Фото 1. ИК-датчик беспроводной охранной системы Автогард

Зона чувствительности датчика имеет протяженность 30 м; ширина зоны на максимальном удалении от датчика – около 2 м. Датчики снабжены втулками для крепления на винтовых кронштейнах. С помощью ленточных стяжек датчики можно также устанавливать на элементах ограды, деревьях и т.п.

Сигналы тревоги от датчиков подаются на 8-зонную контрольную панель (фото 2). Панель имеет звуковую и световую индикацию тревоги в зонах охраны; имеется также светодиод, указывающий на разряд батарей датчиков. Приемник сигналов тревоги при работе со встроенной антенной обеспечивает протяженность радиоканала до 1,5 км в открытом пространстве и 300 м в районах застройки. Для повышения надежности радиоканала можно использовать также выносную антенну или специальный антенный усилитель. Панель, кроме сетевого источника питания, снабжена встроенной аккумуляторной батареей, обеспечивающей работоспособность панели в течение 36 часов. Контрольная панель содержит индивидуальные выходные реле тревоги для каждой из восьми зон охраны.

Фото 2. Контрольная панель системы Автогард

Конфигурацию системы Автогард можно изменять в зависимости от параметров объекта. В базовом варианте система состоит из контрольной панели и восьми датчиков; этот комплект помещается в специальном транспортном чемодане для удобства перевозки. Базовый комплект может защитить периметр общей протяженностью до 240 метров. Для защиты более протяженных периметров к контрольной панели можно подключать дополнительные датчики – до 10 датчиков к каждой из зон панели. Таким образом, с одной контрольной панели можно защитить периметр протяженностью более 2 км.

Охранная система StealthGuardфирмы Sensor Electronic Limited отличается от системы Автогард контрольной панелью, которая выпускается в носимом исполнении (фото 3). По параметрам датчиков и возможностям расширения система аналогична комплекту Автогард. Контрольная панель системы StealthGuard конструктивно оформлена в виде компактного блока с автономным питанием. Панель предназначена для использования вне помещений, ее корпус герметизирован по нормам IP66. Панель имеет режимы световой и звуковой индикации сигналов тревоги. Контрольная панель системы StealthGuard не имеет выходных реле тревоги, но с помощью дополнительного коммуникатора ее можно подключать по радиоканалу к центральной станции охраны.

Комплект StealthGuard в свернутом виде размещается в ударопрочном чемодане размером 43х34х11 см.

Фото 3. Контрольная панель и датчики беспроводной системы StelthGuard

Различные пассивные ИК-датчики для охраны периметров выпускает компания Arkonia(Великобритания). В качестве примера на фото 4 показаны пассивные ИК-датчики серии ARK9130, предназначенные для эксплуатации в сложных атмосферных условиях. Датчики выполнены в жестких металлических корпусах, герметизированных по нормам IP67. Пироприемники датчиков серии ARK9130 содержат чувствительные элементы из танталата лития. Прецизионные линзы выполнены не из полимера, обычного для большинства пассивных ИК-датчиков, а из германия. Верхний из показанных на фото 4 датчиков – ARK9133 – позволяет обнаружить человека на расстоянии не менее 100 м. Длина датчика – 173 мм, максимальный диаметр – 49 мм. Угловая ширина чувствительной зоны датчика – 4 градуса.

Нижний датчик, показанный на фото 4 (типа ARK9135), имеет дальность действия 15 м; его чувствительная зона имеет угловую ширину около 30 градусов. В данной ситуации этот датчик используется для перекрытия “мертвой зоны” верхнего датчика. Длина датчика ARK9135 – 98 мм, максимальный диаметр – 25 мм.

Фото 4. Пассивные ИК-датчики серии ARK9130
фирмы Arkonia (Великобритания)

Приборы серии ARK9130 разработаны в соответствии с требованиями министерства обороны Великобритании и используются, в частности, для охраны временных стоянок авиационной техники.

Датчики серии ARK9130 отличаются очень низким энергопотреблением (140 мкА при напряжении 5 … 16 В). Это позволяет объединить датчик с портативным радиопередатчиком сигналов тревоги и использовать его в качестве беспроводного охранного прибора, который можно при необходимости эффективно замаскировать. Специфическая особенность датчика – возможность определения направления движения нарушителя с помощью дифференциальной схемы пироприемника. Дифференциальный приемник позволяет также реализовать автоматическое регулирование порога срабатывания, а также компенсацию помех от дождя, града, тумана и других неблагоприятных внешних воздействий. Датчики невосприимчивы к радиочастотному излучению напряженностью до 50 В/м в диапазоне частот от 10 кГц до 18 ГГц и сохраняют работоспособность при засветке солнечными лучами.

