Вібраційні системи із сенсорними кабелями

 

Принцип дії таких систем заснований на реєстрації механічних вібрацій або переміщень огорожі, що виникають при спробах порушника зруйнувати або перетнути периметр. Чутливим елементом таких систем звичайно є сенсорний кабель, що перетворює механічні вібрації в електричний сигнал. Кабель кріплять або безпосередньо до огорожі, або до спеціального легкого металевого козирка над нею. Сигнали кабелю обробляються аналізатором, що відповідно до заданого алгоритму видає сигнал тривоги.

У системах,,Арал” і,,Дельфін” як чутливий елемент використовується багатодротовий телефонний кабель. При деформації кабелю в ізолюючих оболонках наводяться електричні заряди, які створюють імпульсні потенціали між провідниками. Чутливий елемент є своєрідним протяжним мікрофоном, тому такий кабель іноді називають також мікрофонним.

Система,,Арал” призначена для установки на зварених металевих сітках. Як чутливий елемент використовується 10-парний телефонний кабель, що закріплюється на огорожі висотою до 2-х метрів у два проходи. На сітчастих козирках, що встановлені по торцю бетонних або цегельних огорож, сенсорний кабель монтують в один прохід (рис. 4.8). Кабель підключається до електронного блока системи (аналізатора), що обробляє сигнали сенсора й видає сигнал тривоги, якщо порушник намагається перерізати огорожу або перелізти через неї. Довжина зони виявлення в сприятливих умовах може досягати 500 м, однак рекомендована довжина не перевищує 250–300 м. Електронний блок системи,,Арал” має габарити 95х225х320 мм; він живиться від джерела постійного струму з напругою 10 – 30 В, його потужність – 0,5 Вт, діапазон робочих температур від –50⁰ до +50⁰ С.

 

 

1 – металева сітка;	6 – бетонна стіна;
2 – сенсорний кабель;	7 – металева труба;
3 – кабель, що з’єднує;	8 – дільнична шафа;
4 – стійка козирка;	9 – заглушка сенсорного кабелю.
5 – з’єднувальна муфта

 

Рисунок 4.8 – Система «Арал»

 

Система,,Дельфін-М” за своїми технічними характеристиками і тактикою застосування аналогічна системі,,Арал”, але відрізняється від неї сучаснішими схемними рішеннями.,,Дельфін-М” також призначена для захисту огорож зі зварених металевих сіток; рекомендована довжина однієї зони охорони – 250 м (до 500 м для прямих однорідних ділянок периметра). Система,,Дельфін-М” забезпечує можливість калібрування чутливості під конкретну огорожу й дозволяє автоматично фільтрувати індустріальні перешкоди. Електронний блок,,Дельфін-М” виконаний у захищеному корпусі з габаритами 90х220х330 мм; його потужність – 0,1 Вт при напрузі живлення 20–30 В, діапазон робочих температур від –50⁰ до +50⁰С.

У комплект постачання систем,,Арал” і,,Дельфін-М”, крім чутливого кабелю й електронного блока входять також сполучні кабелі, дільнична шафа для розміщення одного або двох електронних блоків і набір для монтажу. У комплект постачання, що передбачає установлення козирка, входять також сама сітка, спеціальні стійки й елементи кріплення сітки.

У більшості закордонних вібраційних периметральних системах використовується спеціальний коаксіальний кабель, що працює також на трибоелектричному ефекті. Він застосований, наприклад, у системі Intelli-Flex, що виготавляється американською компанією Senstar-Stellar. Трибоелектричний коаксіальний кабель дозволяє захищати огорожі зі зварених ґрат або дротяної сітки типу “рабиця”. Система реєструє спроби перелізти через огорожу, перерізати її або підняти сітку. Електронний блок системи Intelli–Flex аналізує кількість імпульсів у заданому тимчасовому вікні (перерізання огорожі), а також інтегральну енергію сигналу при тривалих впливах (перетинання). На стандартному для США і Європи огородженні із сітки висотою до 2,5 м кабель можна встановлювати в один прохід; двопрохідна конфігурація рекомендується для забезпечення більшої надійності. В останньому випадку кабель кріпиться уздовж верхнього й нижнього країв на відстанях, рівних одній третині висоти огорожі. Максимальна довжина захисної зони може досягати 300 м (2х300 м при використанні двозонного аналізатора).

