемник и передатчик СВЧ сигналов, которые формируют зону обнаружения в виде вытянутого эллипсоида. Длина отдельной зоны охраны определяется расстоянием между приемником и передатчиком, а поперечные размеры зоны варьируются от долей метра до нескольких метров. Принцип действия таких систем основан на анализе изменений параметров принимаемого сигнала, возникающих при появлении в зоне постороннего предмета.

 

Радиолучевые системы широко выпускаются в разных странах (Россия, США, Канада, Италия, Израиль и др.). Они работают на частотах от 2,4 до 26,5 ГГц и применяются как при установке вдоль оград, так и для охраны неогражденных территорий. Дальность действия двухпозиционных радиолучевых датчиков достигает 450 м. Примером современного радиолучевого датчика может служить система ERM0482X, выпущенная недавно итальянской фирмой CIAS (Рис. 1).

 

Новые датчики отличаются от своих "аналоговых" предшественников наличием встроенных систем цифровой обработки сигналов. Система позволяет не просто регистрировать появление посторонних объектов в зоне чувствительности, а сохранять в энергонезависимой памяти характерные образы, связанные с вторжением нарушителя (идущий, бегущий или ползущий человек). Сигналы на выходе приемного 6лока сравниваются с хранимыми в памяти типовыми образами и при совпадении с эталоном система генерирует сигнал тревоги Датчик отслеживает параметры окружающих условий и автоматически корректирует алгоритм обработки сигналов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Радиолучевая система ERMO 482Х фирмы CIAS (Италия)

 

Программа настройки датчика ERM0482X позволяет сформировать чувствительную зону с сечением не в виде круга, а в виде вертикально ориентированного эллипса. Это позволяет отстраиваться от влияния деревьев, оград и других предметов, расположенных на краях чувствительной зоны. Во встроенной памяти системы ERM0482X хранятся 100 "аналоговых" событий (изменения уровня сигнала, температура воздуха, напряжение питания) и 256 "цифровых" событий (сигналы тревоги, изменения параметров системы и др.). Для дистанционной диагностики и настройки датчиков с помощью компьютера и специальной программы MWATEST используется интерфейс RS485. Однопозиционные радиолучевые датчики, объединяющие в одном корпусе передатчик и приемник, часто используются для охраны участков периметра небольшой протяженности. Американская компания Perimeter Products, Inc. выпускает так называемые Тактические Микроволновые Портативные Сенсоры (Tactical Microwave Portable Sensors) серии TMPS-21000. Все варианты электронных блоков системы выполнены в идентичных корпусах (Рис. 2), но с различной ориентацией антенн и, соответственно, различными конфигурациями чувствительной зоны.

 

Датчик работает на частотах 5,725...5,850 ГГц (50 частот модуляции). Система обработки сигналов позволяет задавать ширину чувствительной зоны (5 дискретных значений) и скорость нарушителя (от 0,1 до 112 км/час). Специальная программа ограничения длины чувствительной зоны (Range-Cut-Off) позволяет исключить влияние предметов, находящихся вне зоны охраны. Подключение датчиков серии TMPS-21000 к управляющему компьютеру осуществляется по радиоканалу с помощью встроенного передатчика сигналов тревоги.

 

 

 

 

 

 

Рис . 2. СВЧ датчик серии TMPS-21000 фирмы Perimeter Products, Inc. (США)

 

 

Радиоволновые системы.