Датчики серии ARK9130 выпускаются в двух модификациях – с релейными выходами и с интерфейсом RS485. В обеих версиях датчики позволяют осуществлять просмотр последних десяти тревожных событий, проводить тестирование, а также дистанционную регулировку чувствительности.

Датчики типа ARK9133 используются в составе комплекта Hornet, состоящего из пассивного ИК датчика и портативного радар-сенсора (фото 5). В комплекте ARK9101 ИК датчик смонтирован на корпусе радара; он используется для включения радара, если в поле зрения теплового датчика попадает посторонний предмет. ИК датчик обнаруживает нарушителя на расстояниях до 100 м; зона чувствительности радар-сенсора имеет угловую ширину зоны чувствительности около 45 градусов. Сигнал радара анализируется встроенным микропроцессором, позволяющим распознавать типовые образы нарушителя с помощью алгоритма Быстрого Преобразования Фурье (БПФ). После завершения обработки информации радара сигналы тревоги передаются на пост контроля с помощью встроенного радиопередатчика. Сигнал тревоги содержит также результаты обработки сигналов сенсоров (“человек”, “автомобиль”, “движение справа налево” и т.п.).

Фото 5. ИК-датчик ARK9130, объединенный с радар-сенсором (фирма Arkonia, Великобритания)

Модификация такого сдвоенного сенсора, получившая наименование ARK9102, отличается тем, что вместо радиопередатчика сигналов тревоги здесь установлен трансивер. Он позволяет активировать радар-сенсор также по сигналам от удаленных датчиков (пассивных ИК, геофонных, магнитных и т.п.). Конфигурационная программа, поставляемая вместе с датчиком, работает на платформе РС и позволяет устанавливать все необходимые рабочие параметры системы.

В варианте исполнения ARK9104 отсутствует передатчик сигналов тревоги; здесь для трансляции сигналов тревоги используется реле, управляющее подключенным исполнительным оборудованием. Вместо передатчика тревоги здесь установлен приемник, на который поступают сигналы управления от внешних датчиков с радиоканалом.

Во всех вариантах исполнения комплект питается от встроенных литий-ионных батарей или внешних аккумуляторов. Радары работают в J-диапазоне, выходная мощность радара – 8 мВт. Передатчик (трансивер) сигналов тревоги использует FSK-модуляцию при скорости потока 1200 Бод. Мощность передатчика сигналов тревоги – 1…3 Вт. Напряжение встроенных батарей – 12 В; токи питания в дежурном режиме – 0,7 мА, в активном режиме – 500 мА. По электромагнитной помехозащищенности и стойкости к вибрациям система соответствует требованиям английских военных стандартов. Диапазон рабочих температур системы – от -40⁰ до +58⁰ С. Конструктивные особенности и “полевое” исполнение позволяют эффективно использовать датчики серии Hornetв самых неблагоприятных климатических условиях, скрытно размещая их среди растительности и т.п.

Объединение пассивных ИК-датчиков серии ARK9130 с видеокамерами, снабженными автономным питанием и радиоканалом для передачи видеосигналов, позволяет весьма эффективно решить задачу охраны периметра. Компоненты такой быстроразворачиваемой системы, получившей название Scout, показаны на фото 6 и 7. ИК-датчик типа ARK9134 с дальностью действия 30 м укреплен на корпусе видеокамеры (фото 6). Комбинированный датчик Scout снабжен радиопередатчиком видеосигналов и встроенными источниками питания (8 элементов типа “АА”), которые обеспечивают работы комплекта в течение 30 дней.

Фото 6. Датчик серии Scout фирмы Arkonia

Фото 7. Базовая станция для датчиков серии Scout

При срабатывании ИК-датчика видеокамера активируется и видеосигналы вместе с идентификационными сигналами тревоги передаются на базовую станцию (фото 7). Продолжительность передачи видеосигналов при тревоге – 16 секунд. На базовой станции установлен портативный жидкокристаллический видеомонитор с диагональю 142 мм и блок записи видеосигналов. К станции одновременно подключаются до шести датчиков типа Scout. Накопитель видеосигналов обеспечивает продолжительность записи до 3-х часов; все записываемые сигналы дополняются сигналами идентификации, времени и даты. Базовая станция транслирует получаемые сигналы тревоги от датчиков на пейджеры, которые находятся у сотрудников охраны.

