Внутренние датчика охранной сигнализации

Внутренние датчики ОС при интеграции в СФЗ вместе с административными процедурами, управлением доступом и контролем за имуществом и информацией являются эффективным средством противодействия угрозам со стороны злоумышленника. Параметры эффективности у них такие же, как у внешних датчиков: вероятность обнаружения Р_д, частота ложных тревог F_ЛТ и уязвимость по отношению к преодолению. Источники ложных тревог: электромагнитные, акустические, тепловые, метеорологические, сейсмические и оптические воздействия, а также птицы, насекомые, животные и технические причины – неудачная конструкция, плохое техобслуживание и отказы оборудования. Система обнаружения внутреннего вторжения защищает от хищений и диверсий со стороны как сотрудников объекта, так и посторонних лиц, – одновременно с этим, она и уязвима по отношению к ним же. Наибольшие возможности и технические навыки для вывода из строя (уменьшения чувствительности) датчиков или системы в целом (смещение границ, изменение зоны обнаружения) имеют лица, отвечающие за техобслуживание СФЗ.

Классификация внутренних датчиков: активные и пассивные, скрытые и видимые, пространственные и линейные, различающиеся по способу применения. В активных датчиках передающая часть генерирует сигнал, изменение или отражение которого регистрирует приемная часть; этот датчик может быть выполнен как в двухпозиционном (бистатическом), так и однопозиционном (моностатическом) вариантах. Факт присутствия активного датчика злоумышленник может обнаружить с помощью портативной аппаратуры. Пассивные датчики являются приемниками сигналов, поступающих из контролируемого объема: вибрационных (от биообъектов или транспорта), ИК (от биообъектов или нагретых предметов), звуковых (при разрушении барьера), а также связанных с изменением механической конфигурации датчика (в простых электромеханических приборах). Пассивные датчики проще маскируются и более безопасны при наличии взрывчатых веществ и паров.

Скрытые датчики располагаются в стенах или под полом (за потолком), их трудно обнаружить, они не меняют внешний вид помещения. Видимые датчики (на дверях, окнах, стенах, других опорных конструкциях) не замаскированы и выполняют функцию сдерживания нарушителя, их легче устанавливать, ремонтировать и обслуживать в процессе эксплуатации СФЗ.

С помощью пространственных датчиков можно контролировать весь объем здания или помещения, либо его самую важную часть – независимо от способа попадания и пути злоумышленника в контролируемой зоне. Линейные датчики фиксируют проникновение злоумышленника только в определенном месте (через дверь, окно, потолок, стену), то есть если он проникает в контролируемую зону только через данную точку входа. По способу применения внутренние датчики делятся на три группы: датчики вторжения через границу внутренней зоны; внутренние датчики обнаружения движения, регистрирующие передвижение злоумышленника в ограниченной зоне; датчики приближения, способные обнаружить злоумышленника в непосредственной близости от охраняемого предмета, или когда он притрагивается к нему. Датчики вторжения через границу (датчики вибраций, электромеханические, инфразвуковые и пассивные звуковые, емкостные датчики приближения) устанавливаются на потолках, стенах и полах в помещениях типовой внутренней зоны, условно показанной на рис. 13.

Рис. 13. Типовая внутренняя зона (границы зоны, внутренние помещения и места расположения имущества)

Датчики вибраций – П; В^./_.С; Л согласно обозначениям Таблицы 4, обнаруживают движение поверхности, к которой они прикреплены, они могут быть простыми (например, в виде переключателей, реагирующих на встряску) и сложными (например, инерционными). В инерционном переключателе чувствительным элементом является металлический шарик, установленный на металлических зажимах, который при вибрации частотой 2…5 кГц периодически теряет контакт с зажимами, что и приводит к генерации сигнала тревоги. Чувствительный элемент пьезоэлектрического датчика устанавливается на вибрирующей с частотой 5…50 кГц поверхности и при срабатывании изгибается, создавая ЭДС на выходных зажимах и ток в регистрирующем устройстве, которое анализирует значения амплитуды, частоты и длительности сигнала в интересах обнаружения вторжения. Датчики нарушения целостности стекла срабатывают от вибрации с частотой более 20 кГц, что характерно для разбиваемого стекла; для уменьшения F_ЛТ они реализуются также в активном варианте: передающая часть датчика генерирует колебания заданной частоты, приемная часть – осуществляет обработку и анализ сигнала, а в случае необходимости генерирует сигнал тревоги. Волоконно-оптические датчики вторжения также могут обнаруживать вибрации: регистрируя изменения интенсивности светового потока из-за микроизгибов или движения кабеля, прикрепленного к вибрирующей поверхности. Общее достоинство всех датчиков вибрации – раннее предупреждение о вторжении, недостатки связаны с воздействием помех.

