Материал: Груба - Системы охранной сигнализации (2012) 10mb

ные волны различных частотных диапазонов; поля и электромагнитные волны могут проникать и сквозь твердые среды.

Рис. 1.2.4 Возможные варианты передачи воздействия

В нижнем ряду рисунка 1.2.4 показаны все возможные пути передачи воздействия от обнаруживаемого объекта к ЧЭ, которые могут использоваться для целей обнаружения. Давление среды является, без сомнения,

всего лишь низкочастотной составляющей колебательного процесса, однако его следует рассматривать отдельно от последнего, так как оно часто требует для своего восприятия специальных ЧЭ и иной обработки сигналов. По понятным причинам, из рассмотрения исключены такие виды МНИ, как поля сильного и слабого взаимодействий.

Таким образом, можно выделить 21 вид МНИ, пригодных для решения задач обнаружения. Каждому виду МНИ соответствуют СО определенных типов. Всего можно насчитать 28 основных самостоятельных типов СО. Классификация СО по физическому принципу действия приведена в таблице 1.2.1.

Электромеханическое СО воспринимает непосредственное механическое воздействие от нарушителя (в виде перемещения рабочего органа датчика) и преобразует его в сигнал размыкания или замыкания контактов внешней электрической цепи. Электромеханические СО делятся на следующие три подтипа:

—электроконтактное СО, которое содержит в качестве ЧЭ электрическую кнопку или переключатель, например, кнопку открывания двери, переключатель положения ригеля замка, тревожную кнопку нападения на кассира;

—магнитоконтактное СО, чувствительным элементом которого является герметичный контакт

– геркон, который срабатывает при приближении или удалении от него магнита; магнит может устанавливаться в двери, а геркон – в дверном косяке; магнитоконтактное СО обладает большей надежностью по сравнеию с электроконтактным СО;

—электрообрывное СО, вырабатывающее сигнал тревоги при обрыве электрической цепи во время разрушения ЧЭ: наклеиваемой на окно фольги, токопроводящего стекла, замурованной в стену проволоки, проводящих нитей полотна забора при их перекусывании, натянутого над

полом или лежащего на траве тонкого провода. Общее достоинство электромеханических СО – их предельная простота. Им не нужен блок обработки сигналов и источник питания. Они легко устанавливаются, а после установки – незаметны. Недостатком электромеханических СО является их низкая аппаратурная надежность, а электрообрывные СО – фактически одноразовые. Наиболее широко используются

магнитоконтактные СО.

Тензометрическое СО представляет собой шаг вперед по сравнению с электромеханическим СО, так как его ЧЭ позволяет измерять силу воздействия от ОО и сравнивать ее с устанавливаемым пороговым значением. В качестве ЧЭ тензометрического СО может использоваться тензорезистор, натянутый провод, контактный коврик. В случае натянутого провода оно называется

также датчиком натяжения. Область применения тензометрических СО ограничена установкой внутри помещений или на заборе, так как их работе сильно мешают снег и обледенение.

Протяженный датчик давления – это датчик, воспринимающий деформацию внутри грунта, вызванную изменением давления на поверхность грунта при наступании человека. Обычно его ЧЭ выполнен в виде длинного эластичного шланга, заполненного незамерзающей жидкостью и закопанного на небольшую глубину в грунт. Протяженный датчик давления называют также барометрическим датчиком, шланговым СО, инфранизкочастотным (ИНЧ) сейсмическим СО, гидравлическим СО.

Наклонометрическое СО измеряет изменение угла наклона поверхности земли. Под действием силы тяжести ОО поверхность прогибается, и угол наклона меняется. При превышении измеренным значением порогового уровня инициируется сигнал срабатывания. Ввиду низкой чувствительности наклонометрическое СО применяется для обнаружения объектов, обладающих большой массой.

Действие вибрационного СО основано на регистрации колебаний, возникающих в результате контакта с нарушителем в окружающих твердых предметах, таких как забор, решетка, стена, охраняемый предмет, сейф, витрина. По используемому ЧЭ вибрационные СО делятся на шесть подтипов:

—виброконтактное СО имеет ЧЭ, механически замыкающий и размыкающий внешнюю элект-

рический сигнал, пропорциональный смещению или ускорению колебаний; ЧЭ, измеряющий ускорение, называется акселерометром; ЧЭ вибрационного аналогового СО обычно состоит из неподвижной катушки и подвижного магнита, взаимное перемещение которых наводит в катушке ЭДС; подобный датчик называется также электродинамическим датчиком или контактным микрофоном (особенно в случае закрепления датчика непосредственно на охраняемом предмете – сейфе, произведениях искусства и т.п.);

срабатывания.

