2.8. Оптико-электронные средства обнаружения

ОЭСО построены на анализе оптического излучения. Они подразделяются на два типа: активные и пассивные.

Активные ОЭСО регистрируют изменение отраженного потока собственного излучения (однопозиционные извещатели) или прекращение (изменение) принимаемого потока (двухпозиционные извещатели) энергии оптического излучения, вызванное вторжением нарушителя в ЗО.

Пассивные ОЭСО регистрируют тепловое ИК-излучение.

2.8.1. Активные оптико-электронные средства обнаружения

Линейные активные ИК извещатели, как правило, имеют двухблочную конструкцию и состоят из БИ и БФ, образующих оптическую систему. БИ формирует поток ИК-луча (инфракрасный луч) с заданными характеристиками, который попадает на БФ. Появление в ЗО извещателя оптически непрозрачного объекта вызывает прерывание ИК-луча (или снижение его мощности), попадающего в приемник, который анализирует величину и длительность этого прерывания и, в соответствии с заданным алгоритмом, формирует извещение о тревоге путем изменения сопротивления контактов, подключаемых к ШС.

Также встречаются извещатели, имеющие одноблочную конструкцию, оптическая система которых состоит из излучателя и фотоприемника, объединенных в одном корпусе, и светоотражателя (катафота). В состав извещателя могут быть включены и зеркала, как пассивные отражатели для изменения направленности ИК-лучей.

Входные окна БИ и БФ обычно закрыты специальными фильтрами (иногда эти фильтры выполнены одним целым с крышкой корпуса извещателя).

Активные ИК извещатели бывают как однолучевыми, так и многолучевыми. При количестве лучей более двух уменьшается возможность появления ложной тревоги, т.к. формирование сигнала тревоги происходит только при одновременном пересечении всех лучей. ИК-излучение является монохромным. Это необходимо для того, чтобы исключить взаимное помеховое воздействие рядом расположенных двух и более ИК-барьеров.

БИ генерирует импульсное излучение в виде одного или нескольких узконаправленных лучей в диапазоне волны от 0,8 до 0,9 мкм.

Активные ИК извещатели формируют линейную ЗО. Отличительная особенность активных лучевых систем – возможность создания очень узкой ЗО. Сечение ЗО определяется размером используемых в оптических блоках линз. Это особенно важно для объектов, вокруг которых невозможно создать зону отчуждения. Возможность применения активных ИК извещателей будет зависеть от формы охраняемого объекта и особенностей ландшафта. Охраняемые объекты должны быть прямолинейными, в противном случае объект разбивается на несколько прямолинейных участков, для блокировки которых используется отдельный извещатель.

Разбивка объекта на участки должна быть произведена таким образом, чтобы нарушитель не смог проникнуть на объект не перекрыв ИК-луч, т.е. максимальное расстояние между полотном ограждения и лучом (воображаемой линией между БИ и БФ) должно быть меньше габаритов человека (от 300 до 350 мм).

Для обеспечения возможности применения на различных объектах большинство активных ИК извещателей имеет возможность регулировки дальности действия. Как правило, регулировка дискретная, каждое ее значение соответствует определенному диапазону дальности действия.

Основная проблема активных ИК извещателей – ложные тревоги при неблагоприятных атмосферных условиях (дождь, снегопад, туман). Надежность в таких случаях обеспечивают за счет многократного превышения энергии луча над минимальным пороговым значением, необходимым для срабатывания извещателя.

Источником помех может быть также прямая засветка приемника солнечными лучами. Чаще всего это случается на закате или рассвете, когда солнце стоит низко над горизонтом.

Наличие на входном окне фотоприемника извещателя освещенности, фактическое значение которой превышает нормы, установленные в ГОСТ Р 50777-2014 [9] и может являться причиной ложных тревог или пропуска нарушителя:
- более 20000 лк от естественного освещения и источников света, питающихся от источников постоянного тока;
- 1000 лк от источников света (в т.ч. люминесцентных ламп), питающихся от сети переменного тока.

Большинство современных отечественных и зарубежных активных ИК извещателей имеют специальные средства фильтрации фонового излучения и отвечают указанным выше требованиям.

Специальные меры принимаются для сохранения работоспособности извещателей в зимних условиях, при возможности обмерзания или налипания снега на оптические поверхности блоков. Достаточно надежными методами борьбы с указанными явлениями служат специальные козырьки на оптических фильтрах и внутренние обогреватели ОЭСО.

Нижнее значение диапазона рабочих температур для современных отечественных извещателей равняется минус 40°С, при наличии встроенного обогрева оно снижается до минус 55°С.

ЗО активных ИК извещателей представляет собой поверхность, ограниченную лучами извещателя и определяется количеством лучей и дальностью действия. При организации многолучевых барьеров применяют ИК извещатели с изменяемой частотой сигнала или синхронизацией частоты работы БИ и БФ разных каналов:
- пары БИ-БФ (возможно два БФ), работающие каждая на своей частоте, могут составлять многолучевой барьер;
- синхронизация частоты работы БИ и БФ разных каналов (т.е. БИ и БФ разных каналов работают на одной частоте, но между ними имеется сдвиг по фазе).

Однолучевые ИК извещатели обладают низкой устойчивостью к помехам от птиц, мелких животных и могут вызвать ложную тревогу, что нужно учитывать при установке, предназначаются для блокировки прямолинейных участков периметров большой протяженности, в т.ч. в районах с холодным климатом.

Во взрывоопасных зонах рекомендуется применять извещатель ИО209-22 «СПЭК-11» производства ЗАО «СПЭК» (С-Петербург).

Максимальная рабочая дальность действия извещателя ИО209-22 «СПЭК-11» (рисунок 2.35) составляет 150 м на открытом воздухе. Извещатель имеет один ИК луч, две рабочих частоты, два значения чувствительности.

Имеет взрывозащищенное исполнение вида взрывонепроницаемая оболочка. Маркировка взрывозащиты 1ExdIIBT5X. Извещатель разрешено применять и в помещениях. Применение на иных объектах нецелесообразно вследствие высокой стоимости.
 

Рисунок 2.35 – Извещатель ИО209-22 «СПЭК-11»
 

В многолучевых системах (рисунок 2.36) за счет подбора расстояния между лучами и при включении лучей появляется возможность отстроиться от помеховых факторов.
 

Рисунок 2.36 – Многолучевой ИК извещатель
 

Реальный нарушитель перекроет все лучи, если они расположены достаточно близко друг к другу, в то время как птицы, кошки, а тем более падающие листья такого эффекта не вызовут.

Примером многолучевого активного ИК извещателя служит ИО209-16 «СПЭК-7», выпускающийся в двух исполнениях (модификациях) ИО209 16/1 «СПЭК-7-2» (формирует два луча с интервалом 350 мм) и ИО209 16/2 «СПЭК-7-6» (формирует шесть лучей с интервалом 70 мм). Излучатели и фотоприемники смонтированы в единых корпусах (т.н. колоннах излучателей и фотоприемников). Извещатель рекомендуется использовать для охраны проемов ворот, калиток, блокирования доступа к окнам и дверям здания извне. При этом ИО 209 16/2 «СПЭК-7-6» способен обнаруживать протянутую через ЗО руку. Оба исполнения извещателя имеют рабочую дальность действия от 0,4 до 15 м (на открытом воздухе), четыре значения чувствительности. Имеется возможность использования до пяти извещателей в ИК-барьере. Колонна излучателей при этом объединяются линией синхронизации. Колонна фотоприемников может быть, как синхронизирована, так и работать каждая со своими собственными настройками. Внешний вид извещателя ИО209-16 «СПЭК-7» показан на рисунке 2.37.
 

Рисунок 2.37 – Извещатель ИО209-16 «СПЭК-7»
 

Максимальная длина линии синхронизации между соседними колоннами должна быть не более 10 м. Синхронизация позволяет экономить средства за счет прокладки меньшего количества ШС. Имеется возможность настройки количества ИК лучей, одновременное пересечение которых необходимо для формирования извещения о тревоге, что повышает устойчивость извещателя к пересечению ЗО мелкими животными, птицами и т.п. Извещатель можно применять и в помещениях.

Достоинства активных ИК извещателей:
- обнаружительная способность не зависит от характеристик теплового излучения человека (нарушителя);
- не чувствительны к изменению характеристик теплового излучения окружающих объектов (фона) и возникающим тепловым помехам;
- максимальная эффективность достигается при установке поверху либо вдоль ровного ограждения, блокируя его от перелаза и пролаза.

Недостатки активных ИК извещателей:
- формируют только линейную ЗО, отчасти эта проблема может быть решена путем организации поверхностной ЗО за счет применения извещателей, формирующих несколько ИК-лучей или построения ИК-барьера из нескольких извещателей (при этом размеры ЗО для первого варианта будут небольшими, а второй вариант потребует увеличения финансовых затрат);
- достаточно дороги, особенно предназначенные для эксплуатации на открытых площадках, требуют постоянного обслуживания, уязвимы с точки зрения подготовленного нарушителя;
- мусор и листья при ветре, мелкие и средние животные, растительность, крупные птицы вызывают ложные тревоги.

Более подробно применение активных оптико-электронных извещателей изложено в Рекомендациях «Выбор и применение активных оптико-электронных извещателей для блокировки внутренних и внешних пери-метров, дверей, окон, витрин и подступов к отдельным предметам» [10].

Далее >>>