Чувствительным элементом такой системы является два или несколько расположенных параллельно проводников (кабелей), к которым подключены передатчик и приемник радиосигналов. Вокруг проводящей такой открытой антенны образуется объемная чувствительная зона, поперечное сечение которой зависит от взаимного расположения проводников. При появлении человека в зоне чувствительности сигнал на выходе приемника изменяется, и система генерирует сигнал тревоги. В конце 1990-х годов канадская компания Senstar-Stellar выпустила систему Perimitrax, в которой в качестве активных кабелей используются специально разработанные коаксиальные кабели с продольными зазорами во внешних оплетках. Отличительная черта кабелей состоит в том, что ширина зазора оплетки увеличивается по мере удаления от приемо-передающего блока. Этим достигается однородность чувствительности вдоль всей зоны охраны (длина зоны до 200 м). Датчики системы Perimitrax выпускаются в двух вариантах. В первом варианте сенсор представляет собой пару из коаксиальных кабелей, конструктивно объединенных в общей защитной оболочке с внешним сечением 8,5x15 мм. Во втором варианте сенсор состоит из пары отдельных кабелей, располагаемых на расстоянии 2 м друг от друга. Излучатели и приемники системы работают на двух фиксированных частотах - 40,675 и 40,685 МГц. По заявлениям изготовителей, система обеспечивает 99%-ную вероятность обнаружения нарушителя массой более 34 кг.

 

С 1996 г. английская компания Geoquip выпускает радиоволновую систему RAFID. Два параллельных коаксиальных кабеля выполняют роль передающей и приемной антенн. Медная оплетка кабелей имеет регулярные отверстия, обеспечивающие излучение и прием электромагнитного поля. Система RAPID устанавливается на жестких оградах (бетон, кирпич, дерево) или непосредственно в грунте. Для обработки сигналов применен цифровой процессор, обрабатывающий сигналы изменений амплитуды и фазы принимаемого сигнала. Выбор алгоритмов обработки позволяет гибко настраивать систему в зависимости окружающих условий и выбранного критерия срабатывания (приближение человека к стене, движение вдоль стены, перелезание через стену и т.п.).

 

В 2003 г. компания Geoquip объявила о выпуске "быстроразворачиваемый" версии радиоволновой системы, получившей название RAFID-RDS. Новая система предназначена для охраны временных объектов и применяется в основном для военных целей. Сенсорные кабели укладываются непосредственно на грунт; электронные блоки системы снабжены специальными разъемами и могут быть дополнены радиоканальной аппаратурой передачи сигналов тревоги. Итальянская компания GPS Standard в 2002 г. объявила о выпуске радиоволновой системы RFC, предназначенной для скрытой установки под землей (Рис. 3). Современные методы обработки сигналов позволяют обнаруживать и классифицировать различные объекты (человек, автомобиль, собака и т.п.), которые находятся на линии охраны или пересекают ее.

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Электронный блок и сенсорные кабели радиоволновой системы RFC фирмы GPS Standard (Италия)

 

 

Системы с волоконно-оптическими кабелями.

Волоконно-оптические кабели, используемые обычно для передачи информации, можно использовать и в качестве датчиков для периметральных охранных систем. Деформация оптического кабеля, прикрепленного к эластичной ограде, изменяет его оптические параметры (показатель преломления и др.) и, как следствие, характеристики прошедшего через волокно излучения.

 

В 2000 г. канадская компания Senstar-SteUar выпустила волоконно-оптическую охранную систему IntelliFIBER. Сенсорный кабель содержит две оптических жилы в защитной оболочке; сенсор крепится непосредственно к ограде (Рис. 4). В качестве процессора в системе использован электронный блок ранее разработанной системы Intelli-Flex, дополненный интерфейсами для подключения оптического кабеля. Максимальная протяженность одной зоны охраны с волоконно-оптическим сенсором составляет 2 км.

 

Аналогичное по назначению оборудование выпускают английская компания Remsdaq (система SabreFonic), израильская фирма TRANS Security Systems and Technology (система F-7000-FODS) и др. Одним из применений волоконно-оптических систем является защита подводных рубежей - границ акваторий, морских буровых установок и т.п. Датчики таких систем выполняют в виде ячеистых сеток из оптических кабелей (системы Aquamesh фирмы Remsdaq, F-8000-Marinet фирмы TSS и др.). По всей сети распространяется импульсное ИК излучение. Системы выдают сигнал тревоги при натяжении или при обрыве волокна в любой из ячеек сети.

