Класифікація технічних засобів охорони, їх основні тактико-технічні характеристики

 

Технічні засоби охорони (ТЗО) – це базове поняття, що означає апаратуру (вид техніки), яка використовується у складі комплексів (систем) технічних засобів, застосовуваних для охорони об'єктів (територій, споруджень, приміщень) від несанкціонованого проникнення.

Технічні засоби охорони – це вид техніки, призначений для використання силами охорони з метою підвищення ефективності виявлення порушника і забезпечення контролю доступу на об'єкт охорони.

Чутливий елемент – це первинний перетворювач, що реагує на вплив на нього (прямий або непрямий) об'єкта виявлення та сприймає зміни стану навколишнього середовища.

Засіб виявлення – це пристрій, призначений для автоматичного формування сигналу із заданими параметрами (сигналу тривоги, сигналу спрацьовування або оповіщення) внаслідок вторгнення або подолання об'єктом виявлення чутливої зони (зони виявлення) даного пристрою.

Відповідно до рис. 2.1 технічні засоби охоронної сигналізації входять до складу комплексу технічних засобів охорони разом з технічними засобами спостереження, засобами керування доступом і допоміжними засобами, об'єднаними загальним оперативно-тактичним завданням. Як правило, це автоматизовані системи охорони. Узагальнена структурна схема АСО подана на рис. 2.1.

У свою чергу комплекс ТЗО в сукупності з інженерними засобами охорони (інженерно-будівельними спорудами, що перешкоджають проникненню порушника), об'єднані для вирішення загального завдання з охорони об'єкта, утворюють закінчений комплекс інженерно-технічних засобів охорони.

Під комплексом ТЗОС розуміється сукупність функціонально зв'язаних засобів виявлення, системи збору і обробки інформації і допоміжних засобів і систем (системи тривожного оповіщення, системи охорони периметра і т.д.), об'єднаних завданням з виявлення порушника.

Під системою збору і обробки інформації (СЗОІ) розуміється сукупність апаратно-програмних засобів, призначених для збору, обробки, реєстрації, передачі й подання операторові інформації від засобів виявлення, для дистанційного керування пристроями (телекамерами, освітленням і т.п.), а також для контролю роботи як засобів виявлення, пристроїв, що керуються дистанційно і каналів передачі, так і власних складених елементів.

 

Рисунок 2.1 – Структура автоматизованої системи охорони

 

Апаратура СЗОІ підрозділяється на:

– станційну, що здійснює прийом, обробку, відображення і реєстрацію інформації, яка надходить від периферійної апаратури СЗОІ, а також формує команди керування і контролю працездатності;

– периферійну (периферійні блоки, концентратори), що здійснює прийом інформації від засобів виявлення, її попередню обробку (кодування) і передачу її по каналу зв’язку на центральну станційну апаратуру, а також прийом і передачу команд керування і контролю працездатності.

Структура типових варіантів побудови комплексів ТЗОС визначається розподілом логічної обробки інформації від ЗВ між станційною апаратурою і периферійними блоками (ПБ), а також способом зв'язку між ними і ЗВ. На вибір варіанта структури побудови комплексу головним чином впливають такі фактори:

– якісний і кількісний склад обслуговуючих ЗВ і ПБ (концентратори, виносні пульти сигналізації та ін.);

– ступінь централізації керування СЗОІ;

– структурні особливості охоронних об'єктів;

– вартість та надійність.

Відомі такі основні способи з'єднання станційної апаратури з периферійними блоками і ЗВ (варіанти побудови структурних схем ТЗО):

1. Радіальний (променевий) безконцентровий (рис. 2.2).

 

Рисунок 2.2 – Радіальне (променеве) безконцентрове з'єднання стаціонарної апаратури з ЗВ

 

Як правило, комплекси ТСОС із радіальною безконцентровою структурою мають такі основні особливості:

– простота виконання і технічного обслуговування апаратної частини (підключення, настроювання, ремонт і т.п.);

– підключення кожного ЗВ здійснюється по окремих ланцюгах електроживлення, дистанційної перевірки і контролю стану;

– несправності, що виникають у лініях зв'язку ЗВ і вхідних ланцюгах станційної апаратури, впливають на працездатність тільки окремого каналу сигналізації, що при відповідній організації охорони не впливає на функціонування всього комплексу ТЗОС;

– значний обсяг і розгалуженість кабельних ліній (для провідних систем).

2. Радіальний (променевий) з концентраторами (рис. 2.3). Призначення концентраторів у СЗОІ різного типу може відрізнятися за різними ознаками.