Металлические корпуса датчиков Scout отличаются жесткостью и герметичностью. Датчики снабжены кронштейнами, с помощью которых приборы можно устанавливать на плоской поверхности или крепить прямо на грунте. Габаритные размеры датчика (ИК-сенсор и видеокамера) – 130х78х55 мм, масса – 1 кг. Черно-белая видеокамера снабжена 25-мм объективом и имеет чувствительность 0,1 люкс. Базовая станция размещается в транспортном чемодане размерами 460х360х150 мм, масса станции – 10 кг. Станция питается от двух встроенных аккумуляторов емкостью по 7,2 А ч; продолжительность работы станции без перезарядки – 3 суток.

Радиолучевые быстроразворачиваемые СВЧ-датчики выпускает американская фирма Southwest Microwave.

Комплект PAC 300В (фото 8) состоит из передатчика, приемника, двух автономных аккумуляторных блоков питания, радиопередатчика сигналов тревоги, двух опорных штативов и комплекта кабелей. В системе предусмотрено применение сменных антенн, позволяющих выбирать оптимальную длину зоны чувствительности: 30 м, 107 м или 183 м. Ширина зоны чувствительности регулируется в пределах от 0,6 до 12 метров подбором антенны и установкой чувствительности приемника. Блоки приемника и передатчика располагаются на высоте 45 – 81 см над поверхностью земли.

Передатчик системы PAC 300В работает на частотах от 9,4 до 10,525 ГГц (Х-диапазон) в импульсном режиме с пиковой мощностью 10 мВт и средней мощностью 5 мВт. Применение полевых GaAs активных приборов позволило сократить потребление тока приемником и передатчиком до 20 мА (при напряжении12 В) и обеспечить непрерывную работу комплекта в течение 190 часов от двух аккумуляторных батарей емкостью 5 А час. Радиопередатчик сигналов тревоги расположен рядом с блоком СВЧ-приемника; он обеспечивает линию связи протяженностью до 1,6 км.

Фото 8. Быстроразворачиваемые радиолучевые датчики
M.I.L. PAC 300 компании Southwest Microwave (США)

По заявлениям разработчиков, система PAC 300B с вероятностью 0,99 обнаруживает передвигающегося в полный рост или на четвереньках человека массой от 35 кг при скоростях движения от 0,03 до 15 м/сек. Полная масса комплекта PAC 300B составляет 40 кг; диапазон рабочих температур – от -40⁰ до +66⁰ С.

Модификация описанной выше системы, PAC 310B, отличается тем, что в ней используется диапазон частот 24 ГГц (К-диапазон), менее подверженный помехам от авиационных радаров. Предельная дальность обнаружения увеличена до 457 м; в системе применена регулируемая схема ограничения длины зоны чувствительности (Range Cut-Off).

Упрощенные версии лучевых СВЧ-датчиков фирмы Southwest Microwave, выпускаемые под наименованиями PAC 375CиPAC 385, работают соответственно в Х-диапазоне (регулируемая длина зоны до 61 м) и К-диапазоне (длина зоны до 122 м).

Компания Perimeter Products, Inc. (США) выпускает СВЧ-датчики, применяемые для быстроразворачиваемых систем охраны объектов в полевых условиях.

В качестве однопозиционных или двухпозиционных датчиков здесь используются модификации описанного выше сенсора серии TMPS-21000(фото 9).

Фото 9. СВЧ-датчик серии TMPS-21000 фирмы Perimeter Products, Inc. (США)

Двухпозиционные датчики типа TMPS-21100 используют для организации линейных рубежей вокруг временных стоянок техники. Длина одной зоны охраны такого датчика – до 150 м; датчики имеют регулируемую ширину зоны обнаружения и имеют режим ограничения дальности (Range-Cut-Off) для устранения влияния предметов, расположенных вне зоны охраны.

Однопозиционный датчик типа TMPS-21200 располагают в центре охраняемой зоны, например, на верхней плоскости охраняемого самолета или автомобиля. Антенна датчика формирует чувствительную зону в виде цилиндра радиусом до 48 м. Рабочая частота датчика – от 5,725 до 5,850 ГГц; диапазон обнаруживаемых скоростей движения объекта – от 0,025 до 31 м/сек.

Датчик имеет встроенную схему для ограничения радиуса чувствительности, что позволяет исключать сигналы ложной тревоги от предметов, расположенных вне охраняемой зоны. Сигналы тревоги передаются по кабелю или по радиолинии. В состав системы входит радар с круговой диаграммой и радиусом действия до 4 м, используемый для охраны ближних подступов к датчику. Для питания датчика используется встроенная аккумуляторная батарея, работающая без перезарядки в течение 33 часов.

