Охрана периметра проводноволновыми средствами

06 Апрель 2008

В. Чикиткин
руководитель направления разработок ЗАО «Фирма «ЮМИРС»

Защита периметра – комплексная задача, для эффективного решения которой важно обеспечить оптимальное сочетание физического барьера, затрудняющего проникновение на объект, со средствами охранной сигнализации. Однако ни одна система периметровой сигнализации, тем более единственное средство обнаружения, не обеспечит 100-процентное обнаружение нарушителей, из которых определенную часть составляют «подготовленные» нарушители.
Система охраны периметра является ответственной частью охранной сигнализации, так как обеспечивает обнаружение нарушителя на самом дальнем рубеже. Поскольку ограждение возводится на внешних границах защищаемого объекта и работает в уличных условиях, техническое средство охраны должно выдерживать сезонные колебания температуры, сильные ветры, снегопады и метели, иней, град, дожди, туманы и т.п. Все эти факторы, а также экономические ограничения делают выбор оптимальной системы для охраны периметра непростым делом, требующим высокой квалификации проектировщика и умения ориентироваться во всем многообразии выпускаемых сейчас технических средств охраны. Необходимо учитывать наличие и характер заграждений (бетонный, деревянный забор, сетка, отсутствие заграждений), прямолинейность участков, перепады по высоте, высота снежного покрова или растительности, наличие поблизости животных, автомобильных и железнодорожных дорог, линий электропередач – все эти факторы вносят свой вклад в выбор технических средств охраны периметра.
Любое периметровое средство обнаружения обладает конечной помехоустойчивостью, поэтому под воздействием значимых помеховых факторов, безусловно, с определенной вероятностью выдает ложные тревоги. При отсутствии таких факторов в течение длительного времени средство может не выдать ложных тревог. Вопрос помехоустойчивости конкретного извещателя во многом сводится к месту и качеству установки.
Использование двух параллельно расположенных проводников в качестве чувствительного элемента привлекает разработчиков технических средств охраны с давних пор. Основным достоинством такого средства обнаружения нарушителя является то, что благодаря направляющей системе из двух проводов возможно формирование зоны обнаружения, которая повторяет все повороты ограждения и рельеф местности, где оно установлено. Применение таких извещателей предоставляет возможность создавать достаточно протяженную зону обнаружения, точно следуя линии ограждения. Не случайно средства обнаружения с двумя параллельно расположенными проводами использовались в 70-х годах прошлого столетия на государственной границе СССР в составе сигнализационного комплекса «Гоби-3».
Физические параметры двухпроводной линии могут быть представлены следующими физическими величинами:
R – активное сопротивление,
L – индуктивность,
C – емкость,
r – волновое сопротивление.
Отсюда все технические средства охраны, использующие в качестве чувствительного элемента двухпроводную линию, делятся, соответственно, на контактные, индуктивные, емкостные и проводноволновые.
Контактные средства охраны используют электромеханический принцип обнаружения. Блок обработки фиксирует изменение сопротивления двухпроводного шлейфа постоянному току. Они обнаруживают обрыв или короткое замыкание проводов. В настоящее время контактные средства практически не используются из-за необходимости постоянного технического обслуживания и малой вероятности обнаружения особенно подготовленного нарушителя.
Принцип обнаружения индуктивных и емкостных извещателей основан на изменении, соответственно, индуктивности и емкости двухпроводного шлейфа, которое происходит при трансформации положения проводов относительно друг друга, когда нарушитель преодолевает рубеж охраны. Измерение индуктивности и емкости двухпроводного шлейфа осуществляется в блоке обработки на фиксированной частоте, величина которой выбирается от единиц до сотен килогерц. Индуктивные и емкостные средства обеспечивают большую вероятность обнаружения по сравнению с контактными средствами. Однако низкая помехоустойчивость этих средств охраны к электромагнитным помехам, а также узкая зона обнаружения ограничивают их применение.
Следующим этапом совершенствования технических средств охраны с двухпроводной линией было использование такой линии в качестве фидера, по которому передается высокочастотная энергия от передатчика к приемнику. Основным параметром двухпроводной линии при передаче высокочастотной энергии является ее волновое сопротивление. Принцип обнаружения проводноволновых средств основан на изменении волнового сопротивления двухпроводной линии и, как следствие, изменении уровня принимаемого сигнала при вторжении нарушителя в охраняемую зону. Форма зоны зависит от расстояния, на котором расположены проводники и частоты передаваемого сигнала. Вокруг проводящей пары, которая является практически антенной, образуется чувствительная зона тем больше, чем выше частота передаваемого сигнала.
Проводноволновые средства охраны, установленные по верху ограждений, могут размещаться близко к автомобильным и железным дорогам, и у них отсутствуют недостатки, свойственные двухпозиционным радиоволновым извещателям, для которых необходимо готовить зону отчуждения по всей длине зоны обнаружения, свободную от растительности и глубокого снежного покрова. Проводноволновые средства имеют объемную зону обнаружения, затрудняющую преодоление заграждения без срабатывания данного извещателя.
В первых разработках проводноволновых средств охраны использовался высокочастотный сигнал с фиксированной частотой. Но из-за невозможности точного согласования передатчика и приемника с двухпроводной линией в ней возникает стоячая волна, что приводит к неравномерности чувствительности по всей длине двухпроводной линии и возможным пропускам нарушителя.

