5.5 Ультразвуковые извещатели для блокировки помещений и витрин

5.5.1 Функциональные особенности ультразвуковых извещателей для блокировки помещений и витрин

Ультразвуковой извещатель использует принцип активной локации. В контролируемом воздушном пространстве извещатель создает поле акустических волн ультразвукового диапазона. Параметры созданного поля постоянно контролируются извещателем.

Ультразвуковые волны представляют собой упругие механические колебания, распространяющиеся в воздушной среде. Появление в зоне обнаружения человека приводит к изменению характеристик поля. Это происходит за счет известных физических эффектов (реверберация, дифракция, интерференция, эффект Доплера и др.). При выходе контролируемых параметров за нормированные пределы извещатель формирует извещение о тревоге.

Ультразвуковое поле может создаваться импульсным или непрерывным излучением (без модуляции или с модуляцией амплитуды и (или) частоты). Основными анализируемыми признаками являются разница амплитуды принимаемого ультразвукового сигнала, его частоты, а также временные характеристики. Извещатели только с амплитудной селекцией работают по принципу «прерывания луча» (прямой или обратный ультразвуковой барьер). В более сложных современных извещателях объемного обнаружения используется, как правило, совокупность информационных признаков, обрабатываемых по заданному алгоритму.

Извещатели с непрерывным излучением могут быть рассчитаны для работы в свободном поле «бегущей волны» или диффузном ультразвуковом поле.

Последнее создается в результате большого числа переотражений и характеризуется относительно равномерным распределением ультразвуковой энергии в охраняемом объеме. Активные ультразвуковые извещатели, использующие данный принцип действия, давно и успешно применяются для охраны музейных, ювелирных и торговых витрин, закрытых (остекленных) выставочных экспозиций, шкафов для хранения материальных ценностей и т.п. Этот же принцип контроля замкнутого объема используется и в автомобильной сигнализации.

В свободном поле «бегущей волны» влияние переотражений не столь значительно. Вместе с тем ультразвуковая энергия распределяется по охраняемому объему неравномерно: она максимальна у излучателя и практически экспоненциально спадает к границе контролируемого пространства (зоны обнаружения). Для извещателей, работающих в свободном поле, характерно наличие зоны обнаружения с четкими границами, а также очень удобная для практики возможность регулировки ее размеров и ориентации. Для извещателей, работающих в диффузном ультразвуковом поле, граница контролируемой зоны определяется исключительно размерами охраняемого объема, заполненного ультразвуком.

В настоящее время для охраны помещений применяют, как правило, доплеровские извещатели с непрерывным излучением ультразвуковой энергии, работающие в свободном поле «бегущей волны».

К достоинствам ультразвуковых извещателей следует отнести следующие их технические и функциональные особенности.

Принцип действия ультразвуковых извещателей позволяет свести до незначительного минимума количество «мертвых зон» в охраняемом помещении. За счет многократного переотражения излучаемых извещателем ультразвуковых волн от стен, перекрытий, мебели и других элементов интерьера формируется пространственно сложная ЗО, заполняющая собой практически весь объем помещения. Таким образом, существенно усложняется возможность «обхода» извещателя (рубежа сигнализации).

ЗО ультразвукового извещателя локализуется внутри помещения. Излучаемая ультразвуковая энергия не проходит через стены, перекрытия, двери и окна, поэтому извещатель не реагирует на какие-либо перемещения снаружи охраняемого помещения и не выдает ложных тревог.

На работу ультразвукового извещателя не влияют световые сигналы любой интенсивности, солнечное излучение, радиопомехи, люминесцентные лампы дневного света.

Активный принцип действия и применяемый в современных ультразвуковых извещателях автоматический контроль канала «излучатель-приемник» обеспечивает им надежную защиту от саботажа (маскирования, повреждения и т.п.).

Ультразвуковой извещатель способен обеспечить раннее (с временем задержки менее одной минуты) обнаружение очага возгорания в охраняемом помещении, что дает возможность произвести оперативную ликвидацию пожара на начальной стадии и сохранить материальные ценности.