Барометрическое СО носит также название инфразвукового датчика. Оно предназначено для охраны закрытых объемов и действует за счет регистрации изменения давления воздуха, например, при открывании дверей или окон помещения. Одним таким средством можно охранять небольшой коттедж или садовый домик, если в них отсутствуют устройства вентиляции или включенные кондиционеры.

Принцип действия акустического пассивного СО основан на приеме звуковых колебаний определенного диапазона частот и сравнении их интенсивности с за-

ку при передаче через него оптического сигнала его величина меняется, хотя и незначительно, при изгибах кабеля;

—пьезоэлектрическое СО использует пьезоэлектрический элемент;

—трибоэлектрическое СО использует многожильный кабель некоторых типов, при механической деформации которого на его жилах возникают заряды, пропорциональные деформации;

—электретное СО использует электретный кабель, представляющий собой коаксиальный кабель с радиально поляризованным диэлектриком (электретом), также формирующим заряд при механической деформации; электретный кабель обладает существенно большей чувствительнос-

тью по сравнению с трибоелектрическим. Принцип действия сейсмического СО основан на

регистрации колебаний грунта, возникающих при передвижении ОО. В качестве ЧЭ обычно используется сейсмометрический датчик – геофон – точечный магнитоэлектрический датчик колебаний повышенной чувствительности, который закапывается на небольшую глубину в землю. Часто точечные сейсмодатчики соединяются последовательно в одну группу. Подобная группа служит самомтоятельным чувствительным элементом, называемым сейсмолинией, сейсмокосой или просто косой. Точечный сейсмодатчик позволяет блокировать отдельную дорожку или тропинку, сейсмолиния – протяженный рубеж большой длины. Достоинство сейсмического СО – полная маскируемость, недостаток – низкая помехоустоойчивость во время сильного ветра при наличии деревьев или другой растительности, а также от транспорта.

Термическое СО воспринимает воздействие высокой температуры и предназначено для обнаружения попыток применения нарушителем инструмента термической резки (типа газовой горелки) для проделывания проходов или вскрытия хранилищ ценностей. Оно устанавливается на стальные решетки, перегородки,

полосой принимаемых частот. Среднечастотные, называемые также микрофонными или звуковыми СО, срабатывают от шумов, возникающих при появлении и передвижении нарушителя (шаги, голос). Высокочастотные срабатывают от звуков разбивания стекла и часто так и называются – датчики разбивания стекла.

Акустические активные СО работают преимущественно в области ультразвуковых колебаний (15…40 кГц) и поэтому называются также ультразвуковыми (УЗ) датчиками. Они состоят из излучателя и приемника ультразвука. Акустические активные СО подразделяются на три подтипа: лучевое СО, фиксирующее прерывание узконаправленного УЗ луча; доплеровское СО, обнаруживающее нарушителя по доплеровскому сдвигу частот при его движении; объемное СО, регистрирующее изменение картины стоячих волн, формируемых излучателем ультразвука в замкнутом объеме. Все акустические СО работают только в помещениях, так как на улице имеют низкую помехоустойчивость.

Ольфактронное СО воспринимает запахи или газы, выделяемые человеком. Оно называется также газоанализаторным. Широкому распространению ольфактронных СО мешает их большая стоимость.

Радиационное СО (или радиоизотопное СО) регистрирует интенсивность потока радиоактивных частиц (альфа-, бета-, гамма-частиц, протонов, нейтронов), излучаемых передающим блоком. Источником излучения является радиоактивный изотоп. Радиационное СО работает по принципу лучевого и фиксирует появление ОО по ослаблению потока частиц. Оно не требуют прокладки кабеля к передающему блоку. Радиационные СО отличаются высокой помехоустойчивостью, но их распространению мешают соображения безопасности для здоровья людей.

Электростатическое СО обнаруживает появление в своей ЗО объектов, обладающих зарядом. Оно практически полностью теряет работоспособность на улице во влажные периоды времени из-за значительного стекания заряда на землю. Но в сухих помещениях, осо-

бенно с покрытием пола линолеумом, дает хорошие результаты. В связи с сильным уменьшением электростатического поля заряда при увеличении расстояния от него, СО данного типа используются преимущественно в узких проходах, дверных и оконных проемах.