 

 

Рис. 4. Волоконно-оптический датчик системы IntelliFIBER на сетчатой ограде

 

Американская компания Fiber SenSys inc. выпускает несколько волоконно-оптических периметральных систем серии Fiber Defender. Модель FD-205 предназначена как для охраны оград и стен, так и для подземной установки. В последнем случае система регистрирует человека, идущего по поверхности специально подготовленного грунта. Максимальная протяженность одной зоны охраны составляет 2000 м. Система использует цифровую обработку сигналов сенсоров; процессор системы (Рис. 5) позволяет автоматически адаптировать параметры системы в зависимости от шумов ограды, создаваемых ветром, а также отстраиваться от шумов идущего рядом транспорта.

 

Процессоры монтируются на ограде. До 127-ми процессоров можно включить в единую систему с помощью одного коммуникационного волоконного кабеля.

 

Система FD-208 предназначена для объектов с неблагоприятными условиями для работы электронной аппаратуры (электромагнитные помехи, агрессивные среды и т.п.). Все процессоры устанавливаются в стойке на посту охраны, который может быть удален от периметра на расстояние до 10 км.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5. Процессор системы FD-205 с волоконно-оптическими кабелями (фирма Fiber SenSys Inc., США)

 

Все периметральные волоконно-оптические охранные системы характеризуются невосприимчивостью сенсорных кабелей к электромагнитным и радиочастотным помехам. Они показывают достаточно высокую эффективность главным образом на легких сетчатых оградах, подвергающихся значительным деформациям при попытках их преодоления. На более тяжелых оградах требуется применение более чувствительных сенсорных кабелей, регистрирующих достаточно слабые вибрации среды.

 

Вибрационно-чувствительные системы с сенсорными кабелями

В начале 1970-х годов канадская компания Stellar выпустила систему Е-4 с коаксиальным вибрацибнно-чувствительным кабелем, работающим на трибоэлектрическом эффекте. При деформациях такого кабеля в диэлектрике, расположенном между центральным проводником и проводящей оплеткой, возникает электризация, регистрируемая как разность потенциалов между проводниками кабеля. С 1995 г. фирма Senstar-Stellar выпускает комплекс Intelli-Flex с цифровым процессором сигналов. Сенсорный кабель устанавливается на сетчатые или легкие решетчатые ограды и регистрирует попытки перелезть через ограду, перекусить ее ячейки или приподнять сетку. Двухзонный процессор позволяет защитить периметр протяженностью до 2х300 м. С 1998г. процессоры системы Intelli-Flex выпускаются также в сетевой версии, что позволяет организовывать многозонные системы охраны с передачей сигналов тревоги по общему кольцевому кабелю (интерфейс RS-485).

 

Комплексы с коаксиальными виброчувствительными кабелями трибоэлектрического типа выпускаются и другими зарубежными фирмами: системы серии Flexiguard (Advanced Perimeter Systems, Великобритания), системы CPS и WPS (GPS Standard, Италия), системы FenceSecure и WallSecure (Harper Chalice, Великобритания), система Copperhead фирмы Fiber SenSys Inc. (США) и др. К наиболее совершенным виброчувствительным распределенным сенсорам относятся специальные электромагнитные микрофонные кабели. Для таких сенсоров характерно высокое отношение сигнал/шум, обусловленное низкоомной природой датчика. Электромагнитные сенсорные кабели впервые были выпущены в 1984 г. английской компанией Geoquip для системы Guardwire. В 1996 г. фирма Geoquip разработала более совершенный электромагнитный микрофонньй кабель серии Defensor, предназначенный как для легких, так и для тяжелых металлических оград. Сенсорный кабель (Рис. 6) содержит два подвижных проводника, расположенных между протяженными полимерными магнитами.