 

Рисунок 2.3 – Радіальне (променеве) з концентраторами з'єднання стаціонарної апаратури з ПБ та ЗВ

 

 

Крім функцій збільшення ємності апаратури (під ємністю розуміється кількість каналів сигналізації СЗОІ, тобто кількість одиничних апаратно-програмних засобів СЗОІ, кожне з яких призначене для контролю над станом одного ЗВ і ущільнення переданої інформації концентратори можуть використовуватись для об'єднання ЗВ по ділянках блокування, автоматичної перевірки їхньої працездатності і забезпечення контролю лінії зв'язку.

В окремих системах крім названих функцій у концентратори додаються функції попередньої обробки сигналів від ЗВ. Через них здійснюється і електроживлення ЗВ.

До особливостей комплексів ТЗОС із радіальною структурою з концентраторами можна віднести такі:

– при постановці на охорону/зняття з охорони якого-небудь каналу сигналізації подача/зняття електроживлення здійснюється на всю групу каналів, підключених до одного концентратора, тобто по одній лінії зв'язку здійснюється електроживлення концентратора і усіх ЗВ, підключених до даного концентратора. Цю обставину можна не враховувати при малому енергоспоживанні ЗВ і малих відстанях від ЗВ до станційної апаратури, однак воно накладає обмеження на опір відповідних сполучних проводів при значному енергоспоживанні або при великій довжині лінії зв'язку;

– вища вартість апаратури в порівнянні з апаратурою комплексів, побудованих за радіальною безконцентровою схемою;

– при порушенні зв'язку з концентратором втрачається інформація про стан цілої групи ЗВ, підключеної до нього.

Основна перевага комплексів з такою структурою – відносно низька вартість кабельних комунікацій і відносно короткий час їхнього монтажу.

3. Шлейфовий (магістральний) без концентраторів (рис. 2.4) і з концентраторами (рис. 2.5).

 

Рисунок 2.4 – Шлейфове (магістральне) без концентраторів з'єднання стаціонарної апаратури з ЗВ

 

Рисунок 2.5 – Шлейфове (магістральне) з концентраторами з'єднання стаціонарної апаратури з ПБ та ЗВ

 

Працездатність комплексів ТЗОС зі шлейфовою структурою в основному визначається справним станом ліній зв'язку (у таких системах структура кабельних комунікацій менше розвинена, ніж у радіальних ТЗОС), оскільки виникнення короткого замикання в лінії повністю порушує роботу комплексу, а у випадку обриву в робочому стані залишається тільки та частина комплексу, з якою підтримується зв'язок. Тому останнім часом використовується резервування сполучних ліній і вузлів. При цьому подача електроживлення і зв'язок з пристроями комплексу здійснюється по двох незалежних шлейфах. Отже, при виході з ладу одного з них працездатність комплексу підтримується за рахунок іншого. Однак у цьому випадку вартість кабельних ліній і електромонтажних робіт збільшується практично у два рази. Також на працездатність комплексу ТЗОС зі шлейфовою структурою великий вплив здійснює організація електроживлення ЗВ, тому що живлення має подаватися обмеженою кількістю проводів і має ураховуватися сумарний струм споживання всіх ЗВ і концентраторів (у разі їх наявності).

4. Змішана (радіально-шлейфова), або деревоподібна, структура (рис. 2.6).

Рисунок 2.6 – Змішане (радіально - шлейфове) з’єднання стаціонарної апаратури з ПБ та ЗВ

 

Дана структура СЗОІ є комбінацією технічних засобів, з'єднаних за радіальною і шлейфовою схемами.

Необхідно відзначити, що вказані способи зв'язку периферійних блоків і ЗВ зі станційною частиною СЗОІ можуть використовуватися й для організації зв'язку ЗВ із ПБ. Зв'язок ПБ із ЗВ також можна організувати за допомогою локальної мережі, що має шлейфову або деревоподібну структуру.

Для включення ЗВ на загальну магістраль локальної мережі необхідна розробка спеціальних блоків сполучення, що установлюються поруч із кожним ЗВ і є буфером між мережею і стандартизованими вихідними/вхідними ланцюгами ЗВ у вигляді контактів реле. Найчастіше вартість такого пристрою можна порівняти з вартістю деяких ЗВ і вона перевищуватиме виграш у вартості, одержаної за рахунок скорочення довжини кабелів зв'язку.

Під час вибору структури побудови комплексу ТСОС і відповідної апаратури СЗОІ враховуються:

– категорія об'єкта, що оснащується комплексом;

– витрати на обладнання об'єкта;

– рівень підготовленості персоналу, який працюватиме із установлюваним комплексом;

– час пошуку і усунення несправностей і надійність лінії зв'язку.

