Физические принципы действия периметровых средств

Для обнаружения факта вторжения человека в охраняемую зону могут быть использованы самые различные физические принципы, позволяющие с той или иной вероятностью различить сигнал от человека на фоне помеховых воздействии окружающей среды. Первыми сигнализационными системами были средства в виде вертикального забора из колючей проволоки, образующей шлейф. Его сопротивление измерялось резистивным датчиком. Последний выдавал сигнал тревоги при обрыве шлейфа или замыкании соседних проводов. Хотя такие системы существуют и сегодня, современное их использование нецелесообразно как из-за внешнего вида, так и из-за низкой эффективности — проволока через несколько лет покрывается слоем окиси и датчик не срабатывает при замыкании соседних проводов. Вероятность обнаружения в этом случае падает до 20—30%.

Емкостные системы. Новым шагом в разработке периметровых средств обнаружения явилось создание систем использующих эффект изменения характеристик электрического поля вблизи "антенной системы" — чувствительного элемента в виде металлической конструкции, размещаемой с помощью изоляторов по верху пассивного заграждения.

Принцип действия емкостного сигнализатора основан на измерении емкости антенного устройства относительно земли. При этом электронный блок производит измерение только емкостной составляющей импеданса антенны и не реагирует на изменение сопротивления (квадратурная обработка сигнала с помощью синхронного детектора). Применение алгоритма, анализирующего длительность сигнала, его фронтов и других характерных особенностей, позволило довести вероятность обнаружения до 95% при средней частоте ложных срабатываний менее одного за десять суток при длине блокируемого участка до 500 м. Конструкция антенного устройства представляет собой металлический козырек, изготавливаемый в виде сварной решетки, допускает изгибы в вертикальной и горизонтальной плоскостях, позволяет отслеживать рельеф местности и другие топографические особенности объекта. При соответствующем дизайне козырек не ухудшает внешний архитектурный облик здания.

К настоящему времени разработано целое семейство емкостных сигнализаторов — "Радиан" ("Радиан-М", "Радиан-13", "Радиан-14"). Общее число установленных приборов превышает 50 000.

Оптические лучевые инфракрасные сигнализаторы состоят из одной или нескольких пар "излучатель-приемник", формирующих невидимый глазом луч в диапазоне 0,8—0,9 микрометров, прерывание которого вызывает сигнал тревоги. Лучевая система может устанавливаться как по верху ограждения, так и непосредственно на грунте в виде нескольких лучей, образующих вертикальный барьер. К сожалению, их применение в наших условиях связано со многими трудностями, поскольку снежные заносы, растительность, туман вызывают или ложные срабатывания, или отказ системы.

Радиолучевые средства обнаружения. Более эффективны радио-лучевые средства обнаружения, использующие также пару "излучатель-приемник", по другой диапазон излучения — микроволновый. Если зона обнаружения у ИК датчика — луч диаметром в 1—2 см, радиолуч имеет вид вытянутого эллипсоида, диаметр которого в середине зоны составляет от 80 до 500 см в зависимости от размеров антенны и частоты излучения. Объемная зона обнаружения является несомненным достоинством датчика, ее труднее преодолеть без сигнала тревоги. На работоспособность радиолучевых средств практически не влияют дождь, туман, ветер, однако они требуют при эксплуатации наличия геометрически свободного пространства между излучателем и приемником и перестают работать при образовании сугробов, "затеняющих" луч.

Вибрационные системы обнаружения. Еще один класс систем — вибрационные (воспринимающие вибрацию элементов ограждения или их деформацию при попытке преодоления). Как правило, вибрационные системы используют в качестве чувствительного элемента трибоэлектрический, электретный, магнитострикционный или оптоволоконный кабель, закрепляемый по верху ограждения и в его средней, части. Деформация кабеля (его смещение на 1-2 см), а также колебания ограждения вызывают появление избыточных зарядов в трибоэлектрическом или электретном кабеле или изменение характеристик лазерного излучения, распространяющегося в оптоволоконном кабеле. Очевидно, что вибрационные системы подвержены воздействию самых разнообразных помех (ветер, микросейсмические сотрясения почвы от проезда транспорта, град и т. д.) Поэтому для усиления помехоустойчивости используются сложные алгоритмы распознавания, реализуемые с помощью встроенных микропроцессоров.

