5.12 Комбинированные извещатели для блокировки внутреннего пространства помещений

5.12.1 Функциональные особенности комбинированных (радиоволновых с пассивными ИК) извещателей для блокировки внутреннего пространства помещений

Комбинированные (радиоволновые с пассивными оптико-электронными) извещатели предназначены для охраны закрытых отапливаемых и неотапливаемых помещений. Рекомендуемая область применения комбинированных (радиоволновых с оптико-электронными) извещателей – блокировка помещений с повышенным уровнем помех, мест сосредоточения ценностей, музейных экспонатов, оргтехники, а также помещений критически важных объектов.

В извещателях этого класса используются два физических принципа обнаружения движущегося объекта: регистрация изменения теплового фона, возникающего при пересечении чувствительных зон, формируемых оптической системой, и регистрация наличия доплеровской составляющей в спектре отраженного сигнала, создаваемого СВЧ модулем. При появлении нарушителя в зоне обнаружения срабатывают оба канала (в любой последовательности, с разнесением по времени), формируется извещение о тревоге.

Комбинированные извещатели обладают повышенной помехоустойчивостью по сравнению с собственно радиоволновым или инфракрасным пассивным (ИК) извещателями, так как вероятность возникновения в помещении помех, одновременно воздействующих на два канала, достаточна мала.

В таблице 26 приведены некоторые помехи, вызывающие ложные срабатывания одного из каналов, но не приводящие к выдаче извещения о тревоге извещателя в целом.

Таблица 26

Тип помехи	Канал извещателя		Извещение о тревоге
	ИК	СВЧ
Изменение фоновых температур	+	−	Нет
Внешняя засветка от солнца, фар	+	−	Нет
Тепловые потоки воздуха, сквозняки	+	−	Нет
Вибрации пола, стен, предметов	−	+	Нет
Люминесцентное освещение	−	+	Нет
Движение объектов за остекленными проемами, некапитальными перегородками	−	+	Нет
Обозначения: «+» - помехи воздействуют, «−» - помехи не воздействуют

Применение двух физических принципов обнаружения в комбинированном извещателе может привести к пропуску нарушителя, если чувствительность каждого канала будет сравнима с чувствительностью, устанавливаемой в радиоволновом и ИК извещателях. Для устранения этого недостатка чувствительность каждого канала комбинированного извещателя значительно выше чувствительности извещателей с одним принципом обнаружения.

В ИК канале комбинированного извещателя применяется метод счета импульсов сигнала с пироприемника, определяемый принципом работы ИК извещателей (рисунок 98).

 

Рисунок 98 – Пример принципа работы ИК извещателя


 

В этих извещателях перемещение нарушителя, поочередно пересекающего положительные и отрицательные элементарные зоны чувствительности, создает на выходе пироприемника сигнал с поочередно изменяющейся полярностью. Пороговый компаратор сравнивает значение уровня сигнала с пороговым значением и в случае его превышения выдает импульс на счетчик. Извещатель формирует сигнал тревоги, как правило, при подсчете от 3 до 5 импульсов. Если в течение определенного времени (около 5 с) после первого импульса количество импульсов не достигает вышеуказанного значения, то ждущий мультивибратор сбрасывает счетчик, счет начинается заново.

Недостатком этого метода является возможность нарушителя пройти незамеченным зону обнаружения ИК извещателя, двигаясь по радиальным траекториям. Для повышения чувствительности к радиальным перемещениям в комбинированном извещателе ИК канал срабатывает по одному импульсу с пироприемника.

Таким образом, повышение чувствительности каналов и применение двух принципов обнаружения позволяют извещателю с заданной надежностью обнаруживать нарушителя и не реагировать на ряд климатических и промышленных помех, возникающих в помещении.

Нормативно-технические требования к данному классу извещателей установлены в ГОСТ Р 52650-2006 «Извещатели охранные комбинированные радиоволновые с пассивными инфракрасными для закрытых помещений. Общие технические требования и методы испытаний».

