Aercom.by - Новости безопасности в Беларуси и СНГ

20 сентября 2017 г., среда

Отраслевые мероприятия (Беларусь)

8 сентября, 2017

Видео учебно-практического семинара – «Построение интегрированных систем безопасности на основе оборудования и программного обеспечения TRASSIR, SIGUR (ранее «Сфинкс»)»

10 августа, 2017

Образовательный проект для специалистов по безопасности

20 июня, 2017

IDC DAY MINSK 2017: Infrastructure Efficiency, Cloud, Virtualization & IT Security Roadshow

24 мая, 2017

В первый день «Центр безопасности. 2017» более 1000 специалистов посетили выставку-форум

23 мая, 2017

Памятка посетителям и участникам выставки-форума «Центр безопасности 2017»

22 мая, 2017

Выставка-форум «Центр безопасности. 2017»: технологии, диалог, бизнес

Отраслевые мероприятия (зарубежные)

5 сентября, 2017

Охрана периметра – от камер видеонаблюдения до противотаранных барьеров Полищука

22 августа, 2017

Участники выставки Securika St. Petersburg рассказывают о продукции, которую представят на выставке

7 июня, 2017

Итоги форума «CISO FORUM 2017: Суровые будни CISO»

13 февраля, 2017

«Нетрис» стал Генеральным спонсором конференции «Возможности облачных технологий и Интернета вещей для бизнеса»

9 декабря, 2016

Форум директоров по информационной безопасности

23 ноября, 2016

23 ноября открывается Форум All-over-IP 2016: присоединяйтесь к лидерам!

Каталог предприятий

Видео

Журнал "Технологии
безопасности"

Системы охраны периметра с волоконно-оптическими сенсорами (РБ)
4 мая, 2011

В большей мере профессиональные решения в построении периметральных систем востребованы для охраны объектов государственного и стратегического значения: пункты пропуска на границе, крупные режимные предприятия и объекты, ИТУ (тюрьмы, колонии), военные склады, подстанции, объекты нефтеперерабатывающей промышленности (нефтебазы, нефтехранилища), аэропорты, АЭС и т.д. 

Справка aercom.by

Виталий Трегубов. Cтудент Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, по специальности Техническое обеспечение безопасности. Параллельно работает в специализированной компании в отделе проектно-конструкторской документации и строительно-монтажных работ на должности инженера-электромеханника. Основная направленность работы оптоволоконные ЛВС, их проектирование, сращиванием ВОК, тестирование и обслуживание сетей.

Продиктовано это объективными причинами: потенциальные угрозы, требования для обеспечения безопасности объектов государственного значения, наличие бюджетов.  Для построения защиты периметра на таких объектах в основном используются трибоэлектрические, радиоволновые и проводные извещатели, а так же пассивные и активные инфракрасные извещатели, но их применение зачастую связано с рядом ограничений.

Сегодня технологии построения периметральных систем позволяют использовать оптическое волокно, в том числе промышленно выпускаемые волоконно-оптические кабели (ВОК). На рынке представлено оборудование для периметральных систем как российского, так и западного производства в которых оптоволокно используется не только в качестве среды передачи данных, но и как распределённое сенсорное устройство.  В последние годы актуальность таких систем возросла, но они ещё очень слабо представлены на отечественном рынке.

Основной принцип действия волоконно-оптических систем

Основа любого ВОК – кварцевое или пластиковое оптическое волокно. Состоит оно из внутреннего слоя с высоким показателем преломления (сердечника), наружного слоя с низким показателем преломления и защитной оболочки.

Свет распространяется во внутреннем слое, претерпевая полное внутреннее отражение на границе слоев. В одномодовых волокнах (рис. 1, а) с тонким (7-9 мкм) сердечником реализуется режим распространения одной моды (одного типа световой волны). Многомодовые волокна (рис. 1, б) с сердечником большего размера (50  и 62,5 мкм) дают возможность использовать многие типы световых волн, поскольку возможны различные оптические пути (1, 2, 3).

Рис.1. Распространение луча света в одномодовом (а) и многомодовом (б) оптоволокне

Волоконно-оптические системы пригодны не только для передачи информации, но и в качестве локальных распределенных измерительных датчиков. Физические величины измерения, например, температура или давление а также сила растяжения могут воздействовать на оптоволокно и менять свойства световодов в определенном месте. Вследствие гашения света в кварцевых стеклянных волокнах, за счет рассеивания может быть точно определено место внешнего физического воздействия, благодаря чему, возможно применение световода в качестве линейного датчика.

При построении волоконно-оптических периметральных систем применяются следующие технологии: 

1)       Технология основанная на методе регистрации межмодовой интерференции.

Полупроводниковый лазер генерирует несколько десятков близких по частоте мод  с определенным распределением энергии по спектру излучения. При перемещениях или вибрациях многомодового оптического волокна изменяется распределение энергии между отдельными модами. Эти изменения регистрируются оптическим фотоприемником и обрабатываются анализатором. Сенсорный кабель (рис. 2) подключается к начальному и оконечному модулям. Анализатор связан с начальным модулем через пассивный ВОК. Излучение от полупроводникового лазера подается в чувствительный элемент и система регистрирует отраженный от концевого модуля сигнал.

Рис.2 . Структурная схема системы основанной на  регистрации межмодовой интерференции

Система на базе многомодового волокна позволяет организовывать зоны охраны протяженностью до 10 км и используется главным образом на эластичных (деформируемых) оградах.

2)      Технология использующая принцип двухлучевой интерферометрии.

Технология построена на принципе обнаружения микронапряжений в оптическом волокне. Луч лазера расщепляется на два и направляется в два идентичных одномодовых оптических волокна, одно из которых является детектирующим, а другое — опорным. На приемном конце оба луча образуют интерференционную картину. Механические воздействия на чувствительный кабель приводят к изменениям интерференционной картины, которые и регистрируются фотоприемником.

На рис. 3 показана структурная схема системы. В состав протяженного датчика входят три отдельных волокна многожильного ВОК. Два верхних волокна выполняют функцию чувствительных элементов: в них подается излучение от полупроводникового лазера, работающего в непрерывном режиме. Третье (выходное) волокно служит для передачи сигналов на анализатор системы. Источник излучения расположен в блоке анализатора, от него излучение лазера по входному пассивному кабелю подается на начальный модуль.

Рис. 3. Структурная схема системы основанной на методе двухлучевой интерферометрии

Особенность системы состоит в том, что в качестве чувствительных элементов могут использоваться одномодовые жилы стандартного многожильного ВОК, предназначенного для передачи сигналов. На рис. 4 показана структура такого кабеля, где две одномодовых жилы являются плечами чувствительного интерферометра. Жилы должны быть расположены на диаметрально противоположных краях кабеля, чтобы чувствительность сенсора к изгибу была максимальной.

Использование одномодового кабеля и высокая мощность излучения позволяют увеличить длину отдельной зоны до 80 км. По чувствительности данная технология примерно на три порядка превосходит  метод регистрации межмодовой интерференции.

Рис. 4. Схема многожильного волоконно-оптического кабеля

3)      Технология оптической рефлектометрии во временном диапазоне.

Очевидно, что длина зоны в несколько десятков километров неудобна для практического применения. При отсутствии информации о конкретном месте вторжения сигнал тревоги будет почти бесполезен.

Эту проблему помогла решить  модифицированная технология оптической рефлектометрии во временном диапазоне (OTDR), применяемая для диагностики повреждений коммуникационных ВОК.  Данная технология  использует явления обратного рассеяния света в волокне и отражения света от скачков показателя преломления.  Измерения с помощью оптического рефлектометра основано на анализе отражённых оптических импульсов, излучаемых рефлектометром в оптическое волокно. Импульсы света, распространяясь по линии, испытывают отражения и затухания на неоднородностях линии и вследствие поглощения в среде.

В такой системе достаточно одного активного сенсорного волокна, но для повышения вероятности обнаружения могут использоваться  три волокна, конструктивно объединенных в многожильном ВОК. Два верхних волокна

(рис. 5) используются для обнаружения вторжения интерферометрическим способом, а в третье волокно подается зондирующий сигнал от оптического рефлектометра, определяющий расстояние от начала кабеля до точки возникновения микродеформаций.

Рис. 5. Структурная схема системы основанной на методе оптической рефлектометрии

4)      Технология основанная на методе регистрации спекл-структуры.

На выходе многомодового оптоволокна наблюдается так называемая «спекл-структура», представляющая собой нерегулярную систему светлых и темных пятен. При деформациях или вибрациях волокна спекл-структура излучения претерпевает изменения.

Датчиком таких периметральных систем  является сеть, спаянная из одножильного многомодового оптического волокна, защищенного пластиковой оболочкой. По всей сети распространяется импульсное излучение светодиода, работающего в ближнем ИК-диапазоне. Для детектирования деформаций кабеля здесь применяют пространственно-чувствительные фотоприемники.

Важно, что при разрыве отдельных ячеек не требуется менять всю сеть. Восстановление сенсора производится с помощью отрезков кабеля и специальных оптических перемычек.

Основные типы периметральных систем на основе ВОК

Разработка компаний ООО «Прикладная радиофизика» и «Спецвидеопроект» основана на интеграции охранной сигнализации периметра ВОРОН®, в которой в качестве сенсора применен ВОК типа КДВО-3Т, и системы видеонаблюдения, которая для передачи также использует ВОК.

Эта система представляет собой средство компьютерного анализа и распознавания сигналов с элементами искусственного интеллекта. После установки система обучается распознавать ложные и истинные тревоги. Она адаптируется практически к любым типам подвижных ограждений (а так же к оградам «палисадного» типа, см. рис. 7) при вероятностях обнаружения нарушителя не менее 98% при низком уровне ложных тревог. Максимальная длина периметра ограждения  30 000 м. Диапазон рабочих температур -40°С...+75°С.

Рис.7. Фрагмент  охранной сигнализации периметра ВОРОН®

1 – сенсорное оптическое волокно; 2 – магистральный ВОК; 3 – муфта; 4 – ТВ камера; 5 – магистральный кабель электропитания ТВ камер.

Cистема SabreLine фирмы Remsdaq (рис. 8) предназначена для защиты подходов к объектам или для запретных зон. ВОК  располагается вдоль границы охраняемого периметра и маскируется защитным покрытием. Кабель помещают между двумя эластичными матами и укладывают в виде параллельных петель с шагом 20 см под поверхностью земли на глубине 5 см. Сенсор обнаруживает изменения давления, вызываемые идущим или ползущим человеком. Такая система может применяться практически во всех типах грунта — песок, гравий, травяные покрытия, глинистые почвы и т.п. 

Рис. 8. Структурная схема подземной волоконно-оптической системы SabreLine фирмы Remsdaq

В подземной системе компании FFT, получившей название Secure Fence BGS, два отдельных сенсорных кабеля прокладываются вдоль периметра. Обычно эта система применяется как второй рубеж охраны, параллельный основной ограде. Кабели укладываются в траншею на глубине 50…75 мм и прикрепляются к пластиковой сетке (рис. 9), которая повышает чувствительность системы и вероятность регистрации идущего по земле человека. Корреляционная обработка сигналов от обоих волоконно-оптических кабелей позволяет отфильтровать сигналы помех (шум дождя, транспорта и т.п. ) и выделить на их фоне сигналы реального вторжения. Система позволяет обнаруживать идущего или бегущего нарушителя, регистрировать попытки подкопа под линией периметра c вероятностью не менее чем 95% за счёт интеллектуальной обработки сигнала и анализа нарушений. При использовании рефлектометрического способа обнаружения точность локализации вторжения системы Secure Fence BGS составляет  ± 25 м при максимальной длине одной зоны до 80 км. Диапазон рабочих температур -30°С...+70°С.

Рис. 9. Расположение сенсорных кабелей подземной системы Secure Fence BGS

Американская система FP3000 фирмы Fiber Patrol предназначена для мониторинга кладки стен, фасадов зданий, крыш, мостов и других твёрдых архитектурных сооружений. В зависимости от типа установки система может защищать как внешние, так и внутренние края стены или всю стену в верхней части (Рис.10). Благодаря повышенной чувствительности система обнаруживает любые попытки перелезть через стену. Она фиксирует такие общие действия злоумышленника как перелезание, использование лестницы, верёвки   и т.п.   Точность обнаружения вторжения составляет 25-75 м при длине зоны контроля до 100 км. Диапазон рабочих температур -40°С...+70°С.

Рис.10. Пример установки система FP3000 фирмы Fiber Patrol

Система оказывает минимальное влияние на внешний вид декоративных стен, а также проста в установке.

Датчиком Системы FOMGuard корейской фирмы Huneed Technologies является сеть, состоящая из ячеек со стороной 20-25 см, в каждом пересечении которой волокна спаяны и защищены пластиковой накладкой. В зависимости от метода установки волоконно-оптическая сеть  (рис. 11) может быть как единым целым, так и разделена на две части: нижняя часть крепится к ограде, а верхняя часть сети выполняется в виде козырька, который может устанавливаться отдельно на различные типы оград. Верхняя и нижняя часть сигнального барьера образуют отдельные зоны охраны, которые могут иметь разные пороги срабатывания и выдавать сигнал тревоги при натяжении или при обрыве волокна в любой из ячеек сети.

Использование технологии оптической рефлектометрии (OTDR) позволили добиться точности обнаружения микродеформаций ±25см при длине одной зоны 400м. Вероятность обнаружения более 99%. Диапазон рабочих температур системы -55°С...+85°С.

Рис. 11. Фрагмент системы FOMGuard корейской фирмы Huneed Technologies

Система FOMGuard может также встраиваться в стены (защита зданий и помещений) или монтироваться под землей (противоподкопные барьеры).

Заключение

На выбор типа периметральной сигнализации в первую очередь влияет её устойчивость к воздействию внешних климатических факторов, которые могут присутствовать на охраняемом объекте. В условиях умеренного климатического пояса применение активных инфракрасных извещателей связано со многими трудностями, поскольку снежные заносы, растительность, туман вызывают или ложные срабатывания, или отказ системы. Дальность действия пассивных оптико-электронных инфракрасных извещателей в условиях тумана или сильного снегопада уменьшается на 25-30%, поэтому при блокировке с их помощью протяжённых периметров на местности, где возможно появление туманов, расстояние между извещателями нужно уменьшать, а в местах поворота периметра либо направлять встречно друг на друга, либо изготавливать преграды, чтобы компенсировать излишнюю дальность действия извещателей в ясную погоду. Использование вибрационных или емкостных систем для охраны протяжённых периметров  экономически менее выгодно или невозможно, что делает использование оптоволоконных систем наиболее целесообразным, а иногда и единственным возможным вариантом в силу специфики используемых физических принципов.

Волоконно-оптические  технологии не имеют равной альтернативы на объектах с большой протяженностью, в условиях агрессивных сред, сложной электромагнитной обстановкой, высокой грозовой активностью. К тому же в таких системах не может быть короткого замыкания, случайного или умышленного вывода из строя оборудования. Так же неоспоримыми достоинствами являются отсутствие излучения в пространство, высокая надежность, большой срок службы (оптическое волокно не окисляется) и неприхотливость в эксплуатации (диапазон рабочих температур -45°С... +75° С).

Волоконные датчики, построенные из диэлектрических элементов, можно применять не только на оградах или стенах, но также и на взрывоопасных объектах или под водой.

При оценке стоимости волоконно-оптических систем по сравнению с системами с использованием медных линий в системах замкнутого телевидения и охраны периметра при прочих равных условиях следует учитывать не только стоимость передатчиков, приемников и кабелей, но и стоимость других составляющих каналов связи (ретрансляторов, источников питания и т.д. ).

Расчеты показывают, что в диапазоне длин соединительных линий от 100 м до 1 км стоимость каналов связи с использованием медных кабелей фактически вдвое (1,85-1,95) ниже стоимости каналов с использованием волоконно-оптических линий. При увеличении длин линий до 1,5 км стоимость этих каналов фактически уравнивается, правда, без гарантии сохранения качества сигнала в случае применения медных линий даже в отсутствие внешних помех, в то время как применение оптоволоконной линии обеспечивает качественный сигнал, независимый от внешних воздействий.

Таким образом, периметральные оптоволоконные системы оправданы для закрытия периметра от  нескольких до десятков километров. Применение таких систем для периметров небольшой протяженности, к примеру, частных домовладений, неоправданно дорого.

Если раньше к ограничениям применения оптоволоконных систем можно было отнести сложность процедуры сращивания и ремонта кабелей в полевых условиях, для которых требовалось применение микроскопа и дорогостоящего устройства для сварки волокон, то теперь активному внедрению этих технологий в нашей стране способствует наличие на мировом и отечественном рынках широкого спектра ВОК, электронной аппаратуры и инструментов для разделки/монтажа ВОК в полевых условиях, не требующих высокой квалификации монтажников.

Оставить комментарий

Заметьте: Включена проверка комментариев. Нет смысла повторно отправлять комментарий.