2.6 Вибрационные (трибоэлектрические) средства обнаружения

Среди различных типов линейных извещателей по критерию эффективности охраны (надежность обнаружения/погонная стоимость) вибрационные извещатели занимают ведущую позицию.

Вибрационные извещатели устанавливаются на «мягкие» заграждения из металлической сетки, колючей проволоки, армированной колючей ленты АКЛ (рисунок 44).

 

Рисунок 44 - Установка извещателя на АКЛ

 

Термин «вибрационные» относится к характеру внешнего воздействия, вызывающего извещение о тревоге. Извещатели этого класса обнаруживают нарушителя при перелазе, разрушении или демонтаже полотна ограждения.

В отечественных извещателях в качестве чувствительных элементов (ЧЭ) используются специальные кабели со спиралевидным центральным проводником (типа КТВ). Также широко применяются телефонные экранированные кабели (типа ТПП 10×2×0,5), обладающие выраженным «паразитным» трибоэффектом.

Уровень разработки простых и сравнительно недорогих отечественных вибрационных извещателей в целом не ниже импортных аналогов. Извещатели имеют вероятность обнаружения Р=0,95, среднюю наработку на ложную тревогу – Тл=720 ч, минимум регулировок, необходимых для оптимальной настройки извещателя на различных ограждениях. К достоинствам этих извещателей также относятся небольшая потребляемая мощность (до 500 мВт) и расширенный температурный диапазон эксплуатации (от минус 50 до плюс 65 °С).

К тактическим достоинствам вибрационных извещателей можно отнести:

1 Возможность установки ЧЭ с учетом геометрии защищаемого периметра. Величина угла поворота ограничена лишь допустимым радиусом изгиба самого ЧЭ.

2 Размеры зоны обнаружения ограничены размерами контролируемого ограждения.

Недостатки и ограничения

1 Высокие требования, предъявляемые к качеству монтажа как самого ограждения, так и ЧЭ (крепеж кабеля к ограждению, монтаж соединительных муфт и т.д.). Если в пределах одной зоны обнаружения ограждение имеет участки с различной чувствительностью (например, с разным усилием натянута металлическая сетка, с разным качеством установлены опоры, кронштейны козырька и т.п.), настроить извещатель практически невозможно.

2 Необходимость регулярного контроля параметров настройки извещателя, так как свойства ограждения могут заметно изменяться при резких изменениях температуры, а также при смене сезонов.

3 Недопустимость прямого контакта ЧЭ с ветвями деревьев и больших кустарников.

4 Возможность выдачи ложной тревоги при проезде тяжелой техники вдоль ограждения и от ударов по нему камнем, палкой и т.д.

5 Ограниченность применения. Извещатели могут применяться только на «мягких» (сетчатых) или на легких металлических ограждениях (профнастил, гофрированный лист). Установка этих извещателей на «жестких» ограждениях (железобетонных, кирпичных или конструкциях из пластика) не предусмотрена.

Техническим решением охраны для таких ограждений является устройство дополнительных козырьков из металлической сетки или спирали из армированной колючей ленты.

Разновидности извещателей

1 Внутри класса вибрационных извещателей существуют ярко выраженные подгруппы, различающиеся по диапазону выделения полезных сигналов, связанных с колебаниями ограждения.

Можно выделить следующие разновидности:

- диапазон низких частот – от 0,1 до 6,0 Гц;

- диапазон высоких частот – от 80 до 400 Гц;

- диапазон акустических частот - до 400 – 1700 Гц.

В отечественных извещателях широко используются телефонные кабели ТПП. Благодаря наличию различных кабелей, извещатели этого типа имеют небольшую стоимость и относятся к подгруппе с низким диапазоном частот. Эти извещатели замечательно чувствуют колебания полотна ограждения, связанные с перелазом нарушителя, но совершенно нечувствительны к колебаниям, вызываемым перекусыванием или перепиливанием металлической сетки.

Поэтому для извещателей с диапазоном низких частот расположение ЧЭ на полотне ограждения должно быть таким, чтобы нарушитель не смог вырезать кусок полотна и без его сотрясения преодолеть ограждение (рисунок 45).

 

Рисунок 45 - Установка извещателя на сетке

 

Извещатели с диапазоном высоких частот (ЧЭ типа КТВ), наоборот, прекрасно чувствуют разрушение полотна «мягкого» ограждения (перекусывание ячейки или приподнимание сетки), но перелезающего нарушителя могут определить, если он наступит на кабель или захватит его рукой.

В настоящее время применяется двухчастотный метод («окна» в нижней и верхней полосе частот), который позволяет обнаруживать нарушителя при попытках преодоления или разрушения «мягкого» ограждения. Вместе с тем в результате расширения частотного спектра уменьшается помехозащищенность к удару брошенным камнем или палкой. Кроме этого, стоимость специальных кабелей значительно выше, чем в предыдущем случае.

