Уличные охранные объемные извещатели движения
В статье речь пойдет о самых проблемных устройствах в области охранной сигнализации – объемных извещателях движения для защиты открытых участков на улице.
Заранее хотим обратить внимание читателя на то, что активные и пассивные средства защиты периметра выходят за рамки данной тематики и здесь не рассматриваются. Любой инсталлятор, который в своей практике хоть раз сталкивался с задачей организации охраны защиты уличного пространства, например прилегающей к жилому дому территории, может подтвердить, что это действительно непростая задача – выбрать модель извещателя и правильно его установить, да так, чтобы в дальнейшей эксплуатации не было никаких нареканий от заказчика. Суть проблемы здесь заключается в следующем. В большинстве случаев защиту открытого участка можно относить к вспомогательному рубежу охраны, т. е. проникновение на его территорию не приводит к немедленной утрате какой-либо собственности. Соответственно, многие заказчики склонны рассматривать наиболее дешевые решения, в то время как специфика уличной установки диктует повышенные требования к таким устройствам, что, безусловно, сказывается на их стоимости. Те инсталляторы, которые не могут убедить заказчика остановить свой выбор на надежном, но более дорогом оборудовании и устанавливают извещатели из нижнего ценового сегмента, часто обрекают себя на затратное техническое обслуживание. В конечном счете, получив негативный опыт на нескольких объектах, монтажники предпочитают вообще не устанавливать уличные извещатели и даже предпринимают попытки отговорить заказчиков от их установки. Согласитесь, это не выход из ситуации. Ведь число людей, которые хотят защищать прилегающие территории перед своим домом, постоянно растет.
Всего существует три типа извещателей, которые решают задачу защиты открытых уличных площадок: пассивный инфракрасный (ПИК), радиоволновой (МВ) и комбинированный (ПИК + МВ). Все типы уличных извещателей должны удовлетворять следующим требованиям: надежная работа извещателя в широком диапазоне температур; стойкость к воздействию воды и пыли; стойкость к внешним механическим воздействиям, которые возможны в связи с намеренными действиями человека или природными явлениями. Уличные ПИК извещатели. Самый распространенный тип уличных извещателей. По принципу действия данный тип извещателей ничем не отличается от извещателей, которые устанавливаются внутри помещений. Оптическая система извещателя фокусирует на пироприемнике тепловое излучение (инфракрасный диапазон спектра). Наличие чередующихся секторов чувствительности и нечувствительности в области обнаружения приводит к тому, что при движении источника теплового излучения на выходе сенсора формируется переменный электрический сигнал, который анализируется блоком обработки. Если параметры сигнала удовлетворяют определенным критериям, извещатель переходит в режим тревоги. Важнейшим компонентом ПИК извещателя является оптическая система, которая имеет всего две разновидности – линза Френеля и зеркало. В большинстве извещателей оптические системы относятся к первому типу, несмотря на то, что зеркало имеет ряд преимуществ перед линзой. Другим важным компонентом извещателя является пироприемник. Различают 2- и 4-элементные (площадочные) сенсоры. Отметим, что последние имеют преимущество по уровню помехозащищенности, так как введение дополнительных площадок позволяет различать сигналы по вертикальной плоскости.
Здесь уместно отметить, что большинство моделей уличных ПИК извещателей, представленных на рынке систем безопасности, не способны различить сигналы поступающие по разным направлениям в горизонтальной плоскости, так как конструктивно выполнены на базе одного сдвоенного сенсора или двух сдвоенных сенсоров в вертикальной плоскости (фактически это два извещателя один над другим в одном корпусе и с одним блоком обработки сигналов). Но есть и исключения: один из производителей разместил несколько сдвоенных сенсоров рядом в горизонтальной плоскости. Причем каждый из этих сенсоров имеет свой сектор обнаружения. Благодаря такой конструктивной особенности, устраняются ложные тревоги для тех случаев, в которых «паразитные» тепловые сигналы одновременно принимаются с разных направлений: например, от птиц на левом и правом краю области обнаружения извещателя. В процессе создания уличного ПИК извещателя разработчики сталкиваются с необходимостью решить ряд непростых задач, которые обусловливаются спецификой условий открытого пространства. Остановимся подробнее на данных факторах. Колебательные движения сторонних объектов. В области обнаружения извещателя могут расти деревья, кусты, трава, которые под воздействием ветра совершают хаотические колебательные движения. Также в поле зрения извещателя могут находиться подвижные части конструкций. Например, ворота, калитки, парниковые покрытия, брезентовые крыши беседок и т. д. Динамичное изменение температурного фона.
