Система охранной сигнализации промышленного объекта на базе разнотипных датчиков

     Вибрационные  извещатели устанавливают внутри охраняемого помещения в местах, защищенных от случайных механических повреждений и доступа посторонних лиц (по возможности). При выборе места крепления датчика необходимо ознакомиться со специфическими особенностями охраняемого объекта (формой и размером помещения, расположением дверных и оконных проемов, толщиной и материалом стен, перекрытий и других конструкций, подлежащих защите от попытки пролома, расположением водопроводных труб и элементов системы центрального отопления). Охраняемая зона, создаваемая извещателем на монолитной конструкции, как правило, представляет собой круг, радиус которого определяется как дальность действия датчика.  

     Устойчивость  к внешним воздействиям.

     Для вибрационных извещателей существуют уже сложившиеся требования по помехозащищенности, эффективность которых подтверждена многолетней практикой. Так, например, извещатели серии "Шорох" устойчивы к воздействию одиночного удара по поверхности охраняемой конструкции в виде затухающего колебания, а также к длительным помеховым воздействиям, таким как шум водопроводных труб, работа лифта, вентиляционных агрегатов, вибрация от автотранспорта, железнодорожных составов, самолетов и т.п. Извещатели серии "Грань" имеют аналогичные параметры по помехозащищенности, приводимые для их ДСВ. Кроме того, в соответствии с требованиями ГОСТ Р извещатели должны быть устойчивы к воздействию электромагнитных полей, электростатических разрядов, помехам по линиям электропитания и связи, пропаданиям сетевого напряжения. Эти виды воздействий имитируют выверенные многолетним опытом условия эксплуатации охранной техники на реальных объектах. Данные параметры извещателей контролируются при сертификации на соответствие требованиям ГОСТ Р. 

     Объёмные  датчики.

     Анализ  номенклатуры датчиков, предлагаемых крупнейшими производителями систем охранной сигнализации, показывает, что в классе датчиков для охраны помещений наиболее популярными являются инфракрасные (ИК) пассивные, комбинированные (в основном ИК + микроволновые). Реже применяются микроволновые, ультразвуковые датчики.

     Активные  инфракрасные извещатели.   

     ИК-барьеры  широко используются для охраны периметра. Другие названия приборов: активный ИК-барьер, охранный линейный извещатель, барьер инфракрасный, ИК-активный лучевой  датчик. Принцип действия этой группы датчиков следующий: Передатчик излучает ИК импульсы определенной частоты, приемник же в свою очередь принимает эти импульсы, усиливает их и подает на считыватель, который отслеживает их количество. Ели в зоне действия датчика появляется препятствие, и часть импульсов не доходит до приемника, то выдается сигнал тревоги. Многим из нас еще со школьных уроков физики знакомы приборы, реагирующие на пересечение непрозрачным предметом светового луча. Такие приборы обычно состоят из источника света, часто простой лампочки и фотоприемника с усилителем, нагруженным на исполнительное устройство. Такие приборы широко используются для счета продукции на конвейерах заводов, в системах охранной сигнализации в турникетах метро, в приборах защитного отключения и во многих других местах.

     При своей относительной простоте, приборам, построенным на базе лампочки накаливания  и фотоприемника с усилителем, свойственен ряд недостатков  – они отличаются низкой экономичностью, имеют значительные габариты, требуют  дополнительную оптическую систему, плохо работают при наличии внешней засветки, имеют невысокую надежность и высокую вероятность ложных срабатываний. Кроме того, из-за использования диапазона видимого света такие устройства демаскируют себя, что затрудняет их использование в системах охраны.

