Внутренние датчика охранной сигнализации

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

По аналогии с внешними датчиками, различают активные и пассивные, скрытые и видимые, пространственные и линейные, различающиеся по способу применения внутренние датчики ОС. В активных датчиках передающая часть генерирует сигнал, изменение или отражение которого регистрирует приемная часть; эти датчики могут быть выполнены 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, под полом и за потолком, их трудно обнаружить, они не меняют внешний вид ПЗП. Видимые датчики (на дверях, окнах, стенах, других опорных конструкциях) не замаскированы и выполняют функцию сдерживания злоумышленника, их легче устанавливать, ремонтировать и обслуживать в процессе эксплуатации СФЗ.

С помощью пространственных датчиков можно контролировать как весь объем здания или помещения, так и его наиболее важную часть – независимо от способа попадания и пути злоумышленника в контролируемой зоне. Линейные датчики фиксируют проникновение злоумышленника 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 устанавливаются на потолках, стенах и полах в помещениях типовой внутренней зоны, как это в условном виде показано на рис. 2.14.

Классификацию внутренних датчиков иллюстрирует таблица 2.2. Датчики вибраций – П; В^./_.С; Л согласно обозначениям таблицы 2.2, обнаруживают движение поверхности, к которой они прикреплены, они могут быть простыми (переключатели, реагирующие на встряску) и сложными (инерционными).

Рис. 2.14. Типовая внутренняя зона (границы зоны, помещения

и места расположения имущества)

В инерционном переключателе чувствительным элементом является металлический шарик, установленный на зажимах, который при вибрации с 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 и в активном варианте: передающая часть датчика генерирует колебания заданной частоты, приемная часть – осуществляет обработку и анализ сигнала, при 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.

Таблица 2.2. Классификация внутренних датчиков ОС

Тип датчика	Пассивный (П) или активный (А)	Скрытый (С) или видимый (В)	Пространственный (ПР) или линейный (Л)
Датчики вторжения через границу внутренней зоны
Электромеханический	П	С/ В	Л
Инфракрасный	П/ А	В	Л
Вибраций	П	С	Л
Емкостной	П	С	Л
Волоконно-оптический кабель	П	С/ В	Л
Датчики обнаружения движения
СВЧ (микроволновый)	А	В	ПР
Ультразвуковой	А	В	ПР
Звуковой	А	В	ПР
Пассивный ИК	П	В	ПР
Датчики приближения
Емкостной	А	С	Л
Давления	П	С	Л

Электромеханические датчики – П; В; Л (см. таблицу 2.2), 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.

return false">ссылка скрыта

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 2.2) содержат микрофон, регистрирующий посторонние звуки (например, при взломе сейфа); они могут быть и ультразвуковыми.

Активные ИК-датчики – В; Л (см. таблицу 2.2) 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 2.2), 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 (см. рис. 2.14) с тем, чтобы обнаруживать злоумышленника независимо от места проникновения в помещение. СВЧ-датчики (как правило однопозиционные) – А; В; ПР (см. таблицу 2.2), 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-рупоры); 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; е 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 предметов за пределами зоны обнаружения.

Ультразвуковые датчики (одно- и двухпозиционные) – А; В; ПР (см. таблицу 2.2) формируют ультразвуковое поле обнаружения на частотах 19 … 40 кГц. Однопозиционные датчики используют доплеровский эффект, форма области обнаружения аналогична СВЧ-датчикам, ее можно изменять путем установки отражателей. Чтобы избежать зон затенения, датчики используют совместно – с учетом стен, которые хорошо отражают ультразвук. 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-влажностных характеристик в ПЗП. Двухпозиционные датчики, наряду с доплеровским эффектом, используют изменение амплитуды сигнала, они размещаются (обычно на потолке) так, чтобы достичь нужного охвата ПЗП.

Активные звуковые датчики (одно-; двух- и многопозиционные) – А; В; ПР (см. таблицу 2.2) 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 2.2) реагируют на тепловую энергию (с длиной волны 8 … 14 мкм) при перемещении злоумышленника на уровне фона, создаваемого окружающей средой. 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 движущихся источников. 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 отопления, обогреватели. Внешние ИК-источники экранируются стенами.

Граница области обнаружения

ИК-датчик

Рис. 2.15. Область обнаружения пироэлектрического ИК-датчика

Пироэлектрический детектор использует принцип поляризации диэлектрических кристаллов под воздействием ИК-волн (тепла), сфокусированных зеркалами или линзами. Односегментная зона обнаружения имеет удлиненную коническую форму (например, вдоль коридора); многосегментная зона нужна при защите больших ПЗП. Область обнаружения датчика показана на рис. 2.15: наличие минимумов может приводить к неполному охвату ПЗП. Преимуществадатчика: стабильность зоны обнаружения; «развязка» с другими приборами; приемлемые стоимость и значение F_ЛТ. Недостатки: чувствительность к вибрациям; термозависимость чувствительности (резкие перепады температуры могут быть источниками ложных тревог).

Совмещенные датчики – А/ П; В; ПР (см. таблицу 2.2) призваны обеспечивать надежность сигнала тревоги при заданной Р_д, что достигается комбинацией двух и более датчиков, у которых нет общих источников ложных тревог (двухканальный детектор движения, состоящий из активного: СВЧ- или ультразвукового датчика и пассивного ИК-датчика, объединенных с помощью элемента «И»). При Р_д у отдельных датчиков не ниже 0,95 совмещенный датчик дает Р_д = 0,9. Так как СВЧ- и ультразвуковой датчик лучше обнаруживают продольное движение (к датчику или от него), а ИК-датчик – поперечное, Р_д получается меньше, поэтому для защиты важных ПЗП совмещенные датчики устанавливают с перекрытием 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, но обеспечивают меньшую F_ЛТ за счет возможности обработки и анализа фрагментов изображения, отличая движения злоумышленника от влияния источников ложных тревог (насекомые, ползущие по объективу, животные, птицы, вспышки света и огня). 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. 2.14) внутри ПЗП. Емкостные датчики – А; С; Л (см. таблицу 2.2) 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 ПЗП с плохими контурами заземления защищаемый предмет изолируют от пола резиновым диэлектрическим ковриком (дерево впитывает влагу и как изолятор здесь не годится).

Датчики давления – П С; Л (см. таблицу 2.2), 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 можно переступать, но такие датчики эффективно используются совместно с другими средствами защиты (отвлекая внимание и вводя в заблуждение неопытного злоумышленника).

Беспроводные датчики (радиодатчики) работают на 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 при движении 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.