Например, переменная облачность в жаркий летний день может приводить к возникновению неравномерного прогрева различных участков земли или конструкций в области обнаружения. Как известно, ПИК сенсоры достаточно чувствительны и способны обнаруживать разницу температур в несколько градусов. В данном случае эта особенность может спровоцировать ложные тревоги извещателя. Средствами борьбы против двух первых факторов могут быть увеличение независимых секторов обнаружения (сигналы от каждого сектора поступают на свой сенсор) и цифровая обработка сигналов, которая позволяет по форме сигнала отличить истинное движение нарушителя от ложных сигналов Движение животных. Сигнал на выходе сектора при движении животного несколько отличается от случая колебательного движения растительности, так как происходит пересечение нескольких секторов зоны обнаружения. Фактически, он очень похож на сигнал от человека, но меньше по амплитуде. Методов противодействия несколько. Не так давно широко использовался простейший способ создания устойчивости извещателя к перемещению домашних животных. Идея заключалась в создании специальной зоны, в которой животное может передвигаться, не вызывая срабатывания извещателя. Фактически, это извещатель с диаграммой обнаружения в виде горизонтальной «шторы» (Pet alley; аллея для животных), который устанавливали на небольшой высоте – около метра от земли.
Данная технология имеет существенный недостаток. Например, если извещатель установлен очень низко, то собака или кошка рано или поздно попадет в зону обнаружения (кошка может прыгнуть на дерево, а собака может встать на задние лапы). Если же извещатель смонтирован на высоте 80 см и выше, то любой человек сможет наклониться и пройти под зоной обнаружения. В настоящее время данный метод несколько модифицировался. Производитель помещает два сенсора с двумя линзами в корпус одного извещателя. Областью обнаружения одного детектора является горизонтальная «штора», область обнаружения другого направлена ниже области первого. Высота установки – тот же один метр. Отметим, что данное новшество не устранило явный недостаток – нарушитель может наклониться и незамеченным пересечь область обнаружения. Другие методы основаны на различной суммарной площади поверхности человека и животного и различном распределении теплового излучения в вертикальной плоскости. Принимая во внимание то, что кошка или собака меньше человека, и передвигаются они вблизи поверхности пола, оптическая система строится таким образом, чтобы на сенсор поступало меньше теплового излучения с нижних секторов зоны обнаружения. Разные производители охранных извещателей делают это по-разному.
Одни используют более толстый нижней слой линзы, который приводит к большему поглощению теплового излучения. Другие – меньшую плотность расположения чувствительных секторов в нижней области в горизонтальной плоскости. Некоторые делают нижние сегменты линзы чуть расфокусированными.
Все это позволяет получить больший сигнал по амплитуде с выхода сенсора при движении человека по сравнению c животным, так как он при своем движении будет пересекать несколько чувствительных зон на разных уровнях в вертикальной плоскости, а животное только зоны нижних уровней. Яркий свет от солнца или автомобильных фар. Если не предпринимать специальных защитных мер, то блики от прямого или отраженного солнечного света, а также от света автомобильных фар могут стать источником частых ложных срабатываний ПИК извещателя. В качестве противодействия используют специальные сенсоры с защитными экранами. Некоторые производители решают задачу при помощи оптической системы.
Например, в извещателях с зеркальной оптикой на рабочую поверхность зеркала напыляется материал, который хорошо отражает инфракрасное излучение и поглощает свет видимого диапазона. Производители часто сообщают в технической документации степень данной защиты (например, 10 000 люксов или выше). Здесь следует понимать, что речь идет о свете оптического диапазона. А солнце, как всем известно, является сильным источником теплового излучения. Поэтому, если «мерцающее» тепловое излучение от солнца (например, от водной поверхности) сфокусируется на сенсоре, оно также может привести к ложному срабатыванию.