В варианте TMPS-21300 однопозиционный датчик имеет полусферическую диаграмму чувствительности и предназначен для охраны территорий объектов от вторжений с воздуха. Радиус чувствительной полусферы регулируется в пределах от 22 до 78 метров. Датчик генерирует сигнал тревоги по заданному алгоритму, реагируя только на вход в охраняемую зону, только на выход из нее или на оба действия нарушителя. Диапазон регистрируемых скоростей объекта – от 0,44 до 26,7 м/сек (от 1,6 до 96 км/час).

К классу универсальных многоцелевых быстроразворачиваемых систем можно отнести периметральный охранный комплекс Classic 2000 (Великобритания) [4]. В системе используется комплект скрытых датчиков, оперативно устанавливаемых на поверхности земли или под землей, которые позволяют обнаруживать и классифицировать движущихся людей и средства транспорта.

Каждый датчик системы Classic 2000 имеет автономное питание и конструктивно объединен с ЧМ-радиопередатчиком сигналов тревоги, работающим в диапазоне 148 ... 155 МГц. Приемником сигналов тревоги является монитор, контролирующий состояние до 99-ти датчиков; частотный интервал между каналами составляет 25 кГц. Передача ведется с использование бифазного кода Манчестера со скоростью потока 2344 бит/с.

В комплект Classic 2000 входят датчики нескольких типов:

• многофункциональные датчики, конструктивно объединяющие сейсмические геофонные сенсоры или пьезоэлектрические вибрационно-чувствительные кабели и пассивные ИК-датчики;
• дифференциальные датчики температуры (пассивный ИК-сенсор в комбинации с сейсмическим сенсором или ИК-сенсор в комбинации с магниточувствительным сенсором);
• датчики магнитного поля, объединенные с ИК-датчиками;
• контактные датчики (датчики давления).

Все датчики объединяются в группы в соответствии с конфигурацией зон охраны.

Геофонные (фото 10) и пьезоэлектрические (фото 11) датчики системы Classic 2000 позволяют не только обнаруживать, но и классифицировать нарушителя, выделяя три категории:

• гусеничное транспортное средство;
• колесное транспортное средство;
• человек.

Фото 10. Геофонный датчик системы Classic 2000 (Великобритания)

Фото 11. Пьезоэлектрический датчик системы Classic 2000

Сенсор геофонного датчика характеризуется следующими параметрами:

Чувствительность 18,8 В/м/сек
Резонансная частота 14 Гц
Коэффициент затухания 0,18
Сопротивление катушки 300 Ом
Индуктивность катушки 72 мГн
Рабочее положение Горизонтальное, +/-8⁰

Расстояние, на котором геофонный датчик обнаруживает объект, зависит от типа и состояния почвы, а также температуры воздуха. Так, при сухой теплой погоде радиус обнаружения пешехода составляет до 25 м (с вероятностью 95%), а транспортное средство с вероятностью 80% обнаруживается на расстояниях не менее 30 м. При этом система позволяет определить не только наличие объектов, но также определить их количество. Размеры корпуса датчика (преобразователь и передатчик) с батареями питания – 120х120х52 мм, размер собственно геофонного сенсора – 100х29 (диаметр) мм.

Пьезоэлектрические кабельные датчики (фото 11) обнаруживают пешехода на расстояниях не менее 25 м, а транспорт – на расстояниях не менее 30 м. Для обоих датчиков вероятность обнаружения возрастает при увеличении скорости движения объекта. Корпус датчика по размерам аналогичен корпусу геофонного датчика, длина пьезокабеля на катушке составляет 100, 200 или 500 м.

Пассивные ИК-датчики системы Classic 2000, диаграмма чувствительности которых имеет форму двух почти параллельных лучей, позволяют определять направление движения объекта, пересекающего зону обнаружения. Датчики снабжены линзами и фильтрами из германия и регистрируют тепловое излучение в диапазоне длин волн 7,5 ... 13 мкм. Угол между лучами диаграммы датчика равен примерно двум угловым градусам. Датчики обнаруживают объект, если его температура отличается от температуры фона, по крайней мере, на 2⁰ С. С помощью специальных креплений ИК-датчики устанавливают либо на поверхности земли, либо на стволах деревьев. ИК-датчик обнаруживает человека на расстоянии не менее 60 м, а автомобиль – на расстояниях не менее 120 м. Размеры корпуса датчика – 120х120х52 мм, размеры ИК-элемента – 182х46 (диаметр) мм.