Типовая схема крепления
проводноволнового средства охраны: приземный вариант

Типовая схема крепления
проводноволнового средства охраны: козырьковый вариант

В настоящее время в большинстве изделий передающий блок формирует импульсный сигнал с широким спектром, что позволяет обеспечить равномерную чувствительность по всей длине двухпроводной линии. Изменения принимаемого сигнала анализируются в приемном блоке, который, в соответствии с заданным алгоритмом, выдает сигнал тревоги.
Как и другие извещатели периметровых систем охраны, проводноволновые средства охраны имеют свои преимущества и недостатки. Параметры импульсного сигнала могут изменяться и при иных воздействиях, например, при смещении проводов относительно друг друга в результате их провисания, превышающего допустимое значение, при нахождении в зоне обнаружения качающихся ветвей деревьев, кустарников и стай птиц, а также при влиянии мощных внешних электромагнитных помех. Эти воздействия являются помеховыми и должны быть максимально ограничены для исключения случайных срабатываний извещателя.
Ограничение влияния помеховых факторов на работу извещателя обеспечивается следующими мерами:

соответствующим алгоритмом обработки информации в приемном блоке;
выполнением рекомендаций по правильной установке извещателя;
своевременным проведением технического обслуживания извещателя.

Проводноволновые системы устанавливают практически на любых жестких оградах (кирпич, бетон, металл). Для установки могут использоваться специальные диэлектрические консоли, которые, как правило, поставляются в комплекте с другими компонентами системы. Проводноволновые системы нечувствительны к сейсмическим и акустическим воздействиям, поэтому их можно устанавливать на ограждении вблизи с автомобильными или железнодорожными путями. В простейшем случае в качестве кабеля для проводноволновых систем используется провод полевой телефонной связи. Он имеет достаточную механическую прочность, устойчив к воздействию атмосферных явлений и при этом является прекрасным проводником.
Благодаря использованию оригинальных узлов крепления направляющей системы из двух параллельных проводов проводноволновые средства обладают зоной обнаружения «козырькового» или «приземного» типа, что позволяет с помощью этих средств охраны обнаруживать попытки преодоления рубежа практически любым способом. Проводноволновые средства могут использоваться как для блокирования бетонных, кирпичных, металлических сплошных и сетчатых ограждений, так и для блокирования крыш, стен зданий. В козырьковом варианте исполнения зона обнаружения формируется в верхней части ограждения. Можно использовать два способа крепления проводов линейной части в «козырьковом» варианте. Первый способ – это когда оба провода крепятся на консолях с одной стороны ограждения. Второй способ, когда каждый провод крепится на разных сторонах ограждения, что позволяет получить более широкую зону обнаружения. «Приземный» вариант установки проводноволнового средства используется преимущественно для блокирования периметра тех объектов, где извещатель невозможно установить на существующем заграждении или последнее отсутствует.
Проводноволновые средства охраны могут использоваться на объектах в любых климатических зонах. Они способны надежно работать при температурах окружающей среды от -50 до +50° С при влажности воздуха до 100%.
Функциональные возможности проводноволновых систем постоянно совершенствуются. Практически все они имеют возможность настройки для детектирования объектов в зависимости от их массы, чтобы исключить срабатывание извещателей при попадании в зону чувствительности мелких животных или птиц. Общей тенденцией в разработке средств охраны является постоянное снижение потребляемой мощности датчиков. В современных системах используются более экономичные и производительные процессоры, которые четко фиксируют изменения амплитуды и фазы принимаемого сигнала. Выбор алгоритмов обработки позволяет гибко настраивать систему в зависимости от окружающих условий и выбранного критерия обнаружения (приближение человека к стене, движение вдоль нее, пересечение и т.п.).
Необходимость использования проводноволновых средств охраны диктуется следующими особенностями:
1. Большей частью, существующие периметры имеют ограждения из бетонных плит, каменные и металлические заборы высотой до 3 м, где пересечение заграждения возможно с большой долей вероятности.
2. Необходимость вести круглосуточный контроль периметра, причем появление людей и крупных животных у забора не должно вызывать ложных срабатываний.
3. Как правило, любой периметр имеет множество поворотов и перепадов по высоте, а также стыкуется со зданиями, где необходимо создавать охранную зону, как у стен, так и на крыше.
На рынке технических средств охраны представлено огромное количество отечественных и зарубежных средств охраны периметра, которые используются для решения различных задач. Проводноволновые средства занимают хоть и небольшую долю на рынке охранной техники, но, обладая уникальной особенностью создания зоны обнаружения, в точности повторяя рельеф блокируемого рубежа, занимают достойное место среди периметровых средств охраны объектов. Типичными представителями проводноволновых средств охраны являются извещатели серии «Газон», «Импульс-12», «Плющ-М», «Уран-М1», «Параллель».

Источник: "Алгоритм Безопасности" № 3, 2008 год