Проводноволновая система обнаружения. Разновидность средств обнаружения радиотехнического типа — так называемая проводноволновая система, в качестве чувствительного элемента которой используется двухпроводная "открытая антенна", размещаемая по верху ограждения с помощью изолирующих кронштейнов. К одному концу антенны подключается УКВ генератор, к другому — приемник. Вокруг проводов образуется электромагнитное поле, формирующее зону обнаружения диаметром 0,5—0,7 м. При появлении человека внутри нее уровень сигнала на входе приемника изменяется и вызывает сигнал тревоги.

Антенная система в отличие от емкостных датчиков не требует применения специальных переходников, изоляторов, допускает значительное провисание проводов.

В начале 80х годов были разработаны первые образцы систем обнаружения, использующих в качестве чувствительного элемента коаксиальный кабель, металлическая оплетка которого по всей длине имеет перфорацию (отверстия) или специально прорежена. Система состоит из двух параллельных кабелей, размещаемых в грунте на глубине 0,2-0,3 м вдоль охраняемого периметра при расстоянии между кабелями 2-2,5 м. К одному из них подключается генератор УКВ-диапазона, к другому — приемник. За счет отверстий часть энергии из генераторного кабеля поступает на приемный, формируя зону обнаружения шириной 3-5 м и высотой 0,7—1 м. Система такого типа полностью маскируется и может быть обнаружена только с помощью специальной аппаратуры. Ее применение имеет смысл, если использование пассивного заграждения по каким-либо причинам невозможно. Система надежно работает в условиях замерзшего грунта, травы, невысоких кустов, снежного покрова.

Сейсмические системы обнаружения. К классу пассивных маскируемых средств обнаружения относятся также сейсмические системы, представляющие собой множество датчиков, соединенных в "косу" и размещенных в земле на глубине 0,2-0,3 м. При пересечении такого рубежа возникают микросейсмические колебания грунта при каждом шаге человека. Они воспринимаются геофонами, преобразуются в электрический сигнал и после соответствующей обработки (подсчет числа шагов, частотная фильтрация и т. д.) вызывают срабатывание системы. Более помехоустойчива модификация такого средства с чувствительным элементом и виде протяженного шланга, заполненного незамерзающей жидкостью и подключенного к мембранному датчику давления. При появлении человека непосредственно над шлангом за счет изменения давления возникает сигнал тревоги. Система имеет более узкую зону обнаружения (2-3 м) с резко спадающей чувствительностью на ее границе, за счет чего повышается помехоустойчивость. Однако эти системы не получили широкого распространения, так как достигнутая помехоустойчивость все еще не устраивает потребителей.

Магнитометрическая система обнаружения. В ряде случаев может представлять интерес магнитометрическая система обнаружения с чувствительным элементом в виде многопроводного кабеля, размещаемого в грунте на глубине 0.1-0,2 м вдоль охраняемого участка. Все жилы кабеля соединены последовательно, образуя распределенную индуктивную "катушку". Электронный блок измеряет индуктивность и выдает сигнал тревоги при ее изменении, связанном с пересечением зоны человеком, имеющем при себе какие-нибудь металлические предметы (огнестрельное или холодное оружие, предметы экипировки и т. д.). Чувствительность системы достаточна для обнаружения магнитной массы, характерной для обычного пистолета и тем более для автомата или карабина. В то же время система не реагирует на пересечение зоны такими животными, как кабаны, зайцы, собаки и кошки. Она перспективна для охраны границ в условиях, где неизбежны миграции диких животных.

Комбинированная система обнаружения. Для особых объектов, где требуется исключительно высокая наработка на ложное срабатывание и вероятность обнаружения, разработаны комбинированные системы, сочетающие в себе несколько датчиков различного физического принципа действия. Расположение чувствительных элементов выбирается таким образом, чтобы сигнал от проникновения человека возникал одновременно в нескольких датчиках, тогда как помехи, оказывающие разное воздействие на каждый их них, разнесены во времени.

Примером может служить система "Протва-4", сочетающая в себе приборы трех принципов действия — сетчатое ограждение с трибоэлектрическим кабелем, реагирующем на вибрации, радиолуч, направленный параллельно сетке, и датчик на основе "линии вытекающей волны", размещаемый в грунте в непосредственной близости от сетчатого заграждения. Электронный блок обрабатывает сигналы от каждого датчика в соответствии с логической схемой "2 из З", то есть сигнал тревоги формируется только при одновременном срабатывании любых двух датчиков, входящих в систему. Это обеспечивает резкое (на порядок) снижение частоты ложных срабатываний, сохраняя высокую вероятность обнаружения.

Дата добавления: 2015-07-08