Системы безопасности от А до Я Суббота, 23.02.2019, 05:44
Наши партнеры
Меню сайта
Категории раздела
Приборы и извещатели [8]
Интегрированные системы безопасности [4]
Радиоканальные системы охранной сигнализации [3]
Техническое обслуживание [2]
Форумы
  • Форум по ИСО "Орион", производства НВП "Болид"

  • Форум по системам видеонаблюдения - Видеоплата.РУ

  • Форум проектировщиков и строителей

  • ПРОЕКТАНТ - белоруский сайт проектировщиков

  • Форум "Мост безопасности" (старый)

  • Форум "Мост безопасности" (новый)

  • Форум videon.spb.ru - Системы видеонаблюдения и безопасности

  • Погода
    Яндекс.Погода
    Новосибирск 
    Ваш IP
    Топ вирусов
    Реклама
    Giveaway of the Day Система авторегистрации в каталогах, статьи про раскрутку сайтов, web дизайн, flash, photoshop, хостинг, рассылки; форум, баннерная сеть, каталог сайтов, услуги продвижения и рекламы сайтов
    Система авторегистрации в каталогах, статьи про раскрутку сайтов, web дизайн, flash, photoshop, хостинг, рассылки; форум, баннерная сеть, каталог сайтов, услуги продвижения и рекламы сайтов

    Статистика

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0
    Главная » Статьи » Охранная сигнализация » Приборы и извещатели

    "Умные" извещатели для систем безопастности. Часть 1
    Основными тенденциями развития современных систем безопасности (СБ) являются процессы автоматизации, интеграции и информатизации на основе искусственного интеллекта [1].
    Наиболее полно эти тенденции проявляются в развитии современных датчиков тревожной сигнализации (ДТС) для систем безопасности.
    Для большей наглядности при проведении анализа на рис. 1 приведены схемы обобщенных систем безопасности и жизнеобеспечения (СБЖ) объекта и человека.

    Рис. 1. Схемы обобщенных систем безопасности и жизнеобеспечения человека и объекта

    Обеспечение безопасности и жизнедеятельности включает в себя широкую сферу деятельности, направленную на защиту от различного вида угроз,
    источником которых (и объектом защиты) могут выступать три основные части: человек, природа и техногенная среда (все, что создано человеком).

    Известно, что при организации системы физической защиты объекта используется классический принцип последовательных рубежей,
    при нарушении которых угрозы будут своевременно обнаружены и их распространению будут препятствовать надежные преграды.
    Такие рубежи (зоны безопасности) должны располагаться последовательно, например, от забора вокруг территории объекта до главного, особо важного помещения.
      Оптимальное расположение зон безопасности и размещение в них эффективных технических средств защиты (обнаружения и противодействия) и составляют основу концепции физической защиты любого объекта. Как правило, при организации системы физической защиты объектов наиболее часто используется трехрубежная схема физической защиты (рис. 2).

    Рис. 2. Типовая трехрубежная схема физической защиты объекта

    Как известно, основным звеном системы физической защиты является подсистема обнаружения (охранной сигнализации), состоящая из датчиков (извещателей), средств передачи извещений, приемно-контрольных приборов и пультов централизованного наблюдения.

    Важнейшим компонентом подсистемы обнаружения являются датчики тревожной сигнализации, характеристики которых определяют основные параметры всей системы защиты.
    Поскольку каждый рубеж защиты выполняет свои задачи и имеет свои особенности, дальнейший анализ датчиков тревожной сигнализации,
    используемых в системах физической защиты объектов, проведен с учетом этих особенностей.

    Датчики тревожной сигнализации для обеспечения физической защиты объектов

    При конструировании системы защиты одной из центральных задач является выбор оптимальных средств оповещения и, в первую очередь, датчиков тревожной сигнализации. В настоящее время разработано и используется большое количество самых разнообразных датчиков тревожной сигнализации.
    Рассмотрим кратко принципы действия, отличительные особенности и способы применения наиболее распространенных из них.
    Классификация современных датчиков тревожной сигнализации для обеспечения физической защиты представлена на рис. 3.