Для комплексів відносно невеликої місткості (до 100... 150 каналів), як правило, використовується радіальна схема з'єднання периферійних пристроїв і ЗВ зі станційною апаратурою, а для комплексів більшої місткості – шлейфова з концентраторами сигналізаційної інформації. При цьому обробка інформації має здійснюватися переважно в концентраторах, об'єднаних зі станційною частиною за шинною структурою (локальної обчислювальної мережі).

Як правило, найкращою є змішана структура побудови комплексів ТЗОС:

– для найважливіших ділянок блокування – радіальна структура;

– для менш важливих приміщень – шлейфова/магістральна структура.

Відмінною рисою побудови комплексів ТЗОС, що містять багато типів ЗВ, є засоби адаптації СЗОІ до конкретних типів контрольованих нею ЗВ. При з’єднанні ЗВ і СЗОІ необхідно узгодити такі параметри:

– напругу електроживлення ЗВ (якщо потрібно);

– час нестійкого стану вихідних контактів ЗВ після подачі на нього напруги електроживлення (час перехідних процесів ЗВ);

– тип дистанційної перевірки працездатності ЗВ.

З метою здійснення контролю за діями оператора з керування комплексом ТЗОС і для зручності оперативної роботи до складу комплексу вводиться апаратура зберігання (архівування) і документування інформації. Найбільше розповсюдження одержали накопичення інформації в спеціальному оперативному запам'ятовувальному пристрої (ОЗП) або на жорсткому диску ПЕОМ із можливістю виведення інформації на літерно-цифровий індикатор (екран монітора ПОВМ) і\або її роздруковування.

Однак введення до складу комплексу пристроїв документування вимагає передбачати блоки автоматики, призначені для логічної обробки й підготовки сигналів керування блоками цифро- друкуючого пристрою. Останнім часом для документування і систематизації сигналізаційної інформації до складу СЗОІ вводиться блок стикування з ПОВМ. Сигналізаційна інформація з ОЗП СЗОІ через цей блок передається в ПОВМ, де її можна систематизувати:

– за обраними каналами;

– за обраним інтервалом часу;

– за видами повідомлень.

У комплексах ТЗОС передача інформації між ЗВ, периферійними пристроями і станційною частиною СЗОІ може здійснюватися лініями зв'язку різного типу. Залежно від використаного типу лінії зв'язку розрізняють такі комплекси ТЗОС:

– з провідними лініями зв'язку;

– з радіоканалами зв'язку;

– з оптоволоконними лініями зв'язку;

– з спеціальними лініями зв'язку (ультразвуковими, інфрачервоними та ін.).

У більшості сучасних комплексів ТЗОС використовуються провідні (кабельні) лінії зв'язку. Як провідними лініями можуть використовуватися спеціально прокладений кабель, телефонні лінії – вільні (спеціально виділені для передачі інформації) і зайняті (по зайнятих телефонних каналах за допомогою ВЧ-несучої), електромережа, телевізійні кабелі (кабельне телебачення, загальні антени та ін.).

У мобільних комплексах, як правило, забезпечується організація радіолінії зв'язку між блоками ТЗОС. Радіоканали можуть використовувати різні частоти, види модуляції і потужності передавача. У всіх випадках застосування радіолінії зв'язку необхідна подача автономного електроживлення на периферійні блоки та на ЗВ.

Найближчим часом у зв'язку з безперервним зниженням вартості послуг і обладнання систем стільникового зв'язку з великою імовірністю можна припустити, що для передачі даних між пристроями комплексу ТЗОС все ширше використовуються канали стільникового зв'язку. Але цього може і не відбутися, якщо не будуть знайдені надійні засоби захисту стільникового зв'язку при їхньому використанні в системах безпеки і засоби забезпечення надійності (забезпечення оперативності) такого зв'язку.

Використання стільникових систем зв'язку виправдано у випадках, якщо необхідно знизити габарити апаратури, рівень власних електромагнітних випромінювань (і, відповідно, споживану апаратурою потужність від автономного джерела електроживлення або бортової мережі), а також коли потрібно забезпечити більшу площу дії системи. Параметри каналу передачі даних дозволяють забезпечити передачу мовної або малокадрової відеоінформації, що дозволяє реалізувати додаткові функції забезпечення безпеки (передачу кодованої мови, приховане прослуховування або приховане відеоспостереження).

При організації передачі даних по каналах стільникового зв'язку (наприклад, стандарту GSM) у системах безпеки стаціонарних об'єктів забезпечуються гнучкі алгоритми опитування датчиків, повна автономність забезпечення працездатності системи. Диспетчерський центр контролює працездатність системи шляхом періодичного опитування стану датчиків. Сигнал тривоги надходить на пульт із затримкою не більше 20 с.

