Dzieki swoim własciwosciom i zaletom, sa one bardzo dobra alternatywa dla pozostałych systemów ochrony obwodowej, warta rozwa!enia przy projektowaniu systemu ochrony ka!dego obiektu. Najnowszym osiagnieciem w tej dziedzinie jest opracowany i produkowany przez firme STEKOP S.A. czujnik ochrony obwodowej HF400.
Dążenie do możliwie jak najwczesniejszego wykrycia intruza powoduje, że coraz wieksza wage we współczesnych Systemach Sygnalizacji Włamania i Napadu przykłada sie do ochrony obwodowej obiektów. Może ona być realizowana różnymi metodami, poczynajac od systemów ogrodzeniowych, poprzez systemy naziemne, a konczac na systemach podziemnych. Mimo takiej mnogosci możliwych rozwiazan, w realizowanych obecnie instalacjach ciagle jednak dominuja aktywne tory podczerwieni, bariery mikrofalowe i dalekosie
ne pasywne czujki podczerwieni.
Niewatpliwa przyczyna ich popularnosci jest powszechne zrozumienie zasad ich działania. Rozwiazania te obarczone sa jednak szeregiem wad. Przede wszystkim wymienione systemy naziemne (a także systemy napłotowe) sa widoczne dla potencjalnego intruza, który obserwujac obiekt może wyszukac słabe miejsca podsystemu ochrony obwodowej i za wczasu opracowac plan ataku czy też metode sabotażu.
Bariery i dalekosiężne czujki PIR sa też kosztowne w utrzymaniu i konserwacji. Wymagaja one regularnego czyszczenia oraz własciwego utrzymania chronionego terenu, tak aby rosnaca trawa czy też zalegajacy snieg nie przesłaniały bariery lub pola widzenia czujki PIR. Wbrew pozorom instalacja systemów naziemnych jest też kosztowna. W wielu wypadkach wiąże sie ona bowiem z koniecznoscia odpowiedniego przygotowania terenu, jego rozplantowania, wyrównania, usuniecia drzew i krzewów.
Atrakcyjna alternatywa dla systemów naziemnych (i ogrodzeniowych) ochrony obwodowej sa systemy podziemne. Ich główna zaleta jest całkowite ukrycie przed wzrokiem potencjalnego intruza, który na podstawie obserwacji, nie jest w stanie wykryc stref ochrony, ani też okreslic zasady działania zastosowanego systemu, co ma bezposredni wpływ na jego odpornosc na sabotaż.
Nie mniej ważna zaleta podziemnych systemów ochrony obwodowej, szczególnie dla własciciela obiektu, jest fakt, iż nie szpeca one architektury obiektu. Poza tym sa one tansze w utrzymaniu i konserwacji od systemów naziemnych i napłotowych.
Opracowany i produkowany w firmie STEKOP S.A. czujnik ochrony obwodowej typu HF400 jest systemem podziemnym. Działa on na zasadzie wykrywania zakłócen pola elektromagnetycznego, wytwarzanego miedzy dwoma kablami o specjalnej konstrukcji, z których jeden jest zródłem fali elektromagnetycznej, a drugi pełni role anteny odbiorczej.
Oba kable sa zakopywane w gruncie, na granicy chronionego obszaru, na głebokosci ok. 25 cm w odległosci ok. 2 m od siebie, generujac niewidoczna, eliptyczna strefe pola elektromagnetycznego, której zaburzenie przez intruza jest detektowane i po odpowiedniej obróbce zgłaszane jako alarm. Granice strefy detekcji nie sa ostre i tym samym trudne do wykrycia.
Jej rzeczywisty kształt i wymiary zależą miedzy innymi od:
– odległosci miedzy kablami sensorycznymi (wraz ze wzrostem odległosci kabli od siebie zwieksza sie szerokosc strefy),
– rodzaju gruntu (w gruntach lekkich strefa jest wieksza ale jej granice sa mniej ostre, a w gruntach ciężkich strefa jest mniejsza i bardziej zwarta),
– ustawionego progu detekcji (im niższy próg detekcji czujnika HF400 tym wieksza strefa),
– otoczenia (różne obiekty w pobliżu kabli sensorycznych np. rury kanalizacyjne, ogrodzenie, itp. moga zmieniac kształt strefy detekcji).