    Рис. 3. Классификация современных датчиков тревожной сигнализации для обеспечения физической защиты помещений

    Краткая характеристика и особенности использования датчиков тревожной сигнализации.

    По результатам анализа рынка технических средств обеспечения безопасности, в частности, датчиков тревожной сигнализации для систем физической защиты объектов, ниже приведены их основные возможности и особенности использования при организации системы защиты (табл. 1).

    Таблица 1. Сравнительные характеристики датчиков тревожной сигнализации

    Наименование датчиковОсобенности и принцип действияПримечание
    Периметральные датчики натяжного действияДатчики этого типа состоят из нескольких рядов натянутой проволоки, подсоединенной к механическим выключателям. Малейший изгиб проволоки вызывает срабатывание сигнализации. Для монтажа датчиков натяжного действия используется, как правило, колючая проволокаВыключатели устанавливаются на специальных стойках, которые отстоят друг от друга на 60 см. Проволока натягивается с усилием до 45 кг, механизм выключателя срабатывает при изгибе проволоки свыше 2 мм
    Периметральные инфраакустические датчикиУстанавливаются на металлических ограждениях и улавливают низкочастотные звуковые колебания ограждений во время их преодоленияВозможны ложные срабатывания таких датчиков на уличные шумы от близко расположенных дорог
    Периметральные датчики электрическогополя

     