У сучасних лініях передачі інформації знаходять застосування і волоконно-оптичні лінії зв'язку, побудовані на основі волоконних світловодів. Вони в порівнянні із провідними лініями зв'язку мають такі переваги:

– високу потайність передачі даних;

– високу швидкість передачі даних;

– високу перешкодозахищеність і нечутливість до електромагнітного випромінювання;

– малу масу.

Найдорожчими компонентами волоконно-оптичних систем у порівнянні з електричними провідними є рознімання, кабелі, комутатори, перемикачі й т.п.

У зв'язку із цим вартість оптоелектронних вузлів комплексів ТЗОС сьогодні вища в 3...5 разів їхніх провідних аналогів. А у комплексах з оптоволоконним каналом обміну даними ще й необхідна організація автономного електроживлення кожного ПБ і ЗВ.

Із-за вказаних причин сьогодні оптоволоконні лінії зв'язку рідко використовуються в комплексах ТЗОС стаціонарних об'єктів.

На деяких об'єктах, що охороняються, потрібне застосування комплексів ТЗОС з високим ступенем захисту з’єднувальних сигналізаційних ліній від несанкціонованого впровадження. Сьогодні для цього, як правило, використовуються СЗОІ, що забезпечують захист сигналів, які передаються по лінії зв'язку між ЗВ і СЗОІ.

В умовах мегаполісів часто потрібна організація охорони деяких розосереджених об'єктів. У цьому випадку використовується система централізованої охорони, як правило, прив'язана до станційної й лінійної апаратури міської телефонної мережі (МТС), яка працює за допомогою систем передачі повідомлень (СПП). За допомогою СПП інформація передається на диспетчерський пункт централізованої охорони. Під системою передачі повідомлень розуміється сукупність спільно діючих технічних засобів для передачі повідомлень про проникнення на об'єкти, що охороняються, службових і контрольно-діагностичних повідомлень, а також (за наявності зворотного каналу) для передачі і прийому команд телекерування. СПП передбачає встановлення кінцевих пристроїв (КП) на об'єктах, ретрансляторів (Р) у кросах автоматичних телефонних станцій (АТС), житлових будинках і інших проміжних пунктах і встановлення пультів централізованого спостереження (ПЦС) у пунктах централізованої охорони (ПЦО).

Структурна схема системи із централізованим спостереженням наведена на рис. 2.7.

Об'єктовий кінцевий пристрій – це складова частина СПП, яка встановлюється на об'єкті, що охороняється, для прийому повідомлень від ПКП, перетворення сигналів і їхню передачу по каналу зв'язку на ретранслятори, а також (за наявності зворотного каналу) для прийому команд телекерування від ретранслятора.

Ретранслятор – це складова частина СПП, яка встановлювається в проміжних пунктах між охоронюваним об'єктом і ПЦО або на об'єкті, що охороняється, для прийому повідомлень від об'єктових кінцевих пристроїв або інших ретрансляторів, перетворення сигналів і їхньої передачі на наступні ретранслятори або на ПЦС, а також (за наявності зворотного каналу) для прийому від пульта або інших ретрансляторів і передачі на об'єкт кінцевого пристрою або ретранслятори команд телекерування.

 

Рисунок 2.7 – Структурна схема СПО з централізованим спостереженням

 

Пульт централізованого спостереження – це самостійні технічні засоби (сукупність засобів) або складова частина СПП, яка встановлена на ПЦО для прийому від ретрансляторів повідомлень, обробки, відображення, реєстрації отриманої інформації, а також (за наявності зворотного каналу) для передачі на ретранслятори і об'єктові кінцеві пристрої команд телекерування.

За типом ліній (каналів) зв'язку варто виділити СПП, що використовують:

– лінії телефонної мережі;

– радіоканали;

– спеціальні лінії зв'язку;

– комбіновані лінії зв'язку і ін.

Серед СПП, що використовують лінії телефонної мережі, у нашій країні одержали найбільше поширення СПП з використанням абонентських ліній, що перемикаються на об'єкті і кросі АТС на період охорони. Ця можливість з'являється у зв'язку з відсутністю необхідності збереження телефонного зв'язку об'єкта в період охорони (на об'єкті немає людей і телефон не потрібний для розмови).

Існують також СПП з використанням виділених ліній телефонної мережі та СПП з використанням зайнятих телефонних ліній (передача повідомлень здійснюється шляхом високочастотного ущільнення сигналів у телефонних лініях, що не заважає веденню телефонних переговорів).