К недостаткам ультразвуковых извещателей обычно относят зависимость ЗО от акустических свойств помещения. Так, например, при наличии в охраняемом помещении (в зоне обнаружения) поглощающих ультразвук поверхностей (ковры, мягкая мебель с ворсистым покрытием, бархатные занавеси и т.п.) возможно уменьшение дальности действия извещателя (в пределах 25%) от значения, полученного в стандартных условиях измерений, а при наличии в помещении отражающих ультразвук поверхностей (гладкие стены, перекрытия, деревянные, металлические или остекленные конструкции) возможно сравнительное увеличение дальности действия извещателя (в указанных пределах). Поэтому если в помещении, которое охраняется ультразвуковым извещателем, существенно изменился интерьер (появилась мягкая мебель или ковры в зоне обнаружения извещателя, была сделана перестановка мебели или перепланировка помещения), то целесообразно проверить зону обнаружения извещателя и при необходимости произвести ее подстройку.

Нормативно-технические требования к данному классу извещателей установлены в ГОСТ Р 50658-94 «Системы тревожной сигнализации. Часть 2. Требования к системам охранной сигнализации. Раздел 4. Ультразвуковые доплеровские извещатели для закрытых помещений».

5.5.2 Особенности размещения ультразвуковых извещателей на охраняемых объектах

Место установки ультразвукового извещателя в охраняемом помещении следует выбирать в соответствии с его функциональными характеристиками (дальностью действия, формой и размерами зоны обнаружения), а также с учетом следующих требований.

Не рекомендуется устанавливать извещатель непосредственно над батареями отопления, вблизи кондиционеров, дверей, окон, форточек, фрамуг, занавесей (жалюзи), декоративных растений, ветви которых могут колебаться под действием движения воздуха в помещении (сквозняков).

Не рекомендуется использовать извещатель в помещении с уровнем звуковых шумов более 75 дБ относительно стандартного нулевого уровня 2*10^-5 Па (ориентировочно, такому уровню шума соответствует громкий разговор двух людей в закрытом помещении).

Оптимальная высота установки извещателя – (2,0±0,5) м.

В помещении, где устанавливается извещатель, на период охраны должны быть предусмотрены меры, обеспечивающие максимально возможную герметизацию помещения (закрытие всех дверей, окон, форточек, фрамуг, люков и т.п.), создание нормальной шумовой обстановки (отключение принудительной вентиляции, кондиционеров, электрообогревателей, вентиляторов, звонков, звуковоспроизводящей аппаратуры, силовых переключающих устройств и других электроприборов), отсутствие людей, животных и птиц.

При выборе места установки извещателя необходимо иметь в виду, что наибольшая ультразвуковая энергия излучается перпендикулярно его лицевой панели, поэтому перед ней должна находиться основная часть охраняемой зоны.

Ограждающие поверхности (перегородки, крупная мебель) могут искажать диаграмму ЗО, которая, как правило, имеет форму, показанную на рисунках 34, 35.

 

Рисунок 34 – Форма зоны обнаружения ультразвукового извещателя в продольном сечении




Рисунок 35 – Форма зоны обнаружения ультразвукового извещателя в поперечном сечении


 

Не допускается нахождение ограждающих поверхностей больших размеров (перегородок, шкафов), соизмеримых с размерами зоны обнаружения извещателя:

- ближе 2 м от лицевой панели извещателя и ближе 1 м от каждой боковой стенки извещателя;

- на любом расстоянии от извещателя, если они загораживают собой локальный охраняемый объект (блокируемую часть помещения, место скопления материальных ценностей, возможный путь проникновения или перемещения нарушителя).

Запрещается маскирование извещателя декоративными шторами, т.к. при этом возможна потеря его чувствительности.

Охраняемые материальные ценности должны быть расположены на расстоянии, не превышающем максимальную дальность действия извещателя.

Типовые варианты размещения ультразвуковых извещателей на охраняемых объектах приведены на рисунке 36.

В помещении относительно больших размеров (если хотя бы одно измерение превышает максимальную дальность действия извещателя) или для создания нескольких локальных зон охраны допускается использовать в одном помещении несколько извещателей, при условии, что такое совместное функционирование разрешено эксплуатационными документами на извещатели. При этом извещатели со встречно направленными ЗО следует располагать на расстоянии, превышающем 50% максимальной дальности действия.

 

Рисунок 36 – Типовые варианты установки на объекте


 

5.5.2 Основные типы ультразвуковых извещателей для блокировки помещений и витрин

В соответствии со «Списком технических средств безопасности» [4] в подразделениях вневедомственной охраны применяют два типа ультразвуковых извещателей. Для блокировки внутреннего пространства помещений объемом до 250 м³ – извещатель ИО408-5 «Эхо-5», для блокировки внутреннего пространства витрин, экспозиций и небольших хранилищ ценностей объемом от 0,03 до 1,00 м³ – извещатель ИО408-3 «Витрина».

 

Рисунок 37 - Извещатель «Эхо-5»




Рисунок 38 - Извещатель «Витрина»


 

Извещатель ИО408-5 «Эхо-5»

Извещатель «Эхо-5» предназначен для обнаружения движения нарушителя или выявления открытого очага пламени в охраняемой зоне.

Извещатель формирует в охраняемом помещении сплошную объемную зону обнаружения. Максимальная дальность действия извещателя – 10 м.

В извещателе предусмотрены:

- кварцевая стабилизация рабочей частоты, обеспечивающая возможность использования в одном охраняемом помещении нескольких извещателей данного типа;

- автоматическое самотестирование, обеспечивающее контроль параметров излучаемого и принимаемого сигналов, проверку работоспособности акустических преобразователей, антисаботажную защиту, контроль помеховой обстановки в охраняемом помещении, контроль напряжения электропитания;

- дискретная регулировка дальности действия (установка заданных размеров зоны обнаружения) извещателя на охраняемом объекте;

- трехцветная световая индикация режимов функционирования извещателя, формируемых им извещений, а также сигналов от помех и движений в охраняемом помещении;

- возможность включения режима памяти тревоги;

- возможность отключения индикации извещения о тревоге, а также сигналов от помех и движений в охраняемом помещении при сохранении индикации извещений о включении, неисправности, снижении напряжения питания и памяти тревоги;

- защита от несанкционированного вскрытия корпуса.

Принцип работы извещателя основан на эффекте Доплера, в соответствии с которым частота ультразвукового сигнала, отраженного от движущегося препятствия, отличается от первоначальной на величину, прямо пропорциональную излучаемой частоте и радиальной скорости движения отражателя и обратно пропорциональную 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).

Извещатель функционирует следующим образом. Приемопередатчик с помощью пьезоэлектрического излучателя формирует в окружающем пространстве ультразвуковое поле. Характеристики направленности излучающего и приемного преобразователей формируют объемную зону обнаружения, размеры которой можно менять при помощи двух встроенных переключателей.

При выборе данного извещателя для охраны того или иного объекта необходимо иметь в виду, что акустические волны ультразвукового диапазона, создаваемые извещателем, обладают способностью отражаться от любых твердых поверхностей, а также огибать препятствия сравнительно небольших размеров. Поэтому есть возможность минимизировать образование так называемых «мертвых зон» (зон нечувствительности).

В результате естественных переотражений ультразвука в охраняемом помещении извещатель чувствует перемещения человека в охраняемой зоне не только в радиальном, но и других направлениях.

На функционирование извещателя практически не влияют звуковые помехи, возникающие снаружи охраняемого помещения. Обычный оконный проем с деревянной рамой и двойным остеклением ослабляет ультразвуковое давление более чем в сто раз (до 52 дБ), стеклопакеты и капитальные строительные конструкции обладают еще большей звукоизоляцией. По этой причине зона обнаружения извещателя практически полностью локализуется внутри охраняемого объема, даже если ее границы (по необходимости) примыкают к стене, полу, потолку, оконному или дверному проемам помещения.

