Alternatywa dla naziemnych systemów ochrony obwodowej – czujnik HF500R

Systemy ochrony obwodowej obiektów

Dążenie do możliwie najwcześniejszego wykrycia intruza powoduje, że coraz większą uwagę we współczesnych Systemach Sygnalizacji Włamania i Napadu przykłada się do ochrony obwodowej obiektów. Może ona być realizowana różnymi metodami, poczynając od systemów ogrodzeniowych, poprzez systemy naziemne, a kończąc na systemach podziemnych. Mimo takiej mnogości możliwych rozwiązań, w większości realizowanych obecnie instalacji dominują systemy napłotowe wykorzystujące kable tryboelektryczne lub światłowodowe, bariery mikrofalowe i dalekosiężne pasywne czujki podczerwieni. Niewątpliwą przyczyną popularności wspomnianych systemów jest ich cena oraz stosunkowo łatwy montaż. Naziemne oraz napłotowe systemy ochrony obwodowej obiektów mają jednak szereg wad.

Wady rozwiązań naziemnych i napłotowych

Przede wszystkim naziemne (oraz napłotowe) systemy ochrony obwodowej są widoczne dla potencjalnego intruza, który obserwując obiekt może znaleźć słabe miejsca systemu i zawczasu opracować plan ataku czy też metodę sabotażu. Czujniki kablowe instalowane na ogrodzeniu są wrażliwe i zależne od stabilności oraz jakości wykonania konstrukcji płotu, na którym zostały zainstalowane. Bariery oraz dalekosiężne czujki PIR są z kolei kosztowne w utrzymaniu czy konserwacji. Wymagają one regularnego czyszczenia oraz właściwego utrzymania chronionego terenu, aby rosnąca trawa czy zalegający śnieg nie przesłaniały barier lub pola widzenia czujek PIR.

Wbrew pozorom instalacja systemów naziemnych jest też kosztowna. W wielu przypadkach wiąże się ona bowiem z koniecznością odpowiedniego przygotowania terenu, jego rozplantowania, wyrównania, usunięcia drzew i krzewów. Jest to o tyle istotne, że niewłaściwie dobrane lub wadliwie zainstalowane systemy ochrony obwodowej inicjują bardzo dużą liczbę tzw. fałszywych alarmów, co w efekcie uniemożliwia ich użytkowanie oraz skutkuje wysokimi kosztami eksploatacji, szczególnie wówczas, gdy wygenerowane sygnały alarmowe trafiają do Alarmowego Centrum Odbiorczego, skąd dysponowana jest grupa interwencyjna koncesjonowanej agencji ochrony.

Podziemne systemy ochrony obwodowej obiektów stanowią doskonałą alternatywę

Podziemne systemy ochrony obwodowej są interesującą alternatywą dla systemów naziemnych (w tym ogrodzeniowych). Ich główną zaletą jest całkowite ukrycie przed wzrokiem potencjalnego intruza, który na podstawie obserwacji, nie jest w stanie wykryć stref ochrony, ani określić zasady działania zastosowanego systemu, co ma bezpośredni wpływ na jego odporność na sabotaż. Poza tym, jak wynika z praktyki nabytej podczas eksploatacji tych rozwiązań, są one stosunkowo mało podatne na zakłócenia i wpływ czynników zewnętrznych, co skutkuje bardzo niskim poziomem tzw. fałszywych alarmów. Ponadto, dzięki specjalnej konstrukcji doziemnych kabli sensorycznych, podziemne systemy ochrony obwodowej charakteryzują się długim okresem eksploatacji oraz bezawaryjną pracą dochodząca do kilkunastu lat!

Nie mniej ważną zaletą podziemnych systemów ochrony obwodowej, szczególnie dla właściciela, jest fakt, iż nie wpływają one negatywnie na architekturę obiektu. Poza tym są one tańsze w utrzymaniu i konserwacji od systemów naziemnych czy napłotowych.

Podziemne systemy ochrony obwodowej z czujnikiem HF500R firmy STEKOP S.A.

Opracowany i produkowany w firmie STEKOP S.A. czujnik ochrony obwodowej typu HF500R jest systemem podziemnym. Działa on na zasadzie wykrywania zakłóceń pola elektromagnetycznego wytwarzanego między dwoma kablami o specjalnej konstrukcji, z których jeden jest źródłem fali elektromagnetycznej, a drugi pełni rolę anteny odbiorczej. Oba kable są zakopywane w gruncie, zwykle na granicy chronionego obszaru, na głębokości ok. 25–50 cm i w odległości ok. 2 m od siebie. Kable te generują niewidoczną, eliptyczną strefę pola elektromagnetycznego, której zaburzenie przez intruza jest wykrywane, lokalizowane i po odpowiednim przetworzeniu zgłaszane jako alarm. Granice strefy detekcji nie są ostre, a tym samym trudne do wykrycia. Jej rzeczywisty kształt oraz wymiary zależą m.in. od:

• odległości między kablami sensorycznymi (wraz z jej wzrostem zwiększa się szerokość strefy),
• rodzaju gruntu (w gruntach lekkich strefa jest większa, ale jej granice są mniej ostre, a kolei w gruntach ciężkich strefa jest mniejsza i bardziej zwarta),
• ustawionego progu detekcji (im niższy próg detekcji czujnika HF500R tym większa strefa),
• otoczenia (różne obiekty w pobliżu kabli sensorycznych, np. rury kanalizacyjne, ogrodzenie, itp. mogą zmieniać kształt strefy detekcji).

Jak realizować podziemne systemy ochrony obwodowej z czujnikiem HF500R?

W podstawowej konfiguracji pojedynczy czujnik HF500R służy do ochrony odcinka granicy obiektu o maksymalnej długości 500 m, zapewniając detekcję zarówno naruszenia strefy ochrony, jak i lokalizację miejsca naruszenia z dokładnością do 3 m (rysunek powyżej). W takiej postaci czujnik może być dołączony do nadrzędnego Systemu Sygnalizacji Włamania i Napadu jako typowa czujka z wyjściem przekaźnikowym NC/NO. Cztery wyjścia, w które jest standardowo wyposażony czujnik HF500R, pozwalają na przekazanie do centrali alarmowej informacji o alarmie w maksymalnie 4 strefach alarmowych. W przypadku konieczności dostarczenia do centrali Systemu Sygnalizacji Włamania i Napadu informacji o stanie większej liczby stref alarmowych, liczba wyjść czujnika HF500R może zostać zwiększona za pomocą modułów wyjść przekaźnikowych HF500R-MWP. Każdy taki moduł zawiera 16 wyjść przekaźnikowych NC/NO o niezależnie programowanej funkcji. Łącznie do jednego czujnika HF500R mogą zostać podłączone 4 moduły wyjść, co pozwala na przesłanie do centrali alarmowej stanu maksymalnie 64 stref alarmowych. Przy maksymalnej długości strefy chronionej równej 500 m zapewnia to rozdzielczość lokalizacji intruza równą 8 m.

Bardziej złożone systemy ochrony obwodowej realizuje się poprzez łączenie czujników HF500R i modułów wyjść HF500R-MWP w sieć. W tym celu są one standardowo wyposażone w szereg interfejsów komunikacyjnych, takich jak przewodowy interfejs RS485 z izolacją galwaniczną, światłowodowy interfejs RS485 oraz interfejs Ethernet 10/100 Base-T, które pozwalają na wybór optymalnego w danej lokalizacji sposobu połączenia elementów systemu ochrony obwodowej między sobą oraz z systemem nadrzędnym. Przy pracy urządzeń w sieci nie ma potrzeby instalowania dodatkowego okablowania do każdego z czujników HF500R. Wystarcza dołączenie zasilania oraz magistrali komunikacyjnej z systemem nadrzędnym. Informacje o naruszeniu poszczególnych stref detekcji są w tym przypadku przesyłane do systemu nadrzędnego w sposób cyfrowy, przez sieć komunikacyjną. Dzięki temu możliwe jest przekazywanie przez czujnik HF500R informacji o alarmach z maksymalną rozdzielczością równą 3 m. Przy maksymalnej długości strefy chronionej pojedynczego czujnika równej 500 m pozwala to na zdefiniowanie w systemie dla każdego czujnika do 168 stref alarmowych o długości 3 m każda.

