| Modernos sistemas de seguridad perimetral.
Vvedensky Boris Sergeevich,
SISTEMAS MODERNOS DE SEGURIDAD PERIMETRAL
(Continuación. Iniciado en No. 3, 1999) Introducción En la primera parte del artículo, analizamos algunos sistemas de seguridad perimetral que utilizan emisiones de radio: haces de radio y ondas de radio. Esta sección describe los sistemas de seguridad basados en el uso de radiación óptica (infrarroja), así como los llamados sistemas “capacitivos”. 1. Sistemas de infrarrojos 1.1. Sistemas IR de haz activo Los sistemas de haz infrarrojo (a menudo se les llama detectores óptico-electrónicos activos lineales) constan de un transmisor y un receptor ubicados en una zona de visibilidad mutua directa. Un sensor de este tipo genera una señal de alarma cuando se interrumpe el haz que incide en la unidad fotodetector. Una característica distintiva de los sistemas de haz activo es la capacidad de crear una zona de detección muy estrecha. En la práctica, la sección transversal de la zona sensible está determinada por el tamaño de las lentes utilizadas en las unidades ópticas. Esto es especialmente importante para objetos alrededor de los cuales es imposible crear una zona de exclusión. Sin embargo, al igual que los haces de radio, los sistemas de haces de infrarrojos sólo se pueden utilizar en secciones rectas de perímetros o vallas. El principal problema de los dispositivos de seguridad por haz de infrarrojos son las falsas alarmas en condiciones atmosféricas desfavorables (lluvia, nevada, niebla), que reducen la transparencia del entorno. La confiabilidad en tales casos está garantizada porque la energía del haz excede muchas veces el valor umbral mínimo requerido para activar el sensor. La fuente de interferencias también puede ser la exposición directa del receptor a la luz solar. La mayoría de las veces esto sucede al atardecer o al amanecer, cuando el sol está bajo sobre el horizonte. Según las normas rusas, el sensor debe permanecer operativo con luz natural de al menos 10.000 lux y al menos 500 lux procedente de dispositivos de iluminación eléctrica. La mayoría de los sensores de haz nacionales y extranjeros modernos tienen medios especiales para filtrar la radiación de fondo y cumplen con los requisitos anteriores. Sin embargo, para garantizar una alta inmunidad al ruido de las llamaradas, es muy importante alinear correctamente el sensor al configurarlo y seguir todas las recomendaciones de instalación del fabricante. Además, los sistemas de infrarrojos se pueden activar cuando los pájaros, las hojas y ramas de árboles u otros ingresan al haz Para aumentar la estabilidad y confiabilidad de los sistemas de haces de infrarrojos, se hacen multihaz (generalmente se usan 2 o 4 haces independientes) y se usan circuitos de procesamiento automático de señales que minimizan la influencia de. el ambiente externo. Se toman medidas especiales para preservar la funcionalidad de los sensores en condiciones invernales, cuando existe la posibilidad de que se congele o se adhiera nieve a las superficies ópticas de los bloques. Los métodos bastante fiables para combatir estos fenómenos son las viseras especiales en los filtros ópticos y los calentadores internos de las unidades óptico-electrónicas. Uno de los dispositivos domésticos de seguridad por rayos IR más comunes son los detectores de la serie SPEK. Establecer SPEC-75Contiene un bloque emisor, un bloque fotodetector y un kit de montaje. El sistema proporciona un ángulo de divergencia del haz óptico de 3 grados y permite organizar una línea de seguridad de un solo haz de hasta 75 m de largo (en la calle). El emisor genera en el espectro de infrarrojos cercano a una longitud de onda de 0,8…0,9 µm; se activa una señal de alarma cuando el haz se interrumpe durante un período de tiempo específico. Para garantizar el funcionamiento en condiciones desfavorables (lluvia, nevadas, niebla), el emisor dispone de una reserva de potencia de radiación 100 veces mayor. Se han tomado medidas para eliminar las falsas alarmas debidas a la iluminación solar (10.000 lux). Las unidades electrónicas tienen un diseño idéntico; tienen unas dimensiones de 140 x 145 x 65 mm. Para ajustar el sistema, puede utilizar un voltímetro especialmente conectado para este fin. Tensión de alimentación nominal -12 V, consumo de corriente — no más de 60 mA. Rango de temperatura de funcionamiento de -40°C a +50°C. Para organizar una barrera de dos haces, se utiliza un segundo conjunto de detectores. También se producen modificaciones de la serie SPEC para zonas de seguridad de hasta 175 metros. El IR- doméstico El detector de haz “Rubezh” es más avanzado y potente -3M.”El conjunto incluye dos pares de unidades transceptoras controladas por una unidad de control común. El dispositivo utiliza modulación de pulsos de radiación IR y recepción sincrónica, lo que permitió aumentar el alcance e implementar el funcionamiento paralelo de varios emisores en barreras multihaz. El kit le permite organizar un circuito de seguridad de dos haces en una longitud de sección de 300 m o dos barreras separadas de una sola viga en una longitud de hasta 600 m. Con dos juegos de Rubezh-3M, también puede crear un circuito de 4-. barrera de haz con mayor inmunidad al ruido. El sistema funciona incluso con niebla espesa, cuando el rango de visibilidad meteorológica se reduce a 180 m. El equipo genera una alarma si el haz está bloqueado durante al menos 100 milisegundos, lo que corresponde a un movimiento humano a una velocidad de hasta 5 metros por día. segundo (18 km/h). Las unidades de emisor y fotodetector del sistema Rubezh-3M están colocadas en cajas metálicas idénticas montadas sobre soportes giratorios. Dimensiones totales del bloque (con soporte) — 275 x 190 x 120 mm. En el interior de los bloques hay dispositivos de calefacción que garantizan el funcionamiento a temperaturas de hasta -45°C. En áreas no cercadas, los bloques se instalan en bastidores especiales. La altura mínima recomendada de la viga sobre el suelo es de 0,3 m, lo que permite detectar un intruso que se arrastra. Si hay vallas, los bloques suelen estar reforzados a lo largo del borde superior de la valla. Casi todos los dispositivos de seguridad extranjeros con haz de infrarrojos combinan un sistema síncrono de dos o cuatro haces en una carcasa común. Los sensores de haz IR de C&K, Atsumi, Visonic, Optex, Alarmcom, etc. están ampliamente representados en el mercado ruso. La foto 1 muestra el diseño de uno de los bloques de un IR de doble haz. sensor de la serie AX-100/AX-200de Optex (Japón). Los bloques transmisor y receptor tienen un diseño similar. La cubierta frontal está hecha de plástico resistente a los impactos, transparente sólo a la radiación IR. La tapa tiene una visera especial que sobresale que evita que se deposite escarcha en la superficie exterior. Debajo de la cubierta hay una unidad electroóptica con dos lentes montadas sobre un plato giratorio. La posición angular de la plataforma se ajusta mediante un ajuste entre (+/- 90О) horizontalmente y (+/- 5О) verticalmente mediante tornillos. Para facilitar el ajuste, se incorpora un visor en miniatura especial en la plataforma giratoria, que le permite apuntar con precisión las lentes al segundo bloque del sistema. Para un ajuste preciso del sistema según el nivel de la señal recibida, el bloque receptor dispone de enchufes para conectar un voltímetro. Aquí también se encuentran el regulador del tiempo de respuesta del sensor y los indicadores LED («sintonización aproximada» y «alarma»), que se utilizan al configurar el dispositivo. La unidad óptico-electrónica se fija sobre una placa de montaje, que normalmente se fija a una varilla vertical mediante una abrazadera. El controlador del tiempo de superposición de haces permitido, instalado en la unidad receptora, le permite cambiar el tiempo de respuesta de 500 milisegundos (una escalada relativamente lenta sobre una valla) a 50 milisegundos (una persona que corre muy rápido). Generalmente se recomienda establecer el tiempo de cruce del haz en no más de 70-100 ms para garantizar una sensibilidad suficiente del sistema. Los sensores de la serie OPTEX AX proporcionan rangos de detección de 22 a 150 metros en exteriores y de 40 a 300 metros en interiores. Para el suministro de energía se utiliza una fuente de CC con un voltaje de 10,5…28 V, el consumo de corriente no supera los 46 mA, el rango de temperatura de funcionamiento es de -35° a +55°C con una humedad de hasta el 95%.
Para objetos con un alto grado de protección, a veces se utilizan sistemas de haces IR con un número de haces de 4 a 8. Entre estos sistemas multihaz podemos mencionar el sensor IPS 600 de GPS (Italia), los sensores de la serie IS 400 de Alarmcom (Suiza) o los sensores de la serie IPID de ECSI (EE.UU.). Estructuralmente, los sensores IR multihaz suelen estar fabricados en forma de varillas verticales de hasta aproximadamente 3,5 metros de altura. Los sistemas multihaz se utilizan con mayor frecuencia para proteger instalaciones militares, instalaciones de energía nuclear y grandes empresas industriales. 1.2. Sistemas de infrarrojos pasivos Estos sistemas de «posición única» son detectores de infrarrojos pasivos con un diagrama de sensibilidad espacial en forma de haz. Son más fáciles de instalar y configurar que los sistemas de haz de infrarrojos de dos posiciones y se utilizan principalmente donde es necesario cubrir secciones cortas del perímetro: zonas de entrada de vehículos, huecos en vallas, portones, aberturas de ventanas, etc. Estos sensores se caracterizan por una sección transversal más grande de la zona sensible que los sensores ópticos de haz. Las barreras IR pasivas IS 402 e IS 412 de Alarmcom (Suiza) están diseñadas para uso en exteriores en condiciones atmosféricas difíciles. Sensor IS 402(foto 2) está fabricado en una carcasa de aluminio duradera con una visera que protege de la radiación solar. El sensor IS 402 forma una zona de sensibilidad en forma de «cortina» de 100 m de largo y hasta 4 m de alto. El sensor IS 412 tiene una sensibilidad aumentada y proporciona una zona de 150 m de largo.
Los sensores infrarrojos pasivos de una sola posición para la seguridad perimetral son fabricados por la empresa inglesa Security Enclosures Ltd (SEL). En espacios abiertos, el sensor Redwall-100Q, que utiliza tecnología de «detección cuádruplex (cuatro canales)», proporciona una zona de sensibilidad con una longitud de 100 my una sección transversal de 3 m. El sensor Megared-180Q mejorado de dos secciones (. foto 3a) le permite proteger un área de hasta 180 m de largo. Una de las secciones El sensor está diseñado para la detección en la zona «cercana» y la otra está diseñada para la detección en la zona «lejana». Las señales de las secciones de sensores se pueden utilizar, por ejemplo, para controlar una cámara de vídeo PTZ. Una de las modificaciones del detector SEL es el sensor combinado Redwatch-100Q: combina un sensor de infrarrojos pasivo y una cámara de video en miniatura incorporada, cuyo campo de visión coincide con el área sensible del sensor de infrarrojos (foto 3b). La capacidad de comprobar visualmente rápidamente la situación en la zona de «alarma» aumenta en gran medida la eficacia general de la seguridad.
Para aumentar la resistencia a factores externos y reducir la frecuencia de falsas alarmas, los detectores de infrarrojos perimetrales a veces se combinan estructuralmente con sensores de microondas. Un ejemplo de un dispositivo combinado de este tipo (a veces llamado sensores de tecnología dual) es el detector de la serie DT-900 de C&K (foto 4). Dos canales de detección (infrarrojos pasivos y ondas de radio) proporcionan una alta capacidad de detección con buena inmunidad a las interferencias. El sensor está equipado con un triple sistema de autodiagnóstico; tiene un sensor óptico activo especial que señala un intento de bloquear deliberadamente el dispositivo bloqueando el área sensible. Un microprocesador con memoria de eventos le permite seleccionar el algoritmo de detección de intrusiones óptimo en diversas condiciones ambientales. Dependiendo de la óptica de enfoque utilizada, el alcance del sensor es de 37 m (sección de zona de 3 m) o 61 m (sección de zona de 5 m).
2. Sistemas de fibra óptica Los cables de fibra óptica, utilizados habitualmente para transmitir información, también pueden utilizarse como sensores para sistemas de seguridad perimetral. La deformación de un cable de fibra óptica cambia sus parámetros ópticos (índice de refracción, etc.) y, como consecuencia, las características de la radiación láser transmitida a través de la fibra. Debido a los principios físicos específicos utilizados, los sistemas de fibra óptica se caracterizan por una muy baja susceptibilidad a cualquier interferencia electromagnética, lo que permite su uso en entornos electrofísicos desfavorables. Los cables de fibra óptica presentan varios efectos físicos que los hacen útiles como sensores perimetrales. En todos los casos, se conecta un láser semiconductor en miniatura a un extremo del cable, generando una radiación coherente. El extremo opuesto del cable está conectado a un fotodiodo (receptor), que convierte la señal óptica en eléctrica. El analizador compara la señal recibida con una señal de referencia, que corresponde al estado inalterado del sensor, y detecta influencias externas en el perímetro (desplazamiento, vibración o compresión del cable). El sistema de seguridad modelo M106E de Fiber SenSys (EE. UU.) utiliza un método para registrar interferencias intermodales. El láser emite varias docenas de modos (líneas espectrales) de frecuencia cercana con una cierta distribución de energía en todo el espectro. Si un cable de fibra óptica se somete a esfuerzos mecánicos, a su salida cambia el espectro de radiación registrado por el receptor, lo que permite detectar deformaciones en el cable. El sistema de fibra óptica de Sabreline (EE. UU.) utiliza el efecto de cambiar la distribución de la radiación a lo largo de la sección transversal cuando la fibra se deforma. A la salida de una fibra óptica multimodo se observa la denominada estructura moteada, que es un sistema irregular de puntos claros y oscuros. Para detectar deformaciones en los cables se utilizan fotodetectores espacialmente sensibles. Los sistemas de fibra óptica de la serie FOIDS (fabricados por Mason & Hanger, EE. UU.) utilizan el principio de interferometría de dos haces. El rayo láser se divide en dos y se dirige a dos cables ópticos monomodo idénticos, uno de los cuales es un cable de detección y el otro es un cable de referencia. En el extremo receptor ambos haces forman un patrón de interferencia. Los impactos mecánicos en el cable de detección provocan cambios en el patrón de interferencia, que son registrados por un fotodetector. Una característica interesante de los sistemas de fibra óptica es la posibilidad de utilizarlos para proteger no solo vallas, sino también zonas no valladas. En este último caso, la fibra se coloca bajo la superficie de la tierra, en un surco lleno de grava. Al mismo tiempo, como han demostrado las pruebas realizadas en los Laboratorios Nacionales Sandia (EE. UU.), el sistema es capaz de registrar los pasos de una persona que camina o corre. Entre los desarrollos nacionales de sistemas perimetrales de fibra óptica se puede destacar el sistema “Raven”. La base del sistema son los detectores producidos comercialmente, que constan de dos unidades selladas de un transmisor láser y un fotodetector. Entre estos bloques hay un elemento sensible: un cable de fibra óptica especial. El procesamiento de señales se lleva a cabo mediante un analizador o mediante un procesador especial entrenable utilizando los principios de la inteligencia artificial. El procesador se entrena después de la instalación en un sitio específico, simulando señales de intrusión reales. Las limitaciones del uso de sistemas de fibra óptica incluyen la complejidad del procedimiento para empalmar y reparar cables en el campo (el uso de Se requiere un microscopio y un costoso dispositivo para empalmar fibras). La experiencia en el uso práctico de sistemas perimetrales de fibra óptica es relativamente pequeña, pero las posibles características tácticas y técnicas de dichos dispositivos en términos de inmunidad a las interferencias electromagnéticas son de gran interés. 3. Sistemas capacitivos de seguridad perimetral El sensor del sistema capacitivo consta de uno o más electrodos metálicos montados sobre aisladores a lo largo de la cerca y es, de hecho, un sistema de antena. Este sistema suele tener la forma de una marquesina de metal y se instala mediante postes y aisladores especiales en una cerca existente. Son más eficaces en instalaciones equipadas con vallas rígidas y resistentes (losas de hormigón armado, paredes de ladrillo, paneles metálicos soldados, etc.). En la Fig. La Figura 1 muestra el diseño del sistema de antena de un sensor capacitivo en forma de rejilla metálica decorativa montada sobre una pared de hormigón. Todas las secciones de la rejilla están conectadas a un circuito eléctrico común y aisladas de la cerca principal. El sistema de antena está conectado a una unidad electrónica que genera una señal eléctrica y mide la capacitancia del sistema de antena. Cuando una persona se acerca o toca los electrodos, la capacitancia del sistema de antena cambia, lo que es registrado por la unidad electrónica, que emite una alarma.
La configuración de la zona de detección está determinada por el método de fijación de los electrodos. Al instalar el electrodo principal a lo largo del extremo superior de la valla, el sistema registra efectivamente sólo los intentos de trepar por encima. Si los electrodos se montan a lo largo de la línea central de la cerca, el sistema se activa cuando el intruso se acerca al perímetro. Los medios domésticos de seguridad perimetral más utilizados mediante el método de detección capacitiva son los dispositivos de la serie «Radian». Los sistemas Radian-M y Radian-13 están diseñados para proteger vallas y marquesinas metálicas en forma de malla, celosía o barrera de alambre. La longitud de la zona de detección oscila entre 10 y 500 m; El conjunto de entrega incluye una unidad electrónica y aisladores especiales para fijar la visera. La unidad electrónica tiene unas dimensiones de 326 x 207 x 540 mm; Está alimentado por una fuente de CC con un voltaje de 20 — 31 V, consumo de corriente — 70 mA, rango de temperatura de funcionamiento — de -50° a + 50°C. El sistema está provisto de medidas de protección contra rayos. Una modificación mejorada de los dispositivos de esta serie es el sistema «Radian-14». Se distingue por el uso de un algoritmo de procesamiento de señal de dos canales con análisis de los componentes activo y reactivo de la señal. Esto le permite desconectarse de las interferencias causadas por las precipitaciones y reducir la probabilidad de falsas alarmas por interferencias de radio pulsadas. Además, el sistema permite un montaje más sencillo de electrodos sensibles en la valla. Los diseñadores abandonaron los aisladores adaptadores especiales y los conductores del sistema de antena se montaron en soportes de plástico montados directamente en la cerca. Un elemento sensible típico consta de tres conductores paralelos que forman una barrera de aproximadamente 0,8 m de altura por encima de la valla principal. El sistema Radian-14 se suministra con una unidad electrónica, soportes de plástico, un cable del sistema de antena y un kit de montaje. La longitud del área protegida es de hasta 500 m, el rango de temperatura de funcionamiento es de -50°C a +50°C. La unidad electrónica tiene unas dimensiones de 320 x 223 x 95 mm; tensión de alimentación 20 — 30 V, consumo de energía 0,5 W. Uno de nuestros dispositivos de seguridad capacitivos extranjeros más conocidos es el sistema «E-Field» de Senstar-Stellar (EE.UU.). El sensor de dicho sistema es una estructura de 3 conductores instalados en soportes que se fijan a la cerca (techo) o se instalan alrededor de áreas abiertas no cercadas. El electrodo transmisor central del sistema de antena está conectado a la fuente de señal y los dos electrodos laterales están conectados al analizador (zona única o zona dual). Tanto el generador como el analizador están montados en una carcasa común. Cuando un intruso ingresa a la zona de detección, el analizador monitorea los cambios de señal y, si se excede un umbral de actividad específico, emite una alarma. El analizador del sistema “E-Field” evalúa la señal de acuerdo con tres características:
Se emite una alarma cuando los tres factores están presentes simultáneamente, lo que garantiza una probabilidad muy baja de falsas alarmas. En la figura. La Figura 2 muestra una configuración típica de un sistema de antena E-Field de tres cables y una sección transversal del área sensible. El sistema E-Field se puede utilizar eficazmente para detectar la destrucción de una valla o treparla, así como para detectar el socavamiento o la aproximación de un intruso a la línea perimetral.
Los sistemas perimetrales capacitivos son muy versátiles y atractivos por su insensibilidad a perfiles de suelo irregulares o cercas. Los sistemas de seguridad capacitivos domésticos, en general, se caracterizan por una confiabilidad bastante alta y se han utilizado ampliamente en diversas instalaciones durante los últimos 20 a 30 años. Conclusión |