Для настроювання системи Intelli-Flex використовується спеціальний програматор, що підключається до електронного блока й фіксує сигнали, що супроводжують спроби реального подолання периметра. Записані програматором сигнали використовуються потім як критерії виявлення вторгнення. Для кожної зони охорони потрібне індивідуальне настроювання аналізатора на декількох ділянках зони. Передбачено можливість установки на кожному аналізаторі спеціального погодного датчика для моніторингу поточних погодних умов і адаптації алгоритму обробки сигналів.

Двозонний електронний блок обробки (аналізатор) системи Intelli-Flex має розміри 260х210х108 мм. Живлення здійснюється від джерела напругою

11 – 24 В; споживаний струм – 70 мА. Діапазон робочих температур – від –40⁰ до +70⁰С.

Англійська компанія Advanced Perimeter Systems (APS) випускає систему Flexiguard, що також використовує як чутливий елемент спеціальний коаксіальний трибоелектричний кабель. Для типових периметрів система випускається у двох основних модифікаціях: FG2000 – для легких металевих огорож (сітка типу “рабиця” і зварені дротові ґрати) і FG2500 – для європейських огорож, виконаних зі штампованих сталевих тонкостінних елементів.

Система FG5000 фірми APS призначена для охорони периметрів вибухонебезпечних об'єктів – нафтохімічних підприємств, газових станцій, складів вибухових речовин та ін. Модифікація FG3000 використовується для охорони стін і дахів будинків.

Сенсорний кабель Flexiguard кріпиться безпосередньо до сітчастої огорожі за допомогою пластикових стяжок, які встановлюють через кожні

100 мм. Кабель відрізняється високою гнучкістю й міцністю, що спрощує процес його монтажу. Сенсор підключається до аналізатора FS200 (рис. 4.9), який має систему автоматичного контролю навколишнього середовища. Ця система дозволяє відмежовуватися від сигналів, викликаних кліматичними впливами (дощем, вітром, градом), і тим самим помітно знизити частоту помилкових спрацьовувань. Максимальна довжина зони охорони становить 300 м; для керування системою фірма APS випускає спеціальні контрольні панелі FG10 і FG20 на 10 і 20 зон відповідно. Крім візуального контролю сигналів тривоги ці панелі дозволяють прослуховувати звукові сигнали сенсора, що допомагають ідентифікувати тип вторгнення.

 

 

 

Рисунок 4.9 – Аналізатор FS200

 

Система PPS2 призначена для охорони огорож із сіток, дротових ґрат і колючого дроту. Вона характерна тим, що реагує тільки на розтягання огорожі й нечутлива до вібрацій. Сенсорний кабель монтується на сітці не уздовж прямої лінії, а у вигляді зиґзаґів (рис. 4.10), який підвищує ефективність реєстрації порушника, який перелазить через огорожу. Кабель спрацьовує при зовнішньому впливі вагою від 5 до 200 кг. Для захисту огорожі із сітки або колючого дроту висотою 2,5 м потрібно від 3-х до 5-ти проходів сенсора.

 

Рисунок 4.10 – Сенсорний кабель системи PPS2 фірми Perpro

 

Стандартний сенсорний кабель системи PPS2 розрахований на температурний діапазон від –30⁰ С до +70⁰ С, а за замовленням поставляється в спеціальній оболонці й працює при температурах до –40⁰ С. Аналізатор системи PPS2 обробляє сигнали від двох зон; максимальна довжина кожної зони – 400 м.