 

 

 

Рис. 6. Структура сенсорного кабеля системы Defensor фирмы Geoquip

 

При вибрации кабеля проводники перемещаются в зазорах между магнитами и в них возникает электрическое напряжение, обрабатываемое анализатором. Для минимизации внешних наводок проводники сформированы в виде витой пары. Анализатор системы Defensor выполняет двухканальную обработку сигналов, необходимую для регистрации перелезания через ограду или ее разрушения.

 

В последние годы наблюдается тенденция к созданию вибрационно-чувствительных систем с централизованной архитектурой. На ограде монтируется только сенсорный кабель, все электронные блоки обработки сосредоточены на посту охраны. Одно из преимуществ такой системы - возможность централизованной обработки сигналов с компенсацией шумов методом сравнения фоновых сигналов от двух соседних зон охраны. Кроме того, при такой архитектуре системы на периметре объекта отсутствуют активные электронные элементы и источники питания, что снижает опасность повреждения оборудования. Примером централизованной виброчувствительной системы является комплекс CentrAlert фирмы Geoquip. Модульная конструкция блоков цифровой обработки позволяет расширять систему до 512-ти зон, оптимизируя конфигурацию под конкретный объект. Ограничением систем с централизованной архитектурой является максимальное расстояние, на которое можно передавать сигналы сенсора. Это расстояние определяется потерями в соединительных кабелях. Так, в системе CentrAlert, использующей микрофонные кабели серии Defensor, максимальная длина соединительного кабеля составляет примерно 2,5 км.

 

Одной из актуальных проблем в области периметральных систем с виброчувствительными кабелями является проблема локализации вторжения в пределах зоны охраны. Обычно протяженность отдельной зоны составляет несколько сот метров, и определение места вторжения с точностью до 10-30 метров существенно повысило бы возможность оперативного задержания нарушителя. Одним из примеров решения такой задачи является система Intrepid фирмы Sowthwest Microwave (США). Экранированный сенсорный кабель с парой подвижных проводников представляет собой двухпроводную линию, в которой при деформациях возникает нестационарная неоднородность. Посылаемый в двухпроводную линию зондирующий электрический импульс отражается от этой неоднородности, а время задержки регистрируется анализатором, позволяющим локализовать вторжение с точностью до 3 метров.

 

Австралийская компания Future Fibre Technologies (FFT) недавно сообщила о создании волоконно-оптической системы Secure Fence, которая позволяет определить место вторжения с точностью с точностью ± 50 м при длине сенсора 40-60 км. Интересно, что модификация этой системы, названная Secure Pipe, предназначена для защиты нефтепроводов от несанкционированных врезок с целью хищения нефтепродуктов. Зондирующие лазерные импульсы пропускаются через оптическое волокно, прикрепленное к нефтепроводу. Подробный анализ отраженных импульсов дает информацию о попытках повреждения трубы и позволяет определить место вторжения с точностью ± 150 м.

 

Активные лучевые ИК-датчики

Лучевые инфракрасные системы обычно состоят из передатчика и приемника, располагаемых в зоне взаимной видимости. Такой датчик формирует сигнал тревоги при прерывании луча, попадающего на фотоприемный блок. Отличительная особенность активных лучевых систем - возможность создания очень узкой зоны обнаружения. Для повышения устойчивости и надежности датчики делают многолучевыми (обычно используют 2 или 4 независимых луча).

 

Практически все современные зарубежные ИК-лучевые охранные приборы объединяют в общем корпусе двухлучевую или четырехлучевую систему. На российском рынке широко представлены ИК-лучевые датчики фирм С&К, Visonic, Optex, Alarmcom и др.

 

На Рис. 7 показаны блоки двухлучевого ИК-датчика серии АХ фирмы Optex (Япония). Блоки выполнены в корпусах из ударопрочного пластика, прозрачного для ИК излучения. Чувствительность датчика изменяется регулятором допустимого времени перекрытия лучей. Он позволяет изменять время срабатывания от 500 мс (медленно идущий человек) до 50 мс (очень быстро бегущий человек). Двухлучевые датчики позволяют перекрывать зону высотой 10-20 см и применяются в основном для организации сигнальных барьеров вдоль прямолинейных участков стен или крыш. Для организации барьеров высотой более 0,5 м применяют многолучевые ИК датчики.