Na rysunku 1 przedstawiono przekrój poprzeczny strefy dla warunków usrednionych.
 |
| Rys. 1. Przekrój poprzeczny strefy detekcji |
W podstawowej konfiguracji czujnik HF400 służy do ochrony dwóch niezależnych stref o maksymalnej długosci 200 m każda (rys.2). W takiej postaci czujnik może byc dołaczony do nadrzednego Systemu Sygnalizacji Włamania i Napadu jako standardowa czujka z wyjsciem przekaznikowym NC/NO. W bardziej złożonych systemach ochrony obwodowej, czujniki HF400 moga byc łaczone w siec (maksymalnie do 5 czujników tworzacych 10 niezależnych stref ochrony o łacznej maksymalnej długosci 2000 m), w której czujniki HF400 komunikuja sie albo za pomoca magistrali RS485 albo też wbudowanych modemów.
W takim przypadku do transmisji danych jest wykorzystywany sensoryczny kabel odbiorczy, podczas gdy sensoryczny kabel nadawczy służy do przesyłania zasilania. W systemie nie ma wiec potrzeby instalowania dodatkowego okablowania od każdego z czujników. Wystarcza dołaczenie zasilania oraz magistrali komunikacyjnej z systemu nadrzednego do jednego z modułów HF400 kaskady.
Na rysunku 3 przedstawiono przykładowy schemat konfiguracji sieciowej czujników HF400.
 |
| Rys. 2. Praca autonomiczna czujnika HF400 |
 |
| Rys. 3. Praca kaskadowa czujników HF400 |
Sercem czujnika ochrony obwodowej HF400 jest sterownik HF400. Stanowi on specjalistyczna platforme sprzetowa, pozwalajaca na prace z różnymi typami „cieknacych” kabli sensorycznych. Ma on konstrukcje modułowa, prosta w serwisie i uruchamianiu.
W jego skład wchodza:
– dwa moduły pomiarowe stref,
– sterownik mikroprocesorowy,
– zasilacz,
– moduł zwrotnic sygnałowych (w wersji sieciowej czujnika).
– Oprogramowanie.
Sterownik posiada bogate wyposażenie sprzetowe: szybki procesor, dużą pamiec programu i pamiec operacyjna, nieulotne pamieci typu Flash i EEPROM na składowane dane, 16 bitowe przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe, zegar czasu rzeczywistego, czujnik temperatury wewnetrznej, modem komunikacji wewnetrznej do pracy kaskadowej, kilka kanałów komunikacji szeregowej, wreszcie moduł krótko zasiegowej komunikacji radiowej. Wszystkie parametry pracy sterownika HF400 sa kontrolowane i sterowane cyfrowo, bezposrednio przez mikroprocesor sterownika lub też zdalnie, przez system nadrzedny. Dotyczy to zarówno fazy uruchamiania urzadzenia, jego kalibracji, serwisowania jak i normalnej pracy.
Software wersji 2.0 sterownika HF400 wykorzystuje ok. 30% mocy obliczeniowej wewnetrznego mikroprocesora.
Na oprogramowanie składaja sie:
– bootloader (zapewniajacy zdalna wymiane oprogramowania użytkowego),
– oprogramowanie podstawowe (zapewniajace optymalizacje punktów pracy poszczególnych bloków urzadzenia, pomiary parametrów i ich archiwizacje),
– oprogramowanie czesci funkcjonalnej (odpowiedzialne za proces obróbki sygnałów pomiarowych, eliminacje zakłócen i szumów, identyfikacje masy i predkosci obiektu naruszajacego strefe ochrony).
Zaimplementowane funkcje umożliwiaja okreslanie progów masy (w granicach od 20 kg do 100 kg) i predkosci (w granicach od 25 cm/s do 15 m/s) obiektu naruszajacego strefe ochrony, powyżej których czujnik generuje sygnał alarmu. Prócz tego, wewnetrzne oprogramowanie czujnika zapewnia automatyczne dostosowywanie sie układu do zmian poziomu sygnału odbieranego, powodowanych zmiennymi warunkami srodowiska (np. opadami deszczu czy też zalegajaca pokrywa sniegu). W wypadku braku możliwosci adaptacji czujnika HF400 do zmienionych warunków otoczenia, jak również w wypadku stwierdzenia próby sabotażu (np. uszkodzenia kabli sensorycznych, prób ich ekranowania arkuszem blachy, itp.) urzadzenie informuje o swej niesprawnosci z podaniem możliwej przyczyny.
Podstawa analizy sygnałów pomiarowych w czujniku HF400 sa wzorcowe parametry intruza (lub intruzów) zapamietane w fazie kalibracji urzadzenia.
