4.16. Виды охранных и пожарных извещателей. Способы повышения помехоустойчивости акустических, оптико-электронных и радиоволновых извещателей.

Извещатель (датчик) охранный (охранно-пожарный, пожарный) представляет собой техническое устройство, формирующее электрический сигнал тревоги при воздействии на извещатель или на создаваемые им поля внешних сил или объектов.

По назначению извещатели делятся на средства для блокирования отдельных предметов, обнаружения злоумышленника и пожара в закрытых помещениях, обнаружения нарушителя на открытых площадках и блокирования периметров территории, здания, коридора. Такое деление обусловлено особенностями указанных зон и требованиями к средствам обнаружения в этих зонах. Средства охраны помещений и открытых площадок должны обнаруживать злоумышленника в любой точке этих зон, периметровые - при пересечении им периметра зоны. К средствам для охраны закрытых помещений предъявляются менее жесткие требования по устойчивости средств к климатическим воздействиям, но ограждения помещения вызывают многочисленные переотражения излучаемых извещателями полей и эти особенности необходимо

учитывать при создании и грамотной эксплуатации соответствующих средств.

По виду охраняемой зоны средства обнаружения делятся на точечные, линейные, объемные и поверхностные. Точечные средства обеспечивают охрану отдельных объектов, линейные - периметров, поверхностные - стен, потолков, окон, витрин и др., объемные - объемов помещений или открытых площадок.

По принципу обнаружения злоумышленника и пожара извещатели разделяют на:

- контактные;

- акустические;

- оптико-электронные;

- микроволновые (радиоволновые);

- вибрационные;

- емкостные;

- тепловые (пожарные);

- ионизационные (пожарные);

- комбинированные.

Контактные извещатели реагируют на действия злоумышленника, приводящие к замыканию или размыканию контактов извещателя, а также к обрыву тонкой проволоки или полоски фольги. Они бывают электроконтактными, магнитоконтактными, ударноконтактными и обрывными.

1) Электроконтактные извещатели представляют собой кнопочные выключатели, которые размыкают или замыкают электрические цепи, соединяющие извещатели с приемно-контрольным прибором, под воздействием злоумышленника, например, при открытии им двери, оконной рамы, форточки, шкафа и др.

К электроконтактным относятся также датчики, выполненные в виде контактных ковриков, размещаемых на возможном пути следования злоумышленника, например, перед дверью. Такие коврики представляют собой два металлических листа, между которыми проложен пористый диэлектрик с отверстиями. Листы с прокладкой помещают в оболочку из пластика или водонепроницаемой ткани, камуфлируют подковрик для вытирания ног. Под тяжестью злоумышленника листы замыкаются через отверстия в диэлектрике, что приводит к возникновению сигналов тревоги.

2) Магнитоконтактные датчики предназначены для блокирования открывающихся поверхностей (дверей, окон, люков и др.), а также переносимых предметов (экспонатов музеев и выставок). Извещатель состоит геркона (герметичной стеклянной трубкой с укрепленными внутри магнитоуправляемыми контактами) и постоянного магнита, размещенных в одинаковых пластмассовых корпусах прямоугольной или цилиндрической формы. Магнит крепится на подвижной части блокируемой поверхности или на музейном экспонате, геркон - на неподвижной части или на подставке экспоната параллельно магниту на удалении не более 6-8 мм. Когда дверь, окно, люк закрыты, а экспонат находится на подставке, расстояние между магнитом и герконом минимальное, магнит притягивает контакты геркона и в зависимости от типа извещателя их замыкает или размыкает. При открывании злоумышленником поверхности или хищении экспоната магнит удаляется от геркона и контакты меняют свое положение на противоположное. Возникает сигнал тревоги.

3) Ударноконтактные датчики обеспечивают блокирование поверхностей, прежде всего, оконных стекол, разрушающихся от удара. Принципы их работы основаны на размыкании нормально замкнутых контактов под действием силы инерции во время колебаний корпуса датчика, приклеенного к стеклу.