5.12.2 Основные типы комбинированных (радиоволновых с пассивными ИК) извещателей для блокировки внутреннего пространства помещений

В соответствии со «Списком технических средств безопасности» [4] в подразделениях вневедомственной охраны применяют два типа комбинированных (радиоволновых с пассивными оптико-электронными) извещателей для блокировки внутреннего пространства помещений: ИО414-1 «Сокол-2» и ИО414-3 «Сокол-3».

 

Рисунок 99 Извещатель «Сокол-2»




Рисунок 100 Извещатель «Сокол-3»


 

Извещатели «Сокол-2» и «Сокол-3» обнаруживают нарушителя по одинаковому алгоритму, но имеют различные зоны обнаружения.

Извещатель «Сокол-2» создает объемную зону обнаружения дальностью не менее 12 м и с углом обзора до 90º. Зона оптического канала аналогична зоне ИК извещателя, создается веерами элементарных чувствительных зон в различных плоскостях. Зона обнаружения оптического канала окружена объемным радиоволновым полем. Таким образом, чувствительные зоны ИК канала «пронизывают» это поле. На рисунке 101 показан один веер элементарных чувствительных зон.

 

Рисунок 101 – Зона обнаружения извещателя «Сокол-2»


 

Регулировка дальности (по СВЧ каналу) позволяет применять извещатели для охраны как помещений с большой площадью, так и небольших помещений различного назначения.

Извещатель «Сокол-3» предназначен для установки на потолке и имеет зону обнаружения конусного типа (три ИК конуса с различными углами обзора). Такая форма зоны обнаружения позволяет охранять отдельные предметы или часть помещения в присутствии персонала и посетителей в неохраняемой зоне. На рисунке 102 показана одна внешняя зона обнаружения ИК канала.

 

Рисунок 102 – Зона обнаружения извещателя «Сокол-3»


 

Так как оптический угол обзора внешнего конуса извещателя «Сокол-3» равен 90º, то радиус его проекции на поверхности пола равен высоте его установки. Поэтому граница зоны обнаружения ИК канала может быть определена с точностью до ±0,5 м. Проход посетителей за зоной обнаружения ИК канала, которую можно отделить простейшим ограждением, например, шнуром на стойках, не приводит к его срабатыванию, извещателем не формируется извещение о тревоге.

На рисунке 103 показаны проекции трех ИК зон обнаружения, создаваемых оптической системой извещателя «Сокол-3».

 

Рисунок 103 – Проекция трех зон обнаружения извещателя «Сокол-3»


 

Плотность элементарных чувствительных зон ИК канала позволяет обнаружить нарушителя, перемещающегося под любым углом к охраняемому объекту.

Применение микропроцессорной обработки сигнала, помимо внедрения в извещателе функции логического умножения (И) срабатываний инфракрасного и радиоволновых каналов в определенном промежутке времени, позволило организовать следующие дополнительные функции:

- контроль величины напряжения электропитания;

- автоматический контроль работоспособности каналов;

- оценка помеховой обстановки в помещении и автоматическое изменение алгоритма обнаружения;

- защита от маскирования каналов;

- защита СВЧ канала от люминесцентного освещения;

- визуальный контроль режимов работы.

Современный алгоритм работы извещателей и введение в них конструктивных узлов термокомпенсации чувствительности ИК канала, обнаружения перемещения непосредственно под извещателем, защиты от проникновения насекомых обеспечили высокую надежность работы извещателей.

Кроме того, в извещателе «Сокол-2» антисаботажная зона обеспечивается нижними элементарными зонами новой линзы Френеля, которые разведены под углом 90°. Угол наклона корпуса учтен в конструкции, что обеспечивает оптимальную обнаруживающую способность ИК канала на максимальной дальности и по всей зоне обнаружения.

В извещателе «Сокол-2» реализован алгоритм работы в режиме «Защита от домашних животных», который включается удалением перемычки «Р», расположенной на печатной плате.

Если перемычка «Р» установлена, то извещатель работает по обычному алгоритму, при котором он устойчив к движению мелких животных (мышей, крыс), имеет высокую чувствительность к перемещениям нарушителя (выдает извещения о тревоге при перемещениях различными способами (в полный рост, согнувшись и «гуськом»). В этом режиме извещатель может надежно обнаруживать нарушителя и при радиальных траекториях перемещений.

