Sistemas de seguridad perimetral modernos.
Vvedensky Boris Sergeevich,
Candidato de Ciencias Físicas y Matemáticas
SISTEMAS MODERNOS DE SEGURIDAD PERIMETRAL
1. Introducción
1.1. El perímetro es la primera línea de defensa
Los sistemas de seguridad electrónicos modernos son muy diversos y, en general, bastante eficaces.
Sin embargo, la mayoría de ellos tienen un inconveniente común: no pueden proporcionar una detección temprana de intrusiones en el territorio de una instalación.
Estos sistemas suelen centrarse en detectar un intruso que ya ha entrado en el área o edificio protegido.
Esto se aplica, en particular, a los sistemas de videovigilancia; a menudo sólo pueden confirmar la intrusión después de que ya se ha producido utilizando un dispositivo de grabación de vídeo.
Un intruso calificado siempre cuenta con una “ventana” de tiempo determinada que transcurre desde el momento de la entrada a la instalación hasta que se activa la alarma. Minimizar este intervalo de tiempo es un factor fundamental que determina la eficacia de cualquier sistema de seguridad, y en este sentido, el atractivo de una alarma de seguridad perimetral es innegable.
El límite perimetral de un objeto es el mejor lugar para la detección temprana de una intrusión, porque el intruso interactúa principalmente con el perímetro físico y crea perturbaciones que pueden ser registradas por sensores especiales.
Si el perímetro es una valla en forma de celosía metálica, entonces se debe cortar o superar desde arriba; si es una pared o una barrera, entonces debes treparla; si se trata de una pared o el techo de un edificio, entonces es necesario destruirlos; si es un área abierta, entonces debes cruzarla.
Todas estas acciones ponen al intruso en contacto físico con el perímetro, lo que proporciona una oportunidad ideal para la detección electrónica porque… crea un cierto nivel de vibraciones que contienen una “imagen” sonora específica del intruso.
Bajo ciertas condiciones, el intruso puede evitar el contacto físico con el perímetro. En este caso, se pueden utilizar “sensores de intrusión volumétricos, que normalmente desempeñan el papel de una línea de defensa secundaria.
El sensor de cualquier sistema perimetral reacciona ante la aparición de un intruso en la zona de seguridad o de ciertos acciones del intruso.
Las señales del sensor son analizadas por una unidad electrónica (analizador o procesador), que, a su vez, genera una alarma cuando se excede un nivel umbral específico de actividad en el área protegida.
1.2. Requisitos generales para sistemas perimetrales (alarma perimetral)
Cualquier alarma perimetral debe cumplir un determinado conjunto de criterios, algunos de los cuales se enumeran a continuación:
- Posibilidad de detección temprana de un intruso, incluso antes de que penetre en el objeto
- Seguimiento preciso de los contornos perimetrales, ausencia de zonas “muertas”
- Instalación oculta de sensores del sistema siempre que sea posible
- Independencia de los parámetros del sistema de la estación (invierno, verano) y las condiciones climáticas ( lluvia, viento, granizo, etc.) etc.)
- Inmunidad a factores externos de naturaleza no perturbadora: perturbaciones industriales, ruido de transporte cercano, pequeños animales y pájaros
- Resistencia a las interferencias electromagnéticas: descargas de rayos, fuentes de potente radiación electromagnética, etc.
Es obvio que el sistema de seguridad perimetral debe tener la mayor sensibilidad posible para poder detectar incluso a un intruso experimentado. Al mismo tiempo, este sistema debería garantizar que la probabilidad de falsas alarmas sea lo más baja posible. Los motivos de las falsas alarmas pueden variar. El sistema puede reaccionar, por ejemplo, si aparecen pájaros o animales pequeños en la zona de protección. La alarma puede sonar cuando hay viento fuerte, granizo o lluvia. Además, una falsa alarma puede ocurrir por razones “tecnológicas”: instalación incorrecta de sensores en la cerca, configuración incorrecta de las unidades electrónicas o simplemente malas condiciones técnicas de la propia cerca, que puede, por ejemplo, vibrar con vientos fuertes.
Hoy en día, el mercado de sistemas perimetrales, tanto nacionales como importados, es muy amplio. Sin embargo, a veces puede resultar difícil elegir el sistema más eficaz para satisfacer los requisitos específicos de un sitio. Al elegir y diseñar un sistema, se deben tener en cuenta muchos factores: el tipo de valla, la topografía y el terreno, la posibilidad de asignar un derecho de vía, la presencia de vegetación, la proximidad de vías férreas, pasos elevados y carreteras, la presencia de líneas eléctricas.
Un factor muy importante es la cualificación y la experiencia de una organización que diseña e instala un sistema de seguridad perimetral. La experiencia demuestra que la eficacia de un sistema a menudo está determinada no tanto por sus parámetros técnicos iniciales, sino por la elección correcta y la instalación adecuada.
Para evaluar la efectividad de los sistemas perimetrales, se utilizan con mayor frecuencia sitios de prueba especiales. Los sistemas de seguridad se montan en vallas estándar y se evalúan mediante métodos especiales, simulando diversas acciones de un intruso: destruir la valla, trepar, cavar, etc.
1.3. Detalles del uso de sistemas perimetrales
La peculiaridad de los sistemas perimetrales es que suelen estar integrados estructuralmente con la valla y las señales generadas por el sistema de seguridad dependen en gran medida tanto de las características físicas y mecánicas de la valla (material, altura, rigidez, etc.) como de la correcta instalación de sensores (elección de la ubicación de las fijaciones, método de fijación, exclusión de vibraciones aleatorias de la cerca, etc.). Es muy importante la elección correcta del tipo de sistema de seguridad que mejor se adapta al tipo de valla dada.
Los sistemas perimetrales suelen utilizar un sistema de sensores distribuidos o discretos, cuya longitud total puede ser de varios kilómetros. Un sistema de este tipo debe garantizar una alta fiabilidad ante grandes variaciones de temperatura ambiente, lluvia, nieve y vientos fuertes. Por tanto, cualquier sistema debe proporcionar una adecuada adaptación automática a las condiciones meteorológicas y la posibilidad de diagnóstico remoto.
Cualquier sistema perimetral debe integrarse fácilmente con otros sistemas de seguridad, en particular, con un sistema de videovigilancia.
2. Sistemas de haces de radio
Dichos sistemas contienen un receptor y un transmisor de señales de microondas, que forman una zona de detección en forma de un elipsoide de rotación alargado (Fig. 1). La longitud de una zona de protección separada está determinada por la distancia entre el receptor y el transmisor, y el diámetro de la zona varía desde fracciones de metro hasta varios metros.
Fig. 1. Principio de funcionamiento del sistema de haz de radio
El principio de funcionamiento de este tipo de sistemas se basa en el análisis de los cambios en la amplitud y fase de la señal recibida que se producen cuando aparece un objeto extraño en la zona. Los sistemas son aplicables donde se garantiza la visibilidad directa entre el receptor y el transmisor, es decir, el perfil de la superficie debe ser bastante plano y no debe haber arbustos, árboles grandes, etc. en la zona de protección.
Los sistemas de haces de radio se utilizan tanto cuando se instalan a lo largo de vallas como para proteger áreas perimetrales no valladas. Estos sistemas suelen estar diseñados para detectar un intruso que cruza la línea de seguridad en toda su altura o agachado.
Una desventaja común de los sistemas de haces de radio es la presencia de zonas «muertas»; la sensibilidad del sistema se reduce cerca del receptor y el transmisor, por lo que los receptores y transmisores de zonas adyacentes deben instalarse con una superposición de varios metros. Además, los sistemas de haces de radio no son lo suficientemente sensibles directamente sobre la superficie del suelo (30 — 40 cm), lo que puede permitir que un intruso supere la línea de seguridad arrastrándose.
La zona de sensibilidad relativamente amplia del sistema limita su uso en lugares donde es posible un impacto accidental en la zona de detección de personas, vehículos, etc. En tales situaciones, para evitar falsas alarmas, se recomienda equipar una zona previa con la ayuda de una valla adicional.
Las unidades del sistema de haz de radio se instalan en el suelo (utilizando soportes especiales) o en una valla o pared de un edificio. Al instalar el sistema en el suelo, es necesario preparar un área protegida, planificar el territorio, eliminar arbustos, árboles y objetos extraños. Durante el funcionamiento, es necesario cortar periódicamente el césped y quitar la nieve. Con una altura significativa de la capa de nieve (más de 0,5 m), es necesario cambiar la altura de montaje de los bloques en los bastidores y realizar su ajuste adicional.
Consideremos varios sistemas perimetrales de haces de radio
Sistema “Hefesto”Producido por la empresa Daedalus, está destinado a la protección de linderos vallados y no vallados de 10 a 200 metros de longitud. Permite detectar una persona moviéndose a toda altura o agachada. La zona de sensibilidad tiene una altura de 2,5 m y un ancho de 5 m. El receptor del sistema analiza los cambios en la amplitud de la señal y, si se excede un umbral específico, enciende el relé de alarma. El sistema utiliza un algoritmo de procesamiento de detección original con ajuste de sensibilidad separado para las secciones cercana y media de la zona de sensibilidad. El sistema no opera cuando aparecen pequeños animales o aves en el área; es resistente a la nieve, la lluvia y el viento.
El set de entrega incluye transmisor, receptor, fuente de alimentación, kit de instalación y cables de conexión. El receptor y el transmisor están alojados en carcasas de poliestireno resistentes a golpes con unas dimensiones de 260 x 210 x 60 mm. Rango de temperatura de funcionamiento: de -40 a +50 grados Celsius, voltaje de alimentación: 12 V, consumo de energía 1 W. Se proporciona la capacidad de monitorear remotamente el desempeño del sistema.
El sistema “Grotto”, de propósito similar, le permite proteger secciones perimetrales de hasta 300 m de largo con un ancho de zona de detección de 6 m El diseño mejorado de los bloques receptor y transmisor ha permitido aumentar la uniformidad del campo electromagnético y prácticamente eliminar áreas de baja sensibilidad en los bordes de la zona. El sistema permanece operativo y no requiere ajustes adicionales en una profundidad de nieve de hasta 70 cm.
Para zonas de hasta 500 m de longitud, puede utilizar el dispositivo de seguridad de haz de radio “Barrera”, que tiene un diseño similar al sistema Hephaestus.
Sistema de haz de radio perimetral RLD-94 (foto 1) está disponible en tres modificaciones: para tramos de 30, 100 y 300 m de largo. Las modificaciones para 100 y 300 m son un conjunto básico (para 30 m), equipado con reflectores adicionales. El dispositivo utiliza un modo de funcionamiento sincrónico de pulsos, que reduce el consumo de energía y aumenta la inmunidad al ruido ante interferencias electromagnéticas. El sistema RLD-94 se utiliza ampliamente en sistemas de seguridad de centrales nucleares, grandes empresas, terminales aduaneras, etc.
Foto 1. Sistema de radiohaz perimetral RDL-94.
De los sistemas de haces de radio extranjeros presentados en el mercado ruso se puede destacar “Modelo 16001” de Senstar-Stellar (EE.UU.). El sistema permite proteger zonas de hasta 240 m de largo y está diseñado para instalarse en el suelo, al final de una valla o en la pared de un edificio. Una característica distintiva del transmisor es la capacidad de ajustar el ancho angular del patrón de radiación en el rango de 11O a 24O y así optimizar la sección transversal de la zona sensible.
Una amplia gama de haces de radio Los dispositivos de seguridad son producidos por la empresa italiana CIAS. Dispositivos de la serie Ermusa Son compactos y están diseñados para su uso tanto en interiores como en exteriores para barreras con una longitud de 40 a 80 m. La foto 2 muestra las unidades del sistema de haz de radio ERMO 482. empresa CIA. Los dispositivos están disponibles en varias modificaciones: para líneas con una longitud de 50, 80, 120 y 200 m. Las antenas parabólicas utilizadas en las unidades proporcionan divergencia de haz bajo, lo que permite el uso de este sistema incluso en condiciones de mucho tráfico urbano. La frecuencia de radiación del transmisor es de 10,58 GHz, alimentado por una batería o un adaptador de CA. Diámetro del bloque — 310 mm, profundidad — 270 mm, peso — 3 kg. Los bloques se montan sobre varillas metálicas prefabricadas, lo que permite instalar el emisor y el receptor a una altura de hasta 1 metro. La caja para la fuente de alimentación y la batería está estructuralmente combinada con la varilla. Rango de temperatura de funcionamiento -25O a +55O C.
Foto 2. Sistema ERMO 482.
Todos los sistemas enumerados proporcionan solo una zona de seguridad y se utilizan en secciones rectas del perímetro. En áreas con límites no lineales o con terreno complejo, es necesario utilizar un sistema multizona que consta de varios conjuntos de equipos. Para objetos pequeños, se han desarrollado sistemas de haces de radio multizona que tienen una unidad de procesamiento de señal común.
Incluido en el sistema “Protva” Incluye cinco pares transmisión-recepción y una unidad analizadora de señal. Cada par de transmisión y recepción le permite proteger un área de hasta 100 m de largo. Todo el conjunto es ideal para proteger, por ejemplo, un pequeño almacén: 4 zonas perimetrales y 1 zona de seguridad de puerta. Hay modos para control remoto y apagado manual de cualquier canal. El sistema se alimenta desde una red CA (220 V o 36 V) o desde una fuente de 24 V CC. Temperatura de funcionamiento de -50O a +50O C; Humedad: hasta 98% (a una temperatura de +35°C).
Para aplicaciones especiales, se ha creado un sistema de campo de rápida implementación “Vitim” (foto 3). Se utiliza para organizar líneas de seguridad temporales en áreas no preparadas. El conjunto consta de 11 dispositivos transmisores y receptores, lo que le permite organizar 10 secciones de seguridad separadas con una longitud de 100 m. Cada uno de los 11 bastidores contiene una batería incorporada para alimentar los dispositivos. Los receptores están conectados a una unidad de visualización remota, que muestra el número del área en la que ocurrió la alarma. Una característica especial del sistema es el uso de un haz de radio para generar señales de alarma. Esto le permite implementar rápidamente el sistema: no lleva más de 1 hora instalar y configurar 10 zonas. El dispositivo se utiliza ampliamente en las instalaciones del Ministerio de Defensa.
Foto 3. Sistema Vitim.
Todos los detectores de ondas de radio enumerados anteriormente son “dispositivos de dos posiciones; el kit incluye un transmisor y un receptor. Más sencillos y económicos son los dispositivos de una sola posición, que son esencialmente radares de baja potencia. Se pueden utilizar para proteger áreas de hasta 20 m de largo: puertas y ventanas de almacenes, zonas de entrada de vehículos, etc. Una característica de los sistemas de una sola posición en comparación con los sistemas de dos posiciones es que los límites de la zona sensible son menos claros y sus bordes se vuelven borrosos.
Sistemas de una sola posición “Agat-3P y “Agat-SP3” están destinados a uso en interiores (temperatura de funcionamiento de -5O a +50O C). La unidad electrónica tiene unas dimensiones de 260 x 210 x 60 mm; tensión de alimentación 12 V, consumo de energía 0,5 W. El rango de detección es de 16 y 20 m respectivamente, las dimensiones transversales de la zona sensible son de 5 x 5 m Dispositivo de posición única “Agat-SP3U”. También se puede utilizar en exteriores (temperatura de funcionamiento de -40°C a +50°C). El dispositivo es compacto (tamaño del bloque 110 x 80 x 45 mm) y de bajo consumo de energía (menos de 0,1 W a un voltaje de 12…30 V). El tamaño de la zona sensible es de 20 x 5 x 5 m. Todos los dispositivos de la serie «Agate» proporcionan ajuste de sensibilidad y un umbral de respuesta adaptativo.
3. Sistemas de ondas de radio
El elemento sensible de dicho sistema es un par de conductores paralelos (cables), a los que están conectados respectivamente el transmisor y el receptor de señales de radio. Alrededor del par conductor se forma una zona sensible (“antena abierta”), cuyo diámetro depende de la posición relativa de los conductores. Cuando una persona aparece en la zona sensible, la señal en la salida del receptor cambia y el sistema genera una alarma.
Cuando se utilizan sistemas de ondas de radio en cercas, los cables se instalan en bastidores especiales en el extremo superior de la valla, o directamente sobre la superficie de la valla.
También se realizan modificaciones de los sistemas de ondas de radio para proteger áreas no valladas. En este caso, los cables se instalan en el suelo a una profundidad de 15 a 30 cm. Dicho sistema de seguridad está oculto, pero está sujeto a la fuerte influencia de las condiciones climáticas que reducen la estabilidad de sus parámetros.
Las ventajas de los sistemas de ondas de radio sobre los sistemas de vigas son la independencia del perfil del suelo y la precisión en el seguimiento de la línea de la cerca.
Uno de los dispositivos de seguridad domésticos de ondas de radio más famosos es el “Uran- Sistema M” desarrollo de la empresa NIKIRET (Zarechny, región de Penza). La línea de dos hilos (Fig. 2) se fija sobre soportes (consolas) verticales o inclinados hechos de dieléctrico (incluidos en el paquete de entrega). Como conductor se utiliza el cable telefónico de campo P-274M, que proporciona suficiente resistencia mecánica y resistencia a las influencias atmosféricas. La longitud de una zona de protección varía de 10 a 250 m. La distancia entre soportes adyacentes suele ser de 6…8 m, en zonas con fuertes vientos se recomienda reducirla a 3…4 m.
Fig. 2. Diagrama de un dispositivo de ondas de radio de dos hilos.
Para perímetros extendidos se utilizan varios conjuntos de Uran-M. Para eliminar la influencia de zonas vecinas, se proporciona un modo de sincronización mutua para hasta 22 — 25 conjuntos separados. Los sistemas de ondas de radio se pueden instalar en casi cualquier valla dura (ladrillo, hormigón, metal).
El sistema Uran-M incluye: una unidad maestra conectada en un lado de la línea alámbrica y una unidad de procesamiento de señales conectada en el otro lado de la línea. La unidad maestra genera una señal pulsada de alta frecuencia que crea un campo electromagnético entre los conductores. La zona de detección tiene forma de sección transversal de una elipse, con conductores situados en los focos. La distancia entre conductores suele ser de 0,4 m; en este caso, la zona de detección tiene un tamaño de 0,5 x 0,8 m.
El sistema está configurado para detectar un objeto que pesa más de 30 — 40 kg y no funciona si aves o animales pequeños ingresan al área. El sistema no funciona cuando los vehículos se desplazan a una distancia superior a 3 m de conductores sensibles. Tensión de alimentación 20…30 V, corriente de alimentación: no más de 100 mA. Se proporciona un modo de monitoreo remoto del rendimiento. El dispositivo de seguridad es resistente a fuertes lluvias (hasta 40 mm/hora), nieve, granizo y viento a velocidades de hasta 20 m/s. Las unidades electrónicas tienen unas dimensiones de 255 x 165 x 110 mm; permanecen operativas en el rango de temperatura de -40° a +40°. El diseño de los bloques proporciona protección contra interferencias electromagnéticas externas y alta humedad.
La empresa estadounidense Senstar-Stellar ofrece un dispositivo de ondas de radio “H-Field” con cables tendidos directamente en el suelo. Un sistema de este tipo está diseñado para proteger espacios abiertos, accesos a objetos, etc. Dos cables paralelos (receptor y transmisor) se entierran en cualquier suelo a una profundidad de 10 a 15 cm y a una distancia de aproximadamente 2 metros entre sí (Fig. 3). Alrededor de los cables sobre la superficie del suelo se forma un campo electromagnético (zona de detección) de 3 m de ancho y 1 m de alto. La longitud máxima de una zona de detección es de 150 m. Los cables están conectados al receptor y al transmisor, respectivamente (o a un. unidad común de recepción y transmisión — transceptor). La eficacia de la detección de un intruso está garantizada por el hecho de que para la frecuencia seleccionada el cuerpo humano es como una antena de 1/4 del tamaño de una onda de radio y, por lo tanto, el intruso cambia considerablemente los parámetros de la señal recibida.
Higo. 3. Disposición de cables del sistema H-Field.
El algoritmo de procesamiento de señales en el sistema H-Field requiere el cumplimiento de tres condiciones:
— ; la masa del objeto que ingresa a la zona debe ser mayor que un valor predeterminado (masa del cuerpo humano);
— el objeto debe moverse a una velocidad no inferior a un cierto valor (en el rango de velocidad humana);
— ambas condiciones se cumplen dentro de un intervalo de tiempo determinado.
El sistema “H-Field” proporciona una instalación encubierta de sensores para un perfil de línea de seguridad arbitrario. Los cables son insensibles a las influencias sísmicas y acústicas, se pueden instalar en el suelo, debajo de carreteras asfaltadas, etc.
Una de las tecnologías modernas de detección de ondas de radio se llama RAFID Radio Frequency Iintruder Ddetección (detección de intrusión por radiofrecuencia). Este sistema de seguridad fue creado por la empresa inglesa Geoquip, ampliamente conocida por sus sistemas perimetrales sobre cables de micrófonos con sensores.
En el caso más sencillo, el sistema RAFID contiene un par de “Radiating Feeders” (RF), uno de los cuales está emitiendo y el otro está recibiendo una antena de campo de radiofrecuencia. La salida del receptor es monitoreada continuamente por el analizador.
IF es un cable coaxial especialmente diseñado que contiene un cable interno aislado por un dieléctrico de un blindaje externo (Fig. 4). El blindaje exterior puede ser una trenza de cobre similar a la de un cable coaxial normal. Una característica especial del IF son los llamados puertos, es decir. agujeros en la pantalla ubicados a intervalos regulares. El diseño del cable asegura que se emita un campo electromagnético cuando la corriente pasa a través de él. Cerca de ambos cables se forma un campo electromagnético invisible, cuya configuración depende de la posición relativa del IF.
Fig. 4. Diseño del alimentador radiante del sistema RAFID.
Un objeto atrapado en el campo de radiofrecuencia cambia la fase y amplitud de la señal recibida (efecto Doppler), como como resultado de lo cual el analizador genera una señal de alarma.
Los cables se colocan paralelos entre sí y se montan en una pared rígida u otra valla, proporcionando un área de detección, como se muestra en la Fig. 5. (La distancia entre cables y su ubicación están determinadas por los requisitos específicos del cliente y las condiciones de detección).
 |
 |
Fig. 5 (a, b) zonas de detección del sistema RAFID.
Los cables del sistema RAFID se instalan sobre vallas rígidas (hormigón, ladrillo, madera) o directamente en el suelo. El número de líneas de cable (2 o 3) y su ubicación en la valla están determinados por la tarea a la que se enfrenta el sistema de seguridad. Entonces, si necesita registrar a un intruso que intenta escalar una cerca, entonces los cables se ubican cerca de la línea central de la cerca (aproximadamente la mitad de su altura), consulte la Fig. 5a. En este caso, se puede dejar una zona insensible cerca de la parte inferior de la cerca, un «callejon para animales», al que el sistema no debería reaccionar. Si necesita detectar un intruso que se acerca a la línea perimetral, en este caso uno de los cables se fija en la parte inferior de la cerca o directamente en el suelo a cierta distancia de la pared (Fig. 5b).
Para procesar las señales, el sistema utiliza un potente procesador, que permite «entrenar» el sistema directamente en el sitio. El procesador contiene en la memoria tanto señales típicas de intrusión como señales no alarmantes del entorno (vehículos que pasan, etc.). Si la señal realmente grabada coincide con una de las imágenes de alarma grabadas en la memoria, el sistema emite una alarma. El sistema prácticamente no se ve afectado por factores atmosféricos como lluvia, niebla, granizo, nieve, humo y se utiliza en diversas zonas climáticas.
Conclusión
El principio de funcionamiento de todos los sistemas de seguridad descritos anteriormente se basa en el uso de ondas electromagnéticas en el rango de radiofrecuencia. Sin embargo, para proteger los perímetros se han desarrollado y se utilizan con éxito otros sistemas que trabajan con varios tipos de detectores: sensores ópticos infrarrojos (haces y pasivos), sensores de vibración sísmica, cables de micrófono, sistemas capacitivos, cables de fibra óptica, etc. se discutirá en los siguientes números de la revista.