4) Основу обрывных извещателей составляют тонкий провод, алюминиевая фольга и токопроводящий слой стекла или пленки. Провода диаметром 0.1-0.25 мм применяются для блокировки деревянных и прочих некапитальных конструкции помещения, решеток окон, небольших временных стоянок. Провод прокладывается по всей внутренней блокируемой поверхности параллельно с расстоянием между рядами проволоки не более 200 мм, заделывается внутрь или вокруг стержней решеток окон, навешивается на кусты и деревья на высоте около 1 м вокруг охраняемой стоянки. Провод, уложенный на поверхности, маскируют шпаклевкой с последующим окрашиванием или покрывают листовым материалом (оргалитом, фанерой и др.).Обрывные извещатели применяемые для охраны мест временного расположения людей,

техники, грузов, различных объектов и территории, обеспечивают блокирование рубежа максимальной протяженности до 5 км. Контакт между проводами после обрыва восстанавливается путем сплавления концов проводов при помощи спички или зажигалки.

Фольга алюминиевая толщиной 0.008-0.015 мм и шириной 6-10 мм применяется в основном для блокирования остекленных поверхностей площадью не более 8 м~. Она наклеивается по периметру стекла на удалении нескольких мм от рамы и закрашивается краской под цвет рамы или фона стеклянной поверхности. К фольге крепится шлейф в виде гибкого провода (ПМВГ-0.2 или аналогичного). Обрывные извещатели имеют высокую помехоустойчивость и широко применяются для блокирования поверхностей и периметров.

5.Акустические извещатели используют для обнаружения злоумышленника акустические волны в звуковом и ультразвуковом диапазонах, которые возникают при разрушении им механических преград или отражаются от нарушителя при проникновении его в охраняемое помещение. Акустические нзвещатели, реагирующие на акустические сигналы при разрушении злоумышленником блокируемой поверхности, являются

пассивными, ультразвуковые извещатели излучают акустические волны и являются активными.

Акустические пассивные извещатели применяются для защиты строительных конструкций (окон, витрин, стен, потолков, полов, сейфов и др.). В извещателе акустический сигнал преобразуется в электрический, при соответствии текущих параметров которого эталонным формируется сигнал тревоги.

6.Для преобразования акустических сигналов в электрические применяют в основном пьезоэлектрические и электромагнитные датчики. В электромагнитном извещателе при деформации стекла изменяется воздушный зазор между мембраной и сердечником электромагнита. Это приводит к появлению в катушке электромагнита ЭДС и сигнала на выходе извещателя. В пьезоэлектрическом извещателе используется свойство пьезоэлементов (сегнетоэлектриков) создавать электрические сигналы при механических воздействиях на их поверхность.

С целью уменьшения вероятности ложных тревог от акустических помех увеличивается количество используемых для идентификации демаскирующих признаков и усложняются алгоритмы их обработки.

Ультразвуковые датчики генерируют сигнал тревоги при появлении злоумышленника в контролируемой зоне охраняемого помещения. Датчик содержит электроакустический излучатель акустической волны в ультразвуковом диапазоне, приемник (акустоэлектрический преобразователь) и электронный блок. Излучатель посылает в охраняемое помещение акустическую волну с частотой выше 23 кГц. В результате интерференции прямых и отраженных волн в помещении возникают «стоячие» волны. При появлении в помещении человека, а также открытого пламени пожара характер «стоячих волн», а, следовательно, уровень акустического сигнала на входе приемника изменяются, что приводит к появлению сигналов тревоги на выходе электронного блока. Снижение влияния помех достигается регулировкой чувствительности приемника. С целью дальнейшего снижения влияния акустических помех в современных ультразвуковых извещателях предусмотрена селекция акустического сигнала по величине изменения его частоты вследствие эффекта Допплера. Эффект Допплера состоит в изменении частоты сигнала, отраженного от движущейся поверхности. Если поверхность удаляется от источника звука, то частота уменьшается, когда приближается - частота увеличивается. В приемнике извещателя в результате измерения изменения частоты принимаемого акустического сигнала относительно частоты излучаемого выявляется отраженный от движущегося человека сигнал на фоне других сигналов, отраженных от неподвижных предметов.

