Требования к периметральным системам
Основное требование к периметральной охранной системе – максимально высокая чувствительность при минимуме ложных срабатываний (птицы, мелкие животные в зоне охраны, действие атмосферных явлений). Естественно, исключаются такие «технологические проблемы», как некачественный монтаж датчиков, неправильная настройка электронных блоков, неудовлетворительное инженерное состояние самой ограды.

При выборе и проектировании охранной системы учитываются: тип ограды, топография и рельеф местности, возможность выделения полосы отчуждения, наличие растительности, соседство ж/д и автомагистралей, эстакад, линий электропередач и др. На предмет эффективности периметральную систему чаще всего испытывают на специальном полигоне. Любая периметральная система должна без осложнений совмещаться с другими охранными системами.

Радиолучевые системы

Принцип действия таких систем основан на анализе изменений амплитуды и фазы принимаемого СВЧ-сигнала, возникающих при появлении в зоне постороннего объекта. Применяются они там, где обеспечена прямая видимость между приемником и передатчиком: как для для охраны неогражденных участков, так и вдоль барьеров. Общий недостаток радиолучевых систем — наличие «мертвых» зон. Чувствительность системы понижена вблизи приемника и передатчика, поэтому приборы на смежных участках лучше установить с перекрытием в несколько метров. Кроме того, радиолучевые системы недостаточно восприимчивы непосредственно над поверхностью земли (30-40 см): нарушитель может преодолеть рубеж охраны ползком.

Система «Гефест» предназначена для охраны периметров длиной от 10 до 200 м. Зона чувствительности: 2,5 м в высоту и 5 м в ширину. Аналогичная система «Грот» защищает участки длиной до 300 м при ширине зоны обнаружения 6 м. Существенно повышена ее чувствительность в зонах передатчика и приемника. Система сохраняет работо­способность и не требует дополнительной настройки при высоте снежного покрова до 70 см.

Система РЛД-94 выпускается в трех модификациях: для участков длиной 30, 100 и 300 м. Импульсный синхронный режим работы прибора снижает энергопотребление, повышает устойчивость к воздействию электромагнитных возмущений.

Из зарубежных радиолучевых систем на российском рынке можно отметить «Модель 16001» фирмы Senstar-Stellar (США). Система защищает зону длиной до 240 м, может быть установлена на земле, на торце ограды, на стене здания. Приборы серии Ermusa компании CIAS (Италия), отличающиеся компактностью, предназначены для использования как в помещениях, так и на улице для барьеров протяженностью 40-80 м. Существует несколько модификаций для защиты рубежей протяженностью 50, 80, 120 и 200 м.

Все перечисленные системы обеспечивают одну зону охраны и применяются на прямолинейных участках. На непрямолинейной границе или сложном рельефе нужна многозонная система из нескольких комплектов аппаратуры.

В комплект системы «Протва» входит пять приемо-передающих пар и блок анализатора сигналов. Каждое приемо-передающее устройство позволяет защитить участок длиной до 100 м. Имеются режимы дистанционного контроля и ручного отключения любого канала. Питание – от сети переменного тока (220 В или 36 В) или от источника постоянного тока (24 В). Рабочая температура: от -50 до +50°С; влажность – до 98% (при температуре +35°С).

Для спецприменения на неподготовленных территориях создана быстроразворачиваемая система «Витим». Комплект состоит из 11 приемо-передающих устройств, организующих 10 отдельных участков охраны по 100 м. В каждом из устройств встроенный аккумулятор. Приемники подключены к выносному блоку индикации – он показывает номер участка, в котором возник сигнал тревоги. Особенность системы – тревога подается радиолучом. Это существенно сокращает время установки и настройки: на 10 зон не более часа.

Все перечисленные выше радиоволновые детекторы являются «двухпозиционными» устройствами и имеют передатчик и приемник. Более простые и дешевые – «однопозиционные» устройства, практически маломощные радары, применяются для защиты участков до
20 м и у них менее четкая граница чувствительной зоны.

Радиоволновые системы

Чувствительный элемент подобных систем – два расположенных параллельно проводника, к которым подключены передатчик и приемник радиосигналов. Вокруг проводящей пары («открытой антенны») образуется чувствительная к появлению субъектов зона. Кабели радиоволновых систем на оградах устанавливают на специальных стойках барьера или на его поверхности. Выпускаются модификации таких систем и для защиты неогражденных территорий. При этом кабели закладывают в грунт на глубину 15-30 см. Это скрытая система охраны, но она подвержена сильному влиянию погодных условий. Преимущества радиоволновых систем перед лучевыми – независимость от профиля почвы и точное следование линии ограды.

Достаточно известное отечественное устройство этого типа — система «Уран-М».

Радиоволновая система «H-Field» (Senstar-Stellar, США) с укладываемыми в землю кабелями предназначена для охраны открытых пространств. Два параллельных кабеля (приемный и передающий) можно закопать в любой грунт на глубину 10-15 см и на расстоянии 2 м друг от друга. Вокруг кабелей над поверхностью формируется электромагнитное поле шириной 3 м и высотой 1 м. Максимальная длина одной зоны обнаружения – 150 м. Кабели подключаются соответственно к приемнику и передатчику или к общему блоку. Вторжение обнаруживается по тому, что нарушитель сильно изменяет параметры принимаемого сигнала. Кабели нечувствительны к сейсмическим и акустическим воздействиям.

Одна из современных радиоволновых технологий обнаружения получила наименование RAFID - Radio Frequency Intruder Detection (Радиочастотное Детектирование Вторжения). Попавший в радиочастотное поле объект изменяет фазу и амплитуду принимаемого сигнала, и анализатор генерирует сигнал тревоги. Кабели системы RAFID устанавливают на жестких оградах или в грунте. Для обработки сигналов применен мощный процессор, позволяющий проводить «обучение» системы прямо на объекте. Процессор содержит в памяти типовые сигналы вторжения и нетревожные помехи окружающей среды. Система практически не подвержена влиянию атмосферных факторов.

Принцип действия описанных выше охранных систем основан на использовании электромагнитных волн радиочастотного диапазона. Однако периметры успешно охраняют и другие системы, работающие с детекторами различных типов: оптические инфракрасные датчики (лучевые и пассивные), сейсмические вибрационные приборы, микрофонные кабели, емкостные системы, волоконно-оптические кабели.

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 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.

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.

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 содержит два подвижных проводника, расположенных между протяженными полимерными магнитами.

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. 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.

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 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 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.).
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.

По материалам журнала «Специальная техника»; http://st.ess.ru/index.htm