Электромеханические датчики – П; В; Л (см. Таблицу 4), представляют собой переключатели, устанавливаемые на дверях и окнах. Магнитные переключатели (на реле типа «геркон») состоят из постоянного магнита и реле, установленных на косяке и двери (створке окна): при закрытой двери магнит держит контакты реле замкнутыми, при открытой – контакты реле размыкаются, что генерирует сигнал тревоги. Уязвимость датчика обусловлена возможностью удержания замкнутых контактов реле с помощью внешнего магнита, чего можно избежать с помощью усложнения конструкции (используются дополнительные уравновешивающие магниты, несколько реле и несколько магнитов, внутренние электромагниты для проверки и т.п.). Способ преодоления злоумышленником: пропил отверстия в двери без ее открывания. Переключатель на эффекте Холла не имеет контактов реле, но содержит электронные схемы и нуждается в электропитании. Сигнал тревоги генерируется, если датчик регистрирует достаточно сильное изменение магнитного поля – эти датчики более устойчивы по отношению к преодолению и вмешательству, внешним помехам.

Датчики непрерывности (обрыва проволок) состоят из проводящих проволочек или ленточек, которые прикрепляются к стенам, потолкам и полам, либо устанавливаются внутри них, и устройства, генерирующего сигнал тревоги при нарушении их целостности. Сети и экраны из проволок таких датчиков применяют также для защиты закрытых шкафов, сейфов, вентиляционных отверстий, застекленных крыш и т.д. (вместо проволок может быть использовано оптическое волокно). Способ преодоления злоумышленником: использование перемычек параллельно разрываемой проволоке. Емкостные датчики – наиболее распространены как датчики приближения, но их можно использовать и для обнаружения вторжения через границу. В генераторе датчика формируется резонансная цепь: емкость воздушного конденсатора между устройством контроля и защищаемым металлическим объектом, изолированным от земли, входит в общую емкость настроенного контура генератора (частота резонанса может быть как фиксированной, так и подстраиваемой). Если частота фиксирована, в датчик вводится защитная проволочная петля, которая соединяет объект и устройство контроля с настроенной цепью (для настройки датчика и компенсации емкостных нагрузок) – при касании объекта защиты или приближении к нему изменение емкости в пределах защитной петли нарушает резонанс и вызывает сигнал тревоги.

Пассивные инфразвуковые датчики воспринимают изменения давления в редко открываемых помещениях (склады, ангары), где они установлены на удалении от входных дверей, при открывании и закрывании которых возникают звуковые волны с частотой 2 Гц. Пассивные звуковые датчики – С; ПР (см. Таблицу 4) содержат микрофон, регистрирующий посторонние звуки (например, при взломе сейфа); они могут быть и ультразвуковыми.

Активные ИК-датчики – В; Л (см. Таблицу 4) в передающей части (световой источник с объективом) формируют ИК-луч, поступающий в приемную часть (фотодетектор): обычно используют N датчиков для получения N лучей в виде вертикального ИК-ограждения. Для уменьшения влияния помех и повышения эффективности используется импульсный режим с синхронизацией. Датчик контролирует узкий объем (длиной до 100 м) в вертикальной плоскости, где ИК-излучение невидимо – преодолеть этот барьер злоумышленник может только путем обхода. Для уменьшения возможности обхода ИК-барьер формируют двумя лучами, допустимо применением зеркал. Источники ложных тревог: дым и пыль в воздухе, падающие предметы, небольшие биообъекты (животные, птицы).