Трибоелектричні коаксіальні кабелі використовують як датчики й італійська компанія GPS Standard. У провідному трибоелектричному периметральному сповіщувачі типу WPS реалізований принцип деформації натягнутих провідників. Кілька «променів» спеціально розробленого коаксіального кабелю зі сталевою центральною жилкою натягаються уздовж лінії периметра на відстані приблизно 15 см. друг від друга, тим самим будується додатковий фізичний бар'єр. При спробі перебороти такий бар'єр порушник деформує (розтягує) кабель, у якому з'являється електричний сигнал. Сигнал після посилення обробляється мікропроцесором, що видає сигнал тривоги. У систему входить концентратор, що контролює до 8 відрізків сенсорного кабелю, кожний з яких може мати довжину до 300 метрів. Програмне забезпечення дозволяє, відслідковуючи сигнали кабелю, автоматично адаптувати чутливість системи до навколишніх погодних умов. Блок підсилювача сигналів кабелю має розміри 80х80х60 мм і споживає струм

1 мА при напрузі 12 – 28 В. Концентратор з мікропроцесором виконаний у вигляді блока розміром 125х125х50 мм; напруга живлення 12 – 28 В, струм –

13 мА. Для налагодження й обслуговування системи використовується персональний комп'ютер зі спеціальним програмним забезпеченням. Система працездатна в діапазоні температур від –30⁰ до +60⁰ С.

Фірма GPS Standard пропонує також систему CPS з коаксіальним мікрофонним кабелем, що кріпиться до вже існуючої огорожі. Електронний блок безупинно аналізує сигнали сенсорного кабелю й при перевищенні заданого порога активності видає сигнал тривоги. Мікропроцесор системи забезпечує адаптацію до погодних умов і не реагує на перешкоди (вітер, птахів та ін.). До електронного блока підключаються два відрізки кабелю довжиною до 300 м; блок має релейні виходи сигналів “передтривога”, “тривога” і “несправність”. Габарити електронного блока – 220х120х80 мм; він живиться від джерела з номінальною напругою 12 В при струмі до 100 мА. Для програмування й контролю роботи системи використовується персональний комп'ютер, паралельно якому можна підключити звичайну контрольну панель тривоги. Діапазон робочих температур системи CPS – від –30⁰ до +70⁰ С.

Цікавий принцип покладений в основу роботи периметральної системи,,Дрізд”. Роль сенсорного кабелю виконує звичайний польовий дріт П-274, який переміщується у магнітному полі землі і генерує електричний сигнал. Сигнали сенсора обробляються спеціальним електронним блоком. Система випускається в декількох варіантах. На бетонних, цегельних і дерев'яних огорожах (варіант системи,,Дрізд–01”) чутливий елемент монтується кількома «променями» на кронштейнах, що встановлені по верхньому торці огорожі. Під час монтажу на сітчастих огорожах (варіант,,Дрізд–02”) сенсор закріплюють безпосередньо на огорожі; при цьому система реєструє як перерізання сітки огорожі, так і перетинання її. При використанні на колючому дроті (варіант,,Дрізд–03”) кабель кріплять на опорах паралельно основній огорожі; для перекриття зони висотою 2,4 м потрібно 12–13 «променів» чутливого кабелю. Варіанти поставок відрізняються комплектацією монтажних пристосувань. Максимальна довжина ділянки периметра, що захищається системою,,Дрізд”, дорівнює 500 м. Електронний блок системи живиться напругою 10 – 30 В і споживає потужність усього 0,12 Вт. Габарити електронного блока – 220х330х90 мм, діапазон робочих температур від –50⁰ до +50⁰ С.

Здатність до виявлення і ймовірність помилкових спрацьовувань периметральних систем визначається головним чином якістю чутливого елемента (сенсорного кабелю або іншого датчика).

Тому до найпоширеніших віброчутливих розподілених сенсорів можна віднести спеціально розроблені електромагнітні мікрофонні кабелі. При переміщенні або вібраціях кабелю в його провідниках з’являється напруга подібно тому, як це відбувається у звичайних електромагнітних мікрофонах. Для таких сенсорів характерні високі точність відтворення вібрацій огорожі й відношення сигнал/шум, обумовлені низькоомною природою самого датчика.

