Радиолучевые и комбинированные системы

Американская фирма Southwest Microwave выпускает беспроводную радиолучевую систему M.I.L. PAC 316, являющуюся развитием известной системы M.I.L. PAC 310B. Двухпозиционный СВЧ-датчик M.I.L. PAC 316 (рис. 9) состоит из передатчика и приемника на трехопорных штативах, двух автономных аккумуляторных блоков питания, радиопередатчика сигналов тревоги и комплекта кабелей. Длина чувствительной зоны датчика – до 244 м, угол расходимости излучения – 3,5О по горизонтали и по вертикали, что обеспечивает ширину зоны не более 7 м при максимальной дальности. 6-канальная модуляция излучения предотвращает перекрестные помехи в многозонных системах охраны.
СВЧ-датчик M.I.L. PAC 316 работает на частоте 24,162 ГГц (К-диапазон). Потребление тока приемником и передатчиком составляет 58 мА и 130 мА соответственно (при напряжении 12 В) и обеспечивает непрерывную работу комплекта в течение 135 часов от четырех аккумуляторных батарей емкостью 5 А час. Радиопередатчик сигналов тревоги расположен рядом с блоком СВЧ-приемника. Полная масса комплекта составляет 119 кг; диапазон рабочих температур - от -40О до +66О С.
Беспроводная система M.I.L. PAC 385 фирмы Southwest Microwave представляет собой однопозиционный СВЧ-датчик, который объединяет в одном корпусе передатчик и приемник СВЧ излучения. По конструкции приемо-передатчик аналогичен блокам системы M.I.L. PAC 316. Длина чувствительной зоны датчика – до 122 м; система имеет функцию ограничения длины зоны (от 30 до 122 м) и функцию подавления помех от ближних предметов. Система работает в К-диапазоне при пиковой мощности излучения 32 мВт. Датчик массой 21 кг питается от аккумуляторной батареи напряжением 12 В, потребляя ток не более 220 мА. Система снабжена 16-канальной системой модуляции. Модернизированная в 2007 г. система конструктивно отличается тем, что органы настройки размещаются не под защитным колпаком СВЧ-модуля, а выведены на тыльную панель модуля.

Беспроводной мобильный СВЧ-барьер итальянской компании CIAS построен на базе известных двухпозиционных датчиков серии ERMO 482x PRO, в которых применена система распознавания образов на принципах «нечеткой логики». В состав системы MMD System (рис. 11) входят СВЧ-передатчик и приемник на трехопорных штативах, аккумуляторные батареи, передатчик сигналов тревоги и многоканальный радиоприемник. Длина чувствительной зоны системы – до 200 м. Автономного питания хватает на 20 дней непрерывной работы оборудования. Для перевозки модулей системы используются жесткие транспортные ящики.
Американская компания Perimeter Products, Inc. выпускает СВЧ-датчики, применяемые для быстроразворачиваемых систем охраны объектов в полевых условиях. В качестве однопозиционных или двухпозиционных датчиков здесь используются различные модификации приборов серии TMPS-21000. Все датчики выполнены в унифицированных корпусах (рис. 12) и питаются от встроенных аккумуляторных батарей, работающих без перезарядки в течение примерно 30 часов. Сигналы тревоги передаются на пост охраны по радиолинии.
Двухпозиционные датчики типа TMPS-21100 используют для организации линейных рубежей вокруг временных стоянок техники. Длина одной зоны охраны такого датчика – до 150 м; датчики имеют регулируемую ширину зоны обнаружения и режим ограничения дальности (Range-Cut-Off) для устранения влияния предметов, расположенных вне зоны охраны.

Однопозиционный датчик типа TMPS-21200, представляющий собой радар-сенсор, располагают в центре охраняемой зоны, например, на верхней плоскости охраняемого самолета или автомобиля. Антенна датчика формирует чувствительную зону в виде цилиндра радиусом до 48 м. Рабочая частота датчика – от 5,725 до 5,850 ГГц; диапазон обнаруживаемых скоростей движения объекта – от 0.025 до 31 м/сек.
В варианте TMPS-21300 однопозиционный датчик имеет полусферическую диаграмму чувствительности и предназначен для охраны территорий объектов от вторжений с воздуха. Радиус чувствительной полусферы регулируется в пределах от 22 до 78 м. Датчик генерирует сигнал тревоги по заданному алгоритму, реагируя только на вход в охраняемую зону, только на выход из нее или на оба действия нарушителя. Диапазон регистрируемых скоростей объекта – от 0,44 до 26,7 м/сек (от 1.6 до 96 км/час).
В беспроводных периметральных датчиках иногда используют два или более физических принципов. В частности, такие комбинированные датчики выпускает английская фирма Arkonia. Беспроводной охранный комплект Hornet состоит из пассивного ИК датчика серии ARK9130 и однопозиционного СВЧ-датчика – радар-сенсора (рис. 13). Пассивный ИК-датчик смонтирован на корпусе радара и используется для включения СВЧ-датчика, если в поле зрения теплового датчика попадает движущийся предмет. Сигналы тревоги передаются на пост контроля с помощью встроенного радиопередатчика. Сигнал тревоги содержит также результаты обработки сигналов сенсоров («человек», «автомобиль», «движение справа налево» и т. п.). Комплект Hornet питается от встроенных литий-ионных батарей или внешних аккумуляторов. Радары работают в J-диапазоне (10–20 ГГц), выходная мощность радара – 8 мВт. Мощность передатчика сигналов тревоги – 1–3 Вт. Напряжение встроенных батарей – 12 В; токи питания в дежурном режиме – 0.7 мА, в активном режиме – 500 мА. Диапазон рабочих температур системы – от -40О до +58ОС.

Компания Arkonia выпускает также беспроводные охранные комплекты, в которых конструктивно объединены пассивные ИК-датчики серии ARK9130 с видеокамерами. Такой комплект, снабженный автономным питанием и радиоканалом для передачи видеосигналов, может эффективно решать задачи охраны отдельных участков периметра. Эта беспроводная система, получившая название Spectre, показана на рис. 14. ИК-датчик с дальностью действия 40 м укреплен на корпусе видеокамеры.
При срабатывании ИК-датчика видеокамера активируется и «стоп-кадры» в виде JPEG-файлов вместе с идентификационными метками передаются по GSM- или GPRS-каналу на нужный электронный адрес. Цветная видеокамера и ИК-датчик питаются от встроенной литий-ионной аккумуляторной батареи, которой без перезарядки хватает на передачу 1000 неподвижных изображений.

Радиоволновые системы
Несколько лет назад канадская компания Senstar-Stellar была разработала свою беспроводную радиоволновую систему Repels. Чувствительными элементами системы являются два параллельных кабеля (приемный и передающий), которые крепятся к опорным стойкам (рис. 15). Верхний кабель располагается на высоте 1,5 м над землей, нижний – на высоте 0,1 м. При этом чувствительная зона имеет ширину около 2 м и высоту 2 м. Максимальная длина одной зоны – 100 м. В свернутом положении кабели наматываются на катушку, встроенную в корпус электронного блока. При установке не нужно разрезать кабели или монтировать на них разъемы, поэтому один человек разворачивает такую систему за 30 минут. Разработчики отмечают, что система нечувствительна к мелким животным, листве деревьев и атмосферным помехам. Система питается от щелочных элементов типа LR20; одного комплекта батарей хватает на 1 месяц непрерывной работы. Система поставляется с комплектом для установки на грунте (стойки, натяжные шнуры, молоток) или на твердой основе (анкерные опоры крепежом, стойки, натяжные шнуры). При транспортировке система упаковывается в два чехла; габариты компонентов системы в свернутом виде составляют 173 х 25 х 25 см (стойки и крепеж) и 41 х 43 х 18 см (электронный блок). Общая масса системы с комплектом для установки на грунте – 20 кг.

Американская компания DeTekion выпускает портативные радиоволновые системы серии Wave-Guard с чувствительными элементами в виде двух «излучающих» коаксиальных кабелей (рис. 16), которые укладываются на грунт вдоль границ охраняемого объекта. Система работает на 16 дискретных частотах в диапазоне 66–88 Мгц. Комплекс PSP–100-V обеспечивает охрану двух зон длиной по 50 м, четырехзонный комплекс PSP–200-V предназначен для периметров протяженностью 200 м (рис. 17).
Двухзонный или четырехзонный процессор и источники питания размещаются в специальном чемодане, снабженном разъемами для оперативного подключения чувствительных кабелей. В этом же чемодане смонтирован радиопередатчик сигналов тревоги с телескопической антенной. Аккумуляторы обеспечивают работоспособность комплекта в течение 48 часов; для подзарядки аккумуляторов может использоваться поставляемая отдельно солнечная батарея.
Компания Geoquip (Великобритания) выпускает быстроразворачиваемую версию своей радиоволновой системы RAFID. Новая система RAFID-RDS предназначена для охраны временных объектов и применяется в основном для военных целей. Сенсорные кабели, выполняющие роли передающей и приемной антенн, укладываются непосредственно на грунт. Электронные блоки системы снабжены специальными разъемами и могут быть дополнены радиоканальной аппаратурой передачи сигналов тревоги.

Системы с сейсмическими датчиками.
Отметим, что технологии охраны периметров широко используются и для защиты других протяженных объектов – магистральных кабелей, трубопроводов и т. п.
Израильская компания Magal впускает систему PipeGuard, предназначенную для охраны подземных нефтепроводов. Система представляет собой совокупность автономных сенсорных блоков, монтируемых над охраняемым трубопроводом, на глубине 50–80 см под поверхностью земли. Каждый сенсорный блок содержит 4 геофонных сейсмических датчика, сигналы которых обрабатываются местным анализатором. В одном корпусе с анализатором размещаются приемопередатчик сигналов тревоги и батареи питания. На фото (рис. 18) показаны компоненты сенсорного модуля системы – геофонные датчики, электронный блок, антенна приемопередатчика и устройство автотестирования.
Геофонные датчики системы PipeGuard располагаются вдоль линии, перпендикулярной оси трубопровода. Примененный метод обработки сигналов индивидуальных геофонов позволил обеспечить диаграмму чувствительности сенсорного модуля в виде двух узких лепестков, ориентированных вдоль линии трубопровода. Протяженность чувствительной зоны сенсора – по 150 м в обоих направлениях. Это позволяет располагать сенсорные блоки на расстояниях около 300 м друг от друга. Сигналы тревоги от отдельного сенсорного модуля передаются на два соседних модуля, а те, в свою очередь, последовательно передают их дальше, до ближайшей региональной станции контроля и управления, которые располагаются на расстояниях до 20 км друг от друга.

Система PipeGuard предназначена для обнаружения только тех сейсмических сигналов, которые возникают при попытках вторжения в подземный трубопровод – вскрытие земли с помощью лопаты, мотыги, бурильной установки и т. п. Система не реагирует на «нетревожные» факторы, такие как движение людей, транспорта, атмосферные осадки. Анализатор «обучается» распознаванию реальных сигналов непосредственно на месте установки и позволяет не только классифицировать тип вторжения, но и определять вероятность совпадения регистрируемых сигналов с типовыми образами, хранящимися в банке данных каждого сенсорного модуля.
Устройство автотестирования представляет собой генератор импульсных акустических сигналов, которые регистрируются расположенными рядом геоофонами. Автотестирование позволяет не только проверить работоспособность сенсорного модуля, но также измерить скорость распространения сейсмических сигналов, которая зависит от параметров почвы в данный момент (плотности, температуры, влажности и др.). Результаты автотестирования учитываются анализатором при обработке сигналов и обеспечивают не только распознавание и классификацию сигналов, но также и возможность определения угловой координаты точки вторжения.
Сенсорный модуль питается от специальных литиевых батарей большой емкости. Срок службы батарей зависит от интенсивности работы конкретного модуля; ожидаемое время разряда батарей составляет не менее одного года.

Заключение
Очевидно, что все беспроводные периметральные охранные системы имеют общие специфические черты, отличающие их от стационарных охранных систем. По-видимому, невозможно выделить какую-либо одну систему, которая могла бы считаться самой лучшей и универсальной.
Общим признаком большинства описанных систем является низкое энергопотребление, позволяющее использовать автономные источники питания в течение длительного времени.
Практически все беспроводные системы используют радиочастотные каналы для передачи сигналов тревоги на пост охраны.
К беспроводным системам охраны периметров зачастую предъявляются требования по скрытности установки датчиков и других компонентов. Вместе с тем очень важно, чтобы быстроразворачиваемая автономная система была проста в установке и настройке в полевых условиях и не требовала высококвалифицированного персонала для обслуживания.
Описанные выше комплексы в большей или меньшей степени отвечают перечисленным требованиям. При этом очевидно, что при выборе беспроводной системы охраны необходимо учитывать множество факторов – рельеф местности, конфигурацию объекта, окружающие природные условия, индустриальные помехи и др. Это требует серьезной подготовки проектировщиков и системных интеграторов, которые должны хорошо ориентироваться в разнообразии современных охранных технологий.
Беспроводные системы для охраны периметров активно разрабатываются и выпускаются российскими компаниями. Однако ограниченный объем данной публикации не позволяет описать современное отечественное оборудование этого класса. Мы надеемся, что этому может быть посвящена отдельная статья.