    Датчики этого типа состоят из двух частей: излучателя и нескольких приемников. Обе части датчика выполнены из электрических кабелей, натянутых между столбамиВо время прохождения нарушителя между излучателем и приемниками имеет место изменение электрического поля между ними, которое и является сигналом тревоги
    Периметральные вибрационные датчикиДатчики этого типа представляют собой контактные выключатели различных видов, соединенные последовательно или параллельно. Датчики крепятся на столбах или сетках ограждений и срабатывают от качаний, сотрясений или вибраций. Такие датчики оборудуются, как правило, микропроцессорами для обработки сигналов от контактных выключателей, формирования и посылки команды тревоги на центральный пост охраныКонтактные выключатели вибрационных датчиков по принципу действия бывают ртутными, шариковыми, пьезоэлектрическими и маятниковыми
    Периметральные электретные датчикиИзготавливаются из коаксиального кабеля с радиально поляризованным диэлектриком. Такой кабель протягивается через ограждения периметра объекта. В момент преодоления ограждения происходит сотрясение кабеля и, соответственно, изменение электрического сигнала, проходящего через кабель. Как и вибрационные, электретные датчики оснащаются микропроцессорами для контроля порогового уровня срабатывания и могут быть отрегулированы на распознавание воздействий, вызываемых ветром, брошенными камнями или другими предметами, животными, птицами, вибрациями почвы от движущихся транспортных средств, градом или снегом, землетрясением, движением веток деревьевПериметральные вибрационные и электретные датчики могут быть обойдены путем подкопа или преодоления сверху без их касания
    Инфракрасные датчики контроля пространстваПринцип действия датчиков основан на изменении сигнала от излучателя к приемнику при попадании нарушителя между ними. В качестве излучателей используются инфракрасные светодиоды или небольшие лазерные установки. Расстояние между излучателем и приемником не более 100 метров. На специальные столбы обычно устанавливают несколько таких устройств для создания вертикальной полосы обнаружения необходимой высотыДля повышения надежности иногда используется частотная модуляция сигнала излучения. Датчики могут терять свою работоспособность при густом тумане и снегопаде
    Микроволновые датчики контроля пространстваСостоят из двух частей: сверхвысокочастотных передатчика и приемника, которые устанавливаются на расстоянии до 150 метров друг от друга. В этом пространстве между ними создается электромагнитное поле, изменение которого при попытке прохода регистрируется приемникомДля эффективной работы таких датчиков необходимо, чтобы высота неровностей почвы не превышала 5 – 7 см, а в зоне действия не было растительности
    Сейсмические датчикиИзготавливается два вида датчиков этого типа. Первый вид – жидкостный, состоит из двух уложенных рядом в почву шлангов с жидкостью. Срабатывание таких датчиков происходит при изменении давления в одном из шлангов при прохождении нарушителя. Принцип действия датчиков второго вида основан на пьезоэлектрическом эффекте, при котором происходит изменение электрического сигнала при давлении на пьезоэлементОба вида сейсмических датчиков чувствительны к посторонним вибрациям, вызываемым, например, проезжающим транспортом или сильным ветром. Сейсмические датчики используются для охраны периметров территорий и зданий, устанавливаются скрытно в почву или ее покрытие, под поверхности стен и строительных конструкций
    Магнитные датчикиИзготавливаются из проволочной сетки, которая укладывается в почву. Датчики этого типа реагируют на прохождение человека с металлическим предметом достаточно большой массы. Наличие металла вызывает индукционные изменения электрического поля проволочной сетки, что и возбуждает сигнал тревогиМагнитные датчики неэффективны вблизи автомобильных и железных дорог. Возможны ложные срабатывания от грозовых разрядов, мощных электромоторов и реле
    Сейсмомагнитные датчикиВыполняются в виде электрического кабеля, уложеннного в почву. Электрический сигнал изменяется под воздействием как сейсмических, так и магнитных возмущений, например, при проходе человека и проносе им оружияПричины ложных срабатываний те же, что и в случае магнитных датчиков
    Электромеханические выключателиДействие датчиков этого типа основано на регистрации разрыва электрической цепи при воздействии нарушителя. Они применяются для контроля периметров зданий и помещенийИзготавливается два вида датчиков: как с неразрушающимися элементами (типа кнопок), так и с разрушающимися контактами при использовании, например, токопроводящего стекла или сетки из фольги
    Магнитные выключателиДатчики этого типа состоят из выключателя (так называемого геркона), контакты которого размыкаются или замыкаются под воздействием магнитаДатчик состоит из двух частей: подвижной и неподвижной. На подвижной части, например, двери или оконной раме, устанавливается магнит, а на неподвижной – геркон, который при открывании подвижной части размыкает электрическую цепь и вызывает появление сигнала тревоги
    Проволочные сеткиИспользуются для обнаружения проникновения в помещение через стены, полы, потолки, двери, окна и другие конструкции. Охраняемая поверхность покрывается сеткой из электрического провода с размерами ячеек 10 – 15 см. Механическое разрушение ячеек сетки приводит к разрыву проводников и, соответственно, к разрыву электрической цепиДля маскировки сетка датчика может покрываться обоями или облицовочными материалами
    Периметральные ультразвуковые датчикиДействие основано на регистрации ультразвуковых волн от нарушителя при его воздействии на элементы конструкций периметра здания или помещения. Используются как пассивные, так и активные ультразвуковые датчики.Пассивные датчики регистрируют ультразвуковые колебания воздуха или другой среды на частотах 18 – 60 кГц, возникающие при попытке разрушения металлических конструкций механическим или термическим способомВыпускаются две разновидности активных ультразвуковых датчиков. В первой используются элементы конструкций периметра охраняемых помещений. При таком воздействии как, например, разбивание оконного стекла, нарушается связь передатчика и приемника через стекло и происходит срабатывание датчика. Активные ультразвуковые датчики второго вида регистрируют изменение частоты (излучаемого датчиком сигнала) в охраняемой среде, например, при открывании замка или отпиливании металлической решетки
    Емкостные датчикиПрименяются для охраны защитных металлических решеток инженерных коммуникаций. Действие датчиков основано на регистрации изменения электрической емкости между полом помещения и решетчатым внутренним ограждением 
    Ультразвуковые датчики для контроля помещенийДатчики этого типа с излучающей и приемной частями регистрируют изменение сигнала излучения, отраженного от нарушителя. Для помещений площадью до 50 кв. м могут применяться однокорпусные датчики. Большие по размерам помещения охраняются двухкорпусными датчиками: излучатель, находящийся в отдельном корпусе, крепится на одной стене, а приемник (или несколько приемников) – на противоположной стене. Действие датчика основано на интерференции ультразвуковых колебаний и эффекте ДоплераНаходящиеся в помещении крупногабаритные предметы ограничивают действие такого датчика, создавая области экранировки ("мертвые зоны”), в которых датчик не реагирует на движение нарушителя
    Микроволновые датчикиРаботают в СВЧ-диапазоне на частотах порядка 10,5 ГГц. Излучение и прием осуществляется одной антенной. Датчики обнаруживают движение внутри помещения. Их действие основано на интерференции радиоволн сантиметрового диапазона, излучаемых датчиком. Они очень эффективны, но требуют тщательной регулировкиДлительное воздействие излучения датчика является вредным для здоровья
    Фотоэлектрические датчикиУникальные возможности этих датчиков делают их безальтернативными во многих областях науки, промышленности и бытовой техники. В области безопасности они активно используются в системах физической защиты объектов. Малые размеры и вес, высокая чувствительность в широком спектральном диапазоне, возможность анализа изображения на аппаратном уровне – вот что обеспечивают современные фотоэлектрические датчики на приборах с зарядовой связьюЭти датчики при построении систем физической защиты объектов позволяют полностью интегрировать охранную сигнализацию с системами охранного телевидения
    ФотовыключателиРабота этого вида датчиков основана на прерывании нарушителем луча света любого диапазона, сформированного соответствующим фильтром 
    Акустические датчикиВ состав этих датчиков входят микрофон и блок обработки сигналов. Они служат для обнаружения вторжений преступников и реагируют на звуки, которые неизбежно возникают при попытке проникнуть в охраняемое помещение 
    Барометрические датчики