2 Предприятие ЗАО «НПП «СКИЗЭЛ» в извещателях типа «Гюрза» применяет в качестве ЧЭ модификации телефонного кабеля типа ТППэп. Отличительной особенностью этой серии является реализация методов компенсации негативного влияния низких температур на характеристики изделия. Одним из этих методов является снижение силы токов, протекающих в блоке обработки сигналов (БОС). БОС регистрирует сигналы, возникающие в ЧЭ и местах его жесткого крепления к ограждению (узлах напряжения), при механическом воздействии на элементы ограждения.

 

Рисунок 46 – Извещатель «Гюрза-35ПВЗ»

 

Извещатель охранный трибоэлектрический «Гюрза-035ПВЗ» (рисунок 46) отличается от аналогичных изделий тем, что ЧЭ имеет оболочку из специального ПВХ пластиката. Изделие предназначено для оборудования ограждений, расположенных во взрывоопасных зонах, за счет применения искробезопасных электрических цепей уровня ic подгруппы IIB и специального кабеля для ЧЭ. Прибор имеет маркировку 2EхiсIIB Т6Х.

Необходимо отметить, что на рынке технических средств охранной сигнализации (ТСОС) наблюдается недостаток извещателей для установки во взрывоопасных зонах. Этот извещатель можно рассматривать как перспективное устройство для охраны протяженных периметров объектов нефтегазовой и химической промышленности.

К достоинствам извещателей охранных вибрационных типа «Гюрза» различных модификаций можно отнести также низкое энергопотребление (ток в режиме «Охрана» составляет 1,5 мА, в режиме «Тревога» - 0,6 мА) и широкий диапазон питающих напряжений (от 8 до 35 В). Срок эксплуатации извещателя - не менее 10 лет.

Особенностью другого извещателя «Гюрза-070ПЗ» является возможность создания двух зон охраны на базе одного извещателя («Вправо - Влево» или «Козырек – Полотно»), длина каждого чувствительного элемента - до 500 м. Имеется возможность его использования на комбинации заграждений различных типов. Производитель указывает, что извещатель обладает высоким уровнем защиты от воздействия электромагнитных и вибрационных помех, в специальном исполнении извещатель имеет диапазон рабочих температур от минус 50° до плюс 70°С.

3 Группа компаний «Старт-7» предлагает датчик регистрации преодоления заграждений «Точка». Изделие представляет собой вибрационное средство охраны на основе трибоэлектрического эффекта. Датчик обеспечивает обнаружение попыток преодоления путем перелаза или частичного разрушения ограждений. Максимальная протяженность рубежа охраны для одного изделия - 1000 м (два участка по 500 м).

Отличительной особенностью является подключение двух ЧЭ на каждый участок. Это позволяет раздельно охранять нижнюю и верхнюю части ограждения, на которые воздействуют различные по своей природе помехи различной интенсивности.

Отличиями от других извещателей также являются:

- наличие гальванической развязки внешних цепей;

- упрощенное меню настройки с готовыми установками для различных типов ограждений и способов их преодоления.

Оснащение датчика сигнальным DSP процессором позволяет реализовать возможность независимой обработки сигналов от четырех ЧЭ.

4 Принцип работы извещателей со специальным кабелем с центральным проводником (КТВ) основан также на регистрации деформаций заграждения, возникающих при несанкционированных воздействиях нарушителя, но при изготовлении кабель нормируется по параметру «воздействие - электрический сигнал».

 

Рисунок 47 - Извещатель «МУРЕНА»

 

Извещатель для охраны периметра «МУРЕНА» (рисунок 47), разработанный в ЗАО «Фирма «ЮМИРС», предназначен для установки на сетчатые ограждения и обеспечивает формирование извещения о тревоге при перелезании ограждения и (или) попытках его разрушения.

Специально разработанный вибрационный кабель позволяет определять разрушение полотна способами перепиливания и перекусывания.

Новая модификация извещателя дополнена интерфейсом, который позволяет производить установку параметров обнаружения предполагаемого нарушителя. В нем применяется технология преобразования сигналов от ЧЭ в цифровой код для дальнейшей обработки процессором. Разработанная программа управления процессом инсталляции извещателя существенно облегчает процесс настройки прибора и установку оптимальных параметров для его надежной работы. Программа обеспечивает визуальный контроль помеховой обстановки и «полезного» сигнала при преодолении ограждения.

На рисунке 48 показан скриншот программы управления процессом инсталляции.

