1. Інфрачервоні системи

1.1. Активні променеві ІК системи

Променеві інфрачервоні системи (їх часто називають також лінійними активними оптико-електронними сповіщувачами) складаються з передавача і приймача, що розташовуються в зоні прямої взаємної видимості. Такий датчик формімует сигнал тривоги при перериванні променя, що потрапляє на фотоприймальні блок. Відмітна особливість активних променевих систем - можливість створення дуже вузької зони виявлення. На практиці перетин чутливої ??зони визначається розміром використовуваних в оптичних блоках лінз. Це особливо важливо для об'єктів, навколо яких неможливо створити зону відчуження. Однак, як і радіопроменеві, ІЧ-променеві системи можуть застосовуватися тільки на прямолінійних ділянках периметрів або огорож.

Основна проблема променевих ІЧ-охоронних приладів - помилкові спрацьовування при несприятливих атмосферних умовах (дощ, снігопад , туман), що зменшують прозорість середовища. Надійність в таких випадках забезпечують за рахунок багаторазового перевищення енергії променя над мінімальним пороговим значенням, необхідним для спрацьовування датчика.

Джерелом перешкод може бути також пряма засвітка приймача сонячними променями. Частіше сього це трапляється на заході або світанку, коли сонце стоїть низько над горизонтом. Згідно рссійскім стандартам датчик повинен зберігати працездатність при природної освітленості не менше 10000 лк і не менше 500 лк-від електричних освітлювальних приладів. Більшість сучасних вітчизняних і зарубіжних променевих датчиків мають спеціальні засоби фільтрації фонового випромінювання і відповідають зазначеним вище вимогам. Однак для забезпечення високої перешкодозахищеності від засвічення дуже важливо правильно юстіровать датчик при його налаштуванні і виконувати всі рекомендації виготовлювача по монтажу.

Крім того, ІК системи можуть спрацьовувати при попаданні в промінь птахів, листя і гілок дерев або ін Для підвищення стійкості і надійності ІК-променевих систем їх роблять багатопроменевими (зазвичай використовують 2 або 4 незалежних променя), а також застосовують схеми автоматичної обробки сигналів, які мінімізують вплив зовнішнього середовища.

Спеціальні заходи вживають для согхраненія працездатності датчиків в зимових умовах, при можливості обмерзання або налипання снігу на оптичні поверхні блоків. Достатньо надійними методами боротьби із зазначеними явищами служать спеціальні козирки на оптичних фільтрах і внутрішні обігрівачі оптико-електронних блоків.

Одними з найпоширеніших вітчизняних ІЧ-променевих охоронних приладів є сповіщувачі серії СПЕК. КомплектСПЕК-75содержіт блок випромінювача, блок фотоприймача і комплект для монтажу. Система забезпечує кут розходження оптичного пучка 3 градуси і дозволяє організувати однолучевой рубіж охорони довжиною до 75 м (на вулиці). Випромінювач генерує в діапазоні ближнього ІЧ-спектра на довжині хвилі 0,8 ... 0,9 мкм, сигнал тривоги включається при перериванні променя на заданий проміжок часу. Для забезпечення роботи в несприятливих умовах (дощ, снігопад, туман) випромінювач має 100-кратний запас по потужності випромінювання. Вжито заходів для виключення помилкових спрацьовувань від сонячної засвічення (10000 лк).

Електронні блоки ідентичні по конструкції, вони мають розміри 140 х 145 х 65 мм. Для юстування системи можна використовувати спеціально підключається для цієї мети вольтметр. Номінальна напруга живлення -12 В, споживаний струм - не більше 60 мА. Діапазон робочих температур від-40Одо +50 ОС. Для організації двухлучевого бар'єру використовують другий комплект сповіщувача.

Випускаються також модифікації серії СПЕК для зон охорони до 175 метрів.