Волоконно-оптические датчики (датчики непрерывности и датчики изгибов) – П; В / C; Л (см. Таблицу 4), применяются и как датчики вторжения через границу, и как датчики приближения. Прибор состоит из чувствительного волоконно-оптического кабеля, оба конца которого подключены к процессорному блоку (включающему источник света, фотоприемник, схему обработки сигнала и генератор сигнала тревоги). Эти датчики практически нечувствительны к электромагнитным помехам, влиянию температуры и влажности.

Датчик непрерывности чувствителен к повреждению (разрыву) петли оптического волокна, что приводит к потере сигнала на входе приемника и генерации сигнала тревоги. Датчик микроизгибов чувствителен к движению кабеля и давлению на него – искажающих форму и параметры сигнала на входе приемника, что фиксируется схемой обработки и, в случае обнаружения вторжения злоумышленника, сопровождается генерацией сигнала тревоги.

Область контроля датчиков зависит от длины кабеля (900…1800 м), с которым может работать процессор, и способа его укладки (чтобы при проломе или пропиле стен, потолка, пола либо повреждался, либо реагировал на вибрации при попытке вторжения).

Датчики обнаружения движения устанавливаются в помещении большой комнаты на рис. 13 с тем, чтобы обнаруживать злоумышленника независимо от места проникновения в помещение. СВЧ-датчики (как правило однопозиционные) – А; В; ПР (см. Таблицу 4), формируют СВЧ-поля с частотой порядка 10 ГГц, обнаружение вторжения основано на доплеровском эффекте (изменение частоты при отражении от движущегося злоумышленника). Датчик используют методы ближней радиолокации, он наиболее эффективен при движении целей (биообъектов, других предметов) к нему или от него. Геометрия зоны обнаружения зависит от характеристики направленности антенны (СВЧ-рупора); датчик можно преодолеть в местах радиотени и в минимумах характеристики направленности. Поскольку СВЧ-излучение проходит через препятствия (кроме металлических преград), возможны ложные тревоги при реагировании на движение посторонних предметов вне зоны обнаружения и нужно принимать меры для концентрации энергии СВЧ в защищаемой зоне.

Достоинства СВЧ-датчиков: невидимое и неслышимое для злоумышленника обнаружение; малые расходы на техобслуживание; приемлемая стоимость с учетом площади зоны обнаружения; высокая Р_д ; возможность формирования зон обнаружения требуемой конфигурации. Недостатки: необходимость жесткой фиксации на опоре; чувствительность к «уходу» зоны обнаружения; помехи при отражении СВЧ-излучения от металлических предметов; сложности при установке в легких сооружениях (из стекла, дерева, гипса и др.).

Однопозиционные СВЧ-датчики могут использоваться как точечные для охвата ограниченного объема в случаях, когда другие датчики не обеспечивают заданной Р_д или уязвимы к вмешательству в их работу (например, автоматические двери в супермаркетах и аэропортах). Датчики устанавливаются высоко – вблизи потолка в защищаемой зоне, ориентируются в направлении желаемого охвата (с учетом того, что металлические местные предметы отражают СВЧ и могут вызвать повышение F_ЛТ). Расположение рядом датчики должны работать на разных частотах во избежание взаимных электромагнитных помех. Источники ложных тревог: движущиеся предметы в зоне обнаружения и вне ее; некрупные животные и птицы; вибрации при неправильной установке на опоре; отражения от люминесцентных ламп, «моргающих» с частотой электросети (для защиты нужны специальные фильтры). Уязвимые места СВЧ-датчиков: медленно движущиеся биообъекты; поглощение и отражение энергии СВЧ местными предметами (элементами интерьера помещений); наличие областей радиотени; движение посторонних предметов за пределами зоны обнаружения.

Ультразвуковые датчики (одно- и двухпозиционные) – А; В; ПР (см. Таблицу 4) формируют поле обнаружения с использования ультразвуковых волн на частотах 19…40 кГц. Однопозиционные датчики используют доплеровский эффект, форма области обнаружения аналогична СВЧ-датчикам, ее можно изменять путем установки отражателей. Большие предметы создают зоны затенения – чтобы избежать их, используют несколько датчиков. Стены обычно хорошо отражают ультразвук, что облегчает «заполнение» зоны обнаружения. Источники ложных тревог: возмущения воздуха и посторонние источники звука и ультразвука (например, при истечении сжатого воздуха); F_ЛТ также может возрастать за счет динамики температурно-влажных характеристик в защищаемом помещении. Двухпозиционные датчики, наряду с доплеровским эффектом, используют изменение амплитуды сигнала, они размещаются (обычно на потолке) таким образом, чтобы достичь желаемого охвата помещения.