Магнитометрические СО контролируют искажения естественного магнитного поля Земли и поэтому преимущественно фиксируют перемещение объектов, обладающих магнитным моментом. Значительная часть магнитометрических СО использует явление магнитной индукции, состоящее в появлении наведенной ЭДС в многовитковой катушке при изменении индукции магнитного поля; эта часть магнитометрических средств называется индукционными магнитометрическими СО. По виду ЧЭ магнитометрические СО делятся на два подтипа: точечное или сосредоточенное имеет компактный ЧЭ размером не более 0,1 м в виде катушки из нескольких тысяч витков провода на ферромагнитном сердечнике; петлевое имеет ЧЭ в виде петли многожильного кабеля, распаянного в виде многовитковой катушки и закопанного на небольшую глубину в грунт. Точечное СО может быть выполнено также на основе феррозонда, тонких магнитных пленок (ТМП) или сквида. Оно используется в узких коридорах и проходах или вблизи дорог – для обнаружения автомобилей. Петлевое СО используется для охраны протяженных рубежей периметра.

Принцип действия гравиметрического (или гравитационного) СО основан на регистрации изменений гравитационного поля. Гравитационным полем обладают все материальные объекты, имеющие массу. Гравитационное поле не экранируется, поэтому ни один нарушитель не в состоянии скрыть или замаскировать свое присутствие. У гравиметрического СО есть только один недостаток – его пока нет.

Емкостное СО измеряет емкость антенной системы, в качестве которой может выступать и металлический забор, и козырек на стене здания, и стальной сейф, и металлический стеллаж, и закрепленная на охраняемом предмете металлическая пластина. При приближении к ним человека емкость антенной системы меняется, что и приводит к срабатыванию средства. Тело человека имеет большое значение относительной диэлектрической проницаемости, поэтому емкость меняется значительно, а изменение емкости фиксируется уверенно. Емкостные средства широко распространены. Для устойчивой работы они требуют наличия качественного заземления.

Индуктивное СО, как и емкостное, имеет антенную систему и фиксирует изменение ее индуктивности при появлении человека. Изменение индуктивности обычно невелико, поэтому индуктивные СО имеют невысокую помехоустойчивость и малое распространение по сравнению с емкостными.

Проводно-волновое СО содержит передатчик и приемник электромагнитного излучения с проводными антеннами, расположенными на небольшом расстоянии друг от друга. Оно работает на частотах диапазона 100 МГц. В случае приближения человека изменяется амплитуда и фаза принимаемого сигнала. Эти

изменения отслеживаются электронным блоком обработки СО. Проводно-волновое СО применяется и как точечное для охраны отдельных предметов, и как протяженное.

Линия вытекающей волны (ЛВВ) содержит один излучающий кабель и один или несколько приемных кабелей, уложенных на небольшом расстоянии параллельно излучающему кабелю. Длина кабелей – до 100 м. Как излучающий так и приемный кабель представляют собой коаксиальный кабель с прорезями в сплошном экране, проделанными через равные расстояния. Наличие прорезей обеспечивает равномерное излучение и прием электромагнитных волн вдоль всей длины кабеля. При появлении нарушителя вблизи кабелей изменяется уровень принимаемого сигнала. Кабели могут закрепляться на полотне забора, на стене или закапываться на небольшую глубину в грунт. ЛВВ позволяет охранять непрямолинейные участки периметра.

Антенное СО является чисто пассивным средством, работающим в диапазоне УКВ (на частотах около 100 МГц). Выбор диапазона связан с наличием «естественного» фона от большого количества радиовещательных станций. Приемник средства выполняется как обычный УКВ приемник. Во время приближения человека к антенне уровень принимаемого сигнала периодически увеличивается и уменьшается. Недостатком антенного СО является неустойчивость его работы и нестабильность параметров в зависимости от места установки. Возможные перспективы связаны с переходом на диапазоны сотовой связи.

Радиолучевое СО имеет в своем составе передатчик

иприемник электромагнитного излучения, работающие на одной из фиксированных частот в диапазоне от 1 до 60 ГГц. Передатчик и приемник направляются друг на друга. В дежурном режиме приемник регистрирует излучение передатчика. При появлении в зоне луча (между передатчиком и приемником) нарушителя принимаемое излучение ослабляется за счет частичного перекрытия луча, что и фиксируется средством. Длина участка между передатчиком и приемником может достигать сотен метров. Радиолучевое СО – одно из наиболее широко распространенных средств для охраны периметров. Оно отличается высокой помехоустойчивостью к естественным погодным условиям (дождь, снег, туман).

Принцип действия радиолокационного СО основан на эффекте Доплера. Оно обычно является однопозиционным и содержит в одном корпусе излучатель электромагнитных колебаний частотой около 10 ГГц, приемник и блок обработки, выделяющий доплеровскую частоту и проводящий в простейшем случае селекцию объектов по скорости передвижения. В более сложных вариантах радиолокационное СО проводит также селекцию по дальности до ОО. Радиолокационные СО используются как для охраны помещений так

идля охраны периметров.