     

    Весьма перспективный тип датчиков, который активно используется в последнее время в системах охранной сигнализации. Он предназначен для охраны закрытых объемов помещений. Датчик реагирует на флуктуации давления воздуха в охраняемом помещении, устойчив к воздействию шумов, вибрации, перемещению людей и животных, не оказывает вредного влияния, срабатывает в момент открывания дверей, окон, форточек или при разрушении стен, потолка, дверей и оконОчень экономичен (ток потребления – не более 1 мА) и не оказывает вредного воздействия на людей
    Биометрические датчики

     

    Принцип действия этого типа датчиков основан на анализе биометрических параметров человека. Биометрические датчики (БД) могут быть как контактного, так и бесконтактного действия. По принципу действия БД разделяются на статические, динамические и комбинированные. Наиболее часто используются такие биопризнаки как форма лица и кисти руки, рисунок сетчатки глаза, кожи пальца, росписи, радужной оболочки глаза, особенности голоса, походки и др. По технологии изготовления БД можно классифицировать как телевизионные, тепловизионные, полупроводниковые, ультразвуковые, пироэлектрические, электрооптические и др.Наиболее часто биометрические датчики используются для идентификации людей, поскольку они обеспечивают наиболее высокий уровень идентификации
    Совмещенные датчикиТакие датчики представляют собой единый конструктив, в котором расположены два датчика различного вида, например, звуковой и инфракрасный, причем, работают они независимо друг от друга. Объединенные в одном корпусе, они позволяют снизить цену по сравнению с тем случаем, когда используются два отдельных датчика 
    Комбинированные датчикиНаиболее эффективными и универсальными в настоящее время являются так называемые комбинированные датчики, в которых для большей эффективности используется одновременно несколько физических явлений, взаимно дополняющих друг другаПроизводя соответствующую настройку, можно получить датчик с требуемыми конкретными характеристиками. Например, получить заданную чувствительность при допустимой вероятности ложной тревоги

    Физические принципы функционирования современных датчиков

    Основные принципы функционирования современных датчиков и их особенности приведены в табл. 2.