Активные звуковые датчики (одно-; двух- и многопозиционные) – А; В; ПР (см. Таблицу 4) формируют поле обнаружения (в виде стоячих волн) с использованием звуковых колебаний в диапазоне частот 0,5..1 кГц; эти звуки слышны человеку и неприятны для него, поэтому такие датчики в рабочих помещениях не применяются.

Пассивные ИК-датчики – П; В; ПР (см. Таблицу 4) реагируют на тепловую энергию (с длиной волны 8…14 мкм) злоумышленника при его перемещении на уровне общего фона, создаваемого окружающей средой, с помощью специальных оптических и электронных методов. Датчик представляет собой термобатарею или пироэлектрический детектор, принимающий ИК-сигнал от злоумышленника и преобразующий его в электрический сигнал – который идет на обработку с целью выявления источников, движущихся в поле зрения датчика. При превышении порога генерируется сигнал тревоги – разница между температурой тела злоумышленника и общим фоном может составлять 1° С. Источники ложных тревог: птицы, насекомые (ползущие по объективу), места локального нагрева на стекле и пластмассе, радиаторы и трубы системы отопления, обогреватели. Внешние ИК-источники обычно экранируются стенами.

Пироэлектрический детектор использует принцип электрической поляризации диэлектрических кристаллов под воздействием ИК-волн (тепла), сфокусированных параболическими зеркалами или линзами Френеля: зоны обнаружения может быть односегментной (удлиненной конической формы – направленной, например, вдоль коридора) или многосегментной – при необходимости защиты больших открытых зон. Реальная область обнаружения пироэлектрического ИК-датчика показана на рис. 14: наличие минимумов может приводить к неполному охвату помещения.

Граница области обнаружения

ИК-датчик

Рис. 14. Область обнаружения пироэлектрического ИК-датчика

Преимущества пироэлектрического ИК-датчика: полная стабильность зоны обнаружения; отсутствие взаимодействия с другими приборами; приемлемые стоимость и значение F_ЛТ. Недостатки: средняя чувствительность к вибрациям; термозависимость чувствительности (резкие перепады температуры в помещении могут быть источниками ложных тревог).

Совмещенные датчики – А / П; В; ПР (см. Таблицу 4) призваны обеспечивать надежность сигнала тревоги при заданной Р_д , что достигается комбинацией двух и более датчиков с разными принципами работы, у которых нет общих источников ложных тревог (например, двухканальный детектор движения, состоящий из активного: СВЧ- или ультразвукового датчика и пассивного ИК-датчика, объединенных с помощью логического элемента «И»). Значения Р_д у отдельных датчиков должны быть не ниже 0,95 – чтобы совмещенный датчик обеспечивал Р_д = 0,9. А так как СВЧ- и ультразвуковой датчик лучше обнаруживают продольное движение (к датчику или от него), а ИК-датчик – поперечное, на практике Р_д получается еще меньше, поэтому для защиты важных объектов совмещенные датчики приходится устанавливать с перекрытием их зон обнаружения.

Видеодатчики обнаружения движения (пассивные, аналоговые и цифровые) предназначены для обработки видеосигналов от камеры в замкнутой ТВ системе путем реагирования на изменения яркости (светлые и темные пятна) изображения. Цифровые датчики дороже аналоговых, но обеспечивают меньшую F_ЛТ за счет возможности обработки и анализа фрагментов изображения, отличая случай движения злоумышленника от влияния источников ложных тревог (насекомые, ползущие по объективу, домашние животные, птицы, вспышки света и огня). Эффективным способом преодоления является медленное движение по зоне обнаружения. Факторы, влияющие на Р_д датчиков: равномерное контролируемое освещение (без вспышек); вибрация камер; наличие неконтролируемых зон тени (за местными предметами); движущиеся элементы обстановки (вентиляторы, занавески) и мелкие животные; изменение естественного (солнечного) освещения вблизи стеклянных окон и дверей.