Магниточувствительные датчики системы Classic 2000имеют следующие параметры:

Динамический диапазон +/- 100 мкТл
Чувствительность 13,4 мВ/мкТл
Линейность лучше 5%
Полоса частот 0...15 Гц (типичная)

Диапазон обнаружения с помощью магнитных датчиков определяется внешними факторами – магнитным полем Земли, полями рассеяния силовых кабелей, наличием рядом крупных металлических предметов и т.п. Человека такие датчики регистрируют только в тех случаях, когда он имеет при себе ферромагнитные предметы (оружие). Транспортные средства обнаруживаются на расстояниях не менее 50 м (в зависимости от скорости).

В 2002 г. компания Geoquip (Великобритания) объявила о выпуске “быстроразворачиваемой” версии радиоволновой системы, получившей название RAFID-RDS. Новая система предназначена для охраны временных объектов и применяется в основном для военных целей. Сенсорные кабели, выполняющие роли передающей и приемной антенн, укладываются непосредственно на грунт. Электронные блоки системы снабжены специальными разъемами и могут быть дополнены радиоканальной аппаратурой передачи сигналов тревоги.

Интерес к созданию быстроразворачиваемых систем проявляет итальянская компания GPS Standard, известная прежде всего своими периметральными охранными системами с гидравлическими подземными сенсорами. В 2003 г. эта фирма объявила о создании быстроразворачиваемой периметральной охранной системы с сенсорными кабелями, получившей название Mobile WPS. Система построена на принципах, использованных ранее при разработке “стационарной” системы WPS, и предназначена для охраны небольших участков территорий. Чувствительным элементом, как и системе-прототипе, здесь является сенсорный кабель с центральной жилой из нержавеющей стали, генерирующий электрический сигнал при растяжениях или деформациях. В новой системе быстроразворачиваемый сигнальный барьер формируется из чувствительных модулей протяженностью по 2 метра, из которых можно собирать барьеры необходимой длины (обычно не более нескольких десятков метров). Сигналы от сенсорных кабелей подаются на концентратор, который проводит оценку получаемых сигналов и передает их далее на анализатор. Анализатор настраивается с помощью компьютера, подключаемого через интерфейс RS-232. Анализатор позволяет отстроиться от фоновых и атмосферных шумов или термических эффектов, возникающих в сенсорных кабелях. Анализатор новой системы выполнен в носимом варианте и располагается в транспортном чемодане.

Одновременно с созданием системы Mobile WPS компания GPS Standard объявила о разработке мобильного комплекса видеонаблюдения Mobile CCTV, предназначенного для охраны периметров временных полевых объектов. До восьми стационарных видеокамер и 2 скоростных поворотных видеокамеры располагаются в полусферическом кожухе (фото 12). Кожух устанавливается на выдвижной опоре высотой до шести метров, монтируемой на автомобиле или колесной платформе. Система позволяет вести круговой обзор территории в радиусе 50 м. Кожух герметизирован по нормам IP68, что обеспечивает функционирование оборудования в самых сложных климатических условиях. Камеры позволяют работать в ближнем ИК-диапазоне; все они снабжены детекторами движения, отличающимися высоконадежными алгоритмами обнаружения. Комплекс имеет в своем составе средства видеоконтроля, управления видеокамерами и архивирования всех сигналов.

Фото 12. Мобильный комплекс видеонаблюдения
для охраны периметров
фирмы GPS Standard (Италия)

Заключение

Очевидно, что быстроразворачиваемые периметральные системы характеризуются своими специфическими чертами, обусловленными особенностями их применения.

Здесь нельзя выделить какую-либо одну систему, которая могла бы считаться самой лучшей и универсальной.

Быстроразворачиваемые автономные комплексы должны обеспечивать более широкие возможности для гибкого конфигурирования оборудования непосредственно на объекте, чем традиционные “стационарные” системы. Они должны быть более экономичными и портативными, чем стационарные. К ним зачастую предъявляются более высокие требования по маскируемости компонентов. Вместе с тем очень важно, чтобы быстроразворачиваемая автономная система была проста в установке и настройке и не требовала высококвалифицированного персонала для обслуживания.

Описанные выше комплексы в большей или меньшей степени отвечают перечисленным требованиям. Однако при выборе и проектировании быстроразворачиваемых или автономных систем охраны необходимо учитывать множество факторов - рельеф местности, топографию объекта, окружающие природные условия, индустриальные помехи, организацию службы охраны и др. Системные интеграторы должны не только хорошо ориентироваться в разнообразии выпускаемых систем, но также внимательно следить за техническим прогрессом в этом динамично развивающейся области охранных технологий.