Budowa czujnika HF500R

Czujnik HF500R ma konstrukcję modułową, a w jego skład wchodzą:

• sterownik mikroprocesorowy,
• kable sensoryczne (aktywne),
• terminatory,
• kable obojętne,
• oprogramowanie.

Sercem czujnika jest sterownik HF500R, który stanowi specjalistyczną platformę sprzętową pozwalającą na pracę z różnymi typami „cieknących” kabli sensorycznych. Sterownik oferuje bogate wyposażenie sprzętowe, tj. szybki procesor, dużą pamięć programu i pamięć operacyjną, nieulotne pamięci typu Flash i EEPROM na składowane dane, zegar czasu rzeczywistego, czujnik temperatury wewnętrznej oraz kilka kanałów komunikacji. Wszystkie parametry pracy sterownika HF500R są kontrolowane i sterowane cyfrowo, bezpośrednio przez mikrokontroler sterownika lub zdalnie przez system nadrzędny. Dotyczy to zarówno fazy uruchamiania urządzenia, jego kalibracji, serwisowania, jak i normalnej pracy.

Oprogramowanie

Oprogramowanie sterownika HF500R składa się z dwóch niezależnych modułów:

• bootloadera, który uruchamia program aplikacji oraz pozwalaja na lokalną i zdalną jego aktualizację,
• aplikacji realizującej całość funkcjonalności czujnika HF500R.

Zaimplementowane w programie aplikacji funkcje zapewniają generację sygnału pomiarowego oraz jego przetwarzanie. W połączeniu ze zdefiniowanymi podczas konfiguracji czujnika HF500R parametrami określającymi lokalizację aktywnych stref detekcji, progi alarmu w każdej strefie oraz minimalny i maksymalny czas naruszenia strefy detekcji przez intruza, wyniki przetwarzania sygnału pomiarowego decydują o wygenerowaniu przez czujnik sygnału alarmowego. Program aplikacji czujnika realizuje również automatyczne dostosowywanie się układu do zmian poziomu sygnału odbieranego, powodowanych zmiennymi warunkami środowiska (np. opadami deszczu czy zalegającą pokrywą śniegu) oraz kontroluje sprawność kabli sensorycznych i samego sterownika. W przypadku braku możliwości adaptacji czujnika HF500R do zmienionych warunków otoczenia lub w przypadku wykrycia próby sabotażu (np. uszkodzenia kabli sensorycznych, prób ich ekranowania arkuszem blachy, otwarcia obudowy sterownika itp.) urządzenie informuje o niesprawności systemu z podaniem możliwej przyczyny.

Przetwarzanie sygnałów pomiarowych w czujniku HF500R bazuje na zasadzie działania radaru z falą ciągłą, znanego jako radar CW-FM. Analizie podlega fala elektromagnetyczna wyemitowana przez moduł nadajnika, która została odbita od intruza przekraczającego strefę ochrony i odebrana przez moduł odbiornika. Analizowanymi parametrami odbieranego sygnału są częstotliwość, poziom oraz czas trwania zaburzenia. W rezultacie cyfrowego przetwarzania sygnału, mikroprocesor ustala lokalizację intruza, jego prawdopodobną masę i szybkość przemieszczania się. Gdy lokalizacja intruza pokrywa się aktywną strefą detekcji, a wartości dwóch ostatnich parametrów przekraczają ustawione progi alarmowe, generowany jest sygnał alarmu w danej strefie. Niezależnie od przeprowadzanego w czasie rzeczywistym przetwarzania sygnałów, dane pomiarowe są dodatkowo udostępniane dla programu serwisowego, w celu obrazowania pracy czujnika.