Если перемычка «Р» снята, то извещатель будет работать в режиме «Защита от домашних животных» (гладкошерстных массой до 10 кг). В этом режиме извещатель также обнаруживает нарушителя при поперечных перемещениях различными способами. Вместе с тем при радиальных перемещениях (вблизи осевой линии зоны обнаружения) возможен пропуск нарушителя. В этом случае зона обнаружения комбинированного извещателя будет сравнимой с зоной ИК извещателя.

5.12.3 Основные технические характеристики комбинированных (радиоволновых с пассивными ИК) извещателей

Основные технические характеристики комбинированных (радиоволновых с оптикоэлектронными) извещателей приведены в таблице 27.

Таблица 27

Характеристика	Сокол-2	Сокол-3
Принцип обнаружения	Комбинированный (ИК + СВЧ)
Максимальная дальность действия, м	Не менее 12	Диаметр зоны - 8 м при высоте установки 4 м
Угол обзора зоны обнаружения, град: - в горизонтальной плоскости; - в вертикальной плоскости	90	90
Высота установки, м	От 2,2 до 2,4	От 2,5 до 5,0
Диапазон обнаруживаемых скоростей перемещения, м/с	От 0,3 до 3,0
Чувствительность в диапазоне скоростей, м, не более	3	1,6
Минимальная длительность извещения о тревоге, с	2
Максимальные коммутируемые контактами реле: - ток, мА; - напряжение, В	30 75
Напряжение питания от источника постоянного тока, мА	От 10 до 15
Максимальный потребляемый ток при напряжении 12 В, мА, не более	30
Диапазон рабочих температур, °С	От минус 30 до плюс 50
Относительная влажность воздуха при 25 °С, %	80	90
Количество частотных литер, шт.	4
Габаритные размеры, мм	124×691×57	Диаметр 90, высота 35
Масса, кг	0,15	0,1
Гарантия изготовителя, лет	5

5.12.4 Функциональные особенности комбинированных (ультразвуковых с пассивными ИК) извещателей для блокировки внутреннего пространства помещений

Основная область применения комбинированных (ультразвуковых с пассивными ИК) извещателей – помещения, имеющие следующие особенности:

- со сложной помеховой обстановкой внутри и снаружи помещения;

- с остекленными (оконными, дверными) конструкциями, выходящими на оживленную улицу, в том числе остекленные вестибюли зданий, бизнес-центров, магазинов, выставочных павильонов;

- имеющие некапитальные (стены) перегородки со смежными помещениями, где возможно нахождение людей в период охраны.

Принцип работы комбинированных (ультразвуковых с оптико-электронными) извещателей заключается в комбинировании двух принципов обнаружения стандартной цели (человека) в охраняемом помещении.

Первый принцип заключается в регистрации изменения инфракрасного (ИК) излучения при пересечении человеком элементарных зон обнаружения, формируемых оптической системой ИК канала извещателя. Это объясняется тем, что температура человека отличается от температуры предметов в помещении. Разница температур является критерием обнаружения нарушителя в охраняемом помещении. ИК часть извещателя включает в себя двухплощадный пироприемник и линзу Френеля, фокусирующую тепловое излучение на площадки пироприемника, преобразующего тепловое излучение из зоны обнаружения ИК канала в электрический сигнал, который поступает на аналоговую схему предварительной обработки и затем на микроконтроллер для анализа и принятия решения о наличии объекта в зоне обнаружения, контролируемой ИК каналом.

Второй принцип работы извещателя основан на эффекте Доплера, в соответствии с которым частота ультразвукового сигнала, отраженного от движущегося препятствия, отличается от первоначальной на величину, которая прямо пропорциональна излучаемой частоте и радиальной скорости движения отражателя и обратно пропорциональна скорости распространения ультразвука в контролируемой среде. Эта величина будет положительной, если радиальная составляющая движения отражателя направлена в сторону источника ультразвука (при приближении к извещателю), и отрицательной – в противоположном случае (при удалении от извещателя).