Завдяки розвитку елементної бази все більше застосування при побудові окремих пристроїв і вузлів сучасних комплексів ТЗОС знаходять цифрові електричні схеми, особливо на основі мікроконтролерів.

У СЗОІ мікроконтролери дозволяють значно спростити створення схем обробки інформації від ЗВ, від елементів, що контролюють стан системи, від пристроїв вводу/виводу (клавіатури, індикаторів, індикаторного табла, цифро- друкуючих пристроїв та ін.) за рахунок розробки спеціального програмного забезпечення. Це, в остаточному підсумку, помітно зменшує габаритні розміри, вартість і збільшує уніфікованість систем (для кожного конкретного випадку можуть вноситися необхідні коректування в програмне забезпечення (ПЗ), що легше і дешевше переробки принципових схем вузлів СЗОІ).

Застосування цифрової елементної бази при побудові ЗВ дозволяє реалізувати оптимальніші алгоритми обробки сигналів від чутливих елементів ЗВ, що, у свою чергу, приводить до поліпшення тактико-технічних характеристик, таких як:

– імовірність виявлення;

– імовірність помилкового спрацьовування;

– напрацювання на помилкове спрацьовування.

Існуюча тенденція підвищення гнучкості структур комплексів ТЗОС і необхідності їх досить простої адаптації під оперативні умови функціонування різноманітних об'єктів охорони спричиняє ширше застосування стандартних програмно-апаратних інтерфейсів для зв'язку окремих пристроїв комплексів, як правило, типу RS-232 – для невеликих відстаней і RS-485 – для віддалених приладів і апаратури.

У найближчі роки актуальнішим стане об'єднання комплексів ТЗОС із іншими охоронними системами, такими як системи пожежної сигналізації, контролю доступу, телевізійного спостереження і інших в інтегровані системи безпеки. Для створення таких систем необхідне апаратно-програмне поєднання. СЗОІ комплексу ТЗОС із іншими охоронними системами. Сьогодні як правило, не розробляються (як це було раніше) спеціальні вузли для поєднання охоронних систем між собою. У сучасних системах використовуються стандартні інтерфейси і протоколи обміну інформацією (наприклад, RS-485 і RS-232), оскільи це забезпечує можливість легкого поєднання систем різного призначення і з різними характеристиками. За наявності спеціально розробленого програмного забезпечення і наявності в системах, що поєднуються, портів вводу/виводу зі стандартними інтерфейсами обміну інформацією, охоронні системи різного призначення поєднуються в єдину (інтегровану) систему безпеки.

Отже, аналіз структурних схем побудови і схемотехнічних рішень окремих блоків показує, що в наступні роки ТЗОС розвиватимуться в напрямку створення багатофункціональних апаратно-програмних центрів збору і обробки інформації, що надходить від різних підсистем (охоронної і пожежної сигналізації; контролю і керування доступом; телеспостереження; виявлення зброї, радіоактивних, вибухових і інших небезпечних речовин та ін.), тобто в напрямку створення єдиної інтегрованої системи безпеки об'єкта. ТЗОС володітимуть універсальністю і гнучкістю структури, адаптивно налаштовуватимуться на вирішення конкретних тактичних завдань. ТЗОС ставатимуть "інтелектуальнішими", підвищуватиметься рівень їхньої автоматизації: вони зможуть самостійно, практично без участі оператора, формувати відповідні реакції на події.

Інтегровані системи безпеки будуть апаратно-програмними комплексами із загальною базою даних. Для керування пристроями використовуватимуться комп'ютерні термінали зі спеціалізованим програмним забезпеченням.

Завдяки інтеграції окремих підсистем, застосування комп'ютера як пристрою контролю і керування та розвитку відповідних комп'ютерних технологій обробки інформації досягатимуться:

– високий рівень автоматизації процесів керування функціонуванням технічної системи забезпечення безпеки і реагування на зовнішні події;

– зниження впливу людського фактора на надійність функціонування системи (високий рівень автоматизації припускає автоматичне виконання багатьох функцій контролю і керування);

– взаємодія апаратури різного призначення, що виключає суперечливі команди завдяки організації гнучкої системи внутрішніх пріоритетів і/або їхнього адаптивного налаштовування на події, що відбуваються в системі;

– спрощення процесу керування з боку оператора інтегрованої системи безпеки (ІСБ);

– вищий рівень розмежування прав доступу до інформації;

– підвищення ступеня захисту від несанкціонованого доступу до керування;

– загальне зниження витрат на створення ІСБ за рахунок виключення дублюючої апаратури;

– підвищення ефективності роботи кожної з підсистем і реалізації ряду інших властивостей.