Більш досконалим і потужним є вітчизняний ІЧ-променевої сповіщувач "Рубіж-3М". Комплект включає дві пари приймально-передавальних блоків, керованих загальним блоком контролю. У приладі застосована імпульсна модуляція ІЧ-випромінювання та синхронний прийом, що дозволило підвищити дальність дії і реалізувати паралельну роботу декількох випромінювачів в багатопроменевих бар'єрах. Комплект дозволяє організувати двопроменевий контур охорони на довжині ділянки 300 м або два окремих однопроменевих кордону на довжині до 600 м. За допомогою двох комплектів Рубіж-3М можна також створити 4-променевий бар'єр з підвищеною перешкодозахищеністю. Система працездатна навіть при густому тумані, коли "метеорологічна дальність видимості" зменшується до 180 м. Апаратура видає сигнал тривоги, якщо промінь перекривається на час не менше 100 мілісекунд, що відповідає руху людини зі швидкістю до 5 метрів в секунду (18 км/год) .

Блоки випромінювача і фотоприймача системи Рубіж-3М поміщені в ідентичні металеві корпуси, укріплюються на поворотних кронштейнах. Габаритні розміри блоку (з кронштейном) - 275 х 190 х 120 мм. Усередині блоків є пристрої підігріву, що забезпечує працездатність при температурі до-45ОС. На неогороджених територіях блоки встановлюють на спеціальних стійках. Мінімальна рекомендована висота променя над землею - 0,3 м, що дозволяє виявити повзе порушника. При наявності огорож блоки зазвичай зміцнюють вздовж верхнього краю огорожі.

Практично всі закордонні ІЧ-променеві охоронні прилади об'єднують в загальному корпусі двопроменеві або чотирипромінні синхронну систему. На російському ринку широко представлені ІЧ-променеві датчкі фірм C & K, Atsumi, Visonic, Optex, Alarmcom та ін

На фото 1 показана конструкція одного з блоків двухлучевого ІК датчика серііАХ-100/АХ -200фірми Optex (Японія). По конструкції блоки передавача і приймача аналогічні. Лицьова кришка виконана з ударопрочного пластику, прозорого тільки для ІЧ-випромінювання. Кришка має спеціальний виступаючий козирок, що перешкоджає осадженню інею на зовнішній поверхні. Під кришкою знаходиться електронно-оптичний блок з двома лінзами, змонтованими на поворотній платформі. Кутове положення платформи регулюється при юстування в межах (+/-90О) по горизонталі і (+/- 5О) по вертикалі гвинтами. Для полегшення юстирування в поворотну платформу вбудований спеціальний мініатюрний видошукач, що дозволяє точно навести лінзи на другий блок системи. Для точної юстировки системи за рівнем прийнятого сигналу в блоці приймача є гнізда для підключення вольтметра. Тут же розташовані регулятор часу спрацьовування датчика і світлодіодні індикатори ("груба настройка" і "тривога"), використовувані при настройці приладу. Оптико-електронний блок фіксується на монтажній платі, яку зазвичай кріплять до вертикальної штанги за допомогою хомута.

Регулятор допустимого часу перекриття променів, встановлений в блоці приймача, дозволяє змінювати час спрацьовування від 500 мілісекунд ( порівняно повільне перелезанія через огорожу) до 50 мілісекунд (дуже швидко біжить). Зазвичай рекомендується встановлювати час перетину променя не більше 70-100 мс, щоб забезпечити достатню чутливість системи. Датчики серії АХ фірми OPTEX забезпечують дальність виявлення від 22 до 150 метрів на вулиці і від 40 до 300 метрів в приміщенні. Для живлення використовується джерело постійного струму з напругою 10,5 ... 28 В, споживаний струм - не більше 46 мА, діапазон робочих температур від-35Одо +55 ОС при вологості до 95%.


Фото 1. Променевої ІЧ-датчик серії АХ фірми Optex.

Для об'єктів з високим ступенем захисту іноді застосовують ИК-променеві системи з числом променів від 4-х до 8-ми. Серед таких багатопроменевих систем можна згадати датчик IPS 600 фірми GPS (Італія), датчики серії IS 400 фірми Alarmcom (Швейцарія) або датчики серії IPID фірми ECSI (США). Конструктивно багатопроменеві ІЧ датчики зазвичай виконують у вигляді вертикальних штанг висотою приблизно до 3,5 метрів. Багатопроменеві системи використовують найчастіше для охорони військових об'єктів, об'єктів атомної енергетики, великих промислових підприємств.

1.2. Пасивні ІЧ системи

Такі "однопозиційні" системи являють собою пасивні ІЧ-детектори з просторовою діаграмою чутливості у вигляді променя. Вони простіше в монтажі і налаштуванні, ніж двухпозціонние ІЧ-променеві системи і використовуються в основному там, де потрібно перекрити короткі ділянки периметра - зони в'їзду транспорту, розриви в огорожах, ворота, віконні прорізи і т.п.