При установке таких извещателей необходимо учитывать следующие требования: высота установки - 1.5...2.5 м от пола; не допускается установка извещателя непосредственно над батареями отопления, около форточки или фрамуги, вблизи оконных штор, декоративных растений и других предметов, колеблющихся под действием воздушных потоков в помещении;

- на период охраны должны быть закрыты все окна, форточки и фрамуги, отключена принудительная вентиляция и калориферы, выключены или отключены любые источники акустических сигналов (телефоны, электрические звонки, репродукторы и т. д.).

7.В оптико-электронных извещателях для обнаружения злоумышленника и пожара используются инфракрасные лучи. По принципу действия такие извещатели делятся на активные и пассивные. Активные инфракрасные излучатели состоят из одной или нескольких пар излучателя ИК-лучей и фотоприемника. Пассивные реагируют на появление в их зоне видимости источников ИК-лучей с мощностью выше фона (человека, очага пожара).

Излучатель активного оптико-электронного извещателя создает узкий луч света в ИК-диапазоне, который в дежурном режиме освещает его фотоприемник. При пересечении луча злоумышленником или появлении на пути его распространения дыма уровень сигнала на выходе фотоприемника резко уменьшается, что приводит к формированию сигнала тревоги. В литературе активные оптико-электронные извещатели называют также фотоэлектрическими. В качестве источников излучения используются лампы накаливания, размещаемые в кожухе с отражателем и закрытые прозрачными для ИК-лучей фильтрами, и светодиоды, излучающие свет в ИК-диапазоне. В качестве светочувствительных элементов приемника применяются фотодиоды и фототранзисторы. Для блокирования дверных и оконных проемов от проникновения посторонних лиц, а также для обнаружения дыма в закрытых помещениях площадью до 20 м2. Извещатели состоят из блока «излучатель-приемник», обеспечивающего излучение и прием светового луча, и светоотражателя, возвращающего луч к фотоприемнику. Для блокирования коридоров, окон, дверей, охраны периметров применяются активные линейные оптико-электронные извещатели. Излучатели и фотоприемники выполняются в виде отдельных блоков или колонок, обеспечивающих возможность создания 2-4, а в некоторых извещателях до 16 параллельных лучей. Излучатель и приемник извещателя могу быть разнесены или устанавливаться в одном месте. В последнем случае на противоположном конце блокируемого участка устанавливается светоотражатель.

8.В специальных оптико-электронных пожарных извещателях типа ИП 212-5, 5М, 5М2, 5МА, предназначенных для обнаружения загорания на ранних стадиях, обеспечивается постоянный контроль оптической плотности воздуха в оптической камере извещателя путем облучения его инфракрасным светом от светодиода. При попадании внутрь оптической камеры частиц дыма рассеянный ими ИК-свет освещает фоточувствительный элемент. Срабатывание извещателей с выдачей сигнала «Пожар» происходит при

задымлении среды с оптической плотностью 0.05-0.2 дБ/м.

Пересечение лучей активных оптико-электронных извещателей мелкими животными, птицами, листьями или другим мусором при сильном ветре, а также атмосферные осадки (сильный туман, ливень, снегопад) могут вызвать ложные тревоги. С целью их уменьшения модулируют луч при его излучении и вводят при формировании сигнала тревоги задержку на время перекрытия луча, называемую чувствительностью к

перекрытию луча. Модуляция луча осуществляется путем подачи на излучатель импульсного питающего

напряжения. Демодуляция сигнала в приемнике производится синхронным детектором. В качестве опорного напряжения детектора используется последовательность импульсов, модулирующая луч и передаваемая от излучателя к приемнику по дополнительному проводному или радиоканалу синхронизации. В этом случае ложная тревога возникает при совпадении моментов кратковременных прерываний луча от помех с моментами излучений ИК света, что маловероятно.

Пассивные оптико-электронные извещатели формируют сигнал тревоги при попадании на вход термочувствительного элемента ИК-излучений от злоумышленника или от очага пожара. Эффективность работы пассивного извещателя тем выше, чем больше разность между температурой источника тепла и температурой фона. При разнице менее (2-3) С извещатель «слепнет». В современных пассивных ИК приборах применяется схема автоматического увеличения чувствительности пропорционально росту температуры в помещении, но при этом может также увеличиться вероятность ложной тревоги. В зависимости от типа оптики извещатель имеет различные зоны обнаружения: от однолучевой длиной до 50 м и углом обзор 10-50 градусов до почти объемной, состоящий из 3-5 «вееров» по 10-16 лучей в каждом. Извещатель с зоной обзора в виде конуса с углом обзора около 70 градусов устанавливается на потолке помещения и применяется для охраны экспонатов музеев.

Диаграмма зон обнаружения формируется оптической системой извещателя на основе зеркал или линз Френеля. Современные извещатели комплектуются несколькими видами сменной оптики.

Так как пассивные оптико-электронные извещатели чувствительны к любым ИК-излучениям, в том числе батарей отопления, кондиционеров, к солнечным лучам, то с целью снижения вероятности ложной тревоги в извещателях сигнал тревоги формируется при последовательном пересечении источником ИК-излучений чувствительных зон. С учетом этого нзвещатель нужно устанавливать в помещении таким образом, чтобы, исключалось движение злоумышленника к объекту защиты в створе луча. При выборе места размещения извещателей в помещении необходимо также руководствоваться следующими соображениями:

- извещатель не должен освещаться солнцем, особенно если перед окном имеются деревья, крона которых может создавать блики;

- извещатель не следует устанавливать так, чтобы он или стена на противоположной стороне охраняемого участка освещались дальним светом автомобильных фар;

- извещатель не следует располагать на расстоянии менее 1.5 м от вентиляционного отверстия и батареи центрального отопления.

Повышенная помехоустойчивость по отношению к помехам в видимом и ИК-диапазонах света достигается также использованием для обнаружения очагов горения открытым пламенем датчиков ультрафиолетового излучения и цифровой обработки сигналов от фотоприемника.

9.Микроволновые (радиоволновые), в том числе радиолучевые и радиотехнические извещатели, используют для обнаружения злоумышленников электромагнитные волны в СВЧ диапазоне (9-11 ГГц). Они содержат СВЧ генератор, приемник и антенны. Так как на электромагнитное поле в СВЧ диапазоне не влияют акустические помехи, свет и в существенно меньшей степени атмосферные осадки, то эти извещатели все более широко применяются для охраны помещений, открытых пространств и периметров.

В радиолучевых извещателях для блокирования периметров антенна излучателя формирует узкую диаграмму направленности в виде вытянутого эллипсоида с высотой и шириной в середине зоны обнаружения 2-10 м. Длина одного участка обнаружения достигает 300 м. При пересечении человеком электромагнитного луча, излучаемого передающим устройством в сторону приемника, уменьшается из-за экранирующих свойств человека напряженность поля в точке приема, в результате чего подается сигнал тревоги.Радиоволновые объемные извещатели формируют объемную зону обнаружения, заполняющую электромагнитным полем весь объем помещения. Для снижения мощности излучения, что важно для безопасности обслуживающего персонала и повышения помехоустойчивости, в современных извещателях предусматривается импульсный режим работы, Кроме того, для уменьшения ложных тревог в схеме объемных извещателей реализуется принцип селекции на основе эффекта Допплера.

Радиотехнические извещатели обнаруживают злоумышленника по изменениям им характеристик СВЧ поля. Электромагнитное поле создается одним или несколькими СВЧ передатчиками. В качестве передающий антенны применяется специальный радиочастотный кабель, прокладываемый вдоль периметра охраняемой территории. Антенна приемника размещается в центре территории или в виде кабеля, параллельного передающему. При вторжеии злоумышленника в чувствительную зону извещателя характеристики сигнала на входе приемника изменяются, что вызывает сигнал тревоги.

10. К вибрационным относятся извещатели, обнаруживающие злоумышленника по создаваемой им вибрации в грунте при движении, в легком заборе (типа сетки «рабица») при попытке преодоления его нарушителем, при открывании дверей, окон, люков и др. конструкций. Вибрационные извещатели отличаются от акустических ннфразвуковым диапазоном воспринимаемых ими частот колебаний блокируемой поверхности. В зависимости от физической природы преобразования механического давления в электрический сигнал вибрационные извещатели бывают электретные, магнитные, волоконно-оптические, трибоэлектрические. Если датчики извещателя размещаются в грунте, то вибрационные извещатели называют также сейсмическими.В вибрационных извещателях чувствительные элементы выполняются в виде отдельных (пьезо- и лектромагнитных) датчиков, кабелей и шлангов с жидкостью. В электретных и трибоэлектрических кабелях создается электрическое поле, в кабелях типа «Guardwire 400» — магнитное поле, в световодах - световой луч. Датчики укрепляются на защищаемой поверхности, кабели навешиваются на проволочные заборы, ими опутываются ручки дверей, люков, краны трубопроводов, шланги закапываются в грунт. В результате механических воздействий нарушителя на чувствительные элементы вибрационных извещателей в них возникают электрические сигналы (в электромагнитных, магнитных, пьезоэлектрических, трибоэлектрических, электретных) или изменяются характеристики светового сигнала. Изменение давления в любой точке шланга жидкостного извещателя, вызванное вибрацией, передается к гидрофону, преобразуется в электрический сигнал, который при определенных условиях вызывает сигнал тревоги. Сигнал тревоги возникает также при попытках разрушения злоумышленником кабелей.

11.Тепловые и ионизационные извещатели выпускаются специально для обнаружения пожара. В качестве чувствительных к температуре элементов применяются:

- терморезисторы, изменяющие свое сопротивление от температуры;

- термобиметаллические пластины с разными коэффициентами теплового расширения, изгибаемые и размыкающие электрические контакты при повышении температуры;

- легкоплавкие сплавы (Вуда с температурой плавления б0.5°С, д^Арсе-79°С), замыкающие при нормальной температуре контакты извещателя;

- термоферриты с уменьшающейся с повышением температуры магнитной проницаемостью и используемые в качестве сердечников электромагнитных реле, которые размыкают контакты при снижении магнитного поля менее уровня срабатывания реле.

Ионизационные извещатели (ИП-01Л, РИД-6М) реагируют на дым пожара ухудшающий прозрачность среды между размещенными в одном корпусе источником радиоактивного излучения и детектором. В извещателе РИД-6М используются в качестве источников частиц плутоний-239 с общей активностью 10 мкКю, в ИП-0IJI - америций-241 с активностью 0.8 мкКю. Ионизационные извещатели относятся к наиболее универсальным и надежным пожарным датчикам, их конструкция обеспечивает полную радиационную безопасность. Но их не рекомендуется устанавливать в детских учреждения, школах, жилых помещениях и других местах, где они могут изъяты и разобраны детьми или чрезмерно любопытными взрослыми.Основной проблемой при создании и применении извещателей остается обеспечение высокой вероятности обнаружения злоумышленника (для охранных извещателей) и пожара (для охранно-пожарных и пожарных извещателей) и малой вероятности ложных срабатывания. Для исключения психологического привыкания охранников к ложным тревогам, которое негативно отражается на их отношении к службе, ложное

срабатывание не должно происходить чаще одного раза в течение 1-2 тысяч часов работы.

Повысить надежность обнаружения злоумышленника или пожара можно путем дублирования извещателей с разными принципами обнаружения. Но при простом дублировании одновременно возрастает вероятность ложных тревог, так как приемно-контрольный пункт реагирует на сигнал тревоги, в том числе ложный, от каждого извешателя. В комбинированных извещателях усложняется алгоритм обработки сигналов от разных датчиков, в результате чего повышается вероятность обнаружения злоумышленника или пожара при обеспечении малых значений вероятности ложной тревоги. В периметровых комбинированных извещателях «Протва-3, 4» вибрационный извещатель навешивается на забор, под ним зону обнаружения формирует радиолучевой извещатель, а в грунт укладывается радиотехнический извещатель типа «Бином». В комбинированном извещателе для охраны особо протяженных периметров «Гоби» предусмотрена возможность комплектации различными видами датчиков: контактными, вибрационными, радиолучевыми, емкостными и др.