Радиометрическое СО является объемным средством. Оно содержит передатчик электромагнитного излучения, создающий в замкнутом объеме картину

стоячих волн, и приемник электромагнитного излучения, фиксирующий изменения этой картины при появлении нарушителя. Радиометрическое СО для помещений является одним из наиболее помехоустойчивых типов СО.

Проводно-волновое СО, ЛВВ, радиолучевое СО, радиолокационное СО и радиометрическое СО часто называют также радиотехническими СО или радиоволновыми СО. Радиолучевое СО, радиолокационное СО и радиометрическое СО называют также микроволновыми датчиками или сверхвысокочастотными (СВЧ) датчиками.

Инфракрасное (ИК) пассивное СО воспринимает естественное тепловое излучение человека. Оно работает в диапазоне длин волн электромагнитного излучения около 10 мкм. Высокая чувствительность датчиков позволяет фиксировать перепады температур до 0,1 К. ИК пассивные СО делятся на три подтипа:

—однолучевое, имеющее ЗО в виде узкого луча, формируемого оптической системой (линзой или зеркалом);

данного типа обычно реализуется в виде однопозиционного средства.

Под телевизионным СО понимается устройство, которое анализирует изображение с видеокамеры и формирует сигнал тревоги. Чаще всего данный сигнал используется для привлечения внимания оператора в случае изменения изображения. Телевизионное СО может быть как пассивным, работающим при естественном освещении, так и активным (с искусственной подсветкой). Телевизионные средства видеонаблюдения применяются повсеместно как для охраны помещений, так и для охраны уличных объектов.

К прочим СО относятся редкие, не нашедшие использования в виду дороговизны, работающие в ограниченных условиях применения и другие СО, не сформировавшиеся в отдельные типы.

Комбинированные СО – это СО, сочетающие в себе несколько различных физических принципов обнаружения. Все ЧЭ, входящие в состав комбинированного СО, должны иметь совмещенные зоны обнаружения и по возможности разные виды помех, способных вы-

логичное телевизионному.

Многолучевые ИК пассивные СО широко распространены для охраны помещений.

Фотолучевое СО (или по-другому оптическое СО или инфракрасное активное СО) состоит из излучателя и приемника, направленных друг на друга. При прерывании луча формируется сигнал тревоги. Фотолучевое СО работает обычно в диапазоне ИК излучения. Реже встречаются СО в диапазонах видимого света или ультрафиолетового (УФ) излучения. Но и в этом случае их все равно называют фотолучевыми или оптическими СО (или УФ активными СО – для случая УФ излучения). Часто фотолучевые СО имеют не один, а сразу несколько лучей, что позволяет исключить возможность проползания под лучом или перепрыгивания через него, повысить помехоустойчивость средства и оценивать размеры и скорость движения объекта (для отстройки от птиц и мелких животных). Фотолучевые СО отличаются дешевизной, но при использовании на улице требуют запаса мощности излучателя для работы

всильный дождь, туман или снегопад. Они нуждаются

впереодической юстировке передающего и приемного блоков и чистке оптических элементов.

ИК активное СО с отражением состоит из передатчика и приемника, направленных на определенную точку пространства. В дежурном режиме излучение передатчика рассеивается в пространстве и не доходит до приемника. При появлении ОО в заданной точке, отраженное от него излучение поступает на приемник, что приводит к формированию сигнала тревоги. СО

лов срабатывания по всем каналам обнаружения. Комбинированные СО практически не имеют ложных срабатываний.

Комбинированные СО нельзя считать самостоятельным типом средств при их делении по физическому принципу действия. Таким образом, можно говорить о 28-и различных типах средств обнаружения, используемых в системах охранной сигнализации. На настоящий момент наиболее широкое распространение получили СО следующих типов:

—магнитоконтактные – для охраны дверей помещений;

—тензометрические – для охраны отдельных предметов, преимущественно произведений искусства, внутри помещений;

—акустические пассивные – для защиты окон помещений от разбивания;

—емкостные – для установки на заборе или ограждении;

—радиолучевые – для охраны участков периметра;

—радиолокационные доплеровские и ИК пассивные – для установки внутри помещений;

—телевизионные – в качестве средств видеонаблюдения.

Может создаться впечатление, что кроме описанных 28-и типов СО других нет и быть не может, поскольку нет других МНИ (кроме приведенных в таблице 1.2.1). Однако, это не так. Во-первых, вспоминая, что все СО делятся на пассивные и активные, ожидать по-