    Таблица 2. Основные принципы функционирования современных датчиков

    Эффект или явлениеПреобразованиеСущность
    Пироэлектрический эффектТемпература – электричествоВозникновение электрозарядов на гранях кристаллов при повышении температуры
    Термоэлектрический эффектТепловая энергия – электроныИспускание электронов при нагревании металла в вакууме
    Электротермический эффект ПельтьеЭлектричество – тепловая энергияПоглощение (генерация) тепловой энергии при электротоке в цепи с биметаллическими соединениями
    Электротермический эффект ТомсонаТемпература и электричество – тепловая энергияПоглощение (генерация) тепловой энергии при разных температурах участков в однородной цепи
    ТеплопроводностьТепловая энергия – изменение физических свойствПереход тепла внутри объекта в область с более низкой температурой
    Тепловое излучениеТепловая энергия – инфракрасные лучиОптическое излучение при повышении температуры объекта
    Эффект ЗеебекаТемпература – электричествоВозникновение ЭДС в цепи с биметаллическими соединениями при разной температуре слоев
    Фотогальванический эффектСвет – электричествоВозникновение ЭДС в облучаемом светом p-n переходе
    Эффект фотопроводимостиСвет – электросопротивлениеИзменение электросопротивления полупроводника при его облучении светом
    Эффект ЗееманаСвет, магнетизм – спектрРасщепление спектральных линий при прохождении света в магнитном поле
    Эффект Рамана (комбинационное рассеяние света)Свет – светВозникновение в веществе светового излучения, отличного по спектру от исходного монохроматического
    Эффект ПоккельсаСвет и электричество – светРасщепление светового луча на обыкновенный и необыкновенный при прохождении через пьезокристалл с приложенным к нему электронапряжением
    Эффект КерраСвет и электричество – светРасщепление светового луча на обыкновенный и необыкновенный в изотопном веществе с приложенным к нему электронапряжением
    Эффект ФарадеяСвет и магнетизм – светПоворот плоскости поляризации светового луча при прохождении через парамагнитное вещество
    Эффект ХоллаМагнетизм и электричество – электричествоВозникновение разности потенциалов на гранях твердого тела при пропускании через него электротока и приложении магнитного поля
    Эффект ДоплераЗвук, свет – частотаИзменение частоты при взаимном перемещении объектов
    МагнитосопротивлениеМагнетизм и электричество – электросопротивлениеУвеличение электрического сопротивления твердого тела в магнитном поле
    МагнитострикцияМагнетизм – деформацияДеформация ферромагнитного тела в магнитном поле
    Пьезоэлектрический эффектДавление – электричествоВозникновение разности потенциалов на гранях сегнетоэлектрика, находящегося под давлением

    Анализ технических характеристик современных датчиков показывает, что по мере внедрения микропроцессоров ДТС становились все более интеллектуальными (обладающими искусственным интеллектом) [2]. В настоящее время хорошие интеллектуальные возможности имеют так называемые датчики с двойной технологией, т.е. комбинированные датчики. Эти возможности можно проиллюстрировать на примере микропроцессорного охранного датчика двойной технологии DS970 фирмы Detection Systems.

    Данный датчик объединяет в себе пассивный инфракрасный детектор с линзой Френеля и микроволновый детектор на эффекте Доплера. Он имеет два типа диаграммы направленности: стандартную (21х21 м) и "Луч” – 30х3 м. Хорошая адаптируемость к различным внешним условиям достигается за счет независимой регулировки чувствительности каждого из детекторов. Сигнал тревоги формируется при условии, что инфракрасный и микроволновый детекторы одновременно зарегистрировали нарушение в своей зоне охраны. При этом амплитуда и временные параметры сигналов для каждого из детекторов должны соответствовать состоянию тревоги. Далее сигнал от ИК-детектора обрабатывается схемой "Анализатор движения”, проверяющей форму и временные характеристики сигнала. Микропроцессор автоматически подстраивается под скорость движения и амплитуду его сигнала. Этот анализатор не дает ложных срабатываний на возмущения, вызванные горячими и холодными воздушными потоками, работой нагревательных приборов и кондиционеров, воздействием помех от солнечного света, молний и света автомобильных фар. "Анализатор движения” обеспечивает два уровня чувствительности ИК-детектора.

    Схема регистрации и обработки сигнала микроволнового детектора идентифицирует и блокирует источники повторяющихся ложных срабатываний и обеспечивает гибкую адаптацию к фоновым возмущениям. Используемый алгоритм работы значительно уменьшает вероятность ложной тревоги и сохраняет высокую надежность регистрации реального нарушения зоны охраны. Кроме всего прочего, данный датчик обеспечивает также "защиту от маскирования”, функцию "контроль присутствия”, защиту от вскрытия и автоматическое самотестирование ИК- и МВ-детекторов.

