Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Радиоволновые извещатели для охраны периметра

В рубрику "Охранная и охранно-пожарная сигнализация, периметральные системы" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

С.Г. Анюхин
Старший научный сотрудник ГУ НИЦ "Охрана" ГУВО МВД России

Радиоволновые извещатели для охраны периметра

Радиоволновые периметровые извещатели представляют собой охранные устройства, в работе которых используется излучение сверхвысокочастотной электромагнитной энергии (СВЧ-излучение). Охрана периметра является одной из приоритетных задач в деле раннего обнаружения и пресечения угроз несанкционированного доступа на охраняемую территорию. Проблемы, возникающие на пути решения этой задачи, весьма разнообразны.

Назначение

Популярность радиоволновых извещателей обусловлена удобством эксплуатации, надежностью в работе, возможностью совмещения со всеми известными приборами для охраны объектов, включая системы теленаблюдения. Рекомендуемая область применения такого извещателя – блокировка внешнего периметра здания и территории предприятия (завода, базы, склада, гаражного кооператива, автостоянки), имеющих сплошные ограждения из деревянных, бетонных, кирпичных конструкций или из сетки "рабица". Извещатель состоит из передатчика и приемника, между которыми создается сплошной радиоволновой барьер эллипсоидной формы. Такой барьер сложно преодолеть без специальных средств и предварительной подготовки. Автоматическая адаптация к уровню сигнала позволяет устанавливать извещатели на участках периметра меньших, чем максимальная дальность действия, а также обеспечивать охрану проходов, коридоров и остекленных проемов в помещениях.

Помехи

На извещатели, эксплуатируемые на открытом пространстве, воздействуют разнообразные помехи, а именно:

  • колебания крон деревьев, кустов и травы;
  • вибрация металлических предметов (сетка "рабица");
  • пролет птиц в ближней зоне;
  • пересечение зоны мелкими животными;
  • проезд транспортных средств за пределами зоны обнаружения;
  • метеоосадки (дождь, град, снег);
  • порывы ветра до 30 м/с.

Извещатели предназначены для использования в трудных природных условиях и адаптированы к воздействию большей части помех. Кроме того, в процессе сертификации устройства проверяют на устойчивость к импульсным помехам, нелинейным искажениям и провалам напряжения в сети, а также к воздействию электростатических разрядов и электромагнитных полей. Извещатели также проверяются на пожарную безопасность в аварийном режиме работы и при нарушении правил эксплуатации.

Принципы

Принцип действия извещателя основан на регистрации и анализе волн, излучаемых передатчиком на приемник. Если нарушитель в зоне обнаружения отсутствует, амплитуда радиоимпульсов изменяется только под влиянием условий распространения радиоволн (дождь, снег, колебания травы, ветвей кроны деревьев и т.д.). Эти изменения представляют собой шумовую помеху приема. Передвигающийся в зоне обнаружения нарушитель вызывает модуляцию СВЧ-сигнала, глубина и форма которой зависят от роста и массы тела нарушителя, скорости движения, места пересечения участка, рельефа. Изменения параметров модуляции сигнала обрабатываются микропроцессором. Он анализирует амплитудные и временные характеристики принятого сигнала и в случае их соответствия критериям, заложенным в алгоритме обработки для модели нарушителя, формирует извещение о тревоге.

Любой тип извещателя, предназначенного для охраны периметра, обладает конечной помехоустойчивостью и под воздействием помех будет с определенной вероятностью выдавать ложные тревоги. Поэтому чувствительность радиоволнового извещателя определяется минимальным значением коэффициента модуляции при движении нарушителя в полный рост или согнувшись, так как повышение чувствительности до уровня, при котором возможно распознать ползущего нарушителя, резко уменьшает помехоустойчивость прибора. Такой подход к определению чувствительности позволяет исключить ложные тревоги от воздействия таких факторов, как пролет через зону птиц и мусора, пересечение периметра мелкими животными, раскачивание порывами ветра травы высотой менее 0,3 м.

Проблемы и решения

Рассмотрим основные проблемы эксплуатации извещателей.

Максимальные значения ширины и высоты зоны обнаружения извещателя зависят от длины волны излучаемого СВЧ-сигнала и расстояния между приемником и передатчиком.

При установке извещателя на определенной высоте от земли сигнал на антенне приемника формируется двумя потоками (лучами) радиоволн, исходящими от передатчика: прямым лучом и лучом, отраженным от грунта. Сумма энергии этих лучей будет составлять величину напряжения на выходе детектора приемника, которое зависит от фазы распространяемого в лучах электромагнитного поля. В свою очередь фаза зависит от высоты установки приемника и передатчика, рельефа и состояния грунта.

По результатам испытаний выработаны требования к состоянию охраняемого периметра и требования к размещению извещателя. Для обеспечения устойчивой работы радиоволновых извещателей передатчик и приемник должны быть установлены на высоте от 0,8 до 0,9 м на столбах, глубоко вкопанных в землю. Крепление блоков на столбах должно быть достаточно надежным, чтобы порывы ветра не нарушали ориентировку передатчика на приемник. Такая установка увеличивает высоту зоны обнаружения и обеспечивает суммирование энергии прямых и отраженных лучей, что позволяет повысить запас по уровню принимаемого сигнала. Данный запас для извещателя должен составлять величину не менее 9–12 дБ. Для того чтобы сохранить заявленный запас, уровень которого является одним из важнейших параметров, определяющих устойчивость извещателя к изменениям природных условий, необходимо подготавливать и обслуживать охраняемый периметр.