Извещатель устойчив к воздействию и других видов помех (не являющихся акустическими), например, к световым сигналам любых направлений и интенсивности (яркому свету от солнца, автомобильных фар, прожекторов, световых бликов и т.п.). Поэтому извещатель можно уверенно использовать для блокировки подходов к стеклянным дверям, витринам, в том числе выходящим на оживленные улицы и магистрали, в остекленных вестибюлях магазинов и других организаций.

Извещатель обеспечивает устойчивую работу в помещениях, в которых для освещения применяются люминесцентные лампы дневного света.

На функционирование извещателя не влияет работа радиотелефонов (в т.ч. сотовых), радиостанций и других источников электромагнитных помех.

Активный метод обнаружения и автоматический контроль работоспособности извещателя препятствуют возможности осуществления умышленного саботажа его работы.

При этом стоит отметить, что перемещение мелких домашних животных (грызунов) в ЗО не вызывает ложных срабатываний извещателя, так как отражающая поверхность этих «нарушителей» (с учетом их малых размеров и наличия шерсти, поглощающей ультразвук) является пренебрежительно малой для извещателя.

Извещатель ИО408-3 «Витрина»

Извещатель «Витрина» предназначен для обнаружения проникновения (попытки проникновения) в охраняемую витрину (объем), перемещения предметов в охраняемом объеме.

Извещатель обеспечивает контроль всего объема охраняемой конструкции путем создания стационарного акустического поля.

Пример установки извещателя «Витрина» в охраняемом объеме приведен на рисунке 39.

 

Рисунок 39 – Пример установки извещателя «Витрина» в охраняемом объеме


 

В состав извещателя входят блок обработки сигнала (БОС), акустический излучатель (АИ) и акустический приемник (АП).

Конструкция извещателя, кварцевая стабилизация рабочей частоты и адаптируемый алгоритм обработки сигнала обеспечивают возможность работы в одном охраняемом объеме нескольких извещателей.

Для обеспечения устойчивой работы в охраняемых конструкциях различных размеров и в условиях воздействия тех или иных внешних факторов в извещателе предусмотрена регулировка чувствительности.

С целью повышения функциональной надежности в извещателе реализован постоянный автоматический контроль отключения и маскирования акустических преобразователей (АИ и АП), а также контроль вскрытия корпуса БОС. Предусмотрена индикация режимов работы и помех внутри охраняемого объема.

5.5.3 Основные технические характеристики ультразвуковых извещателей для блокировки помещений и витрин

Основные технические характеристики ультразвуковых извещателей «Эхо-5» и «Витрина» представлены в таблице 6.

Таблица 6

Наименование характеристики	Значение
	Витрина	Эхо-5
Максимальный контролируемый объем, м3	1,00	250
Максимальная дальность действия, м	1,5*	10
Диапазон питающих напряжений, В	от 10,2 до 15	от 9 до 17
Потребляемый ток, мА	50	не более 35
Диапазон рабочих температур, °С	От +5 до +40	от -10 до +50
Габаритные размеры, мм	26х58х123	151х42х23
Масса, г	300	200
Степень защиты оболочки	IР30	IP30

______________________
^* Максимальное расстояние от АИ или АП до охраняемого объекта

Выводы

Анализ функциональных особенностей и тактики применения ультразвуковых извещателей для блокировки внутреннего пространства помещений показывает, что данные извещатели обладают достаточно высоким уровнем достоверности обнаружения и функциональной надежности, поэтому могут применяться на объектах любых категорий значимости (важности), кроме помещений с нерегулируемыми (неконтролируемыми) климатическими параметрами (не отапливаемых), сильно запыленных, а также помещений с работающей (в период охраны) звуковоспроизводящей аппаратурой.

При наличии на охраняемых объектах остекленных витрин, экспозиций, шкафов и других закрытых хранилищ материальных ценностей внутреннее пространство таких хранилищ может быть заблокировано при помощи ультразвукового извещателя соответствующего назначения.

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

Далее >>>