Основу УЗ канала, как правило, составляют два пьезоэлектрических преобразователя (приемник и передатчик), работающих на несущей частоте за пределами слышимости, формирующих в окружающем пространстве объемную зону обнаружения, показанную на рисунке 104. Следует отметить, что размеры зоны можно изменять так, как нужно в конкретных условиях (габаритах помещения), в том числе для создания локального охраняемого пространства.

Электрический сигнал с УЗ приемника поступает на аналоговую схему предварительной обработки высокочастотного сигнала несущей УЗ частоты, затем на частотный детектор и фильтр, которые выделяют из этого сигнала доплеровские составляющие, отсекая помехи, и передают их на микроконтроллер для анализа и принятия решения о наличии объекта в зоне обнаружения, контролируемой УЗ каналом.

 

Рисунок 104 – Зоны обнаружения комбинированного (УЗ+ИК) извещателя


 

Правильное размещение извещателей на охраняемом объекте является одним из основных условий их эффективной и устойчивой работы. Поэтому установка извещателя должна соответствовать выбранной тактике охраны объекта, учитывать специфические особенности помещения, в котором предстоит работать извещателю, минимизировать воздействие на него факторов, не предусмотренных условиями эксплуатации, а также вероятность помеховых воздействий объективного характера.

Извещатель следует устанавливать на капитальных стенах, не подверженных постоянным вибрациям.

Для охраны объектов, площадь которых превышает площадь зоны обнаружения одного извещателя, рекомендуется использовать два или более извещателей, при этом устанавливать их необходимо на расстоянии не менее 5 м друг от друга.

В помещении в период охраны должны отсутствовать люди, животные и птицы.

Кроме того, необходимо выключить установки принудительной вентиляции, кондиционеры и электрические обогреватели, плотно закрыть окна, двери, форточки.

Следует также обратить внимание на расположение в помещении вентиляционных проемов, источников яркого света, радиаторов центрального отопления, труб горячего водоснабжения, силовых электрических кабелей и других возможных источников помех. Извещатель должен находиться как можно дальше от них.

5.12.5 Основные типы комбинированных (ультразвуковых с пассивными ИК) извещателей для блокировки внутреннего пространства помещений

В соответствии со «Списком технических средств безопасности» [4] в подразделениях вневедомственной охраны применяется комбинированный (ультразвуковой с пассивным оптико-электронным) извещатель для блокировки внутреннего пространства помещений ИО414-6 «Стриж».

В указанном комбинированном извещателе объединены в общий алгоритм обнаружения активный ультразвуковой и пассивный инфракрасный каналы обнаружения нарушителя в охраняемом пространстве, имеющие объемную зону обнаружения. Причем объединены каналы обнаружения не в «жесткую» логику взаимодействия, как в предыдущих разработках комбинированных извещателей, а в универсальную логику, позволяющую извещателю функционировать и как комбинированный (УЗ + ИК) извещатель, и как совмещенный, то есть оба датчика (УЗ и ИК) работают независимо друг от друга и их можно использовать как два отдельных обнаружителя, один из которых можно отключить, затем включить. В зависимости от особенностей конкретного объекта и тактики охраны его помещений технический специалист может самостоятельно выбрать оптимальный режим работы такого универсального извещателя, при необходимости поменять соответствующий алгоритм.

Например, для объекта со сложной помеховой обстановкой целесообразно использовать комбинированный режим работы извещателя, поскольку вероятность одновременного возникновения помех разной природы (световых и акустических) и достаточной мощности (чтобы вызвать ложное срабатывание извещателя) не велика.

 

Рисунок 105 - Извещатель «Стриж»


 

Если на объекте количество негативных факторов, которые могут помешать устойчивой работе извещателя, минимально, а сам объект должен быть защищен по максимуму, то целесообразно использовать совмещенный режим работы извещателя, объединив его каналы обнаружения по схеме «или».

УЗ канал формирует сплошную зону обнаружения и функционирует по принципу ультразвукового локатора в режиме «бегущей волны».

ИК канал формирует дискретную зону обнаружению, состоящую из элементарных чувствительных зон, формируемых линзой Френеля, и функционирует по принципу теплового детектора.