Почему может, а не точно приведет? Все зависит от конструктивных особенностей извещателя. Если извещатель снабжен одним или двумя сенсорами, установленными один над другим, то вероятность ложной тревоги очень высока, если извещатель имеет более двух сенсоров с независимыми секторами обнаружения в горизонтальной области, то вероятность ложной тревоги минимальна. Блокирование извещателя. Любой ПИК извещатель может быть заблокирован, если перед источником теплового излучения и сенсором появилось какое-то препятствие. Препятствие может возникнуть вследствие естественных природных явлений (например, мокрый снег залепил оптическую систему извещателя) или целенаправленных действий злоумышленника – напыление на линзу извещателя материала, который поглощает или отражает тепловое излучение.
Осуществить маскирование нарушитель может в то время, когда система не находится в режиме охраны и к извещателю можно беспрепятственно подойти на расстояние ближе двух метров. В условиях уличной установки это не такая уж сложная задача. Поэтому снабжение уличного извещателя специальными элементами, которые сигнализировали бы о его блокировке, достаточно важно с точки зрения обеспечения безопасности. Данную особенность извещателя часто называют антимаскированием. В ПИК извещатель помещают два диода – один излучающий, другой принимающий. В норме на приемник излучение от диода не поступает, но если вблизи извещателя появляется отражающий объект, то приемник начинает принимать отраженное излучение, что является основанием для констатации факта маскирования. Недостаток данного метода состоит в том, что хотя с его помощью извещатель может обнаружить блокирование себя сторонним предметом, но не способен зарегистрировать на линзе напыления лака или снега, которые поглощают ИК-излучение. Один из производителей усовершенствовал метод и получил патент. Конструкция оптического окна (так как зеркало внутри) сделана таким образом, чтобы на специальный приемник в норме всегда поступал сигнал заданного уровня от излучающего диода, но при блокировании он увеличивался или, наоборот, уменьшался в зависимости от типа преграды (поверхность окна или вблизи перед извещателем). Комбинированные извещатели ПИК + МВ. Также достаточно распространенный тип уличных извещателей.
Основная задача комбинированного извещателя – выдача извещения тревоги при активации нескольких каналов обнаружения (логика «И»), в которых используются различные физические принципы. Данная особенность позволяет в некоторых случаях снизить вероятность возникновения ложной тревоги. Например, такие факторы, как воздействие солнечного света или динамического изменения теплового фона, будут затрагивать только секцию ПИК извещателя, но не окажут никакого влияния на МВ-секцию. Другие факторы, такие как колебание растительности или других объектов, движение животных или птиц, будут детектироваться двумя каналами, что, естественно, никак не скажется на снижении числа ложных тревог. Более того, если МВ-секция уличного извещателя лишена некоторых особенностей, то эффективность обнаружения комбинированного извещателя может быть меньше уличного ПИК извещателя.
Для пояснения этого напомним принцип действия МВ-детектора – обнаружение движения человека по регистрации доплеровского сдвига частоты отраженного от него СВЧ-сигнала. Как известно, доплеровский сдвиг определяется относительной скоростью источника и приемника, соответственно, МВ-детектор способен обнаруживать радиальное движение человека. В помещении электромагнитное излучение, отражаясь от стен, фактически полностью заполняет пространство. Поэтому, если нарушитель двигается в помещении даже поперек области обнаружения, на приемнике всегда будет присутствовать сигнал с доплеровским сдвигом. Для открытых площадок это не так. Конструктивно комбинированные извещатели можно подразделить на две группы: с одной или двумя ПИК-секциями. Комбинированные извещатели с двумя ПИК-секциями (2 ПИК + МВ), как правило, более надежны, так как каждая секция имеет свою область обнаружения (области чуть сдвинуты в вертикальной плоскости). Благодаря наличию в комбинированном извещателе МВ-секции многие производители реализуют функцию антимаскирования на основе контроля ближней зоны извещателя (около 1 метра).