Датчики приближения предназначены для защиты наиболее важных элементов (имущество №1 и №2 на рис. 13) внутри охраняемого помещения. Емкостные датчики – А; С; Л (см. Таблицу 4) призваны обнаруживать приближение (прикосновение) злоумышленника к металлическим предметам или контейнерами, приводящие к изменению емкости конденсатора «изолированный от земли защищаемый предмет – заземленная металлическая пластина под ним (петля вокруг него)». В уравновешенном датчике генератор с переменной частотой (ниже 100 кГц) и фазовой синхронизацией имеет контур, в котором указанное изменение емкости вызывает сигнал тревоги – не реагируя на влияние окружающей среды. Если защищаемый предмет должен быть заземлен, его накрывают емкостным чехлом с проводящим покрытием, который выполняет роль незаземленной обкладки конденсатора (движение злоумышленника от чехла к предмету вызывает изменение емкости, вызывающее сигнал тревоги). Изменение влажности воздуха приводит к изменению сопротивления утечки конденсатора, перемещение предметов обстановки изменяет его настройку – чтобы избежать этого, в датчиках используют мостовые балансные схемы самонастройки. Во влажных помещениях с плохими контурами заземления защищаемый предмет изолируют от пола резиновым диэлектрическим ковриком (дерево впитывает влагу и как изолятор в данном случае не годится).

Датчики давления – П С; Л (см. Таблицу 4), выполняются в виде напольных чувствительных ковриков и размещаются под защищаемым предметом или вокруг него: они включают набор ленточных переключателей, которые, при наступании на них злоумышленника, контактируют друг с другом и вызывают сигнал тревоги. Через них может переступать, однако такие датчики могут быть эффективно использованы совместно с другими средствами защиты (отвлекая внимание и вводя в заблуждение неопытного злоумышленника).

Классификацию внутренних датчиков иллюстрирует Таблица 5.

Таблица 5

Классификация внутренних датчиков

Беспроводные датчики (радиодатчики) работают на выделенных (в разных странах по-разному) частотах 300…900 МГц и входят в состав комплекса «N блоков датчик и передатчик – приемник», где у каждого передатчика, работающего в ждущем режиме, свой идентификационный код. Периодически приемник контролирует работоспособность датчиков; сигнал тревоги (вмешательства в работу СФЗ) включает электропитание и инициирует его передачу в приемник. Используются пассивные ИК- и СВЧ- и совмещенные датчики, магнитные переключатели – возможно подключение к передатчику нескольких датчиков. Для повышения Р_д и снижения F_ЛТ применяются помехоустойчивое кодирование и широкополосный доступ.

Другие средства обнаружения основаны на использовании света (регистрация перепадов светового потока, вызванных движением злоумышленника) и электрического поля (ряды проволок, реагирующих на приближение или прикосновение аналогично емкостному датчику), а также способах определения присутствия человека по его пульсу, дыханию (изменению содержания углекислого газа в воздухе) и т.д.

Рис. 15. Классификация факторов окружающей среды,

влияющих на работу датчиков ОС

Факторы, определяющие уровни фона (шума) в окружающей среде и тем самым влияющие на работу внутренних датчиков, демонстрирует рис. 15.

Таблица 6

Относительная чувствительность внутренних датчиков к источникам ложных тревог

(В – высокая, С – средняя, Н – низкая, ОН – очень низкая)

Электромагнитные факторы: естественные и техногенные источники неионизирующего ЭМИ (молнии; ЛЭП; силовое электрооборудование; радиосредства; системы освещения; ЭВМ; транспортные средства с электродвигателями и системами зажигания; самолеты и т.д.) способны повлиять на работу СФЗ путем создания различного рода помех. Способы защиты – экранирование всех компонентов СФЗ (включая каналы передачи данных), эффективное заземление, фильтрация фоновых шумов и помех. Ядерное излучение – наиболее уязвимыми элементами СФЗ являются полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы, нужно снижать возможные дозы их облучения.