    Характерной тенденцией мирового технологического развития последнего десятилетия явилось зарождение интегральных, в том числе, микросистемных технологий [3]. Инициирующим фактором, способствующим динамичному развитию микросистемной техники, стало появление, так называемых микроэлектромеханических систем – МЭМС, в которых гальванические связи находятся в тесном взаимодействии с механическими перемещениями. Особенностью МЭМС является то обстоятельство, что в них электрические и механические узлы формируются из общего основания (например, кремниевой подложки), причем, в результате использования технологии формирования объемных структур обеспечивается получение микросистемной техники с высокими оперативно-техническими характеристиками (массо-габаритными, весовыми, энергетическими и др), что сразу же привлекло к себе внимание специалистов – разработчиков спецтехники.

    Использование МЭМС-технологий в современных электронных системах позволяет значительно увеличить их функциональность. Используя технологические процессы, почти не отличающиеся от производства кремниевых микросхем, разработчики МЭМС-устройств создают миниатюрные механические структуры, которые могут взаимодействовать с окружающей средой и выступать в роли датчиков, передающих воздействие в интегрированную с ними электронную схему. Именно датчики являются наиболее распространенным примером использования МЭМС-технологии: они используются в гироскопах, акселерометрах, измерителях давления и других устройствах.

    В настоящее время почти все современные автомобили используют МЭМС-акселерометры для активации воздушных подушек безопасности. Микроэлектромеханические датчики давления широко используются в автомобильной и авиационной промышленности. Гироскопы находят применение во множестве устройств, начиная со сложного навигационного оборудования космических аппаратов и заканчивая джойстиками для компьютерных игр. МЭМС-устройства с микроскопическими зеркалами используются для производства дисплеев и оптических коммутаторов.

    Микрокоммутаторы и резонансные устройства, выполненные по МЭМС-технологии, демонстрируют меньшие омические потери и высокую добротность при уменьшении потребляемой мощности и габаритов, лучшей повторяемости и более широком диапазоне варьируемых параметров. В биотехнологии применение МЭМС-устройств позволяет создавать дешевые, но производительные однокристальные устройства для расшифровки цепочек ДНК, разработки новых лекарственных и других специальных препаратов ("лаборатория на кристалле”). Кроме того, необходимо также отметить емкий рынок струйных принтеров, в катриджах которых используются микрожидкостные МЭМС-устройства, создающие и выпускающие микрокапли чернил под управлением электрических сигналов.

    По мнению экспертов, развитие микросистемной техники может иметь такое же влияние на научно-технический прогресс, какое оказало появление микроэлектроники на становление и современное состояние ведущих областей науки и техники. В ближайшее время можно ожидать создание микросистемных датчиков для приборов определения различных запахов, что, безусловно, существенно активизирует криминалистику и будет способствовать решению проблемы биометрической бесконтактной идентификации личности и контроля НСД.

    Категория: Приборы и извещатели | Добавил: Admin (15.02.2010)
    Просмотров: 5014
    Обучение
    Быстрый доступ
    Поиск
    Наши рекомендации
  • Отечественный доступный САПР - nanoCAD, nanoCAD ОПС

  • Примеры проектной документации по системам безопасности на сайте www.sakhstroy.com

  • Брагин сайт - материалы для автоматизации рутинной работы инженера-конструктора

  • Восстановление поврежденных документов

  • Тесты оборудования
  • Наши тесты

  • Тесты от журнала "ProSystem CCTV"

  • Тесты от компании "ЭВС" - разработчика и производителя ТВ камер

  • Тестирование модульных камер видеонаблюдения Vision Hi Tech

  • Калькулятор
    Праздники
    Поздравления и пожелания
    Вива варез!
  • Бесплатный СОФТ

  • Много полезного - лучшее из интернета

  • Softpick Group - Навигатор в море софта

  • DREAMprogs - лучшие софт и игры мира

  • Варез от m0nkrus'a - лучший софт

  • Обратите внимание
    Обмен ссылками

    Комплексные системы безопасности

    Copyright MyCorp © 2019
    Используются технологии uCoz
    Rambler's Top100