Радиоволновые уличные МВ-извещатели. Большинство зарубежных производителей используют МВ-канал только в качестве второй секции в комбинированных извещателях. Но в ассортименте некоторых российских производителей можно встретить радиоволновые извещатели. Причиной этому может быть сложность создания радиоволнового извещателя, который гарантировал бы в условиях установки на улице надежную защиту с минимальным числом ложных тревог. Наибольшее распространение радиоволновые извещатели получили в области защиты периметра, так как они позволяют сформировать узкие, но очень протяженные диаграммы области обнаружения. Конструктивно они исполняются как двухпозиционные (приемник и передатчик не находятся в одном корпусе). Плюс у них есть преимущество перед активными инфракрасными барьерами – сплошная область обнаружения. Что касается однопозиционного радиоволнового извещателя (приемник и передатчик СВЧ поля в одном корпусе) с объемной областью обнаружения, то в нем должны быть реализованы дополнительные меры по увеличению обнаруживающей способности к движению в поперечном направлении и снижению ложных срабатываний по причине нахождения движущихся/колеблющихся объектов внутри и чуть далее внешней границы области обнаружения. Например, один из российских производителей использует СВЧ-сигнал не на одной, а на трех частотах для того, чтобы выделить полезный сигнал от сигналов помех, создать нечувствительные зоны вблизи извещателя для защиты от помех от пролетающих птиц и за границей обнаружения для защиты от помех, вызванных проезжающим автотранспортом. Применение двух приемных антенн, разнесенных в горизонтальной плоскости, позволяет регистрировать человека, движущегося в поперечном направлении.
Беспроводные уличные извещатели. Все беспроводные извещатели данного типа относятся к группе ПИК извещателей. Остальные разновидности извещателей движения в беспроводном исполнении на рынке пока не представлены. Причина этого видится в том, что МВ-секция детектора является активным каналом обнаружения, что значительно увеличивает энергопотребление всего устройства. Скорее всего, радиоволновой беспроводной извещатель вообще никогда не появится, а вот возможность появления комбинированного беспроводного извещателя достаточно велика. Например, на рынке не так давно появились подобные устройства сразу от нескольких производителей. Энергосбережение в них достигается за счет того, что МВ-секция не работает постоянно, а включается по регистрации ПИК-секцией подозрительного сигнала. Если мы возьмем одного производителя, то мы не найдем никаких особых различий по эффективности обнаружения и устойчивости к помехам между проводным уличным ПИК извещателем и его беспроводным аналогом. Но, естественно, есть два важных параметра, которые могут их различать. Первый – диапазон рабочей температуры. Дело в том, что беспроводные извещатели работают от автономных источников питания, у которых время разряда и ток уменьшается с понижением температуры. Например, стандартные алкалиновые батарейки практически не будут работать при понижении температуры до -20 ºС, поэтому в уличных извещателях используются литиевые батарейки.
Тем не менее необходимо всегда обращать внимание на нижнюю рабочую температуру, которая указывается в техническом паспорте изделия. Второй важный момент определяется характером доставки тревожного извещения до контрольной панели. Если для всех проводных извещателей способ один – размыкание охранного шлейфа сигнализации на 3 секунды, причем происходит это каждый раз, когда извещатель переходит в режим тревоги, то не все беспроводные извещатели посылают сигнал на контрольную панель каждый раз, когда детектируют движение. Все беспроводные системы можно разделить на две группы: с однонаправленной и двунаправленной связью. Несколько лет назад на рынке были представлены только системы с однонаправленной связью. В беспроводных ПИК извещателях, относящихся к таким системам, используется энергосберегающий режим. После регистрации тревоги и посылки радиосигнала на панель извещатель переходит в спящий режим (включается таймер на 2–3 минуты, который сбрасывается на «0» после каждого повторного детектирования движения). Таким образом, происходит значительное сокращение энергопотребления извещателя и увеличение срока службы батарейки. Но у данного метода есть существенный недостаток. Если первый радиосигнал по какой-то причине не был получен приемником (например, была помеха в эфире), то нарушитель может пересечь охраняемую область незамеченным, так как извещатель больше никаких сигналов не пошлет (минимум в течение этих 2–3 минут). Большинство двунаправленных беспроводных систем лишены подобного недостатка. Если система стоит на охране, то извещатель будет передавать радиосигнал каждый раз, когда детектируется движение. Подчеркнем, что данная особенность характерна для большинства двунаправленных систем, но не для всех. К сожалению, некоторые производители не полностью реализовали все возможности двунаправленных систем. В частности, в некоторых системах оставлен энергосберегающий режим ПИК извещателей, который используется в однонаправленных системах. Отдельно следует упомянуть о беспроводных уличных извещателях с встроенными видеокамерами. По всей видимости, это оптимальное решение для защиты открытых уличных площадок.