 

 

 

Рис. 7. Двухлучевой ИК-датчик серии АХ фирмы Optex (Японии)

 

Фирма Radiovisor (Великобритания) выпускает многолучевые ИК датчики серии Perimbar, монтируемые на грунте или на стене. Система синхронизации Synclink позволяет создать многолучевой барьер без межлучевой интерференции. Высота собираемых из модулей датчиков варьируется от полуметра до нескольких метров. Внутри объемного металлического каркаса, под акриловыми фильтрами, непрозрачными для видимого света, располагаются приемники и передатчики ИК излучения, нагреватели, термостат, а также блоки питания, контроля и синхронизации. Жесткая конструкция стоек Perimbar позволяет использовать их как опоры для уличных светильников (Рис. 8) и тем самым сделать датчики практически незаметными. Датчики работают на длине волны 0,88 мкм и обеспечивают дальность действия не менее 150 метров.

 

Примером современной "интеллектуальной" многолучевой ИК системы являются датчики серии Rayonet английской фирмы Integrated Design Ltd. В стойке высотой 1,8 м (Рис. 9) располагаются 8 или 12 оптических модулей (модели Rayonet 1000 и Rayonet 2000 соответственно), что позволяет перекрыть каждую зону охраны 4-мя или 6-ю лучами.

 

 

 

Рис. 8. Многолучевой ИК-датчик Perimbar английской фирмы Radiovisor

 

Примером современной "интеллектуальной" многолучевой ИК системы являются датчики серии Rayonet английской фирмы Integrated Design Ltd. В стойке высотой 1,8 м (Рис. 9) располагаются 8 или 12 оптических модулей (модели Rayonet 1000 и Rayonet 2000 соответственно), что позволяет перекрыть каждую зону охраны 4-мя или 6-ю лучами.

 

Сигналы всех приемных модулей обрабатываются встроенным в стойку микропроцессором. Параллельный анализ сигналов перекрытия лучей на каждом из приемных модулей позволяет определить сигналы, характерные для различных типов вторжения (ползущий, идущий или бегущий человек), а также соответствующие геометрические параметры нарушителя (размер, форма, скорость движения). Микропроцессор хранит типовые сигналы в памяти, позволяя выделить сигнал реального вторжения на фоне помех (птицы, животные, падающие листья и т.п.). Коммуникационный порт RS485 позволяет подключить каждую стойку к управляющему компьютеру, с помощью которого проводится сбор сигналов тревоги, "обучение", а также диагностика и настройка датчиков.

 

Пассивные ПК-датчики

Такие "однопозиционные" системы представляют собой пассивные ИК-детекторы, которые регистрируют тепловое излучение в диапазоне длин волн примерно от 8 до 14 мкм. Уличные ИК-датчики для охраны периметров отличаются высокой помехозащищенностью к внешним воздействиям (электромагнитные поля, солнечное излучение, осадки, перепады температур и т.п.).

 

В качестве примера на Рис. 10 показаны пассивные ИК-датчики серии ARK9130 фирмы Arkonia (Англия), предназначенные для эксплуатации в сложных атмосферных условиях. Датчики выполнены в жестких металлических корпусах, герметизированных по нормам IP67. Пироприемники датчиков серии ARK9130 содержат чувствительные элементы из танталата лития. Прецизионные линзы выполнены не из полимера, обычного для большинства пассивных ИК-датчиков, а из германия. Верхний из показанных на Рис. 10 датчиков позволяет обнаружить человека на расстоянии не менее 100 м; нижний, с дальностью действия 15 м, предназначен для перекрытия "мертвой зоны" верхнего датчика. Приборы серии ARK9130 разработаны в соответствии с требованиями министерства обороны Великобритании и используются, в частности, для охраны временных стоянок авиационной техники.