Прикладом електромагнітного мікрофонного кабелю є сенсор GW400k серії Guardwire, розроблений компанією Geoquip (Великобританія). Сенсорний кабель (рис. 4.11) містить два нерухомих і два рухомих провідники, розташованих у зазорі між двома смужками напівкруглого перетину, виконаними із гнучкого магнітного полімеру. Сердечник кабелю покритий ізолюючим шаром майлара й екраном з алюмінієвої фольги, до якого підключене заземлення. Зовні сенсорний кабель захищений міцною поліетиленовою оболонкою.

 

Рисунок 4.11 – Конструкція електромагнітного сенсорного кабелю

 

Сенсорний кабель Guardwire монтується безпосередньо на огорожі й сприймає вібрації, які створюються порушником. Рухливі провідники при цьому переміщаються в зазорах полімерних магнітів і в них з’являється електрична напруга, що реєструється й обробляється аналізатором.

Аналізатори системи Guardwire забезпечують двоканальну обробку сигналів, необхідну для реєстрації двох основних типів вторгнення: перелізання через огорожу (тривалий вплив) або руйнування огорожі (ударний вплив). Чутливість системи встановлюється незалежно на кожному каналі. Змінні фільтри дозволяють знишкоджувати перешкоди (наприклад, від вітру або дощу) і оптимізувати відгук системи для заданого типу огорожі. У каналі реєстрації ударних впливів (“перерізання огорожі”) задається тривалість “тимчасового вікна” і певна кількість “подій”, після яких аналізатор включає сигнал тривоги. Габарити аналізатора – 160х260х90 мм, напруга живлення – 12 В, споживаний струм – 100 мА, діапазон робочих температур сенсора й аналізатора від –50⁰ до +70⁰ С. Максимальна довжина зони охорони – 400 м.

Апаратура серії Guardwire призначена для захисту периметральних огорож з металевої сітки, тонких зварених ґрат, колючого дроту або порівняно легких огорож з дерева. Для масивніших огорож (важких зварених або кутих ґрат та ін.) компанія Geoquip випускає систему Defensor з удосконаленим сенсорним кабелем типу GDALPHA (рис. 4.12). Цей кабель містить тільки два провідники, які поміщені в поліетиленові трубки із силіконовим змащенням, що забезпечує підвищення рухливості провідників і, відповідно, рівня сигналу. Для мінімізації зовнішніх наведень активні провідники сформовані у вигляді крученої пари. Центральний багатожильний провідник виконує роль елемента, що зміцнює та обмежує термічні деформації сенсорного кабелю.

 

 

Захисна оболонка

Поліетиленові трубки із силіконовим змащенням

Активні рухомі провідники

Магнітний матеріал

Рисунок 4.12 – Сенсорний кабель типу GDALPHA

 

Аналізатор системи Defensor за своїми технічними і експлуатаційними характеристиками близький до системи Guardwire. Він має розміри

140х220х75 мм; напруга живлення 10 – 24 В, споживаний струм – 60 мА. Система працездатна при температурах від –50⁰ до +70⁰ С.

Обидва аналізатори мають стандартні релейні виходи, що конфігуруються як нормально замкнуті або нормально розімкнуті. Крім реле тривоги, аналізатор містить реле відмови, що сигналізує про ушкодження кабелю, розкриття блоків системи або відключення живлення в зоні. Аналізатори Guardwire і Defensor також мають виходи звукового каналу, що дозволяє операторові прослуховувати обстановку в кожній зоні й ідентифікувати сигнал вторгнення на слух.

Обидві системи – Guardwire і Defensor – відрізняються тим, що не мають потреби в адаптації до погодних умов або сезонного підстроювання параметрів. Обидві системи також не вимагають програматора або комп'ютера зі спеціальним програмним забезпеченням при настроюванні й експлуатації.