Металлодетекторы — устройства досмотра. Вопросы нормирования требований.
Березанский Давид Павлович, кандидат технических наук
МЕТАЛЛОДЕТЕКТОРЫ — УСТРОЙСТВА ДОСМОТРА
ВОПРОСЫ НОРМИРОВАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ
Для широкого круга читателей журнала предлагается к обсуждению ряд проблем по нормированию требований к металлодетекторам, как к одному из важных видов досмотровой техники. В условиях, когда в Российской Федерации до сих пор отсутствует Государственный стандарт, регламентирующий нормативные требования на металлодетекторы, как устройства досмотра, вопросы, изложенные в статье, являются актуальными.
Важную роль в организации охраны зданий, сооружений, осуществлении контроля и регулирования перемещения людей играют металлодетекторы — обнаружители запрещенных к проносу на эти объекты предметов.
Металлодетекторы по принимаемой сегодня классификации [1] относятся к устройствам досмотра, входящим в состав интегрированных средств охраны или используемых автономно. Конструктивно такие металлодетекторы могут быть встроенными в устройства заграждения систем контроля и управления доступом, автономными стационарными или автономными переносными.
К предметам, запрещенным к проносу посетителями на охраняемые объекты и выявляемым металлодетектором (далее ОП — объекты поиска), в первую очередь относятся:
— огнестрельное оружие;
— ручные гранаты;
— ножи,
Функциональное назначение металлодетекторов в общем случае довольно широкое: от поиска цветных металлов массой ~ 1 г до обнаружения предметов из ферромагнитных металлов, значительно превышающих ОП по массе. Задачи, которые решают металлодетекторы в системах защиты и охраны, более узкие и имеют свои особенности, определяющие специфические требования к таким устройствам. К ним относятся:
— надежное обнаружение ОП;
— обеспечение селективности по отношению к металлическим предметам, разрешенным к проносу на охраняемый объект;
— обеспечение помехоустойчивости в условиях работы на охраняемом объекте;
— обеспечение специальной безопасности.
До настоящего времени в России не существует государственного стандарта, регламентирующего большую часть из рассмотренных выше требований. В результате страдают потребители металлодетекторов. Приобретя изделие, в документации на которое даются лишь качественные оценки его основных характеристик (надежно обнаруживает оружие, не реагирует на небольшие металлические предметы, устойчив к воздействию помех и т.д.), потребитель, обнаружив, что металлодетектор не устраивает его по фактическим возможностям, не может предъявить претензии к изготовителю или продавцу. Часто складывается и такая ситуация, что у приобретенного универсального металлодетектора предусмотрены разнообразные программы работы. Однако в эксплуатационных документах не указываются характеристики, обеспечиваемые изделием при использовании реализуемых в нем программ. И даже ссылки на установку уровня безопасности по международному стандарту NILECJ-SCD 0601-00 Security level 1…5” [2] не позволяют отечественному потребителю определиться с выбором режима.
Из рассмотренного выше следует, что назрела необходимость разработки российского стандарта на металлодетекторы — устройства досмотра. Рассмотрим подробнее каждое из требований к таким устройствам.
Обнаруженческие характеристики.
ОП, рассмотренные выше, имеют различные размеры, массу, форму, электропроводность, магнитную проницаемость. В металлодетекторе сигнал на выходе приемной антенны зависит как от этих характеристик, так и от расположения ОП относительно антенн. Соответственно и обнаруженческие характеристики металлодетектора должны оцениваться с учетом перечисленных выше факторов.
Проведенные исследования позволили разработать ряд тестовых образцов, имеющих обобщенные для ОП конструктивные параметры [3]. Использование таких тестовых образцов или реальных ОП позволяет оценивать вероятность обнаружения их металлодетектором при различной пространственной ориентации ОП в наиболее вероятных местах расположения на человеке.
Селективные характеристики.
Под селективными характеристиками применительно к металлодетекторам — устройствам доступа рассматривают вероятности пропуска предметов меньших размеров и массы, чем ОП, разрешенных к проносу на охраняемый объект (далее ПЛП — предметы личного пользования), или вероятности ложной тревоги изделия.
Указанные характеристики в металлодетекторе непосредственно связаны с вероятностью обнаружения ОП. Электромагнитное поле по ширине прохода металлодетектора существенно неоднородно. Даже применение специальной конфигурации катушек и специальной обработки сигналов с приемной антенны значительно не улучшает эту неоднородность. Поэтому при проносе одного и того же предмета под одним и тем же ракурсом в непосредственной близости от катушек и в середине прохода указанные сигналы могут отличаться в 2…4 раза. Таким образом, сигнал от ОП в середине прохода соизмерим с сигналом от ПЛП, проносимых около катушек. Кроме того, большинство рассматриваемых металлодетекторов имеют плоские антенные системы и обладают достаточной чувствительностью в одном или, в лучшем случае, в двух направлениях. Поэтому для обеспечения уверенного обнаружения при любой ориентации таких ОП, как пистолет или нож, имеющих существенно отличающиеся размеры в различных направлениях, требуется низкий порог чувствительности, снижающий селективные характеристики металлодетектора.
Селективность имеет и чисто психологическое значение для работников охраны объектов, оснащенных металлодетекторами. Из практических наблюдений автора следует, что частые ложные срабатывания от ПЛП снижают у работников охраны внимание на любой сигнал тревоги, в том числе, и при срабатывании от ОП. Применение металлодетекторов с низкой селективностью чаще всего является лишь поводом работникам охраны для сплошного досмотра посетителей.
Помехоустойчивость.
На металлодетектор, установленный в охраняемом помещении, воздействует целый ряд внешних условий (помех), затрудняющих, или делающих невозможным выполнение им своих функций. Помехи разделяют на электромагнитные и вызванные наличием вблизи антенн больших масс металла, замкнутых контуров, перемещающихся или неподвижных. Источниками электромагнитных помех чаще всего являются:
— силовые электросети и их коммутационное оборудование;
— работающие силовые электрические устройства (электрические двигатели, электрические генераторы, трансформаторы);
— люминесцентные лампы;
— мониторы;
— телевизоры и т.д.
Наличие электромагнитных помех может привести к ложным срабатываниям, которые в некоторых случаях становятся непрерывными и практически не дают возможности использовать металлодетектор. Кроме того, электромагнитные помехи отрицательно влияют на селективность.
Ложные срабатывания также вызывают находящиеся вблизи металлодетектора конструкции и замкнутые контуры, перемещающиеся по своему функциональному назначению (двери, кабины лифтов и т.п.) или осуществляющие движение вследствие нежесткости конструкций, вибраций.
При неправильной организации прохода через металлодетектор ложные срабатывания могут вызывать перемещающиеся металлические предметы (ручная кладь, зонты и т.п.) у посетителей, находящихся вблизи антенн.
Помехоустойчивость металлодетектора определяется его способностью сохранять свои характеристики в условиях воздействия рассмотренных выше помех. Для обеспечения помехоустойчивости металлодетекторов применяют целый ряд как конструктивных, так и организационных мер:
— специальные схемотехнические решения электронных узлов;
— специальную обработку сигналов с приемных антенн;
— различные виды синхронизации с помехами;
— удаление металлодетекторов от подвижных металлических предметов;
— исключение проноса ручной клади через зону, контролируемую металлодетектором, и вблизи от нее.
Для контроля ручной клади могут использоваться рентгеновские установки или металлодетекторы для ручной клади, располагающиеся в непосредственной близости от металлодетектора, предназначенного для досмотра людей. Перечисленные устройства являются источниками дополнительных электромагнитных помех, и для уменьшения их влияния должны предусматриваться меры, рассмотренные выше.
Специальная безопасность.
Металлодетекторы генерируют электромагнитное поле, которое при проходе пересекает человек и вблизи которого длительное время находятся работники охраны. Поэтому, кроме выполнения обычных требований по безопасности устройств, имеющих электропитание, они должны обеспечивать:
— безопасность по отношению к организму человека;
— допустимый уровень влияния на имплантируемые электрокардиостимуляторы;
— допустимый уровень влияния на магнитные носители информации.
Таким образом, к металлодетекторам — устройствам досмотра предъявляются особые требования. Анализ требований к таким устройствам, проведенный в настоящей статье, позволяет сформулировать основные подходы к разработке стандарта.
Предложения по нормированию требований
Основной характеристикой металлодетектора — устройства досмотра может служить вероятность обнаружения ОП. Требования к величине этой характеристики могут быть различными в зависимости от необходимой степени защиты объекта. Автор предлагает разделить эти требования на четыре группы: пониженную, нормальную, повышенную и высокую защищенность, со следующими численными значениями вероятности обнаружения Робн.:
— пониженная с Робн. >= 0,95;
— нормальная с Робн. >= 0,97;
— повышенная с Робн. >= 0,98;
— высокая с Робн. >= 0,99.
Предложенные величины выбраны, исходя из необходимости обеспечения достаточного уровня селективности и помехоустойчивости, а также с учетом технической реализуемости этих значений в существующих металлодетекторах. Кроме того, такое разделение позволит сертифицировать все разнообразие российских и импортных изделий и иметь определенный запас для перспективных металлодетекторов.
Важнейшим моментом при оценке Робн. является методика измерений. Для ее создания необходимо:
— выбрать номенклатуру ОП или их имитаторов с конкретными конструктивными характеристиками;
— выбрать и обосновать точки измерений в контролируемом проеме металлодетектора;
— выбрать и обосновать количество измерений, исходя из требуемой доверительной вероятности;
— разработать и обосновать алгоритмы обработки измерений.
Второй важной характеристикой конкретно устройств досмотра является селективность. Она также в зависимости от значения вероятности обнаружения ПЛП (вероятности ложной тревоги Рлт.) может оцениваться по четырем группам:
— пониженная с Рлт. <= 0,1;
— нормальная с Рлт. <= 0,05;
— повышенная с Рлт. <= 0,02;
— высокая с Рлт. <= 0,01.
Подход к методикам измерений Рлт. может быть аналогичен рассмотренному выше.
Предлагаемые для нормирования Робн. тесно связаны со временем нахождения ОП в зоне, контролируемой металлодетектором. Поэтому нормироваться должна и максимальная скорость проноса объектов, при которой обеспечиваются определенные вероятностные характеристики. Обычно скорость движения спокойно идущего человека составляет 0,5… 1,0 м/с. Однако при этом относительные скорости движения отдельных частей его тела (руки, ноги), а соответственно и ОП, могут достигать 1,5…2 м/с. Методики измерения максимальной скорости проноса ОП (или вытекающей из нее пропускной способности) достаточно очевидны.
Требования к помехоустойчивости металлодетекторов по отношению к внешним электромагнитным помехам формулируются в разрабатываемом стандарте [1]. Нормирование требований к помехоустойчивости от перемещающихся металлических масс в общем случае невозможно.
Требования по безопасности электромагнитного поля металлодетектора по отношению к организму человека определяются: СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 “Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона”, МСанПиН 001-96 Санитарные нормы допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях”.
В отношении имплантируемых электрокардиостимуляторов, по информации, имеющейся у автора, ни в России, ни в других странах не установлено нормированных требований к допустимым характеристикам окружающих электромагнитных полей. Поэтому требования по безопасности электромагнитного поля металлодетектора
могут быть сформулированы по отношению к определенному (фиксированному) электрокардиостимулятору, например, наиболее чувствительному к рассматриваемому воздействию. В частности, ряд имеющихся на российском рынке импортных металлодетекторов испытан на безопасность по отношению к конкретным моделям электрокардостимуляторов.
При разработке стандарта необходимо определить требования по безопасности электромагнитного поля металлодетектора по отношению к магнитным носителям информации (магнитным ленте, дискам и т.п.), что, скорее всего, важно для металлодетекторов досмотра ручной клади.
Методики измерений по большинству направлений безопасности электромагнитного поля, излучаемого металлодетектором, заключаются в проведении замеров обычными измерительными приборами уровней напряженности поля в определенных частотных диапазонах и сравнении их с допустимыми нормами.
Общие требования к безопасности металлодетекторов изложены в ГОСТ 12.1.004, ГОСТ 12.1006, ГОСТ 12.2.003, ГОСТ 12.2.004, ГОСТ 12,2.006.
Международные стандарты
Наиболее известны два международных стандарта, определяющих требования к металлодетекторам, используемым для обнаружения оружия на человеке [2,3].
Рассмотрим соотношение основных по значению требований, предлагаемых в настоящей статье для нормирования, с соответствующими требованиями по стандарту Федерального управления гражданской авиации США [3]. В стандарте Федерального управления гражданской авиации США нормируется нижняя граница Робн. для трех конкретных образцов огнестрельного оружия. Образцы выполнены из разных материалов (сталь, нержавеющая сталь, специальные сплавы), имеют достаточно малые массу и габариты. Испытания проводятся в трех фиксированных точках на теле человека. В стандарте отсутствуют требования к вероятностям обнаружения гранат, ножей. Кроме того, отсутствует градация по значениям Робн., что не позволяет сравнивать металлодетекторы между собой. По мнению автора, в разрабатываемом российском стандарте может быть использован ряд положений, изложенных в [3], например, выбор аналогичных или тех же ОП, использование аналогичных мест расположения оружия на теле человека и в той же пространственной ориентации. Однако номенклатура применяемых при испытаниях ОП, количество точек, в которых оцениваются вероятности их обнаружения, объем испытаний (доверительные вероятности) в российском стандарте должны быть выше. Это позволит более достоверно оценивать параметры металлодетекторов применительно к рассматриваемым выше задачам.
Требования стандарта [2] в рамках настоящей статьи автору проанализировать не удалось, т.к. текста стандарта на момент написания статьи у него не имелось. Поэтому вопросы сравнения с принятой классификацией и допустимыми значениями характеристик металлодетекторов по этому международному стандарту требуют дополнительного рассмотрения.
1 — Проект ГОСТ Р ХХХХХ-98, “Система стандартов технических средств защиты и охраны, Средства и системы контроля и управления доступом. Устройства заграждающие, Общие технические требования и методы испытаний”.
2 — NILECJ-SCD 0601-00 Security level 1…5 — международный стандарт, уровни безопасности 1…5.
3 — Тестовые образцы по стандартам Федерального управления гражданской авиации США 3-GUN-ТЕSТ, З-GUN-ТЕSТ ENНАNСЕD.