     Для устранения указанных недостатков  разработчики профессиональных приборов такого класса в качестве источников используют излучатели, работающие в  невидимом инфракрасном диапазоне  которые излучают не непрерывный  сигнал, а сигнал сложной формы. В приемниках используются специальные оптические фильтры, отсекающие мешающий сигнал видимого излучения, высокочувствительные PIN фотоприемники, усилители с АРУ и сложными системами фильтрации. Все эти меры позволяют создавать весьма надежные и эффективные системы контроля, называемые инфракрасными барьерами. Но из-за сложности и высокой цены они до недавнего времени были доступны только для профессионалов. Обычно барьеры бывают спаренные, то есть в одном корпусе два передатчика, в другом два приемника, расположенных вертикально друг над другом на не большом расстоянии. Это сделано для уменьшения вероятности ложного срабатывания, датчик сработает только тогда, когда по обоим каналам получен тревожный сигнал. Приемник и передатчик монтируют, так что бы они располагались на одной оси, а при юстировке датчика, нужно стараться получить как можно больший сигнал на приемнике, и зафиксировать блоки в этом положении.

     На  рисунке 10 представлены примеры активных ик – извещателей. 
 
 
 
 

     Рисунок 10 - Активные инфракрасные извещатели 

     Система незаменима для построения периметральной охраны на коттеджных участках, в ландшафтных  парках и других зонах, где важное значение придается эстетичному  внешнему виду.

     Данный  тип датчиков не редко используют в роли пожарных извещателей, устанавливая ИК барьеры под потолком. Обычно это большие по площади и высоте помещения, там где не возможно или не целесообразно применение дымовых датчиков. При возгорании в помещении, дым блокирует ИК импульсы, посланные передатчиком, приемник их не получает, в связи, с чем и выдает сигнал тревоги.

      В проекте  охранной сигнализации используем пассивные  ИК-датчики (Рисунок 11). Этот вид датчиков является самым сложным, пишем их более подробно.  
 
 
 
 
 
 

     Рисунок 11 - Пассивный ИК-датчик

     Основу  охранных сигнализаций составляют объемные извещатели. Далее рассматриваются  принципы действия и особенности применения таких датчиков. Эти датчики предназначены в первую очередь для защиты объема охраняемого помещения.

     ИК-пассивные  датчики, называемые также оптико-электронными, относятся к классу детекторов движения и реагируют на тепловое излучение движущегося человека. Принцип действия этих датчиков основан на регистрации изменения во времени разницы между интенсивностью ИК излучения от человека и фонового теплового излучения. В настоящее время ИК-пассивные датчики являются самыми популярными, они составляют неотъемлемый элемент охранной системы практически каждого объекта.

     Для того чтобы нарушитель был обнаружен  ИК-пассивным датчиком, необходимо выполнение следующих условий:

1. нарушитель должен пересечь в поперечном направлении луч зоны чувствительности датчика;
2. движение нарушителя должно происходить в определенном интервале скоростей;
3. чувствительность датчика должна быть достаточной для регистрации разницы температур поверхности тела нарушителя (с учетом влияния его одежды) и фона (стены, пол).

     ИК-пассивные  датчики состоят из трех основных элементов:

1. оптической системы, формирующей диаграмму направленности датчика и определяющей форму и вид пространственной зоны чувствительности;
2. пироприемника, регистрирующего тепловое излучение человека;
3. блока обработки сигналов пироприемника, выделяющего сигналы, обусловленные движущимся человеком, на фоне помех естественного и искусственного происхождения.

     Оптическая  система. Современные ИК-датчики характеризуются большим разнообразием возможных форм диаграмм направленности. Зона чувствительности ИК-датчиков представляет собой набор лучей различной конфигурации, расходящихся от датчика по радиальным направлениям в одной или нескольких плоскостях. В связи с тем, что в ИК-детекторах используются сдвоенные пироприемники, каждый луч в горизонтальной плоскости расщепляется на два.

     Зона  чувствительности детектора может  иметь вид(схема приведена на рисунке 12):

1. одного или нескольких, сосредоточенных в малом угле, узких лучей;
2. нескольких узких лучей в вертикальной плоскости (лучевой барьер);
3. одного широкого в вертикальной плоскости луча (сплошной занавес) или в виде многовеерного занавеса;
4. нескольких узких лучей в горизонтальной или наклонной плоскости (поверхностная одноярусная зона);
5. нескольких узких лучей в нескольких наклонных плоскостях (объемная многоярусная зона).