В комбинированном режиме извещение о тревоге выдается при срабатывании обоих каналов обнаружения (размыканием контактов исполнительного реле 1). В совмещенном режиме извещение о тревоге выдается отдельно по УЗ каналу (размыканием контактов исполнительного реле 1), отдельно по ИК каналу (размыканием контактов исполнительного реле 2).

Кроме того, в извещателе реализован ряд функций, повышающих его надежность и удобство эксплуатации:

- автоматический контроль работоспособности каждого канала обнаружения;

- дискретная регулировка дальности действия УЗ канала обнаружения;

- кварцевая стабилизация рабочей частоты УЗ канала обнаружения, обеспечивающая возможность использования в одном помещении нескольких извещателей данного типа, а также возможность совместной работы с УЗ извещателями;

- трехцветная световая индикация режимов функционирования извещателя и состояния его каналов обнаружения;

- возможность отключения индикации для того, чтобы нарушитель не мог контролировать реакцию извещателя при проникновении на объект;

- защита от вскрытия корпуса (формирование извещения о несанкционированном доступе размыканием контактов встроенного микропереключателя).

В совмещенном режиме рабочая дальность действия извещателя задается отдельно по каждому каналу. По УЗ каналу дальность действия можно регулировать от максимальной (10...12 м) до минимальной (2...4 м). По ИК каналу дальность действия фиксированная, составляет не менее 10 м.

В комбинированном режиме дальность действия извещателя изменяется в соответствии с изменением дальности действия УЗ канала.

5.12.6 Основные технические характеристики комбинированных (ультразвуковых с пассивными ИК) извещателей для блокировки внутреннего пространства помещений

Основные технические характеристики комбинированного (ультразвукового с оптико-электронным) извещателя «Стриж» приведены в таблице 28.

Таблица 28

Наименование характеристики	Значение
Рабочая дальность действия, м, в комбинированном режиме, м: - максимальная, не менее - минимальная	10 от 2 до 4
Рабочая дальность действия, м, в совмещенном режиме, м: - максимальная по УЗ каналу, не менее - минимальная по УЗ каналу - максимальная по ИК каналу, не менее	10 от 2 до 4 10
Угол обзора зоны обнаружения ИК канала в горизонтальной плоскости, град., не менее	90
Диапазон обнаруживаемых скоростей, м/с, в совмещенном режиме, м/с: - для УЗ канала - для ИК канала	от 0,3 до 2,0 от 0,3 до 3,0
Диапазон обнаруживаемых скоростей, м/с, в комбинированном режиме	от 0,3 до 2,0
Время технической готовности извещателя, в течение которого он находится в состоянии контроля, с	60
Длительность извещения о тревоге, с	3
Напряжение питания от источника постоянного тока, В	от 9 до 16
Потребляемый ток при напряжении питания 12 В, мА, не более	35
Диапазон рабочих температур, °С	от минус 20 до плюс 50
Габаритные размеры без кронштейна, мм	124х69х57
Масса, кг	0,12

Выводы

Комбинированные (радиоволновые с оптико-электронными) извещатели надежно работают в помещениях с повышенным уровнем помех, в которых радиоволновые или оптико-электронные пассивные извещатели, функционирующие по отдельности, выдают ложные извещения о тревоге.

Комбинированный извещатель «Сокол-2» может применяться в помещениях, где возможно появление (перемещение) в охраняемой зоне небольших животных массой до 10 кг, а извещатель «Сокол-3» может использоваться для охраны отдельных предметов или части помещения в присутствии персонала и посетителей.

Комбинированный извещатель «Стриж», как наиболее универсальный в данном классе, можно применять на объектах любых категорий значимости (важности). При этом извещатель можно использовать в режиме работы по тактике совмещения каналов обнаружения, при котором извещение о тревоге (проникновении) выдается при срабатывании любого из каналов обнаружения. Если извещатель используется в помещении с высоким уровнем помех различного происхождения, то целесообразно использовать режим работы по тактике комбинирования каналов обнаружения, при котором извещение о тревоге выдается только при срабатывании обоих каналов обнаружения.

Указанные типы комбинированных извещателей не допускается применять на опасных объектах (во взрывоопасных зонах).

Далее >>>