Данный тип оборудования пока большая редкость, хотя некоторые известные производители беспроводных систем уже разместили в своих каталогах информацию о скором появлении подобных устройств в их ассортименте. Здесь стоит обратить внимание, что беспроводной уличный ПИК извещатель с камерой является устройством видеофиксации и не относится к системе видеонаблюдения. Его основная задача – переслать видеоролик или несколько снимков на пульт централизованного наблюдения в случае тревоги ПИК извещателя. Оператор ПЦН, просмотрев такой ролик, будет владеть полной информацией о событии, истинное оно или ложное. Отметим, что не только оператор ПЦН, но и пользователь системы может получать подобные ролики в виде push-уведомлений, электронных писем или MMS-сообщений. Для реализации системы видеофиксации, как правило, требуется двунаправленная радиосвязь между извещателем и контрольной панелью и наличие серверного компьютера на ПЦН.
Комбинированный извещатель охраны периметра DSC LC-151
Использует две технологии для определения движения нарушителя в зоне обнаружения. Процессор цифровой обработки сигналов анализирует информацию, поступающую от ИК- и СВЧ-сенсоров, что позволяет более точно отделять перемещения нарушителя от естественных помех, движения животных и минимизировать уровень ложных тревог. Иммунитет к животным обеспечивается как за счет цифровой обработки сигналов, так и за счет установки специальной маски в линзе извещателя (15 или 36 кг.) Извещатель прост в установке: достаточно всего лишь сделать необходимую подстройку чувствительности и зоны обнаружения. Защиту от погодных воздействий обеспечивает высокий уровень герметизации корпуса и козырек. Корпус извещателя выполнен из морозоустойчивого пластика.
Уличные пассивные ИК-извещатели серии HX (OPTEX)
Созданы с использованием уникальной оптической системы на основе двух пироэлементов, которые создают область детекции повышенной плотности и обеспечивают высокую точность распознавания разницы температур. Технологии двойного экранирования пироэлемента и температурной компенсации, а также гибкая настройка зон обеспечивают точность детекции и защиту от ложных тревог. Извещатели предназначены для работы при температуре до –35°С, высота установки – до 3м. Серия представлена двумя базовыми моделями: широкоугольный извещатель HX-40 (12 м, 85°) и узкоугольный извещатель увеличенной дальности HX-80N (24 х 2 м). Кроме стандартных моделей доступны несколько модификаций – модели с защитой от маскирования, комбинированные ПИК+МВ и беспроводные.
Совмещенный ИК+МВ детектор движения с антимаскингом NVX80 (Paradox)
Активный ИК антимаскинг распознает ухудшение прозрачности линзы и предметы, блокирующие основной объектив в пределах 30 см от детектора 8 каналов обнаружения: 2- и 4-элементные ИК-сенсоры с переплетенной геометрией луча для обнаружения на коротких и дальних дистанциях (4 канала), один независимый 4-элементный ИК-сенсор для нижней зоны обнаружения (2 канала), одна МВ антенна с 2 выходами (2 канала) МВ антимаскинг позволяет обнаруживать движение в непосредственной близости (0,75м - 2м) и это расстояние регулируется. Запатентованная технология SeeTrueTM позволяет обнаруживать скрытое движение. Функция невосприимчивости к домашним животным уменьшает ложные срабатывания на коротких и средних дистанциях обнаружения. Цифровые технологии обнаружения Paradox 3-го поколения позволяют улучшить обнаружение и уменьшить вероятность ложных срабатываний Покрытие 15м х 15м. Покрытие нижней зоны обнаружения 3м х 3м. Цветной ЖК-дисплей, управляемый с помощью меню, с интуитивно понятным отображением информации. Комплексная диагностика: индивидуальное тестирование ИК, МВ и технологий антимаскинга. Функция SoloTestTM для выполнения тестового прохода Три программируемых на различные события релейных выхода. Также возможно адресное подключение по шине Digiplex EVO. Напряжение питания 9 – 16 В. Диапазон рабочих температур от -35°С до +50°С.