Акустические факторы – на работу СФЗ через внутренние акустические датчики влияют шумы от погодных условий; вентиляции; систем кондиционирования воздуха и отопления помещений; воздушных компрессоров, ТВ аппаратуры; телефонного электронного оборудования; внешних источников (самолеты, автомобили, поезда и т.п.). Тепловые факторы – изменения и неравномерное распределение температуры в помещении (из-за перемены погоды; систем отопления и кондиционирования; наличия тепловых завес и другого аналогичного оборудования; химических реакций и радиоактивности; динамики интенсивности света, проникающего сквозь окна и застекленные крыши) вызывают движение воздуха, его расширение и сжатие – что может сопровождаться воздействием на датчики и генерацией сигнала тревоги. Оптические факторы – на работу внутренних датчиков ОС могут повлиять солнечные лучи; лампы освещения; отражающие поверхности и зеркала; ИК и ультрафиолетовое излучение от оборудования. Сейсмические и другие механические факторы (сопровождающие землетрясения; работу тяжелого оборудования; движение транспорта; грозу, сильный ветер и т.д.) воздействуют на внутренние датчики ОС путем создания посторонних нежелательных вибраций в зоне обнаружения.

Для правильного выбора внутренних датчиков можно использовать Таблицу 6, иллюстрирующую их чувствительность к ложным тревогам.Пользуясь данными Таблицы 6 и зная условия, в которых датчики должны работать (поскольку обстановка во внутренних помещениях стабильны и подконтрольны), создатели СФЗ подбирают и исследуют оптимальный вариант ее реализации для обеспечения заданных значений Р_д и F_ЛТ. Пример установки совокупности внутренних датчиков разных типов в одном охраняемом помещении для обеспечения его комплексной эшелонированной защиты показан на рис. 16.

Защита помещений дополняется соответствующими рабочими процедурами: выполнения «правила двух лиц»; проверки эффективности и исправности датчиков; документирования; проведения техобслуживания и т.д. Правило двух лиц имеет в виду выполнение работы (предоставления доступа на объект; работа с критичным имуществом, информацией и оборудованием) двумя квалифицированными сотрудниками с взаимной проверкой и подстраховкой – во избежание возможности нарушения работы СФЗ поодиночке.

Пассивный

ИК-датчик Датчики вибраций

Доплеровский

Датчики датчик движения

нарушения

целостности

стекла

Комната, где Примыкающая

расположены внутренняя

Емкостной цели нападения комната

датчик приближения

Датчики

вибраций

Уравновешенные

магнитные Емкостной

переключатели датчик или

датчик

непрерывности

Датчики вибраций Пассивный ИК-датчик

Рис. 16. Пример комбинирования внутренних датчиков

для обеспечения эшелонированной защиты помещения

При проведениииспытаний и тестирования, включая самопроверку СФЗ, удобно применять световые и звуковые индикаторы тревоги, срабатывание которых можно заметить с расстояния 3…10 м, в рабочем режиме не использующиеся. Проверка датчиков проводится после их техобслуживания, самопроверка (механизмы которой заложены в конструкции датчика) инициируется в случайные моменты времени. При необходимости изменений условий эксплуатации и доработки конструкции датчиков их результаты также фиксируются в виде протоколов и других предусмотренных документах. Планы модернизации объекта должны согласовываться со службой безопасности, чтобы выявить изменения расположения датчиков, появление новых источников ложных тревог, перемещение крупных предметов в пределах зоны обнаружения. Для использования в работе и контроля должна быть доступна документация (описания датчиков, планы прокладки линий, схемы размещения оборудования, перечни комплектующих и запчастей), журналы техобслуживания и ремонта.

Системная интеграция имеет в виду объединение внутренних датчиков ОС, процедур и персонала в рамках СФЗ объекта. Как и внешние датчики, внутренние датчики должны быть интегрированы с подсистемой сбора и отображения данных о тревоге, подсистемой контроля на КПП и механизмами задержки. При интеграции необходимо следовать принципам эшелонированной защиты, сбалансированной путем предотвращения всех путей доступа на объект, использования резервных систем и планов действия в чрезвычайных ситуациях. Должны быть предусмотрены контроль целостности линий связи между датчиками и центральным пультом ОС; а также наблюдение за переключателями, сигнализирующими о вмешательстве в работу датчиков.

Поиск по сайту: