Fizicheskaya_Zaschita_Obektov_Telekommunikatsy_..






ФИЗИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ОБЪЕКТОВ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ























ФИЗИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ОБЪЕКТОВ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ


Учебное пособие
















Таганрог 2013
УДК 654,9+681,3 – 7
ББК 31.2+32
Рецензенты: Заведующий кафедрой “Информационные технологии в сервисе” Ростовского института сервиса, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Безуглов Д.А.

Заведующий кафедрой “Радиоэлектронные системы” Южно-Российского государственного университета, кандидат технических наук, профессор Марчук В.И.


Кухаренко А.П., Румянцев К.Е., Соловьев Д.Н.
Физическая защита объектов телекоммуникаций и связи: Учебное пособие. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2007. – 288с.


Изложены принципы построения систем физической защиты объектов телекоммуникаций и связи. Рассмотрены комплексы инженерно-технических средств охраны, системы видеонаблюдения, системы контроля и управления доступом, обеспечивающие системы.
Пособие предназначено для студентов и магистрантов специальностей 210403 «Защищенные системы связи» и 090106 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем».

Табл. 11. Ил. 114. Библиогр. 35.




Технологический институт ЮФУ, 2007
А.П.Кухаренко, 2007
К.Е.Румянцев, 2007
Д.Н.Соловьев, 2007


Содержание
Введение
Основные принципы построения систем физической защиты
Современные объекты телекоммуникации и связи
1.2. Основные угрозы объектам телекоммуникации и связи. Модели угроз и нарушителей
1.3. Концепция физической безопасности объектов
1.4. Состав и структура систем физической защиты (CФЗ) объектов. Основные требования к СФЗ
1.5. Критерии и оценка эффективности СФЗ
2. Комплексы инженерно-технических средств охраны
2.1. Задачи инженерно-технических комплексов охраны
2.2. Физические барьеры периметров
2.3. Система охранной сигнализации. Структура и принципы построения
2.4. Периметральные средства охраны
2.5. Извещатели для охраны помещений
2.6. Способы передачи информации от извещателей
2.7. Приемно-контрольные приборы (концентраторы)
2.8. Стандартизация систем охранной сигнализации
2.9. Тенденции развития систем охранной сигнализации
3. Системы видеонаблюдения
3.1. Цели, задачи и структура систем видеонаблюдения объектов телекоммуникаций и связи
3.2. Телевизионные камеры: принцип действия, построение, основные параметры и характеристики. Выбор и применение видеокамер
3.3. Объективы: основные параметры и характеристики, типы объективов, выбор объективов
3.4. Мониторы: основные параметры и характеристики, виды мониторов, выбор мониторов
3.5. Устройства обработки изображения
3.6. Видеодетектор движения


3.7. Видеомагнитофоны и видеорегистраторы систем наблюдения
3.8. Вспомогательные элементы систем видеонаблюдения
3.9. Цифровые (компьютерные) системы видеоконтроля
3.10. Стандартизация и сертификация средств видеонаблюдения
4. Системы контроля и управления доступом
4.1. Системы контроля и управления доступом
4.2. Устройства идентификации
4.3. Биометрические устройства идентификации
4.4. Исполнительные устройства СКУД
4.5. Системы контроля материалов и взрывчатых веществ
4.6. Интегрированные системы безопасности
4.7. Стандартизация и сертификация СКУД
5. Обеспечивающие системы
5.1. Системы бесперебойного питания
5.2. Системы оперативной связи
5.3. Системы оповещения
5.4. Системы охранного освещения
Библиографический список






















СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ОТС – объект телекоммуникации и связи.



ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время отсутствует строгое определение понятия «телекоммуникации». Однако можно встретить попытки это сделать, например, в Интернете. Эти определения выглядят следующим образом:
Телекоммуникации– это связь при помощи различного электронного оборудования такого, как телефоны, компьютерные модемы, радиостанции, спутники, которые включают в себя телекоммуникационные кабели от абонента до местных коммутаторов (местные линии), коммутационные средства, которые обеспечивают коммуникационное соединение с абонентом, с линиями или каналами, которые передают вызовы между коммутаторами и, естественно, абонентом.
Телекоммуникации– это любая передача и/или прием информациилюбого вида, представленнойввиде знаков, изображений и звуков, посредством различного электронного оборудования, представляющего собой электромагнитные системы, коммутаторов и среды распространения (открытое пространство, космическое пространство, проводные и оптические линии связи) сигналов.
Можно видеть, что любое из этих определений далеко от совершенства, однако любое из них отражает суть проблемы, которая выглядит следующим образом. Телекоммуникационная система сама в себе существовать не может. Она направлена на передачу информации, как внутри, так и вне некоторых объектов (организации, учреждения, военные объекты, войсковые соединение и т.д.). Это говорит о том, что рассматривать физическую защиту объектов телекоммуникации без учета объекта, на котором она функционирует, невозможно.
В связи с этим предметом изучения дисциплины «Физическая защита объектов телекоммуникаций» является совокупность, какорганизационных мероприятий, так иинженерно-технических систем, направленных на обеспечение безопасности некоторых объектов, функционирование которых невозможно без объектов телекоммуникаций и связи (ОТС), находящихся в их составе.
Телекоммуникационным системам принадлежит в настоящее время особая роль в экономике страны, так как их важнейшими функциями является обеспечение потребностей общества в передаче информации. Системы телекоммуникаций и связи являются одним из основных элементов системы безопасности государства. Поэтому одной из основных задач, стоящих перед государственными структурами и руководством частных компаний, является обеспечение безопасности объектов телекоммуникаций от внешних и внутренних угроз, обеспечение их нормального функционирования в чрезвычайной обстановке. А это является одной из основных задач, решаемых специалистами в области информационной безопасности телекоммуникационных систем.
Поэтому целью изучаемой дисциплины «Физическая защита объектов телекоммуникаций» является получение студентами специальностей 210403 «Защищенные системы связи» и 090106 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» знаний и навыков по вопросам создания систем физической защиты ОТС.
В результате изучения курса студенты должны знать принципы построения и типовые структуры систем физической защиты ОТС, элементы систем физической защиты (средства пожарно-охранной сигнализации, видеонаблюдения, контроля доступа, обеспечивающие системы (системы оперативной связи, бесперебойного питания, охранного освещения)), иметь представление о российском рынке указанных систем и их элементов.
В результате прохождения курса лекций и практических занятий студенты должны уметь решать следующие основные задачи:
определять цели и задачи систем физической защиты исходя из возможных угроз ОТС;
осуществлять системный подход к проектированию сис-тем физической защиты ОТС исходя из возможных менений характера угроз, морального и физического износа технических средств, расширения предприятия;
осуществлять выбор элементов систем физической защиты из представленных на рынке средств безопасности;
знать перечень и содержание основных нормативных документов по вопросам разработки и содержания систем физической защиты.
Перечисленные задачи и определяют содержание дисциплины «Физическая защита объектов телекоммуникаций».
В первом разделе будут рассмотрены следующие вопросы: современные ОТС, основные виды угроз ОТС, роль физической защиты в системе безопасности ОТС, основные требования к системе физической защиты ОТС, принципы создания системы физической защиты и ее типовая структура, критерии оценки эффективности создания систем физической защиты.
Второй раздел посвящен техническим средствам охранно-пожарной сигнализации ОТС. В этом разделе будут рассмотрены следующие вопросы: система построения охранно-пожарной сигнализации (ОПС), классификация основных элементов ОПС, извещатели охранно-пожарных систем, периметральные системы охраны, приемо-контрольные приборы систем ОПС, принципы и методы по строения систем передачи тревожных сообщений, системы реагирования и подавления угроз безопасности ОТС, основные тенденции защиты развития систем охранно-пожарной сигнализации и рынок таких систем в России.
На практических занятиях будут рассмотрены вопросы проектирования систем охранно-пожарной сигнализации.
Третий раздел посвящен системам видеонаблюдения (СВ). В этом разделе будут рассмотрены следующие основные вопросы: структура СВ и ее основные элементы, телевизионные камеры СВ, их основные параметры и характеристики, выбор видеокамер для СВ, объективы видеокамер, их основные параметры и характеристики, мониторы СВ, устройства обработки изображения, ви-деодетекторы движения, устройства записи в СВ, вспомогатель-ные элементы СВ, управление СВ с помощью компьютера, рынок систем видеонаблюдения в России.
На практических занятиях будут рассмотрены основные требования к проектированию, установке и эксплуатации системвидеонаблюдения.
Четвертый раздел посвящен подсистемам управления доступом (СУД) систем физической защиты ОТС.
В этом разделе будут рассмотрены следующие основные вопросы: назначение и классификация СУД, принципы построения СУД, функциональные возможности СУД, устройства идентификации, биометрические терминалы, системы контроля материалов и взрывчатых веществ, исполнительные устройства, интегрированные системы безопасности, российский рынок СУД.
Практические занятия будут посвящены вопросам проектирования СУД.
Пятый раздел посвящен системам, обеспечивающим работу систем физической защиты.
Проблемы и задачи, решаемые при изучении дисциплины «Физическая защита объектов телекоммуникаций», базируются и тесно связаны с другими дисциплинами, изучаемыми студентами в соответствии с государственным стандартом и дисциплинами специализации. Это, прежде всего, дисциплины «Физика», «Основы информационной безопасности», «Технические средства и методы защиты информации», «Передача дискретных сообщений», «Физические основы передачи видеоинформации».
Учебный процесс по дисциплине складывается из трех составляющих:
теоретического курса, реализуемого в виде лекций;
практических занятий, на которых будеут закрепляться теоретические положения и приобретаться навыки проектирования СФЗ;
самостоятельных занятий, которыми предусмотрены подготовка к лекционным и практическим занятиям, выполнение домашних заданий, изучение основной и дополнительной литературы.
Учебная литература по дисциплине «Физическая защита объектов телекоммуникаций» крайне ограничена. Перечень учеб- но – методических изданий представлен следующими книгами и пособиями:
Гарсиа М. Проектирование и оценка систем физической
защиты. – М.: Мир, 2002. – 384с.
Магауенов Р.Г. Системы охранной сигнализации: основы теории и принципы построения. – М.: Горячая линия– Телеком, 2004. – 367с.
Налов В.А., Уленов А.Н., Шакиров Ф.А. Технические средства охранно-пожарной сигнализации. – М.: НОУ «Такир», 1998. – 147с.
Никулин О.Ю., Петрушин А.Н. Системы телевизионного наблюдения. – М.: Оберег – РБ, 1997. – 168с.
Абрамов А.М., Никулин О.Ю., Петрухин А.Н. Системы управления доступом. М.: Оберег – РБ, 1998. – 192с.
Кухаренко А.П., Помазанов А.В., Зикий А.Н., Румянцев К.Е. Радиоэлектронные системы безопасности. Системы сигнализации технических угроз бытовых и промышленных объектов. Учебное пособие. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000. – 57с.
Дополнительные вопросы создания физической защиты рассматриваются в ряде учебных пособий и статей в периодических изданиях, посвященных вопросам безопасности.
Волхонский В.В. Устройства охранной сигнализации. – СПб: Экополис и культура, 2001. – 239с.
Оленин Ю.А. Основы систем безопасности объектов: Учебное пособие. – Пенза: ИИЦ ПГУ, 2002. – 122с.
Указанные источники и легли в основу настоящего пособия.
К числу периодических изданий, где часто рассматриваются проблемы и задачи физической защиты объектов, следует отнести журналы:
“Системы безопасности”,
“Инсайт” (ранее Конфидент),
“Специальная техника”.
Научно-исследовательская индивидуальная работа студентов может быть продолжена по следующим направлениям.
Системы сбора, обработки и отображения информации в СФЗ.
Радиоволновые и радиолучевые средства охраны.
Оптические средства охраны.
Сейсмические средства охраны.
Магнитометрические средства охраны.
Комбинированные средства охраны.
Современные технические средства контроля территории.






























1. Основные принципы построения систем физической защиты
Современные объекты телекоммуникации и связи
Телекоммуникация и связь являются «нервной» системой любого государства и от качества и надежности ее работы зависит безопасность страны.
Большинство объектов телекоммуникации и связи (ОТС) относятся к объектам особой важности, и обеспечение их безопасности является приоритетной задачей менеджмента организации независимо от организационно-правовых форм собственности.
ОТС могут быть разделены по различным признакам (функциональному, организационно-правовому и ряду других). С точки зрения разработки систем физической защиты ОТС могут быть разделены на две большие группы: стационарные и мобильные (рис.1.1).

13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.1.1. Виды объектов телекоммуникации и связи

Стационарный ОТС может представлять собой территорию, протяженный рубеж, здание или специально отведенное помещение или сооружение.
Территория – ограниченный периметром земельный участок, с расположенными на нем зданиями, сооружениями, инженерными коммуникациями. Все элементы в совокупности образуют объект, подлежащий защите.
Здание – строение с внутренними помещениями, коммуникациями и т.д., подлежащее защите. Частный случай – помещение, т.е. часть строения, подлежащая защите.
Сооружение – инженерно-техническое устройство, находящееся обособленно на земельном участке и подлежащее охране.
Протяженные рубежи – территориальные объекты незамкнутого типа, имеющие длину, многократно превышающую ширину. Примером могут быть кабельные трассы, линии передач и т.д.
Мобильный ОТС может представлять собой временную стоянку, базироваться на транспортном средстве или же быть малогабаритным.
Временные стоянки– места расположения на отдых или ночлег транспортных колонн, воинских подразделений и т.д. Основная особенность – ограниченное пребывание в данном месте, отсутствие стационарных инженерных конструкций.
Малогабаритные объекты – автономные ОТС, которые достаточно просто могут быть перемещены из одного места в другое. Примером могут быть спутниковые системы связи и т.д.
Транспортные средства – здесь можно выделить два аспекта. Первый – защита транспортного средства как формы собственности, т.е. предотвращение угона, разукомплектования и т.д. Второй – охрана транспортного средства как объекта, на котором базируется ОТС. Транспорт разделяется на автомобильный, железнодорожный, морской (речной). Тип транспорта будут определять задачи охраны и формы ее организации.
Характеристики ОТС можно разбить на группы:
административно-правовые;
инженерно-технические;
организационные;
специальные.
Административно-правовые характеристики:
форма собственности;
назначение объекта;
административная и юридическая подчиненность;
стоимость и значимость объекта или его составных частей.
Инженерно-технические характеристики:
план территории, здания, помещения;
профиль местности;
расположение объекта по отношению к другим климатическим условиям;
тип строения, стен, перекрытий, окон;
характеристика и план инженерных коммуникаций;
энергоснабжение, теплоснабжение и т.д.
Организационные характеристики:
количество и взаимосвязь функциональных подразделений;
режим работы объекта;
численность работающих;
схема подчиненности;
профессиональная характеристика персонала.
Специальные характеристики:
значимость угроз (экономическая, экологическая и т.д.);
организационные структуры систем безопасности;
структуры управления доступом;
расположение зон повышенного риска;
типы физических преград и инженерной укрепленности;
типы средств воздействия;
категории стойкости объекта или зон по отношению к несанкционированным воздействиям (обратная характеристика – уязвимость).
В результате анализа перечисленных характеристик определяют категорию объекта.
Категорией охраняемого объекта называется комплексная оценка состояния объекта, учитывающая его экономическую или иную (например, стратегическую) значимость в зависимости от характера и концентрации охраняемых ценностей, последствий от возможных преступных посягательств на них, сложности обеспечения требуемой надежности охраны.
В ГОСТ Р50776 – 95 «Системы тревожной сигнализации. Часть 1. Общие требования. Раздел 4. Руководство по проектированию, монтажу и техническому обслуживанию» предлагается использовать трехуровневое категорирование объектов (табл.1.1), а в некоторых источниках – пятиуровневое (табл.1.2).




Таблица 1.1
Категории объектов
Категория
Наимено-вание категории
Ущерб или последствия от осуществления угроз

А
Особо важные объекты
Особо крупный или невосполнимый материальный ущерб, экологическая катастрофа на объекте или в регионе, гибель большого числа людей или угроза жизни большому числу людей на объекте или в регионе, политические последствия, потеря особо важных государственных секретов, другие особо тяжкие последствия

Б
Важные объекты
Значительный материальный или финансовый ущерб, угроза здоровью или жизни людей, потеря государственных или важных коммерческих секретов

В
Простые (обычные) объекты
Материальный или финансовый ущерб; информационный ущерб коммерческого или служебного рода; нарушение комфортности личной жизни или служебной деятельности


Более объективным определение категории объекта следует проводить по характеру проявления последствий осуществленияугрозы. Например, потери экономического характера со временем имеют тенденцию к сглаживанию, и значимость потерь уменьшается. Действительно, кража ценностей может быть частично компенсирована страховыми выплатами, возмещением ущерба при задержании злоумышленника через какой-то период после совершения кражи, постепенным восстановлением экономической стабильности предприятия после совершенной кражи и т.д. В то же время последствия некоторых акций вторжения на объекты могут носить не экономический, а политический, экологический, социальный или летальный для людей характер. В этих случаях значимость потерь со временем, как правило, возрастает, т.е. функция уровня значимости потерь – возрастающая.


Таблица 1.2
Классификация объектов
По проекту ГОСТ
Классифи-кация
Наименование категории

А
В1
Особо важные объекты с повышенной стоимостью ценностей или повышенной значимостью потерь


В2
Особо важные объекты

Б
ВЗ
Важные объекты

В
В4
Простые объекты


В5
Простые объекты с пониженной стоимостью или значимостью ценностей


Таким образом, в основу категорирования объектов следует закладывать характер последствий потенциальных угроз. Только после определения характера потенциальных угроз, вероятности их исполнения и значимости последствий осуществления можно переходить к использованию перечневых классификаторов. По этому же принципу должна строиться концепция физической защиты объекта.
Обследование объекта и определение его категории дает ответ на вопрос «что защищать и как эффективно это сделать?».

1.2. Основные угрозы объектам телекоммуникации и связи. Модели угроз и нарушителей

Для краткого удобного обозначения нежелательных враждебных действий, совершаемых по отношению к объекту защиты, используется термин «угроза».
Угроза – это предполагаемые несанкционированные действия, которые могут быть совершены по отношению к объекту защиты.
Термином «угроза» обозначаются не только действия субъекта (человека), но и природные или физические явления, например, пожар, наводнение, поражение током.
Пространство угроз существует объективно, независимо от наших воли и желаний. Но при разработке стратегии и тактики защиты мы вынуждены пользоваться субъективными оценками и формировать модель угрозы исходя из следующих факторов:
информации о случаях свершившихся угроз;
теоретических и экспертных оценок соответствующих специалистов;
собственных представлений по проблемам защиты;
существующей криминальной обстановки;
прогнозов о трансформации угроз в будущем.
Чтобы гипотетическая модель угрозы была как можно ближе к реальной ситуации, при составлении модели желательно использовать:
статистическую обработку данных по пространству угроз;
результаты натурного моделирования ситуаций, учений, полигонных испытаний;
типовые характеристики стойкости средств защиты и объектов;
методы компьютерного моделирования.
Чтобы дать типовое описание качественных характеристик, угрозы классифицируют:
по виду (имущественная, информационная, угроза жизни, политическая и т.д.);
по характеру исполнения (силовая, скрытая);
по типу субъекта угроз (внешняя, внутренняя, комбини-рованная);
по целям акции (кража, диверсия и т.д.).
Пример качественной характеристики угрозы: угроза имущественная, скрытая, внешняя, кража.
Количественные характеристики угроз позволяют оценить угрозы некоторыми числовыми значениями. Примерами количественных характеристик являются:
вероятность угрозы (Руг) – вероятность появления и реализации определенного вида действий против объекта за установленный нормированный промежуток времени;
значимость угрозы (Суг) – экономическая, физическая или иная мера ущерба (потерь) при реализации угрозы.
В описании модели угрозы должны присутствовать способы исполнения и цель угрозы. Способы исполнения включают каналы проникновения, характер проникновения.
Каналы проникновения:
естественные (ворота, двери, КПП);
вспомогательные (окна, люки, коммуникационные каналы, туннели, пожарные лестницы);
специально создаваемые (подкопы, проломы, лазы).
Характер проникновения:
скрытно или открыто;
без использования или с использованием спецприспособлений;
без использования или с использованием силовых методов;
без воздействия или с воздействием на элементы объекта.
Для выбранного класса объектов классификация типовых видов угроз безопасности показана на рис.1.2.
Для важных объектов более подробно необходимо проанализировать угрозы вида терактов, диверсии, хищения.
Диверсии можно разделить на экономические и политические. Диверсии политического направления – это различные террористические акты, с помощью которых стремятся изменить политическое положение в стране,регионе. Диверсии экономического направления – это уничтожение имущества, оборудования или объекта в целом с целью нанесения ущерба конкурирующей стороне и вывода ее из конкурентной борьбы.
Следует отметить, что наблюдается тенденция увеличения числа диверсий экономического направления. Объясняется это становлением новых экономических взаимоотношений собственников в стране. Стремление к быстрому, но не всегда честному, получению высоких прибылей приводит к частому использованию криминальных принципов ведения бизнеса, к переделу собственности, осуществлению диверсий и т.д.
13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.1.2. Схема классификации угроз безопасности

Вид угроз определяет концепцию защиты объекта и выбор стратегии и тактики защиты. Рассмотрим и опишем, как образуется пространство угроз и трансформируется сама угроза в процессе ее осуществления на примере двух видов угроз: кражи и диверсии.
Для краж можно рассмотреть следующую последовательность развития событий. В некотором регионе существуют объекты, на которых могут быть совершены кражи. Лица, потенциально способные совершить кражи, являются субъектами угроз. В совокупности они создают потенциальную угрозу кражи. Потенциальная угроза кражи определяется криминальной обстановкой в регионе, наличием преступных группировок, эффективностью работы правоохранительных органов (милиции, прокуратуры, судов), финансово-экономическим положением определенных слоев общества.
Далее для какого-то объекта (или группы объектов) наступает реальная угроза кражи(рис.1.3). Часть субъектов угроз, предварительно оценив обстановку, отказалась от попытки совершения кражи, но оказался такой субъект, который принял решение осуществить кражу и начал ее подготовку. Возникновение реальной угрозы кражи определяется наличием на объекте предметов, достаточно привлекательных для кражи по стоимости и реализуемости, состоянием службы безопасности (СБ) выбранного объекта, подготовленностью и оснащенностью злоумышленников.
13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.1.3. Трансформация угрозы кражи

Реализуемая угроза – это процесс совершения несанкционированных действий на объекте (вторжение, поиск ценностей, вынос ценностей с объекта). В это время средствами обнаружения может быть зарегистрирован момент вторжения, развернуты силы ответного реагирования, произведено пресечение проведения акции. Это – наиболее короткий по времени и наиболее важный для действия СБ период.
Осуществленная угроза– для нашего случая кража, которую не удалось предотвратить службе охраны объекта. В принципе, еще можно ожидать компенсации убытков действиями органов правопорядка или системы страховых компенсаций, но собственно СБ объекта уже сработала неэффективно.
Нейтрализация угрозы кражи (в частности в системе вневедомственной охраны МВД) может быть реализована на нескольких этапах:
пресечение действий злоумышленников на объекте в процессе проведения ими преступной акции (наиболее эффективный и желаемый результат);
преследование злоумышленников и изъятие украденного за пределами охраняемого объекта, но в пределах действий группы задержания (вероятность осуществления пресечения действий злоумышленников и возмещения ущерба значительно уменьшается);
поиск злоумышленников и украденного следственными органами (вероятность возмещения ущерба еще более уменьшается);
компенсация ущерба страховыми органами (эта операция выходит за рамки функционирования собственно СФЗ).
Чем выше значимость угрозы, тем более необходимым оказывается только первый вариант пресечения угрозы, так как крупномасштабные кражи, как правило, осуществляются квалифицированными злоумышленниками и тщательно готовятся. В некоторых случаях единственным мерилом эффективности СФЗ является пресечение акции на объекте до ее совершения.
В рассматриваемой схеме направление угрозы на конкретный объект происходит только после оценки нарушителями возможности успешного осуществления угрозы. Следовательно, при построении СБ объекта должны быть предусмотрены элементы психологического воздействия на нарушителя, чтобы вероятность отказа от совершения акции была как можно больше. В первую очередь, такое психологическое воздействие оказывают средства инженерной защиты (их действительная или кажущаяся неприступность), затем наличие сил охраны на объекте. Существенную роль в отказе от акции также может сыграть информация о наличии охранной сигнализации на объекте. Но психологические факторы в основном влияют на нарушителей первой и второй категории (неподготовленный и подготовленный). Квалифицированный нарушитель отказывается от выполнения акции только убедившись, что СБ объекта построена действительно по эффективной схеме.
На вероятность отказа от осуществления кражи существенно влияет затратный фактор подготовки акции. Акция может быть осуществлена только в том случае, если затраты на ее подготовку будут значительно меньше, чем ожидаемая прибыль от ее осуществления. Этот фактор тоже необходимо учитывать при построении СБ.
Иначе происходит развитие угрозы при попытке совершения диверсии. Акция всегда направлена на конкретный объект, потенциальная угроза, например экономической диверсии, не зависит от криминальной обстановки в регионе, а определяется финансово-экономической деятельностью объекта, в отношении которого будет планироваться акция. Переход от потенциальной угрозы к реальной происходит после оценки качества СФЗ этого объекта и| значимости осуществленной угрозы, но не в материальном плане, а в степени снижения жизненного потенциала объекта. Реализация угрозы происходит после подготовки акции.
Угроза становится осуществленной сразу же в момент выполнения диверсии. Поэтому СФЗ можно считать эффективной только в том случае, если акция будет пресечена до начала осуществления акции.
Определив виды угроз, получим ответ на вопрос «от кого (чего) защищать?», т.е. необходимо построить модель нарушителя.
Большое значение для описания модели нарушителя имеют количественные характеристики и тактика действия на объекте. К количественным характеристикам можно отнести:
время исполнения несанкционированного доступа (НСД) или отдельных этапов;
число нарушителей в группе;
вооруженность;
наличие специнструмента;
возможный маршрут передвижения по объекту.
Тактик действия злоумышленников может быть множество, все, в конечном счете, определяется целью НСД и конкретными условиями на объекте, но в общем их можно свести к трем типовым видам:
скрытное исполнение НСД;
силовое исполнение НСД;
комбинированное исполнение НСД.
В первом случае (скрытное исполнение) акция выполняется так, чтобы до конца ее исполнения на объекте по возможности не подозревали о свершении акции. В этом случае нарушитель изыскивает возможности обхода всех средств обнаружения, установленных на объекте, всех мест, где можно встретить сотрудников объекта или других лиц, могущих сообщить о НСД. Однако это обязательно приводит к существенному увеличению времени свершения акции. Характерными примерами могут быть кражи материальных ценностей или несанкционированное получение информации. Для исполнения акции, как правило, выбирается нерабочее время или момент отсутствия на объекте людей.
Для эффективной нейтрализации подобных угроз в составе СФЗ желательно применение маскируемых средств обнаружения и мониторинга, которые сложно обойти, а средства пассивной защиты должны обеспечивать после обнаружения задержку нарушителя до прибытия сил охраны.
Силовая акция выполняется открыто, с применением средств взлома и разоружения, как правило, вооруженными группами, в расчете, что силы охраны не успеют до конца акции развернуться для ответных действий, т.е. главный фактор – быстрота исполнения акции. Такие действия обычно выполняются на сравнительно небольших по территории объектах, с компактно расположенными материальными ценностями или предметами защиты. На такие объекты возможно быстрое вторжение, и нарушителям не требуется совершать значительных перемещений по объекту.
При силовых угрозах на первое место выходит задача обеспечения быстрых и эффективных действий силовых структур СФЗ. Это возможно, если силы охраны находятся на объекте или очень близко от него, а в составе СФЗ имеются эффективные средства тревожной сигнализации о силовом вторжении и средства инженерной защиты, автоматически блокирующие доступ к материальным ценностям или предметам защиты. Существенно могут также повысить эффективность СФЗ средства мониторинга пространства на ранних подступах к главной защищаемой зоне.
Комбинированная тактика действия характерна при исполнении акций на крупных территориальных объектах квалифицированными нарушителями, например, при свершении диверсии или террористического акта. Модель комбинированной тактики нарушителей на объекте показана на рис.1.4. Поскольку от начала вторжения до момента свершения акции нарушителям приходится преодолевать значительное расстояние по территории объекта и несколько рубежей пассивной защиты, то силовая тактика приведет к быстрому обнаружению вторжения и подразделения службы охраны (ПСО) могут заблаговременно выдвинуться в точку перехвата. Скрытное передвижение по всему маршруту потребует значительного времени, что также будет способствовать своевременному выдвижению ПСО в точку перехвата. Для квалифицированных нарушителей характерна тщательная предварительная подготовка к акции и изучение объекта.
После выбора маршрута движения к цели акции нарушители разбивают этот маршрут на два участка:
участок скрытного движения;
участок быстрого движения.
13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.1.4. Модель комбинированной тактики нарушителей на объекте

На участке скрытного движения нарушители предпринимают все меры, предотвращающие их обнаружение (действуют скрытно). На участке быстрого движения нарушители начинают действовать силовыми методами без маскировки, обеспечивая скорейшее прибытие к месту акции и эффективное ее исполнение. Успех выполнения акции определяется правильностью выбора критической точки обнаружения(КТО) – точки на маршруте движения нарушителей, после которой обнаружение вторжения не позволяет ПСО своеременно прибыть к месту перехвата и оказать эффективное противодействие нарушителям.
Это хорошо видно из временных графиков на рис. 1.4, аи в. Время выдвижения ПСО по тревоге к предмету защиты примерно одинаково для любого момента обнаружения. В случае б обнаружение вторжения произошло после точки КТО (поздний момент обнаружения (ПМО)), ПСО прибывают к точке перехвата с опозданием. В случае в (ранний момент обнаружения (РМО)) ПСО прибывают к точке перехвата раньше нарушителей и имеют возможность эффективно противодействовать им.
Выбор соответствующей тактики действия на объекте – это прерогатива нарушителей. Задача разработчиков СФЗ – заранее правильно смоделировать поведение нарушителей на объекте, предсказать наиболее вероятные маршруты движения к цели акции.
Решение этих задач дает ответ на вопрос «как защищать?»,т.е. позволяет выбрать тактику охраны –выбрать вид охраны, методы и средства его реализации.
Для построения модели угроз и модели нарушителей используется различная информация. Источники такой информации следующие:
разведывательные данные;
исследование вопросов преступности;
печатные издания и Интернет;
правительственные директивы и документы законодательных органов.

Концепция физической безопасности объектов

Концепция физической безопасности выражает общий замысел обеспечения безопасности объекта от несанкционированных действий физических лиц (внешних и внутренних нарушителей). Концепция безопасности определяет пути и методы решения основных задач по обеспечению безопасности объекта и должна отвечать на вопросы: «что защищать?», «от кого защищать?», «как защищать?», «чем защищать?».
Существует три основных структурных вида систем защиты:
СФЗ с независимыми зонами защиты (рис.1.5, а);
СФЗ с частично зависимыми зонами защиты (рис.1.5, б);
СФЗ с вложенными, полностью зависимыми зонами защиты (рис.1.5, в).
13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.1.5. Варианты структур системы безопасности объектов

СФЗ с независимыми зонами охраны создается для защиты материальных ценностей, сконцентрированных в отдельных местах. Например, в учебном заведении дорогостоящее оборудование находится в отдельных лабораториях в разных корпусах, расположенных на значительном удалении друг от друга. В этом случае организуется только охрана корпусов или лабораторий. СФЗ с независимыми зонами эффективно применять, если вид угроз внешний, имущественный.
СФЗ с частично зависимыми зонами организуются в тех случаях, когда вид угроз внешний в сочетании с внутренними, угрозы могут быть как имущественными, так и информационными. В таких структурах может проводиться дополнительное ограничение доступа по зонам, т.е. общий пропуск на объект, а в отдельные места – дополнительные пропуска для части сотрудников.
СФЗ с вложенными, полностью зависимыми зонами защиты используются на особо важных объектах, если вид угроз информационный или имущественный с высокой значимостью. Такой метод используется для защиты правительственных зданий, центров управления оборонными комплексами, ядерными объектами. Эффективность таких систем определяется многорубежностью инженерных и технических средств защиты и особенно многоуровневой структурой ограничения доступа по зонам. Поскольку в каждую последующую внутреннюю зону вводится очередное ограничение числа допущенных лиц, то центральная зона оказывается защищенной от любого вида угроз с высокой эффективностью.
Поскольку реальные объекты весьма сложны, то возможны комбинации структурных видов системы безопасности объектов (СБО). Например, для части объекта создается система вложенных зон, а для другой части – система независимых или частично зависимых зон. Например, на объекте охраняются отдельные здания, но сам объект имеет ограждение, которое снижает вероятность случайных и слабо организованных угроз, т.е. элементы защиты охватывают весь объект.
Важным моментом при создании СБО является выбор стратегии и тактики защиты объекта.
Стратегия защиты – это цель создания системы и средства для ее достижения (рис. 1.6). Целями СБО могут быть – высокая эффективность, высокая рентабельность и т.д. Средствами являются кадровые и материально-технические ресурсы.
Цель определяется категорией объекта, видом и вероятностью угроз, видом и размером ожидаемого ущерба или ожидаемыми последствиями выполнения угроз.
Удельный вес каждого вида ресурсов определяется задачами СФЗ, видами угроз, требуемой эффективностью защиты. Например, если угрозы силовые или угрозы жизни, то на первый план выступают кадровые ресурсы, так как необходимо быстрое силовое противодействие угрозам. В то же время, если преобладают скрытые или информационные угрозы, то главными становятся технические средства. Основной вопрос стратегии – «какие ресурсы являются определяющими?». Выбор ресурсов – это ответ на вопрос «чем защищать?».

13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.1.6. Стратегия и тактика защиты

Тактика защиты– это методы, которыми достигается цель защиты. Тактика защиты определяется ее стратегией. Удельный вес методов противодействия угрозам определяется характеристиками конкретного объекта, источниками опасностей, окружающими условиями и т.д.
В первую очередь, очевидно, надо оценить размеры возможных потерь от осуществления угроз; вероятность угроз, выбрав требуемую эффективность защиты, определить уровень затрат на СБО и оценить экономическую целесообразность. Обычно для крупных финансово – экономических и промышленных структур значимость потерь от угроз весьма высока и построение высокоэффективных систем защиты экономически оправдано.
Потери от осуществленных угроз для предприятий малого и среднего бизнеса могут быть не столь уж велики по сравнению с необходимыми затратами на высокоэффективную защиту. Здесь необходим компромисс между необходимым и возможным, т.е. высокая рентабельность защиты.
Если угрозы носят чисто экономический характер, выполнить необходимые оценки вполне возможно. Сложнее, когда кроме экономических, могут существовать угрозы политического, стратегического и социального характера, последствия от которых трудно или невозможно оценить только экономическими критериями. Стратегию защиты таких объектов определяют на уровне правительственных решений, а объем затрат на защиту не соотносят напрямую с объемом чисто экономических потерь.
Для определения допустимых объемов материальных затрат на защиту объекта используют также методику сравнительных экспертных оценок, статистические данные по существующим системам, опыт создания и эксплуатации других систем.
Более сложной задачей является определение удельного веса различных видов ресурсов (инженерных, технических, силовых) в общем объеме. Главным здесь является правильное определение пространства угроз и вероятности их исполнения, а также выбор методов защиты.
Методы, обеспечивающие высокую эффективность защиты, включают в себя:
применение многорубежных инженерных средств для длительного блокирования внешних угроз;
обеспечение высокой надежности и быстродействия первичных реакций путем использования высоконадежных ТСО, систем раннего оповещения и наблюдения, оперативной связи;
повышение достоверности выявления угроз путем использования информационных систем, дублированием и многорубежным расположением средств обнаружения;
обеспечение высокой надежности противодействия силовым угрозам обученными и оснащенными силами охраны, расположенными непосредственно на объекте;
применение средств тревожного оповещения, многорубежности расположения сил охраны;
усиление защиты особо значимых зон, создание систем вложенных зон, ограничение доступа по зонам;
повышение эффективности СБО с помощью комплексных автоматизированных или интегрированных систем безопасности, использования интеллектуальных технических систем принятия решения.
К методам обеспечения высокой рентабельности защиты относятся:
оптимизация ресурсов по пространству угроз путем организации защиты от наиболее вероятных и значимых угроз из всего существующего многообразия;
объединение средств имущественной, информационной и личностной защиты в единую систему;
внешняя кооперация ресурсов защиты с другими част-ными структурами или государственными органами;
усиление стойкости инженерных средств защиты к силовым воздействиям;
организация кооперативных постов сил быстрого реагирования и систем раннего оповещения;
использование стандартных универсальных систем и комплексов;
страхование.
Следует отметить, что в современных условиях вероятность осуществления угроз достаточна высока, поэтому создание эффективной системы охраны безопасности или физической защиты является весьма актуальной задачей.

1.4. Состав и структура CФЗ объектов. Основные требования к СФЗ

Система физической защиты(СФЗ) должна обеспечивать противодействие угрозам, которые связаны с проникновением на объект и несанкционированными действиями физических лиц (нарушителей). К таким действиям относятся хищения, терроризм, диверсии, шантаж, физическое воздействие на персонал и т.д.
Иногда системы, предназначенные только для охраны объекта, называют системами охранной безопасности(СОБ). Такую терминологию используют, например, в структурах вневедомственной охраны. Целевые СБ широко использовались в прошлом и используются сейчас. Применение таких систем во многом объясняется уровнем развития технических систем, используемых в прошлом в СБ, и возможным уровнем материальных ресурсов объекта. В настоящее время достижения науки и техники позволяют создавать комплексные СБ.
Система комплексной безопасности (СКБ) объекта – это совокупность организационных, инженерных и технических систем, направленных на обеспечение установленного режима функционирования объекта, обнаружение и ликвидацию угроз среде обитания, жизни, материальным ценностям и информации, объединенных единой структурой управления и обработки информации.
Далее будут рассматриваться только принципы построения СФЗ объектов или систем охранной безопасности.
Системы безопасности объекта (СБО) в некоторых случаях могут быть чисто техническими, т.е. обнаружение угрозы, принятие решения и ликвидация воздействия угрозы выполняются только техническими средствами без участия человека. Примером могут служить автоматические системы пожаротушения. СФЗ объектов (особенно крупных) относятся к эргатическим системам. Здесь человек является органически вписанным активным элементом системы. Человек является субъектом угроз, человек участвует в управлении СФЗ и в нейтрализации воздействий угроз. Это порождает специфические проблемы при создании и эксплуатации СФЗ, которые могут существенно влиять на эффективность системы.
Понятие объекта в литературе трактуется весьма широко. Под термином объект защитыбудем понимать совокупность всего, что по определению Заказчика или Собственника подлежит защите. Для выбранного нами класса объектов это могут быть территории, здания, сооружения или материальные ценности любой формы собственности. Для примера рассмотрим рис.1.7, на котором приведен план условного объекта, состоящего из двух промышленных площадок и инженерных коммуникаций между ними.


Рис.1.7. План условного объекта

Все в совокупности, что находится на этих площадках (здания, сооружения, коммуникации), включая сами территории, составляет объект защиты.
При необходимости весь объект может разделяться на локальные объекты (ЛО) и зоны защиты.
Под ЛО понимается пространство, в пределах которого могут быть выполнены целевые задачи, поставленные перед системой безопасности, и осуществлен комплекс организационных и инженерно-технических мер по физической защите. Очевидно, локальный объект должен содержать замкнутую структуру инженерно – технических средств охраны, т.е. систему охраны более низкого уровня, входящую в общую СФЗ.
Предмет защиты– та конкретная часть объекта, на которую будет направлена акция нарушителей и которая должна быть защищена в процессе нейтрализации акции. В принципе, предметов защиты три: люди, информация, материальные ценности. Но защитить конкретно эти предметы в большинстве случаев невозможно, не защищая некоторое пространство вокруг предмета, поэтому предметом защиты становится та часть объекта, защита которой обеспечивает безопасность изначального предмета. Это могут быть помещения, сейф, хранилище, инженерно-технические сооружения и т.д.
Нарушитель (субъект угроз) – человек или группа людей, готовящих (или осуществляющих) враждебную акцию или иные несанкционированные действия в отношении объекта защиты. Соответственно, внешний нарушитель– человек, не участвующий в официальной деятельности объекта и осуществляющий акцию извне, внутренний нарушитель – член коллектива объекта, имеющий враждебные намерения.
Исторически сложилось так, что СБО создавались и развивались внутри различных ведомств или организационных структур и приспосабливались под собственные конкретные нужды. Естественно, разные разработчики использовали подчас разные термины для описания одних и тех же действий, устройств и систем. И хотя к настоящему времени проведена значительная работа по упорядочению применения терминов для описания СБО, приверженность разработчиков к привычной терминологии еще остается.
Термины и определения, используемые для описания СБО и ее частей, можно разделить на три группы:
введенные нормативными документами (ГОСТами, руководящими техническими документами и т.д.);
общепринятые в литературе, быту и технике понятия;
используемые в ведомственных структурах и документах.
Даже термины, введенные ГОСТами, во многих случаях при изложении материала требуют определенного разъяснения и уточнения. Что касается общепринятых терминов, то в процессе развития систем безопасности их смысловая нагрузка постепенно трансформировалась, сужаясь, расширяясь или отклоняясь от общепринятого литературного смысла. Термины, используемые в узковедомственных структурах, зачастую приспособлены к описанию конкретных систем, что тем более требует специальных пояснений. Поэтому по мере рассмотрения систем безопасности или элементов этих систем каждому вновь введенному термину будет дано соответствующее пояснение.
Укрупненный типовой состав CФЗ объекта представлен на рис.1.8.
Система физической защиты объекта(СФЗ) – это комплекс организационных, инженерных и технических мероприятий, предотвращающих возможность несанкционированного проникновения на объект нарушителей, действий нарушителей или персонала вопреки установленному режиму на объекте, попытки нанесения материального или другого ущерба.
13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.1.8. Типовой состав СФЗ объекта

Комплекс организационных средств охраны (КОСО) – это людские ресурсы, объединенные в специальные подразделения для выполнения охранных (силовых) функций. К ним относятся подразделения службы безопасности и подразделения сил охраны, которые в свою очередь разделяются на более мелкие (целевые) подразделения и группы. Эти подразделения оснащаются средствами связи, средствами воздействия и транспортными средствами.
Подразделение службы безопасности(ПСБ) – подразделение, создаваемое на объекте в структуре управления и предназначенное для следующих целей:
проверки благонадежности персонала;
допуска персонала и других лиц к работе на объекте;
разработки стратегии и тактики СБО, документов и инструкций;
контроля за соблюдением режима работы персоналом;
изучения обстановки вокруг объекта и сбор информации.
Подразделения сил охраны (ПСО) – силовые подразделения, создаваемые собственником объекта или специальными сторонними организациями (например МВД) и предназначенные:
для наблюдения за контролируемой зоной, визуальной регистрации момента проникновения на объект нарушителей и регистрации момента нарушения режима работы объекта;
для обеспечения пропускного режима и контроля передвижения лиц и транспорта на объекте;
для проведения оперативных действий по сигналам тревоги и организации противодействия нарушителям;
для текущего контроля за работой ТСО и состояния физических барьеров.
Средства связи(СС) – комплекс проводной, радио- и других видов связи, предназначенных:
для управления силами охраны;
для оперативной связи между постами охраны, патрульными и т.д.;
для связи и взаимодействия с другими службами объекта;
для сбора информации с постов охраны.
Средства воздействия(СВ) – оружие, устройства, установки, которыми снабжаются силы охраны для воздействия на нарушителей с целью блокирования и пресечения их действий на объекте. Это могут быть огнестрельное или газовое оружие, электрошоковые установки, выстреливаемые газовые или красящие вещества и т.д.
Транспортные средства(ТС) придаются силам охраны для оперативного продвижения постов охраны и групп ответного реагирования к местам нарушения.
Помещения охраны(ПО) – помещения, выделенные для размещения сил охраны, технических средств охраны, несения караульной службы и т.д.
Комплекс технических средств охраны(КТСО) – комплекс технических устройств, приборов, установок автоматики и т.д., объединенных в единую систему, предназначенную для регистрации НСД нарушителей на объекте, наблюдения за объектом, обеспечения контролируемого доступа на объект и обеспечения установленного режима работы. Комплекс ТСО подразделяется на системы более низкого уровня в зависимости от своего функционального назначения.
Система охранной сигнализации(СОС) – комплекс приборов и устройств, объединенных в единую систему, предназначенную для дистанционной регистрации попыток несанкционированного проникновения на объект и попыток кражи материальных ценностей.
Технические средства наблюдения(ТСН) – комплекс приборов и устройств, предназначенных для дистанционного наблюдения за состоянием охраняемой зоны, объекта в целом или части объекта.
Система управления доступом(СУД) – комплекс технических средств и инженерных сооружений, объединенных в систему и предназначенных для санкционированного пропуска на объект транспортных средств, сотрудников и других лиц, имеющих допуск, а также для санкционированного допуска лиц к материальным ценностям, денежным средствам, спецматериалам.
Часто используется аналогичный термин – система контроля и управления доступом(СКУД). Примерами СУД или СКУД могут быть проходные, оборудованные техническими средствами, транспортные шлюзы, домофоны и т.д.
Система защиты информации(СЗИ) – комплекс инженерных и технических устройств, предназначенных для предотвращения получения документированной, речевой или электронной информации несанкционированным путем.
Средства обнаружения веществ(СОВ) – технические устройства, устанавливаемые на проходных, КПП и т.д. для обнаружения несанкционированного проноса веществ (радиоактивных, взрывчатых), предметов и оружия. Вспомогательные средства(ВС) – технические устройства, предназначенные для обеспечения нормального, надежного функционирования ТСО. К ним относятся источники энергии, осветительные установки, специальные приборы контроля, приборы управления и коммутации, оповещатели.
Комплексом инженерных средств охраны(КИСО) называют совокупность физических барьеров, образующих замкнутую цепь, препятствующую продвижению нарушителей.
Физические барьеры(ФБ) – инженерные сооружения для создания препятствий на пути возможного продвижения нарушителя к цели. ФБ подразделяются на:
постоянные физические барьеры (ПФБ) – это ограждения, стены зданий, рвы, решетки и т.д., расположенные стационарно на объекте;
управляемые физические барьеры (УФБ) – это турникеты, транспортные шлюзы, двери, ворота и т.д.;
временные физические барьеры (ВФБ) – это дополнительные препятствия, выдвигаемые на пути предполагаемого продвижения нарушителей при возникновении реальных угроз или объявления тревоги.
КИСО и КТСО тесно связаны между собой, эффективность действия каждого из них зависит от того, как они расположены по отношению друг к другу, поэтому при разработке СФЗ их достаточно часто рассматривают как единую систему – комплекс инженерно– технических средств охраны(КИТСО).
Одна замкнутая цепь физических барьеров образует рубеж пассивной защиты. Для повышения эффективности пассивной защиты организуют многорубежные КИСО. В этом случае каждая последующая замкнутая цепь ИСО находится внутри предыдущей.
В свою очередь, с целью повышения эффективности обнаружения вторжения нарушителей создаются многорубежные системы охранной сигнализации, т.е. используются несколько замкнутых, расположенных один внутри другого, рубежей обнаружения. Каждый рубеж обнаружения формирует собственный сигнал тревоги.
Следует отметить, что число рубежей пассивной защиты и число рубежей обнаружения могут не совпадать, все определяется прогнозируемой эффективностью защиты объекта в целом при выбранной структуре СФЗ.
Идеальная модель СФЗ объекта показана на рис.1.9. Такая система должна содержать три оболочки. Следует отметить, что модель отображает не пространственное расположение оболочек, а функциональное.
Первая оболочка – это комплекс пассивных средств защиты (ИСО). К ИСО относятся физические преграды (ограждения, двери, строительные конструкции, защитные решетки), которые предназначены для блокирования, в первую очередь, внешних угроз. Известно, что отсутствие ИСО порождает большое число случайных и слабо организованных вторжений, в то время как наличие ИСО снижает до минимума вероятность таких угроз. Как правило, ИСО первыми вступают в действие при отражении угрозы несанкционированных действий на объекте. Более того, во многих случаях мощность ИСО заставляет нарушителей отказаться от выполнения угрозы.

13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.1.9. Схема идеализированной СБО

Вторая оболочка – это ТСО, которые обеспечивают контроль пространства объекта, производят обнаружение вторжения, мониторинг угроз, информируют силы охраны о месте и времени осуществления угрозы. ТСО позволяют, в зависимости от назначения, блокировать как внешние, так и внутренние угрозы. ТСО образуют информационно-управляющую систему.
Третью оболочку образуют ОСО. В состав ОСО входят ПСО, которые непосредственно осуществляют пресечение угроз или ликвидируют их последствия. ПСО позволяют блокировать угрозы, осуществляемые силовыми методами, внешние и внутренние угрозы, но действуют силы охраны наиблее эффективно на последнем этапе блокирования. ОСО осуществляют также функции управления и планирования действий СФЗ.
Теоретически все оболочки должны быть замкнутыми в пространстве равнопрочными, т.е. в любой точке пространства должны обеспечивать равноценную безопасность. Однако на практике требования невыполнимы. Например, большую территорию очень сложно блокировать однородным ограждением, в зданиях существуют окна, двери, другие уязвимые места. Для разных участков объекта невозможно применить средства обнаружения одного качества. Оболочек может быть несколько. Например, на пути продвижения нарушителей могут быть несколько физических барьеров или располагаться несколько технических средств обнаружения. Каждая линия ИСО, ТСО или ОСО называется рубежом охраны. СФЗ, соответственно, называют однорубежными или многорубежными.
Анализ некоторых видов угроз, порядка их осуществления и вариантов их пресечения системой безопасности показывает, что наиболее предпочтительным, а во многих случаях единственным вариантом является пресечение акции непосредственно на объекте до момента ее осуществления.

1.5. Критерий и оценка эффективности СФЗ

Под эффективностью СФЗ следует понимать вероятность выполнения своей основной целевой функции. Для СФЗ – это обеспечение защиты объекта от злоумышленных акций вторгающихся на объект нарушителей. Эта задача может быть успешно решена при своевременном получении информации о факте проникновения нарушителей на охраняемый объект и при своевременных и адекватных действиях сил реагирования.
В качестве показателей эффективности используются:
вероятности защиты объекта от отдельных угроз при разных сценариях их реализации нарушителем;
обобщенная (усредненная) вероятность защиты объекта в целом от всех принятых угроз.
Этот показатель является функцией нескольких переменных и может быть определен как произведение вероятностей выполнения своей задачи каждой из основных составляющих CФЗ согласно следующему упрощенному выражению:
Рпр=Робн·Рпрд·Рбр·Рср·Рбн, (1.1)
где Рпр – вероятность пресечения злонамеренной акции;
Робн – вероятность своевременного и достоверного обнаружения вторжения нарушителей;
Рпрд – вероятность достоверной передачи сигнала тревоги силам охраны;
Рбр – вероятность безотказной работы технических средств;
Рср – вероятность своевременного развертывания сил охраны в точке перехвата после получения сигнала тревоги;
Рбн – вероятность благоприятного исхода физического столкновения сил охраны с нарушителями.
Как видно из выражения (1.1), количественная оценка эффективности СФЗ представляет собой достаточно сложную задачу. В целях практического использования, особенно на ранних стадиях проектирования CФЗ, эту задачу можно упростить, приняв следующие допущения:
силы охраны при физическом столкновении с нарушителями всегда положительно реализуют задачу по их нейтрализации, что достигается организационными мерами при известных моделях угроз и нарушителей;
уровень надежности технических средств систем безопасности и достоверности передачи информации системой оперативной связи достаточно высок.
Тогда, полагая с достаточной для практики точностью, что значения Рбр, Рпрд и Рбн равны 1, выражение (1.1) принимает вид
Рпр=Робн·Рср. (1.2)
В результате получаем другой показатель эффективности СФЗ – вероятность перехвата нарушителей силами охраны – Рпер. Этот показатель позволяет ответить на вопрос: «С какой вероятностью и при каких условиях силы охраны успеют перехватить вторгающегося на объект нарушителя до совершения им злонамеренной акции?».
















2. Комплексы инженерно-технических средств охраны
Задачи инженерно-технических комплексов
охраны
Инженерно-технические комплексы охраны объектов составляют основу СФЗ. Не преуменьшая роль сил охраны в обеспечении безопасности, можно сказать, что ИСО и ТСО изначально обеспечивают возможность своевременного обнаружения вторжения на объект и развертывания сил охраны до совершения акции нарушителями.
Инженерные средства охраны (ИСО) образуют первый контур защиты объекта. Основная задача инженерных средств – блокирование внешних угроз, т.е. создание физических (желательно труднопреодолимых) преград на пути внешнего нарушителя. Смысл постановки ИСО – обеспечение необходимой временной задержки нарушителей по мере их продвижения к цели акции. В ряде случаев инженерными средствами решается задача предотвращения внутренних имущественных угроз, когда работниками объекта предпринимаются попытки кражи ценностей с предприятия. Иногда инженерные конструкции могут являться единственным средством защиты, если определено, что их механическая прочность выше физических и технических возможностей основной категории нарушителей. ИСО могут образовывать несколько рубежей защиты. Число рубежей и их стойкость определяются необходимым временем задержки нарушителей на объекте.
ИСО подразделяются на две группы:
физические барьеры периметров;
инженерные конструкции и преграды зданий и сооружений.
Задача технических средств охраны (ТСО) – контроль целостности пространства объекта, определение попыток вторжения, подача сигнала тревоги силам охраны или другим лицам, обеспечивающим защиту объекта.
Если инженерные средства охраны должны противостоять в основном силовому (физическому) натиску, то задачи ТСО более широкие. ТСО являются основными источниками информационных потоков о состоянии объекта или отдельных его зон. му ТСО используются для блокирования как имущественных, так и внешних и внутренних информационных угроз. Но, с другой стороны, основная масса ТСО не оказывает физического противодействия нарушителям, поэтому их применение эффективно только в сочетании с использованием организационных средств охраны (ОСО).
Чтобы комплекс инженерно-технических средств охраны функционировал эффективно, необходимо
правильно определить взаимное расположение ИСО и СО на объекте;
выбрать соответствующий принцип действия ТСО;
обеспечить необходимую стойкость ИСО силовым воздействиям нарушителей.
2.2. Физические барьеры периметров
Для инженерного блокирования периметров используются физические преграды в виде ограждений, рвов, наружных стен зданий и т.д. Для организации проездов и проходов устанавливаются управляемые преграды – ворота, калитки, транспортные шлюзы, контрольно-пропускные пункты (КПП).
Наиболее распространенным средством охраны периметра является ограждение. Ограждения выполняют несколько функций одновременно:
физической преграды;
архитектурного элемента объекта;
психологического воздействия (предупредительная функция).
Ограждения могут быть сплошными и прозрачными. Прозрачными ограждения могут быть в силу архитектурно-декоративных требований или специальных требований (обеспечение наблюдения силам охраны).
Смысл психологического воздействия заключается в том, что при подготовке акции злоумышленники, оценив вид преграды, могут отказаться от вторжения в данном направлении. Кроме того, физические преграды препятствуют передвижению животных и случайных лиц на объекте и в зоне действия ТСО.
Ограждения бывают стационарными, временными, быстро разворачиваемыми.
Преодоление ограждения может быть осуществлено:
по верху (перелаз);
по низу (подкоп);
через ограждение (пролом, разборка части ограждения, разрезание прутков или проволоки).
Преодоление ограждения может осуществляться как за счет только физической натренированности, так и с помощью специальных или подручных средств (лестниц, инструмента для резки металла, лопат и т.д.).
Для создания дополнительных препятствий на пути нарушителя используется усиление ограждений. Усиление может осуществляться как по верху ограждений, так и по низу.
Ограждения высотой 1,5 – 1,8 м сравнительно легко преодолимы только за счет физической натренированности нарушителя. Такие ограждения выполняют в основном предупредительные и архитектурные функции и препятствуют проникновению на объект крупных животных и случайных организованных нарушителей. Значительно снижая уровень ложных и случайных тревог такие ограждения способствуют нормальному функционированию ТСО, которые могут быть установлены по периметру.
Ограждения высотой 2,5 м и более становятся труднопреодолимыми даже для тренированных, но не оснащенных специальными приспособлениями нарушителей. Для простых объектов считается достаточной установка таких ограждений без применения ТСО и средств усиления. Однако при наличии приспособлений у нарушителей они могут быть преодолены в сравнительно короткий промежуток времени (12 – 30 с). Поэтому на важных объектах такие ограждения или периметр рекомендуется оснащать ТСО.
Существует несколько вариантов исполнения ограждений по периметру:
однокомпонентное (рис.2.1, а);
двухкомпонентное (рис.2.1, б);
трехкомпонентное (рис.2.1, в).
В однокомпонентном исполнении содержится только основное ограждение. Вдоль ограждения со стороны объекта, если необходимо, может организовываться контролируемая зона (L2)для ведения наблюдения или установки ТСО. Из контролируемой зоны удаляются деревья и высокая трава. Обычно однокомпонентный вариант используется на простых объектах, когда не применяется ТСО или там, где с внутренней стороны объекта не ожидается приближение к ограде случайных лиц и животных, которые могут вызывать нежелательное срабатывание ТСО, установленное на ограде.
В двухкомпонентном исполнении устанавливается основное и дополнительное ограждение. Основное ограждение защищает от внешних угроз и должно сдерживать силовой натиск нарушителей.
Дополнительное ограждение выполняет в основном предупредительные функции и препятствует проникновению в контролируемую зону неорганизованных нарушителей из числа сотрудников объекта. Дополнительное ограждение, как правило, делается прозрачным. Между ограждениями организуется контролируемая зона (L2)для наблюдения силами охраны и установки ТСО. При необходимости в контролируемой зоне устраивается контрольно– следовая полоса (КСП) – это полоса взрыхленной и боронованной земли для регистрации следов нарушителей. Обычно ширина КСП не менее 3 м, лишь на отдельных участках допускается сужение до 1,5 м. Расстояние между ограждениями (L2) определяется рядом факторов, в том числе условиями надежной работы ТСО и систем видеонаблюдения.


Рис.2.1. Варианты ограждений:
а – однокомпонентное ограждение; б – двухкомпонентное ограждение; в – трехкомпонентное ограждение

Существуют также нормативные требования по расположению деревьев, кустарников и дорог относительно ограждений (L2 и L3)с внешней и внутренней сторон.
Трехкомпонентное исполнение используется для охраны важных и особо важных объектов, когда перед объектом существует нейтральная территория, которая создается по требованиям экологии, взрыво- и пожаробезопасности вокруг объектов. Эту зону можно использовать для видеонаблюдения и установки ТСО раннего обнаружения.
По конструктивному оформлению и используемым материалам ограждения подразделяются на следующие виды:
деревянные;
кирпичные;
железобетонные или бетонные;
металлические (литые, кованые или сварные);
сетчатые;
проволочные;
растительные (живая изгородь).
Очевидно, что контур инженерной укрепленности периметра невозможно выполнить равнозащищенным. По периметру объекта могут образовываться участки, где нарушителю преодолеть рубеж будет легче, а устанавливать средства охраны сложнее, чем обычно.
К зонам повышенного риска на периметре можно отнести:
транспортные шлюзы, калитки, ворота;
места ввода и вывода на объект инженерных коммуникаций;
стыки зданий и сооружений с ограждением;
сложнопрофильные участки ограждений, крутые изгибы, пересечение периметра ручьями и другими водоемами;
участки с плохим обзором.
Естественными постоянными физическими барьерами зданий и помещений являются стены, пол, потолок. Управляемыми физическими барьерами зданий и помещений являются двери, проходные шлюзы, турникеты. Окна в зависимости от исполнения могут относиться как к постоянным, так и к управляемым преградам. В административных и финансовых учреждениях преградами также являются прилавки, барьеры, стойки.
Прочностные характеристики преград определяются конструктивным исполнением строительных конструкций и используемыми материалами. Стены подразделяются на две категории: капитальные и перегородки. Капитальные стены являются несущими конструкциями, они обладают большой толщиной и прочностью, поэтому, как правило, пролом таких стен осуществить очень сложно. Перегородки выполняются из менее прочных строительных материалов, толщина их небольшая и пролом осуществить значительно легче. Поэтому в помещениях, где хранятся значительные ценности или важная информация, перегородки рекомендуется оснащать ТСО. Хорошими прочностными качествами обладают бетонные и железобетонные перекрытия. Деревянные перекрытия, пол, потолок могут быть разобраны или в них можно сделать проломы. Для повышения стойкости к силовому воздействию на важных и особо важных объектах рекомендуют применять или дополнительные средства инженерной укрепленности, или ТСО.
Окна, стеклянные барьеры и двери относятся к зонам повышенного риска. Прочность обычного оконного стекла от 3 до 8 мм очень низкая, остекление может быть разрушено нарушителем даже без специальных приспособлений. Деревянные каркасные двери, в которых используется фанера или древесно-волокнистая плита, также имеют малую механическую прочность.
Для усиления степени инженерного блокирования зданий и помещений используют дополнительные средства инженерной защиты (СИЗ). К ним относятся:
металлические решетки на окнах, двери и коммуникационные каналы;
остекление повышенной прочности;
специальные упрочненные двери и дверные коробки;
дверные шлюзы (последовательно две двери с упроченным переходом между ними);
барьеры и прилавки повышенной стойкости (в местах обслуживания посетителей);
средства ограничения доступа, специальные хранилища, сейфы, шкафы.
Упрочненные двери также подразделяются на несколько категорий:
деревянные дощатые сплошные, собранные в шпунт;
деревянные, обитые металлом;
металлические (однослойные или многослойные);
металлические бронированные.
К зонам повышенного риска в зданиях и помещениях относятся каналы инженерных коммуникаций, вентиляционные тоннели, пожарные лестницы и проходы. Для повышения степени блокирования этих зон используются дополнительные средства инженерной укрепленности (специальные щиты, решетки и т.д.).
В последнее время разработаны нормативные требования на стойкость инженерных конструкций зданий и помещений силовому натиску преступников в соответствии с категорией объекта, а также рекомендации по использованию соответствующих типов ТСО на этих конструкциях.
2.3. Система охранной сигнализации. Структура и принципы построения
Решение задач обеспечения безопасности объектов все в большей мере опирается на широкое применение технических средств охранной сигнализации (ТСОС). При выборе и внедрении ТСОС на объектах особое внимание уделяется достижению высокой защищенности аппаратуры от ее преодоления (обхода). Производители ТСОС предлагают различные способы реализации этой задачи: контроль вскрытия блоков, автоматическая проверка исправности средств обнаружения и каналов передачи информации, защита доступа к управлению аппаратурой с помощью кодов (паролей), архивирование всех возникающих событий, защита информационных потоков между составными частями ТСОС методами маскирования и шифрования и др. Как правило, современные ТСОС имеют одновременно несколько степеней защиты.
Таким образом, одной из главных задач при проектировании ТСОС является создание средств защиты от обхода их злоумышленником (нарушителем), и это является сложнейшей многоплановой задачей.
Очевидно, создание программно-аппаратных средств защиты ТСОС от обхода невозможно без глубоких и исчерпывающих знаний о структуре построения, функциональных возможностях и принципах работы ТСОС.
Упрощенно ТСОС по признаку их применения можно разделить на две группы:
аппаратура, устанавливаемая на объектах народного хозяйства, как правило, охраняемых подразделениями ГУВО МВД России;
аппаратура, применяемая на объектах, охрана которых, как правило, не находится в ведении ГУВО МВД России (т.е. спецтехника, создаваемая и применяемая для охраны особо важных объектов, находящихся в ведении спецслужб).
К первой группе относятся ТСОС, номенклатура которых строго ограничена и регулируется общегосударственными нормативными документами. Информация о таких средствах в основном открыта и общедоступна.
В состав ТСОС второй группы входят многообразные по типам и классам средства, обеспечивающие передачу тревожной информации или на локальные звуковые и световые сигнализаторы, или на удаленные стационарные или носимые пульты по телефонным линиям, специальным радиоканалам, посредством систем сотовой связи и т.п., обработка такой информации осуществ ляется в специализированных ССОИ. Сведения о принципах построения и особенностях специальных ТСОС излагаются в закрытой печати.
Под комплексом ТСОС понимается совокупность функционально связанных средств обнаружения, системы сбора и обработки информации и вспомогательных средств и систем (системы тревожного оповещения, системы охраны периметра и т.д.), объединенных задачей по обнаружению нарушителя.
Под системой сбора и обработки информации (ССОИ) понимается совокупность аппаратно-программных средств, предназначенных для сбора, обработки, регистрации, передачи и представления оператору информации от средств обнаружения, для управления дистанционно управляемыми устройствами (телекамеры, освещение и т.п.), а также для контроля работоспособности как средств обнаружения, дистанционно управляемых устройств и каналов передачи, так и работоспособности собственных составных элементов.
Аппаратура ССОИ подразделяется на:
станционную, осуществляющую прием, обработку, отображение и регистрацию информации, поступающей от периферийной аппаратуры ССОИ, а также формирование команд управления и контроля работоспособности;
периферийную (периферийные блоки, концентраторы), осуществляющую прием информации от средств обнаружения, ее предварительную обработку (кодирование) и передачу ее по каналу передачи на центральную станционную аппаратуру, а также прием и передачу команд управления и контроля работоспособности.
Структура типовых вариантов построения комплексов ТСОС определяется распределением логической обработки информации от СО между станционной аппаратурой и периферийными блоками (ПБ), а также способом связи между ними и СО. На выбор варианта структуры построения комплекса главным образом оказывают влияние следующие факторы:
качественный и количественный состав обслуживаемых СО и ПБ (концентраторы, выносные пульты сигнализации и др.);
степень централизации управления ССОИ;
структурные особенности охраняемых объектов;
стоимостные и надежностные факторы.
Известны следующие основные способы соединения станционной аппаратуры с периферийными блоками и СО (варианты построения структурных схем ТСО).
Радиальный (лучевой) бесконцентраторный (рис.2.2).

13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.2.2. Радиальное (лучевое) бесконцентраторное соединение станционной аппаратуры с СО

Как правило, комплексы ТСОС с радиальной бесконцентраторной структурой имеют следующие основные особенности:
простота исполнения и технического обслуживания аппаратной части (подключения, настройки, ремонта и т.п.);
подключение каждого СО осуществляется по отдельным цепям электропитания, дистанционной проверки и контроля состояния;
неисправности, возникающие в линиях связи СО и входных цепях станционной аппаратуры, влияют на работоспособность только отдельного канала сигнализации, что при соответствующей организации охраны не влияет на функционирование всего комплекса ТСОС;
значительный объем и разветвленность кабельных линий (для проводных систем).
Радиальный (лучевой) с концентраторами (рис.2.3).
Назначение концентраторов в ССОИ разного типа может отличаться по различным признакам.
Кроме функций увеличения емкости аппаратуры (под емкостью понимается количество каналов сигнализации ССОИ, т.е. количество единичных аппаратно-программных средств ССОИ, каждое из которых предназначено для контроля над состоянием одного СО) и уплотнения передаваемой информации концентраторы могут служить для объединения СО по участкам блокирования, автоматической проверки их работоспособности и обеспечения контроля линии связи.

13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.2.3. Радиальное (лучевое) с концентраторами соединение станционной аппаратуры с ПБ и СО

В отдельных системах кроме названных функций в концентраторы закладываются функции предварительной обработки сигналов от СО. Через них же осуществляется и электропитание СО.
К особенностям комплексов ТСОС с радиальной структурой с концентраторами можно отнести следующие:
при постановке на охрану (снятии с охраны) какого-либо канала сигнализации подача (снятие) электропитания осуществляется на всю группу каналов, подключенных к одному концентратору, т.е. по одной линии связи осуществляется электропитание концентратора и всех СО, подключенных к данному концентратору. Это обстоятельство можно не учитывать при малом энергопотреблении СО и малых расстояниях от СО до станционной аппаратуры, однако оно накладывает жесткие ограничения на сопротивление соответствующих соединительных проводов при значительном энергопотреблении или при большой длине линии связи;
более высокую стоимость аппаратуры по сравнению с аппаратурой комплексов, построенных по радиальнойбесконцентраторной схеме;
при нарушении связи с концентратором теряется информация о состоянии целой группы СО, подключенной к нему.
Основное достоинство комплексов с такой структурой – относительно низкая стоимость кабельных коммуникаций и относительно короткое время их монтажа.
Шлейфовый (магистральный) без концентраторов (рис.2.4) и с концентраторами (рис. 2.5).

13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.2.4. Шлейфовое (магистральное) без концентраторов
соединение станционной аппаратуры с СО

13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.2.5. Шлейфовое (магистральное) с концентраторами
соединение станционной аппаратуры с ПБ и СО

Работоспособность комплексов ТСОС с шлейфовой структурой в большой степени определяется исправным состоянием линий связи (в таких системах структура кабельных коммуникаций менее развита, чем в радиальных ТСОС), поскольку возникновение короткого замыкания в линии полностью нарушает рабо-ту комплекса, а в случае обрыва в рабочем состоянии остается только та часть комплекса, с которой поддерживается связь. Учитывая данное обстоятельство, в последнее время используется резервирование соединительных линий и узлов. При этом подача электропитания и связь с устройствами комплекса осуществляется по двум независимым шлейфам. Поэтому при выходе из строя одного из них работоспособность комплекса поддерживается за счет другого. Однако в этом случае стоимость кабельных линий и электромонтажных работ увеличивается практически в два раза. Также на работоспособность комплекса ТСОС со шлейфовой структурой большое влияние оказывает организация электропитания СО, так как питание должно подаваться по ограниченному количеству проводов и должен учитываться суммарный ток потребления всех СО и концентраторов (при их наличии).
Смешанная (радиально-шлейфовая), или древовидная, структура (рис.2.6).

13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.2.6. Смешанное (радиально-шлейфовое) соединение
станционной аппаратуры с ПБ и СО

Данная структура ССОИ является комбинацией технических средств, соединенных по радиальной и шлейфовой схемам.
Необходимо отметить, что указанные способы связи периферийных блоков и СО со станционной частью ССОИ могут быть использованы и для организации связи СО с ПБ. Связь ПБ с СО также может быть организована посредством локальной сети, имеющей шлейфовую или древовидную структуру.
Для включения СО на общую магистраль локальной сети необходима разработка специальных блоков сопряжения, устанавливаемых рядом с каждым СО и служащих буфером между сетью и стандартизованными выходными/входными цепями СО в
виде контактов реле. Однако зачастую стоимость такого устрой-ства может быть соизмерима со стоимостью некоторых СО и будет превышать выигрыш в стоимости, получаемый за счет сокращения длины кабелей связи.
При выборе структуры построения комплекса ТСОС и соответствующей аппаратуры ССОИ учитываются:
категория объекта, оснащаемого комплексом;
затраты на оборудование объекта;
уровень подготовленности персонала, которому предстоит работать с устанавливаемым комплексом;
время поиска и устранения неисправностей и надежность линии связи.
Для комплексов относительно небольшой емкости (до 100... 150 каналов), как правило, используется радиальная схема соединения периферийных устройств и СО со станционной аппаратурой, а для комлексов большей ёмкости – шлейфовая с концентраторами сигнализационной информации. При этом обработка информации должна осуществляться преимущественно в концентраторах, объединенных со станционной частью по шинной структуре (локальной вычислительной сети).
Как правило, наиболее предпочтительной является смешанная структура построения комплексов ТСОС:
для наиболее важных участков блокирования – радиальная структура;
для менее важных помещений – шлейфовая/магистральная структура.
Отличительной особенностью построения комплексов ТСОС, содержащих многие типы СО, являются способы адаптации ССОИ к конкретным типам контролируемых ею СО. При сопряжении СО и ССОИ необходимо согласовать следующие стыковочные параметры:
напряжение электропитания СО (если оно требуется);
время неустойчивого состояния выходных контактов СО после подачи на него напряжения электропитания (время переходных процессов СО);
тип дистанционной проверки работоспособности СО.
В целях осуществления контроля за действиями оператора по управлению комплексом ТСОС и для удобства оперативной работы в состав комплекса вводится аппаратура хранения (архивирования) и документирования информации. Наибольшее распространение получило накопление информации в специальном оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) или на жестком диске ПЭВМ с возможностью вывода информации на буквенно-цифровой индикатор (экран монитора ПЭВМ) и\или ее распечатывания.
Однако введение в состав комплекса устройств документирования требует предусматривать блоки автоматики, предназначенные для логической обработки и подготовки сигналов управления блоками цифро-печатающего устройства. В последнее время для документирования и систематизации сигнализационной информации в состав ССОИ вводится блок стыковки с ПЭВМ. Сигнализационная информация из ОЗУ ССОИ через этот блок передается в ПЭВМ, где ее можно систематизировать:
по выбранным каналам;
по выбранному интервалу времени;
по видам сообщений.
В комплексах ТСОС передача информации между СО, пе-риферийными устройствами и станционной частью ССОИ может осуществляться по линиям связи разного типа. В зависимости от используемого типа линии связи различают следующие комплексы ТСОС:
с проводными линиями связи;
с радиоканалами связи;
с оптоволоконными линиями связи;
со специальными линиями связи (ультразвуковые, инфракрасные и т.п.).
В большинстве современных комплексов ТСОС используются проводные (кабельные) линии связи. В качестве проводных линий могут использоваться специально проложенный кабель, телефонные линии – свободные (специально выделенные для передачи информации) и занятые (по занятым телефонным каналам с помощью ВЧ – несущей), электросеть, телевизионные кабели (кабельное телевидение, общие антенны и т.п.).
В мобильных комплексах, как правило, обеспечивается организация радиолинии связи между блоками ТСОС. Радиоканалы могут использовать разные частоты, виды модуляции и мощности передатчика. Во всех случаях применения радиолинии связи необходима подача автономного электропитания на периферийные блоки, а значит и на СО.
Изложенные выше особенности построения современных комплексов ТСОС распространяются и на технические средства охраны, применяемые ГУВО МВД России, в случае организации на охраняемом объекте системы автономной охраны. В интерпретации ГУВО система автономной охраны строится из отдельных систем охранной сигнализации с выходом на местные станционные аппараты и/или на другой отдельный станционный аппарат, устанавливаемый в пункте автономной охраны. Пункт автономной охраны – это пункт, расположенный на охраняемом объекте или в непосредственной близости от него, обслуживаемый службой охраны объекта. При этом в терминах ГУВО станционная часть ТСОС, осуществляющая сбор (прием) информации от средств обнаружения, преобразование (обработку) сигналов, выдачу извещений для непосредственного восприятия человеком, выдачу команд на включение средств обнаружения, именуется приемно-контрольным прибором (ПКП), т.е. это синоним понятия ССОИ. Средства обнаружения, в свою очередь, именуются извещателями.
Часто требуется организация охраны ряда рассредоточенных объектов (особенно в условиях мегаполисов). В этом случае используется система централизованной охраны, как правило, привязанная к станционной и линейной аппаратуре городской телефонной сети (ГТС) и осуществляемая с помощью систем передачи извещений (СПИ). Посредством СПИ информация передается на диспетчерский пункт централизованной охраны. В терминологии ГУВО под системой передачи извещений понимается совокупность совместно действующих технических средств для передачи извещений о проникновении на охраняемые объекты, служебных и контрольно-диагностических извещений, а также (при наличии обратного канала) для передачи и приема команд телеуправления. СПИ предусматривает установку оконечных устройств (ОУ) на объектах, ретрансляторов (Р) в кроссах автоматических телефонных станций (АТС), жилых домах и других промежуточных пунктах и установку пультов централизованного наблюдения (ПЦН) в пунктах централизованной охраны (ПЦО).
Структурная схема системы с централизованным наблюдением представлена на рис.2.7.
Объектовое оконечное устройство – это составная часть СПИ, устанавливаемая на охраняемом объекте для приема извещений от ПКП, преобразования сигналов и их передачу по каналу связи на ретрансляторы, а также (при наличии обратного канала) для приема команд телеуправления от ретранслятора.