 

Рисунок 48 – Скриншот программы извещателя «МУРЕНА»

 

С помощью персонального компьютера (ПК) имеется возможность:

- раздельной установки уровней различных «порогов» срабатывания;

- задания времени преодоления ограждения нарушителем;

- установки других признаков «полезного» сигнала.

Каждый из четырех ЧЭ настраивается индивидуально. Любой из них может быть отключен при сохранении общей работоспособности других ЧЭ.

Кроме возможностей прецизионной настройки каждого канала, программа позволяет копировать режимы настройки. При этом процессор БОС автоматически устанавливает одинаковые настройки для указанных входов, что сокращает время настройки извещателя. На рисунке 49 показан вариант установки ЧЭ на ограждение.

 

Рисунок 49 - Вариант применения извещателя «МУРЕНА»

 

Протяженность рубежа, блокируемого одним комплектом, составляет 500 м (два фланга в две линии по 250 м).

Извещатель «МУРЕНА» не требует большой зоны отчуждения. Также на его работоспособность не влияют растущие в непосредственной близости от ограждения деревья, кустарники и другие растения. Единственное ограничение (как и для остальных вибрационных извещателей) - ветви растений не должны касаться ограждения, так как при порывах ветра это может вызвать ложные тревоги.

5 В отличие от остальных извещатели с диапазоном акустических частот (виброакустические) работают даже на «жестких» (тяжелых) сварных решетках и на качественных деревянных ограждениях, так как акустические волны распространяются в ограждении при любом способе преодоления или воздействия (рисунок 50).

 

Рисунок 50 - Установка извещателя на сварных решетках

 

Для построения таких извещателей используются только специализированные кабели со сложной структурой и высокой стоимостью (до 500 рублей за метр). Наряду с логической тревогой, в извещателях обеспечивается аналоговый контроль акустической обстановки возле ограждения.

Виброакустические извещатели могут устанавливаться на различные существующие ограждения (рисунок 51).

 

Рисунок 51 - Ограждения с виброакустическими извещателями

 

Рассмотрим более подробно функционирование виброакустических извещателей на примере электронной системы Guardwaire («Гардвайр») фирмы Geoquip («Джеокуип», Великобритания).

Центральное звено системы - специально разработанный сенсорный микрофонный кабель GW400k, представляющий собой распределенный электромагнитный микрофон (рисунок 52). Кабель содержит два неподвижных и два подвижных проводника, расположенных в зазоре между двумя гибкими магнитными полосками полукруглого сечения, выполненными из гибкого магнитного полимера (буквами N и S обозначены полюса магнитов).

Сердечник кабеля покрыт изолирующим слоем майларовой пленки и экраном из алюминиевой фольги, к которому подключен провод заземления.

Снаружи сенсорный кабель защищен полиэтиленовой оболочкой.

 

Рисунок 52 - Структура микрофонного кабеля

 

Кабель монтируется на ограждении и воспринимает вибрации, создаваемые нарушителем при попытке проникнуть на объект. Подвижные проводники при этом перемещаются в магнитном поле. В них наводится электрическое напряжение, которое регистрируется анализатором.

Анализатор серии GW400 «Гардвайр», объединенный с микрофонным кабелем, представляет собой автономную систему охраны для одной зоны, т.е. для отдельного участка периметра длиной от 100 до 300 м (всего два участка). Анализаторы обеспечивают двухканальную обработку сигналов, необходимую для регистрации двух различных типов вторжения: перелезания через ограду или разрушения ограды (перекусывание сетки, удары).

Чувствительность системы устанавливается независимо по каждому каналу. Сменные фильтры позволяют эффективно подавлять помехи (например, от ветра или дождя) и оптимизировать отклик системы для данного типа ограды (сетка, сварная решетка и др.). Отличительной особенностью анализаторов «Гардвайр» является наличие звукового канала, позволяющего оператору прослушивать обстановку в каждой зоне.

По утверждению своих дистрибьюторов, система «Гардвайр» уже достаточно широко применяется на российском рынке (смонтировано несколько десятков километров). Хотя это и не идет ни в какое сравнение с отечественными системами, объем внедрения которых составляет сотни, если не тысячи километров, это самая популярная из зарубежных систем.

В таблице 1 приложения А приведены тактико-технические характеристики некоторых отечественных и зарубежных вибрационных извещателей.

Выводы

1 В настоящее время широко применяются извещатели, позволяющие определять как разрушение ограждения, так и его преодоление нарушителем.

2 При установке извещателя на периметре предъявляются высокие требования к монтажу ЧЭ, качеству ограждения.

3 Техногенные и природные помехи, воздействующие на ограждение и непосредственно на ЧЭ, могут приводить к формированию ложных тревог.




 

Далее >>>