     Рисунок 12 - Диаграммы зон обнаружения

     Существует  требование равномерной чувствительности детектора. Ниже приведено описание этого требования. Сигнал на выходе пироприемника при прочих равных условиях тем больше, чем больше степень перекрытия нарушителем зоны чувствительности детектора и чем меньше ширина луча и расстояние до детектора. Для обнаружения нарушителя на большом (10...20 м) расстоянии желательно, чтобы в вертикальной плоскости ширина луча не превышала 5°...10°, в этом случае человек практически полностью перекрывает луч, что обеспечивает максимальную чувствительность. На меньших расстояниях чувствительность детектора в этом луче существенно возрастает, что может привести к ложным срабатываниям, например, от мелких животных. Для уменьшения неравномерной чувствительности используются оптические системы, формирующие несколько наклонных лучей, ИК детектор при этом устанавливается на высоте выше человеческого роста. Общая длина зоны чувствительности тем самым разделяется на несколько зон, причем "ближние" к детектору лучи для снижения чувствительности делаются обычно более широкими. За счет этого обеспечивается практически постоянная чувствительность по расстоянию, что с одной стороны способствует уменьшению ложных срабатываний, а с другой стороны повышает обнаружительную способность за счет устранения мертвых зон вблизи детектора. 
При построении оптических систем ИК-датчиков могут использоваться:

1. линзы Френеля - фасеточные (сегментированные) линзы, представляющие собой пластиковую пластину с отштампованными на ней несколькими призматическими линзами-сегментами;
2. зеркальная оптика - в датчике устанавливается несколько зеркал специальной формы, фокусирующих тепловое излучение на пироприемник;
3. комбинированная оптика, использующая и зеркала, и линзы Френеля.

     В большинстве ИК-пассивных датчиков используются линзы Френеля. К достоинствам линз Френеля относятся:

1. простота конструкции детектора на их основе;
2. низкая цена;
3. возможность использования одного датчика в различных приложениях при использовании сменных линз.

     Обычно  каждый сегмент линзы Френеля  формирует свой луч диаграммы направленности. Использование современных технологий изготовления линз позволяет обеспечить практически постоянную чувствительность детектора по всем лучам за счет подбора и оптимизации параметров каждой линзы-сегмента: площади сегмента, угла наклона и расстояния до пироприемника, прозрачности, отражающей способности, степени дефокусировки. В последнее время освоена технология изготовления линз Френеля со сложной точной геометрией, что дает 30% увеличение собираемой энергии по сравнению со стандартными линзами и соответственно увеличение уровня полезного сигнала от человека на больших расстояниях. Материал, из которого изготавливаются современные линзы, обеспечивает защиту пироприемника от белого света. К неудовлетворительной работе ИК-датчика могут привести такие эффекты, как тепловые потоки, являющиеся результатом нагревания электрических компонентов датчика, попадание насекомых на чувствительные пироприемники, возможные переотражения инфракрасного излучения от внутренних частей детектора. Для устранения этих эффектов в ИК-датчиках последнего поколения применяется специальная герметичная камера между линзой и пироприемником (герметичная оптика.

     Зеркальная  оптика как единственный элемент  оптической системы применяется  достаточно редко. Преимуществами зеркальной оптики являются возможность более точной фокусировки и, как следствие, увеличение чувствительности, что позволяет обнаруживать нарушителя на больших расстояниях. Использование нескольких зеркал специальной формы, в том числе многосегментных, позволяет обеспечить практически постоянную чувствительность по расстоянию, причем эта чувствительность на дальних расстояниях приблизительно на 60% выше, чем для простых линз Френеля. С помощью зеркальной оптики проще обеспечивается защита ближней зоны, расположенной непосредственно под местом установки датчика (так называемая антисаботажная зона). По аналогии со сменными линзами Френеля, ИК-датчики с зеркальной оптикой комплектуются сменными отстегивающимися зеркальными масками, применение которых позволяет выбирать требуемую форму зоны чувствительности и дает возможность адаптировать датчик к различным конфигурациям защищаемого помещения.