Использование радиоволновых извещателей требует выполнения следующих условий:

  • неровности грунта не должны превышать ±0,3 м на расстоянии до 5 м;
  • высота травяного покрова должна быть не выше 0,3 м, а снежного покрова – 0,5 м;
  • должны отсутствовать посторонние предметы (в том числе кусты, кроны деревьев).

Если участок соответствует указанным требованиям, то отношение сигнал/шум оптимально и достаточно для стабильной работы извещателя при сезонных изменениях внешней среды. Неровности поверхности высотой больше 0,3 м могут отрицательно повлиять на эффективность системы. В таких случаях вопрос о применимости извещателя в данных условиях определяется опытным путем.

Размещение извещателя на объекте в непосредственной близости к ограждению, особенно вибрирующему (плохо закрепленная сетка "рабица"), вблизи зарослей кустов, углов зданий приведет к возрастанию количества ложных тревог, пропуску нарушителей, к его неработоспособности, что объясняется интерференцией радиоволн от передатчика и радиоволн, отраженных от перечисленных объектов (неоптимальное сложение на приемнике). Также не допускается установка блоков извещателя ближе чем в 5 м от мест, где возможен ливневый сток воды или обрушение снега в зоне обнаружения.

Важным параметром, связанным с отражением энергии, является минимальное расстояние, при котором допускается проезд автотранспорта вдоль зоны обнаружения без выдачи извещения о тревоге. Данное условие критично при эксплуатации извещателя в городских условиях, где условия эксплуатации предъявляют более жесткие требования к извещателю. В настоящее время проблема решается с помощью цифровой технологии анализа сигнала, которая получила название DIGITON. Микропроцессорная обработка сигнала позволила получить хорошую селекцию сигнала помех, производимых движущимся автотранспортом. Современные извещатели, установленные на расстоянии не менее 2 м от автомагистрали, не реагируют на плотный поток автомобилей. Также данная технология позволяет проводить автоматическую настройку извещателя при установке на объекте и продолжать самостоятельную подстройку, контроль его работоспособности при эксплуатации.

Диапазон обнаруживаемых скоростей для линейных извещателей намного больше, чем диапазон скоростей для радиоволновых извещателей, используемых для охраны помещений. На открытом пространстве у нарушителя больше возможностей для пересечения сравнительно узкой зоны обнаружения. Поэтому минимальная скорость выбирается в пределах от 0,1 до 0,3 м/c, а максимальная – от 7 до 10 м/с. При завышенном значении минимальной скорости возможно пересечение зоны под острым углом к оси, соединяющей передатчик и приемник, то есть по диагонали. При заниженном значении максимальной скорости возможен пропуск прыжка нарушителя с ограждения.

Недостатком данных извещателей является наличие мертвых зон длиной от 3 до 5 м вблизи передатчика и приемника. В пределах мертвой зоны возможно проникновение нарушителя в положении согнувшись (барьер здесь формируется не полностью и граница зоны обнаружения проходит примерно на высоте 0,8 м). Также если максимальная обнаруживаемая скорость менее 7 м/с, пересечение луча на максимально большой скорости может быть воспринято извещателем как помеха (кратковременное перекрытие луча), без выдачи извещения о тревоге.

Для устранения первого недостатка передатчики и приемники устанавливаются с перекрытием зон обнаружения (на длину мертвых зон). Этот способ можно применять при охране замкнутого периметра или при блокировании участка двумя и более извещателями (при последовательной установке нескольких извещателей) для исключения преодоления зоны обнаружения над местом установки блоков.

Существуют извещатели, которые работают на более низкой частоте излучения (2,5 ГГц). Эти извещатели не имеют мертвых зон, более устойчивы к вибрации, колебаниям травы, кустов и крон деревьев. Такой извещатель имеет широкую диаграмму направленности антенн и поэтому не требует точной юстировки блоков; достаточно направить их друг на друга, не применяя дополнительного оборудования для контроля уровня сигнала на приемнике. Однако он обладает более широкой зоной обнаружения и меньшей дальностью действия, чем извещатели, рассмотренные ранее.

Современные извещатели имеют функции контроля работоспособности и защиты от саботажа другим передатчиком. В момент включения питания приемник проверяет идентификационный код передатчика, запрограммированный в процессоре приемника. В дежурном режиме код периодически передается на приемник. При воздействии внешнего электромагнитного поля другого передатчика, код которого не совпадает с кодом штатного передатчика, выдается извещение о тревоге.

Некоторые извещатели излучают достаточно большую мощность, чтобы можно было увеличить расстояние между передатчиком и приемником. Однако необходимо помнить, что плотность потока энергии, измеренная на расстоянии 0,05 м от антенны передатчика, не должна превышать допустимых величин, регламентируемых нормативными документами. Во многом эти ограничения обусловлены экологической безопасностью применяемых извещателей, так как они излучают СВЧ-энергию.

Надеемся, что наши рекомендации помогут вам в полной мере оценить достоинства радиоволновых извещателей и избежать трудностей в их применении. Извещатели создают объемные радиоволновые барьеры, которые не могут быть преодолены без применения специальных технических средств, но для обеспечения их устойчивой работы необходима тщательная подготовка и систематическое обслуживание.

Радиоволновые извещатели для охраны периметра

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #5, 2004
Посещений: 17111

  Автор

Анюхин С. Г.

Анюхин С. Г.

Старший научный сотрудник ГУ НИЦ "Охрана" ГУВО МВД России

Всего статей:  2

В рубрику "Охранная и охранно-пожарная сигнализация, периметральные системы" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций