Охранные извещатели

Охранные извещатели являются основой охранной сигнализации. Грамотный выбор извещателей – это обязательное условие для построения эффективной охранной системы.
На практикепредлагается огромный выбор охранных извещателей различного типа отечественного и зарубежного производства. Многие компании выпускают комбинированные и совмещенные охранные извещатели, что позволяет использовать одно устройство вместо двух и при этом повысить защищенность объекта, уменьшить вероятность ложной тревоги и снизить стоимость оборудования. По ГОСТ Р 52551–2006 “Системы охраны и безопасности. Термины и определения”:

• комбинированный охранный извещатель – это “извещатель, позволяющий выявить объект обнаружения на основе использования двух и более различных физических принципов действия, при этом совмещаются зоны обнаружения по этим принципам”;
• совмещенный охранный извещатель – это “извещатель, формирующий извещение о тревоге при различных видах физического воздействия объекта обнаружения”.

Можно заключить: эти извещатели должны иметь по крайней мере два канала различного типа.

• Комбинированный извещатель обеспечивает обнаружение при использовании информации по каналам, например, с формированием сигнала тревоги по логике И либо ИЛИ.
• Совмещенный извещатель может быть выполнен в виде двух извещателей разного типа в одном корпусе с раздельными выходами сигналов тревоги по каждому каналу, что обеспечивает возможность их различного включения в шлейфы (в шлейф) сигнализации. Совмещенный извещатель является более универсальным устройством и может выполнять функции комбинированного извещателя с логикой ИЛИ либо И при соответствующем включении.

Совмещенные извещатели

Чаще всего используются пассивные ИК-детекторы, совмещенные со звуковыми детекторами разбития стекла. Современные технологии позволяют разместить два извещателя различного типа в корпусе стандартных размеров. Внешне такой извещатель отличается от обычного ИК-извещателя только наличием небольшого отверстия для микрофона на передней панели (рис. 1). Благодаря высокой чувствительности один такой извещатель может обеспечить защиту помещения большой площади и контролировать разбитие нескольких окон. По ИК-каналу реально может обеспечиваться дальность не менее 15 м в секторе 110 град. и по звуковому каналу дальность 12 м в секторе 160 град.

Охрана в присутствии людей

Совмещенные извещатели позволяют относить их к различным рубежам охраны. Например, выходы совмещенного извещателя звукового разбития стекла и объемного ИК, включенные в различные зоны, позволяют оставлять под охраной окна при снятых с охраны объемных извещателях, когда в помещении возможно присутствие людей. Выходы датчиков вскрытия корпуса извещателей также целесообразно включать в отдельный шлейф с 24-часовой постановкой на охрану. Это исключает возможность приведения извещателя в неисправность посредством вскрытия его корпуса, когда зона снята с охраны и возможен доступ посторонних лиц в помещения.

Защита стеклянных конструкций

Исключительно для защиты окон, витрин и других застекленных конструкций используются совмещенные извещатели звуковые разбития стекла с ИК-детекторами и линзой типа “штора”. У таких извещателей выходы детекторов различных типов могут включаться как в отдельные шлейфы, так и в один последовательно на размыкание контактов. В этом случае будет реализована логика работы ИЛИ, то есть сигнал тревоги будет формироваться при сработке любого канала извещателя.
В некоторых типах совмещенных извещателей для снижения вероятности ложной тревоги можно реализовать логику работы И, для этого выходы каналов запараллеливаются и сигнал тревоги формируется только при сработке обоих каналов извещателя. Данный режим работы чаще используется в комбинированных извещателях для обнаружения нарушителя в одной и той же зоне. Для звукового ИК-извещателя такое включение нерационально – не будет обнаруживаться факт разбития стекла. Формирование сигнала тревоги произойдет только при появлении нарушителя в защищаемой зоне и сработке ИК-канала после разбития стекла.
Выпускаются также совмещенные извещатели звуковые разбития стекла с ИК-детекторами и линзой типа “штора” (рис. 2), специально разработанные для защиты окон, витрин, стеклянных потолков и т.д. Необычная на первый взгляд конструкция извещателя дает массу преимуществ по сравнению с классической формой корпуса. Такой извещатель обеспечивает формирование прямоугольной зоны обнаружения значительных размеров 10х15 м (рис. 3) по ИК-каналу – соответственно дальность обнаружения разбития стекла по звуковому каналу выбирается до 15 м в секторе 180 град. В отличие от стандартных охранных ИК-извещателей такой извещатель не требует установки на определенной высоте – он может быть размещен в верхней части защищаемой площади на высоте до 10 м либо в нижней части, практически на уровне пола (рис. 3 а, б). Кроме того, возможна надежная защита горизонтальных застекленных перекрытий таких же размеров при вертикальном расположении извещателя (рис. 3 в).

Максимальный уровень контроля и оперативности

Выпускаются совмещенные охранные ИК-извещатели с видеоканалом и детектором движения по видеосигналу. Такое построение значительно повышает вероятность обнаружения и расширяет возможности контроля помещения. В данном случае, как и в интегрированной системе, обеспечивается максимальная оперативность работы.

Комбинированные извещатели

В отличие от совмещенных комбинированные извещатели содержат каналы разного типа, но защищают они одну и ту же зону. Например, комбинированные извещатели типа ИК-детектор с СВЧ-детектором и ИК-детектор с УЗ-детектором. Соответственно комбинированные извещатели имеют только один выход тревоги, который активизируется в соответствии с заложенной логикой работы.

Баланс между “ложняками” и пропуском цели

Кроме рассмотренных раннее простейших вариантов И и ИЛИ возможны и более сложные алгоритмы, например оценка взвешенной суммы уровней выходных сигналов каналов, адаптивные алгоритмы и т.д. Многие производители выпускают комбинированные извещатели, в которых имеется возможность выбора логики работы И или ИЛИ.
В общем случае при формировании тревоги по ИЛИ повышается вероятность обнаружения, но и увеличивается вероятность ложных тревог, поскольку они суммируются с обоих каналов. При выборе логики работы И повышается достоверность обнаружения нарушителя. Сигнал тревоги формируется только при сработке по обоим каналам одновременно. При этом может несколько уменьшиться зона обнаружения: цель будет обнаруживаться только в области, где работают оба канала одновременно. При выборе логики работы И теоретически повышается вероятность пропуска цели, хотя на практике этим обычно пренебрегают.
Логика работы комбинированного извещателя должна выбираться в зависимости от типа защищаемого объекта, условий эксплуатации извещателя и физического принципа обнаружения по каждому каналу
Пример: как повысить вероятность обнаружения
Инфракрасный пассивный извещатель имеет наибольшую чувствительность при движении цели по окружности относительно него и меньшую чувствительность в радиальном направлении (рис. 4).

А допплеровские СВЧ- и УЗ-детекторы, наоборот, наилучшим образом обнаруживают цель, движущуюся в радиальном направлении (то есть в направлении на извещатель или от извещателя) и теоретически не обнаруживают цель, движущуюся по окружности без изменения расстояния до извещателя. Таким образом, комбинация ИК-канала с СВЧ-допплером и логикой работы ИЛИ позволяет устранить имеющиеся недостатки каждого метода в отдельности и повысить вероятность обнаружения цели.

Чувствительность извещателей и ложные срабатывания

Как правило, охранные извещатели имеют функцию регулировки чувствительности.
Установка оптимальной чувствительности
Современные извещатели обеспечивают максимальную дальность обнаружения 15–18 м и более. Регулировка чувствительности позволяет согласовать зону обнаружения с размерами защищаемого помещения. Например, ИК-извещатель с объемной линзой имеет зону обнаружения в виде сектора 900х15 м – для защиты квадратного помещения размером 15х15 м протяженность центральных чувствительных зон составляет 23 м (рис. 5).

Но при установке такого извещателя в помещении небольшой площади его чувствительность может быть значительно снижена, что повысит достоверность сигнала тревоги.
Извещатели могут иметь:

• дискретную регулировку чувствительности – с возможностью установки различной дальности работы, например 5, 10, 15 м;
• плавную регулировку – при помощи потенциометра, что позволяет более точно установить оптимальную чувствительность извещателя в каждом конкретном помещении произвольной формы.

Что обнаруживает извещатель
Для исключения ложных срабатываний извещателей от животных также используется настройка в зависимости от их веса – плавная (например, от 5 до 20 кг) или дискретная (15, 25 или 35 кг).
При определении зоны обнаружения охранных извещателей необходимо учитывать, что стандартной целью считается1 человек весом 50– 70 кг, ростом 165–180 см, одетый в хлопчатобумажные брюки, куртку или халат и вязаную шапку”. ИК-извещатель должен обнаруживать движение стандартной цели, перемещающейся в пределах зоны обнаружения поперечно ее боковой границе в диапазоне скоростей 0,3– 3 м/с на расстояние до 3 м. При этом расстояние между извещателем и целью должно оставаться постоянным.
В противоположность этому для допплеровских РВ- и УЗ-извещателей по ГОСТ Р 50659–94 и ГОСТ Р 50658–94 извещатель должен выдавать извещение о тревоге при равномерном перемещении стандартной цели к извещателю в пределах границы зоны обнаружения на расстояние 3 м или 30% дальности действия – смотря что меньше.
Специфика защиты от ложных срабатываний определяется физическими принципами обнаружения. Например, ИК-каналы извещателей должны обеспечивать защиту от засветки. Линзы Френеля, выполненные из специальных материалов и имеющие толщину менее 0,4 мм, обеспечивают незначительное затухание излучения в ИК-диапазоне. При этом дают существенное ослабление солнечного света, автомобильных фар и т.д. Обеспечение работоспособности извещателя при засветке порядка 10 000 лк позволяет размещать их напротив витрин и окон.
Повышение достоверности сигнала тревоги

Практически все звуковые каналы современных извещателей производят временное и частотное разделение аудиосигналов для исключения ложных срабатываний при высоких уровнях шума. При разрушении стекла сначала возникает низкочастотный сигнал от удара по стеклу, а затем – высокочастотный сигнал от осколков стекла (рис. 6). В некоторых извещателях для повышения достоверности сигнала тревоги используют два отдельных аудиоканала и два микрофона. Вид частотного спектра звуковых сигналов зависит от типа стекла, что учитывается в некоторых извещателях разбития стекла и позволяет значительно повысить достоверность сигнала тревоги и снизить ложные тревоги даже при наличии высокого уровня шума.
Например, извещатель оптимизируется для обнаружения разбития трех классов стекла:

• листового стекла;
• закаленного и узорчатого стекла;
• многослойного, армированного, покрытого пленкой и герметизированного стекла.

Кроме того, для выбора чувствительности звукового канала разбития стекла предусматриваются дискретные и плавные регулировки чувствительности, а также тестовые режимы и имитаторы.

Зарубежный опыт

Важно также обеспечить защиту охранного извещателя от радиочастотных помех, которые в современных условиях могут достигать значительных уровней. Нельзя исключать и преднамеренного воздействия на извещатели с целью нарушения их работоспособности.
По нашим стандартам, охранные извещатели проходят испытания на воздействие электромагнитных полей напряженностью 10 В/м в диапазоне частот 0,15–150 М Гц и 5 В/м в диапазоне частот 150–500 МГц. Это сравнительно небольшие уровни сигналов, что необходимо учитывать при выборе извещателей. Зарубежные требования значительно выше и в большей степени отвечают реальным условиям эксплуатации охранных извещателей.
Извещатели международных брендов обеспечивают нормальную работоспособность при воздействии электромагнитных полей напряженностью до 30 В/м в диапазоне 10–1000 МГц. При изготовлении извещателей применяются специальные конструктивные и схемотехнические решения, обязательна экранировка чувствительных элементов и электрических цепей. В результате хорошо защищенный извещатель может быть размещен на расстоянии 1 м от передатчика мощностью 10 Вт, при этом не снижается чувствительность извещателя и отсутствуют ложные срабатывания.
Игорь Неплохов
1. По ГОСТ Р 50777–95 “Системы тревожной сигнализации. Часть 2. Требования к системам охранной сигнализации. Раздел 6. Пассивные оптико-электронные инфракрасные извещатели для закрытых помещений и открытых площадок”, по ГОСТ Р 50659–94 “Системы тревожной сигнализации. Часть 2. Требования к системам охранной сигнализации. Раздел 5. Радиоволновые доплеровские извещатели для закрытых помещений” и по ГОСТ Р 50658–94 “Системы тревожной сигнализации. Часть 2. Требования к системам охранной сигнализации. Раздел 4. Ультразвуковые доплеровские извещатели для закрытых помещений”.
УСТАНОВКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАТЧИКОВ
Рекомендации по установке и использованию комбинированных датчиков охранной сигнализации во многом совпадают с рекомендациями для ИК-пассивных датчиков, описанными ниже.
Установка и использование ИК-извещателей движения
При выборе типов и количества датчиков для обеспечения охраны конкретного объекта следует учитывать:
- возможные пути и способы проникновения нарушителя, требуемый уровень надежности обнаружения;
- расходы на приобретение, монтаж и эксплуатацию датчиков;
- особенности объекта; тактико-технические характеристики датчиков.
Особенностью ИК-пассивных датчиков является их универсальность - с их использованием возможно блокирование от подхода и проникновения самых разнообразных помещений, конструкций и предметов: окон, витрин, прилавков, дверей, стен, перекрытий, перегородок, сейфов и отдельных предметов, коридоров, объемов помещений. При этом в ряде случаев не потребуется большого количества датчиков для защиты каждой конструкции - может оказаться достаточным применения одного или нескольких датчиков с нужной конфигурацией зоны чувствительности. Остановимся на рассмотрении некоторых особенностей применения ИК-датчиков.
Общий принцип использования ИК-датчиков - лучи зоны чувствительности должны быть перпендикулярны предполагаемому направлению движения нарушителя. Место установки датчика следует выбирать так, чтобы минимизировать мертвые зоны, вызванные наличием в охраняемом помещении крупных предметов, перекрывающих лучи (например, мебель, комнатные растения). Если в помещении двери открываются внутрь, следует учитывать возможность маскировки нарушителя открытыми дверьми. При невозможности устранить мертвые зоны следует использовать несколько датчиков. При блокировке отдельных предметов датчик или датчики нужно устанавливать так, чтобы лучи зоны чувствительности блокировали все возможные подходы к защищаемым предметам.
Должен соблюдаться задаваемый в документации диапазон допустимых высот подвески (минимальная и максимальная высоты). В особенности это относится к диаграммам направленности с наклонными лучами: если высота подвески будет превышать максимально допустимую, то это приведет к уменьшению сигнала из дальней зоны и увеличению мертвой зоны перед датчиком, если же высота подвески будет меньше минимально допустимой, то это приведет к уменьшению дальности обнаружения с одновременным уменьшением мертвой зоны под датчиком.
К ложным срабатываниям ИК-датчиков могут привести помехи теплового, светового, электромагнитного, вибрационного характера. Несмотря на то, что современные ИК-датчики имеют высокую степень защиты от указанных воздействий, все же целесообразно придерживаться следующих рекомендаций:

• для защиты от потоков воздуха и пыли не рекомендуется размещать датчик в непосредственной близости от источников воздушных потоков (вентиляция, открытое окно);
• следует избегать прямого попадания на датчик солнечных лучей и яркого света; при выборе места установки должна учитывается возможность засветки в течение непродолжительного времени рано утром или на закате, когда солнце низко над горизонтом, или засветки фарами проезжающего снаружи транспорта;
• на время постановки на охрану целесообразно отключать возможные источники мощных электромагнитных помех, в частности источники света не на основе ламп накаливания: люминесцентные, неоновые, ртутные, натриевые лампы;
• для снижения влияния вибраций целесообразно устанавливать датчик на капитальных или несущих конструкциях;
• не рекомендуется направлять датчик на источники тепла (радиатор, печь) и колеблющиеся предметы (растения, шторы), в сторону нахождения домашних животных.

Далее остановимся на правилах установки, присущих микроволновому детектору, входящему в состав рассмотренных датчиков двойной технологии. К ложным срабатываниям датчиков могут привести различные помехи и изменения окружающей среды, перечень которых приведен в таблице 1.

Таблица 1.
Причина ложных срабатываний	ИК	МВ
Турбулентность воздуха	+	-
Источники тепла	+	-
Изменения температуры	+	-
Яркий свет	+	-
Электромагнитные помехи	+	+
Включенное люминесцентное освещение	-	+
Вибрации	+	+
Включенные вентиляторы	-	+
Электрический звонок	-	+
Потоки дождевой воды на стеклах	-	+
Движение воды в пластиковых трубах	-	+
Перемещения за пределами помещения	-	+
Животные и птицы	+	+

Несмотря на то, что современные комбинированные датчики имеют высокую степень защиты от указанных воздействий, все же целесообразно придерживаться следующих рекомендаций:
• на время постановки на охрану целесообразно отключать возможные источники мощных электромагнитных помех и вибраций, в частности люминесцентные источники света, а в качестве дежурного освещения использовать лампы накаливания;
• для снижения влияния электромагнитных помех прокладка линий питания и шлейфа датчика должна проводиться по возможности перпендикулярно силовым сетям, а при параллельной прокладке - на расстоянии между ними не менее 50 см;
• для снижения влияния вибраций целесообразно устанавливать датчик на капитальных или несущих конструкциях;
• не рекомендуется устанавливать датчики на токопроводящие конструкции (металлические балки, сырую кирпичную кладку и т.п.), так как при этом между датчиком и источником питания возникает двойной контур заземления, что может стать причиной возникновения помех и ложного срабатывания;
• вблизи датчика не должно быть крупных металлических конструкций и объектов, так как в этом случае из-за переотражения СВЧ сигналов возможно непредсказуемое искажение зоны чувствительности.
Если стены имеют малую толщину или в них имеются значительные по размерам тонкостенные проемы, окна, двери, то возможно срабатывание от находящихся за ними людей и механизмов. При невозможности соответствующей переориентации датчика целесообразно использование экранирующих материалов, например, металлической сетки или металлизированных тканей. Этот же способ защиты возможен и от ложных срабатываний, вызванных движением воды в пластиковых трубах и дождевых потоков по стеклам.