 

Датчики серии ARK9130 отличаются очень низким энергопотреблением (140 мкА при напряжении 5…1б В). Это позволяет объединить датчик с портативным радиопередатчиком сигналов тревоги и использовать его в качестве беспроводного охранного прибора, который можно при необходимости эффективно замаскировать. Специфическая особенность датчика - возможность определения направления движения нарушителя с помощью дифференциальной схемы пиропримника. Дифференциальный приемник позволяет также реализовать функцию компенсации помех от дождя, града, тумана и других неблагоприятных внешних воздействий.

 

Датчики серии ARK9130 выпускаются в двух модификациях -с релейными выходами и с интерфейсом RS485 В обеих версиях датчики позволяют осуществлять просмотр последних 10-ти тревожных событий, проводить тестирование, а также дистанционную регулировку чувствительности. Пассивные ИК-датчики для охраны периметров выпускают и другие зарубежные компании: Southwest Microwave (США), ALamcom (Швейцария) и др. Для всех наиболее совершенных моделей характерны автоматическая настройка параметров, встроенный нагреватель, блоки цифровой памяти, интерфейс RS485 и другие опции.

 

Автономные и быстроразворачиваемые системы

В последние годы заметный интерес проявляется к автономным охранным системам, которые можно оперативно развернуть в полевых условиях. Для таких систем в ряде случаев используют беспроводные датчики с автономным питанием. Американская фирма Southwest Microwave выпускает быстроразворачиваемую систему РАС 300В, использующую двухпозиционные радиолучевые датчики. Сменные антенны обеспечивают выбор оптимальных геометрических параметров чувствительной зоны. Выбор частоты модуляции передатчиков позволяет устранить межзонные помехи. Система питается от аккумуляторных батарей, которых хватает на 190 часов работы. Для передачи сигналов тревоги используется радиопередатчик, подключаемый к выходу приемного блока комплекта.

 

Английская компания Racal Defence выпускает быстроразворачиваемый охранный комплекс Classic 2000, использующий автономные датчики различных типов (геофонные, пассивные ИК, магнитометрические, пьезоэлектрические и др.). Каждый датчик снабжен встроенным источником питания и объединен с миниатюрным радиопередатчиком сигналов тревоги. Приемная станция контролирует до 99 датчиков.

 

Фирма Sensor Electronics (Великобритания) выпускает различные быстроразворачиваемые периметральные системы с пассивными ИК-датчиками. На Рис. 11 показана одна из таких систем - портативный комплекс AutoGuard. Система содержит в своем составе от 8-ми до 24-х беспроводных ИК-датчиков и переносную 8-зонную контрольную панель с универсальным питанием. Каждый датчик обеспечивает зону чувствительности длиной 30 м, т.о. комплект с 24-мя датчиками позволяет защитить периметр протяженностью до 720 м. В корпусе каждого датчика установлен радиопередатчик сигналов тревоги с радиусом действия не менее 300 м. Встроенная в датчик литиевая батарея обеспечивает работу датчика в течение нескольких лет.

 

Заключение

 

Всем ясно, что периметральная охранная система должна быть надежной, экономичной, помехозащищенной и малозаметной. Специфика российских условий эксплуатации накладывает дополнительные требования, связанные с колебаниями температуры, сильными ветрами, снегопадами и метелями, градом и т.п. Если учитывать также и экономические ограничения отечественных заказчиков, то выбор периметральной системы часто становится весьма непростым делом.

 

Очевидно, что из множества современных периметральных охранных систем невозможно выделить одну, которая была бы универсальной и наилучшей со всех точек зрения. При выборе и проектировании системы охраны необходимо учитывать множество факторов - рельеф местности, топографию объекта, конструкцию и материал ограды, окружающие условия, индустриальные помехи, организацию службы охраны и др. Поэтому системные интеграторы должны хорошо ориентироваться в имеющемся разнообразии выпускаемых систем, учитывать их особенности и специфику применения.