Parametrami porównywanymi sa:
– amplituda i faza sygnału odbieranego,
– czas trwania zaburzenia,
– kształt zaburzenia,
– korelacja pomiedzy amplituda i faza sygnału odbieranego.
W wyniku cyfrowej obróbki mikroprocesor ustala prawdopodobna mase intruza i jego szybkosc przemieszczania sie. Gdy ich wartosci przekraczaja ustawione progi alarmowe, generowany jest sygnał alarmu. Niezależnie od przeprowadzanej w czasie rzeczywistym przez procesor czujnika HF400 obróbki sygnałów, dane pomiarowe zapisywane sa dodatkowo w nieulotnej pamieci typu Flash (o pojemnosci 4 Mb) dla celów ewentualnej niezależnej analizy przez system nadrzedny.
W najbliższych latach przewiduje sie dalszy rozwój oprogramowania sterownika HF400, głównie w kierunku bardziej wydajnych algorytmów identyfikacji intruzów.
Ponieważ zakładany okres pracy czujnika HF400 wynosi od 5 do 10 lat, wiec tym czasie oprogramowanie bedzie mogło byc wielokrotnie wymieniane na nowsze, uwzgledniajace postep techniczny i prowadzone prace rozwojowe.
Uruchamianie, kalibracja, nadzór i konserwacja czujnika ochrony obwodowej HF400 sa wspomagane przez stworzony specjalnie w tym celu program serwisowy „FieldH”.
Umożliwia on zarówno lokalny jak i zdalny:
– podglad w trybie „on-line” zmian amplitudy i fazy sygnału odbieranego w zadanej strefie,
– odczyt historii zdarzen,
– odczyt historii przebiegów,
– podglad w trybie „on-line” stanów wejsc i wyjsc czujnika,
– odczyt aktualnych parametrów pracy czujnika, tj. napiec zasilania poszczególnych modułów wewnetrznych, temperatury wewnetrznej, wzmocnienia toru odbiorczego, poziomu mocy wyjsciowej nadajnika, poziomów sygnałów w torach odbiorczych amplitudy i fazy, itd.
– odczyt i ustawianie zegara czasu rzeczywistego,
– odczyt i ustawianie progów alarmowych.
Szczególny nacisk w programie serwisowym położono na prostote i intuicyjnosc kalibracji czujnika HF400. Jest ona dokonywana graficznie, przez przeciagniecie mysza linii obrazujacej próg alarmu, wyswietlanej na tle zarejestrowanych w trakcie uruchamiania danego czujnika testowych naruszen strefy ochrony. Na rysunku 4 przedstawiono widok ekranu głównego programu serwisowego.
 |
| Rys. 4. Okno programu serwisowego „FieldH” |
Ze wzgledu na swa specyfike, a przede wszystkim możliwosc tworzenia długich stref ochrony - niewidocznych dla potencjalnych intruzów, czujnik ochrony obwodowej HF400 bardzo dobrze nadaje sie do zabezpieczania obiektów rozległych, takich jak:
– jednostki wojskowe,
– obiekty specjalnego znaczenia,
– lotniska,
– bazy transportowe,
– magazyny w terenie otwartym,
– granice panstw.
W odróżnieniu do systemów naziemnych, gdzie istnieje koniecznosc zainstalowania i pózniejszego utrzymania dużej liczby urzadzen, szczególnie w przypadku, gdy granica obszaru ma kształt łuku, czujnik ochrony obwodowej jest zdecydowanie lepszym rozwiazaniem, zarówno pod wzgledem technicznym jak też ekonomicznym. Czujnik HF400 jest też jednym z niewielu systemów, które moga byc stosowane do ochrony obiektów zabytkowych i wszedzie tam, gdzie nie dopuszcza sie ingerencji w zewnetrzna architekture obiektu i terenu. Prosty montaż, łatwy i przyjazny sposób konfiguracji czujnika oraz jego niskie koszty użytkowania tworza zespół cech, który z pewnoscia spowoduje wypieranie klasycznych systemów naziemnych systemami wykorzystujacymi czujnik HF400.
Aleksander Borysiuk
STEKOP S.A.
Referat opublikowany w materiałach konferencyjnych: „Urzadzenia i sposoby zabezpieczenia mienia”, konferencja podczas targów Securex 2006, Poznan, 30.03.2006r., Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Przemysłu Materiałów Budowlanych, Sekcja MetalPlast - Poznan