Извещатель для открытых площадок XD10TTAM
Цифровой комбинированный извещатель с функцией защиты от маскирования и блокирования. Технология защиты от маскирования: Tri Anti Masking - контроль маскирования по трем каналам обнаружения. Возможность выбора режима работы каналов ИК и СВЧ по логике «И», «ИЛИ». Регулируемая зона маскирования от 0 до 1 метра. Anti Blocking Technology – запатентованная технология защиты от блокирования извещателя. Не регулируется, работает во всей зоне обнаружения. Две непересекающиеся ИК-области обнаружения. Два ИК-сенсора контролируют различные точки общей зоны обнаружения. Невосприимчивость к домашним животным 10кг, 25кг. Встроенный зуммер для настройки зоны обнаружения и теста ходьбой. Трехцветная светодиодная индикация режимов работы (отключаемая). Цифровая температурная компенсация. Фильтр УФ-света. Всепогодный корпус степень защиты IP55. Рабочее напряжение: от 9 до 15В постоянного тока. Ток потребления: 24мА при 13В постоянного тока. Дальность обнаружения СВЧ-канала от 5 до 15 м (90°). Дальность обнаружения ИК-каналов фиксирована и составляет 10м или 13м, (90°). Рабочая температура: -300С +400С. Скорость обнаружения: от 0.25 до 2.5м/с.
Уличные пассивные ИК-извещатели STA серии 500
Дальность обнаружения от 27 до 200 метров без «мертвых зон». Дополнительный датчик контролирует область 360° вокруг извещателя на расстоянии 1 м. Зеркальная оптика, кварцевое стекло, защита от маскирования, стабильная работа при температуре до -50 °С, высота установки до 4 м. Интегрированный универсальный кронштейн с кабель-каналом. Трехмерный тампер с дополнительной защитой от медленного поворота. Опциональный встраиваемый IP-модуль позволяет осуществить передачу тревожных и служебных сообщений по протоколу TCP/IP, обеспечивает питание извещателя по PoE и дает возможность гибкой интеграции в различные системы видеонаблюдения и контроля доступа. Также доступны версии для беспроводных систем с пониженным энергопотреблением.
Уличный беспроводной ПИК- извещатель Tower 20 AM PG2 (Visonic)
Уличный извещатель Tower 20AM PG2 обладает высоким уровнем помехозащищенности, защитой от блокировки извещателя по ИК-каналу, защитой оптики от вандализма. Инновационная технология OCTA-QUADTM эффективно отличает движение нарушителя от источников помех в сложных погодных условиях. Извещатель имеет восемь независимых ИК-сенсоров, каждый из которых оптически связан со своим сектором зоны обнаружения в горизонтальной плоскости. OCTA-QUADTM, зеркальная оптика и цифровая обработка обеспечивает эффективное обнаружение при минимальной вероятности ложной тревоги. В извещателе используется двунаправленная радиосвязь PowerG, которая обеспечивает гарантированную доставку извещений, программирование извещателя с контрольной панели или дистанционно с сервера. Дальность радиоканала превышает 1800 метров в прямой видимости. Область обнаружения: 12м/900. Невосприимчивость к животным: 18кг. Диапазон рабочих температур от -35°С до +60°С. Защита от солнечного света: 25000 люкс. Совместимость: панели серии
PowerMaster. СтОп HX-40RAM (Аргус-Спектр, Optex)
Извещатель охранный радиоканальный оптико-электронный уличный.
Пироэлемент – 94 зоны детекции. Двойная схема обработки сигнала. Запатентованное двойное экранирование пироэлемента. Функция ограничения зоны детекции (4/ 5,5/ 9/ 12 м). Настенный кронштейн и защитный козырек в комплекте. Параметры радиоизвещателя программируются через приёмно-контрольное устройство посредством беспроводного интерфейса. Приёмно-контрольное устройство, за которым закреплен «СтОп-2P», осуществляет автоматическое управление мощностью излучения радиоизвещателя в зависимости от качества связи. Извещатель осуществляет автоматическую подстройку частоты приема и излучения, приводя ее в соответствие частоте приёмно-контрольного устройства, за которым он закреплен.
Опубликовано в Журнале «ТЗ» («Технологии Защиты»), 4/14