Co ważne, system HF500R wraz z jego oprogramowaniem podlegają ciągłemu rozwojowi, głównie w kierunku implementacji bardziej wydajnych algorytmów identyfikacji intruzów oraz dodawania nowych funkcji komunikacyjnych. W związku z tym, że okres użytkowania czujnika HF500R zwykle wynosi kilkanaście lat, możliwa jest wielokrotna aktualizacja oprogramowania na nowsze, bez konieczności wymiany urządzenia.

Program serwisowy HFView

Uruchamianie, kalibracja, monitorowanie pracy i konserwacja czujnika ochrony obwodowej HF500R są wspomagane przez stworzony specjalnie w tym celu program serwisowy HFView. Pozwala on na lokalny oraz zdalny:

• odczyt i konfigurowanie parametrów pracy czujnika, tzn. trybu pracy, poziomu mocy wyjściowej nadajnika, referencyjnego wzmocnienia toru odbiorczego, ustawień interfejsów komunikacyjnych czujnika, funkcji i trybu pracy poszczególnych wejść oraz wyjść itp.,
• odczyt aktualnych parametrów pracy czujnika, tzn. stanu kabli sensorycznych, stanu wejść i wyjść oraz stanu stref detekcji, a także poziomu mocy wyjściowej nadajnika, wzmocnienia toru odbiorczego, stanu baterii zegara RTC, stanu karty SD, temperatury wewnętrznej czujnika itp.,
• podgląd w trybie on-line amplitud pobudzeń poszczególnych stref detekcji,
• odczyt i ustawianie progów alarmowych w poszczególnych strefach detekcji,
• odczyt oraz konfigurację dopuszczalnego minimalnego i maksymalnego czasu trwania pobudzenia stref detekcji,
• odczyt logu historii zdarzeń,
• odczyt i ustawianie zegara czasu rzeczywistego.

Szczególny nacisk w programie serwisowym położono na prostotę i intuicyjność kalibracji czujnika HF500R. Jest ona dokonywana graficznie, przez przeciągnięcie myszą wierzchołka słupka obrazującego próg alarmu w danej strefie detekcji, wyświetlanego na tle zarejestrowanych w trakcie uruchamiania danego czujnika testowych naruszeń strefy ochrony.

Zastosowanie czujnika HF500R

Ze względu na swą specyfikę, a przede wszystkim możliwość tworzenia długich stref ochrony, niewidocznych dla potencjalnych intruzów, czujnik ochrony obwodowej HF500R bardzo dobrze nadaje się do zabezpieczania obiektów rozległych, takich jak:

• jednostki wojskowe,
• rozległe obiekty infrastruktury krytycznej,
• lotniska,
• elektrownie słoneczne i wiatrowe,
• magazyny w terenie otwartym,
• granice państw.

W odróżnieniu od rozwiązań naziemnych, w których istnieje konieczność zainstalowania oraz późniejszego utrzymania dużej liczby urządzeń, szczególnie w przypadku, gdy granica obszaru ma kształt łuku, podziemne systemy ochrony obwodowej czujnikiem stanowią zdecydowanie lepszą alternatywę, zarówno pod względem technicznym, jak i ekonomicznym. Czujnik HF500R jest też jednym z niewielu systemów, które mogą być stosowane do ochrony obiektów zabytkowych oraz wszędzie tam, gdzie nie dopuszcza się ingerencji w zewnętrzną architekturę terenu. Niskie koszty eksploatacji rozwiązania, stosunkowo mała liczba tzw. fałszywych alarmów i wysoka skuteczność wykrywania naruszenia strefy ochrony, powodują, że system HF500R jest wybierany do zabezpieczenia obiektów wymagających wysokiego poziomu ochrony.

www.stekopsa.pl