Для таких датчиків характерно більше поперечний переріз чутливої ??зони, ніж для променевих оптичних датчиків.

Пасивні ІЧ бар'єри IS 402 і IS 412 фірми Alarmcom (Швейцарія) призначені для вуличної експлуатації в складних атмосферних умовах. ДатчікIS 402 (фото 2) виконаний в міцному алюмінієвому корпусі з козирком, що захищає від сонячної засвічення. Датчик IS 402 формує зону чутливості у вигляді "завіси" довжиною 100 м і висотою до 4 м. Датчик IS 412 має підвищену чутливість і забезпечує зону завдовжки 150 м.


Фото 2. Пасивний ІЧ-датчик IS 402 фірми Alarmcom

Однопозиційні пасивні ІЧ-датчики для охорони периметрів випускає англійська компанія Security Enclosures Ltd (SEL). У відкритому просторі датчик Redwall-100Q, що використовує технологію "квадруплексного" (чотирьохканального) детектування, забезпечує зону чутливості завдовжки 100 м і поперечним перерізом 3 м. Вдосконалений двосекційний датчик Megared-180Q (фото 3а) дозволяє захищати зону довжиною до 180 м. Одна з секцій датчика призначена для детектування в "ближній" зоні, а інша - в "дальній". Сигнали від секцій датчика можна використовувати, наприклад, для управління поворотною відеокамерою. Одна з модифікацій детектора фірми SEL - комбінований датчик Redwatch-100Q - об'єднує в собі пасивний ІЧ-датчик і вбудовану мініатюрну відеокамеру, поле зору якої збігається з чутливою зоною ІЧ-датчика (фото 3б). Можливість оперативної візуальної перевірки ситуації в "тривожною" зоні сильно підвищує загальну ефективність охорони.

Фото 3а.
Пасивний ІЧ-датчик Megared-180Q фірми SEL

Фото 3б.
Комбінований ІЧ-датчик Redwatch-100Q
з вбудованою відеокамерою

Для підвищення стійкості до зовнішніх чинників і зниження частоти помилкових спрацьовувань периметральні ІЧ-детектори іноді конструктивно об'єднують з НВЧ-датчиками. Прикладом такого комбінованого приладу (іноді їх називют датчиками подвійний технології) є детектор серії DT-900 фірми C & K (фото 4). Два канали виявлення - пасивний інфрачервоний і радіохвильової - дозволяють забезпечити високу обнаруживающую здатність при хорошій стійкості до перешкод. Датчик забезпечений потрійною системою самодіагностики; він має спеціальний активний оптичний датчик, що сигналізує про спробу навмисного блокування приладу шляхом перекриття чутливої ??зони. Мікропрцессор з пам'яттю подій дозволяє вибирати оптимальний аглгорітм виявлення вторгнення в різних навколишніх умовах. В залежності від використовуваної фокусирующей оптики дальність дії датчика складає 37 м (переріз зони 3 м) або 61 м (переріз 5 м).


Фото 4. Датчик подвійної технології (ІК + НВЧ) серії DT-900 фірми C & K

2. Оптоволоконні системи

Оптоволоконні кабелі, використовувані зазвичай для передачі інформації, можна використовувати також і в якості датчиків для периметральних охоронних систем. Деформація оптоволоконного кабелю змінює його оптичні параметри (показник заломлення тощо) і, як наслідок, характеристики пройшов через волокно лазерного випромінювання. У силу специфіки використовуваних фізичних принципів оптоволоконні системи відрізняються дуже малою сприйнятливістю до будь електромагнітних перешкод, що дозволяє використовувати їх в несприятливої ??електрофізичної обстановці.

Оптоволоконні кабелі проявляють кілька фізичних ефектів, що дозволяють застосовувати їх в якості периметральних датчиків. У всіх випадках до одного кінця кабелю підключений мініатюрний напівпровідниковий лазер, що генерує когерентне випромінювання. Протилежний кінець кабелю зістикований з фотодіодом (приймачем), преобразущім оптичний сигнал в електричний. Аналізатор порівнює сигнал, що приймається з еталонним, який відповідає необуреному станом сенсора, і детектує зовнішні впливи на периметр (зміщення, вібрації або стиснення кабелю).

В охоронній системі Model M106E фірми Fiber SenSys (США ) використовується метод реєстрації межмодовой інтерференції. Лазер випромінює кілька десятків близьких за частотою мод (спектральних ліній) з певним розподілом енергії по спектру. Якщо оптоволоконний кабель піддається механічним впливам, то на його виході реєстрований приймачем спектр випромінювання змінюється, що дозволяє детектувати деформації кабелю.

У оптоволоконної системі фірми Sabreline (США) використовується ефект зміни розподілу випромінювання по поперечному розтину при деформації волокна. На виході багатомодового оптоволокна спостерігається так звана "спекл-структура" (speckle-structure), що представляє собою нерегулярну систему світлих і темних плям. Для детектування деформацій кабелю тут застосовують просторово-чутливі фотоприймачі.

Оптоволоконні системи серії FOIDS (виготовлювач фірма Mason & Hanger, США) використовують принцип двопроменевий інтерферометрії. Промінь лазера розщеплюється на два і направляється в два ідентичних одномодових оптичних кабелю, один з яких є детектуючим, а інший - опорним. На приймальному кінці обидва променя утворюють інтерференційну картину. Механічні дії на детектирующий кабель призводять до змін інтерференційної картини, які регістрів фотоприймачем.

Цікавою особливістю оптоволоконних систем є можливість їх застосування для захисту не тільки огорож, але і неогороджених територій. В останньому випадку волокно розташовують під поверхнею землі, в канавці, заповненій гравієм. При цьому, як показали випробування в Sandia National Laboratories (США), система здатна реєструвати кроки йде або біжить.

Серед вітчизняних розробок оптоволоконних периметральних систем можна відзначити систему "Ворон". Основою системи є серійно випускаються сповіщувачі, що складаються з двох герметичних блоків - лазерного передавача і фотоприймача. Між цими блоками розташовується чутливий елемент - спеціальний оптоволоконний кабель. Обробка сигналів здійснюється за допомогою аналізатора або за допомогою спеціального навчають процесора, що використовує принципи штучного інтелекту. Навчання процесора відбувається після монтажу на конкретному об'єкті з імітацією реальних сигналів вторгнення.

До обмежень застосування оптоволоконних систем можна віднести складність процедури зрощування і ремонту кабелів в польових умовах (потрібне застосування мікроскопа і дорогого пристрою для зварювання волокон). Досвід практичного застосування оптоволоконних периметральних систем порівняно невеликий, але потенційні тактико-технічні характеристики таких приладів у частині несприйнятливості до електромагнітних перешкод викликають серйозний інтерес.

3. Ємнісні системи охорони периметрів

Датчик ємнісної системи являє собою один або кілька металевих електродів, укріплених на ізоляторах уздовж огорожі, і є, по суті справи, антенною системою. Така система часто виконується у вигляді металевого козирка і встановлюється за допомогою спеціальних стійок і ізоляторів на вже існуючому огородженні. Найбільш ефективні на об'єктах, обладнаних міцними жорсткими огорожами (залізобетонні плити, цегляні стіни, зварні металеві панелі і т.п.).

На рис. 1 показана конструкція антенної системи ємнісного датчика у вигляді декоративної металевої решітки, укріпленої на бетонній стіні. Всі секції решітки з'єднані в загальний електричний контур і ізольовані від основної огорожі.

Антенна система підключається до електронного блоку, що генерує електричний сигнал і вимірює ємність антенної системи. Коли людина наближається до електродів або стосується їх, ємність антенної системи змінюється, що реєструється електронним блоком, що видає сигнал тривоги.


Рис. 1. Антенна система ємнісного датчика - декоративний козирок на бетонній стіні.

Конфігурація зони виявлення визначається методом кріплення електродів. При установці основного електрода уздовж верхнього торця огорожі система ефективно реєструє лише спроби перелезанія. Якщо електроди змонтовані уздовж середньої лінії огорожі, то система спрацьовує вже при наближенні порушника до периметру.

Найбільше широко застосовуваними вітчизняними засобами охорони периметрів, що використовують ємнісний метод виявлення, є прилади серії "Радіан". На рис. 2.

Детальніше »