53
13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.2.7. Структурная схема СПИ с централизованным
наблюдением

Ретранслятор – это составная часть СПИ, устанавливаемая в промежуточном пункте между охраняемым объектом и ПЦО или на охраняемом объекте для приема извещений от объектовых оконечных устройств или других ретрансляторов, преобразования сигналов и их передачи на последующие ретрансляторы или на ПЦН, а также (при наличии обратного канала) для приема от пульта или других ретрансляторов и передачи на объектовые оконечные устройства или ретрансляторы команд телеуправления.
Пульт централизованного наблюдения – это самостоятельное техническое средство (совокупность средств) или составная часть СПИ, устанавливаемая на ПЦО для приема от ретрансляторов извещений, обработки, отображения, регистрации полученной информации, а также (при наличии обратного канала) для передачи на ретрансляторы и объектовые оконечные устройства команд телеуправления.
По типу используемых линий (каналов) связи следует выделить СПИ, использующие:
линии телефонной сети;
радиоканалы;
специальные линии связи;
комбинированные линии связи и др.
Среди СПИ, использующих линии телефонной сети, в нашей стране получили подавляющее распространение СПИ с использованием абонентских линий, переключаемых на объекте и кроссе АТС на период охраны. Эта возможность появляется в связи с отсутствием необходимости сохранения телефонной связи объекта в период охраны (на объекте нет людей и телефон не требуется для ведения разговора).
Существуют также СПИ с использованием выделенных линий телефонной сети и СПИ с использованием занятых телефонных линий (передача извещений осуществляется путем высокочастотного уплотнения сигналов в телефонных линиях, что не мешает ведению телефонных переговоров).
2.4. Периметральные средства охраны
Защита периметра – один из наиболее важных элементов комплекса безопасности объекта, особенно для таких объектов как атомные или теплоэнергетические станции, нефтегазоперерабатывающие предприятия, нефтяные терминалы, аэропорты, склады готовой продукции и т.д. В ряде случаев крупные объекты имеют внутри периметра еще дополнительные защищаемые локальные зоны – наиболее важные и ответственные центры – сосредоточие материальных ценностей или жизненно важных пунктов. Часто возникает задача временной, краткосрочной охраны небольших периметров, например, при остановке транспорта с ценным грузом, при временном складировании оборудования при строительстве и т.п.
Периметральная граница объекта является наилучшим местом для раннего детектирования вторжения, т.к. нарушитель взаимодействует в первую очередь с физическим периметром и создает возмущения, которые можно зарегистрировать специальными датчиками. Если периметр представляет собой ограждение в виде металлической решетки, то ее приходится перерезать или преодолевать сверху; если это стена или барьер, то через них нужно перелезть; если это стена или крыша здания, то их нужно разрушить; если это открытая территория, то ее нужно пересечь. Все эти действия вызывают физический контакт нарушителя с периметром, который предоставляет идеальную возможность для электронного обнаружения, т.к. он создает определенный уровень вибраций, содержащих специфический звуковой "образ" вторжения. При определенных условиях нарушитель может избегнуть физического контакта с периметром. В этом случае можно использовать "объемные" датчики вторжения, обычно играющие роль вторичной линии защиты.
Для правильного выбора оптимального средства защиты периметра необходимо учитывать возможность выделения полосы отчуждения (запретной зоны) для размещения средств сигнализации, рельеф местности, топографию объекта, растительность, наличие вблизи периметра железнодорожных и автомагистралей, миграцию животных, прохождение линий электропередач, трубопроводов, кабельных линий и т.д. Определенные сложности возникают при организации разрывов в периметре для проезда железнодорожного или автомобильного транспорта (устройство ворот, шлагбаумов, мест досмотра транспорта). При недостаточном внимании эти места могут быть источником повышенной опасности или вызывать частые ложные тревоги.
Специфика отечественных условий проектирования и эксплуатации периметровых систем защиты заключается, прежде всего, в широком разнообразии климатических и почвенно-геологических условий. Большие сезонные колебания температуры, в ряде случаев доходящие до 80 – 90 градусов, сильные снегопады, метели, мокрый снег, частые плотные туманы, ураганные ветры, сильные дожди, гололед, иней вызывают большие трудности при выборе соответствующей системы сигнализации и делают практически невозможным использование какой-либо единственной системы для любой климатической зоны России. Поэтому проектировщик систем безопасности должен хорошо ориентироваться в имеющемся многообразии выпускаемых систем сигнализации, знать их особенности, сферу наиболее выгодного применения и специфику использования.
Датчик любой периметральной системы реагирует на появление нарушителя в зоне охраны или определенные действия нарушителя. Сигналы датчика анализируются электронным блоком (анализатором или процессором), который, в свою очередь, генерирует сигнал тревоги при превышении заданного порогового уровня активности в охраняемой зоне.
Любая периметральная система охраны должна отвечать определенному набору критериев, некоторые из которых перечислены ниже:
возможность раннего обнаружения нарушителя – еще до его проникновения на объект. Вероятность обнаружения, т.е. вероятность выдачи сигнала тревоги при пере-сечении человеком зоны действия датчика, определяет "тактическую надежность" рубежа охраны и должна составлять не менее 0,9 – 0,95;
частота ложных срабатываний – чрезвычайно важный показатель, во многом определяющий общую эффективность всего комплекса безопасности. Приемлемая частота ложных срабатываний для современных систем – не более одного за десять суток работы на участок длиной 250 метров. Уязвимость системы – в возможности “обойти” систему – преодолеть сигнализационный рубеж без выдачи сигнала тревоги. Это возможно, когда нарушитель использует какие-либо методы и средства пересечения рубежа, не попадая в зону обнаружения, или применяет устройства нейтрализации (блокирования) системы;
точное следование контурам периметра, отсутствие "мертвых" зон;
по возможности скрытая установка датчиков системы. Маскируемость (визуальная и техническая) средств обнаружения, особенно для городских объектов (административных учреждений, музеев, банков). Это позволяет увеличить надежность обнаружения, так как не дает информации нарушителю о наличии охранной сигнализации и, кроме того, не искажает архитектурного облика престижных зданий;
независимость параметров системы от сезона (зима, лето) и погодных условий (дождь, ветер, град и т.д.). Т. е. универсальность и гибкость средства обнаружения – возможность работы в широком диапазоне условий эксплуатации в различных климатических условиях для защиты разнообразных объектов;
невосприимчивость к внешним факторам "нетревожного" характера индустриальные помехи, шум проходящего рядом транспорта, мелкие животные и птицы;
устойчивость к электромагнитным помехам – грозовые разряды, источники мощных электромагнитных излучений и т.п.;
надежность, долговечность, простота монтажа и эксплуатации;
низкая стоимость погонного метра рубежа охраны, то есть стоимость аппаратуры, монтажа и наладки в расчете на один метр периметра.
Очевидно, что периметральная охранная система должна обладать максимально высокой чувствительностью, чтобы обнаружить даже опытного нарушителя. В то же время эта система должна обеспечивать по возможности низкую вероятность ложных срабатываний. Причины ложных тревог могут быть различными. Система может, например, среагировать при появлении в зоне охраны птиц или мелких животных. Сигнал тревоги может появиться при сильном ветре, граде или дожде. Кроме того, ложная тревога может возникнуть из-за "технологических" причин: неграмотный монтаж датчиков на ограде, неправильная настройка электронных блоков или просто неудовлетворительное инженерное состояние самой ограды, которая может, например, вибрировать при сильном ветре.
Сегодня рынок периметральных систем, как отечественных, так и импортных, весьма широк. Тем не менее, выбрать наиболее эффективную систему, отвечающую специфическим требованиям объекта, иногда бывает непросто. При выборе и проектировании системы нужно учитывать множество факторов – тип ограды, топографию и рельеф местности, возможность выделения полосы отчуждения, наличие растительности, соседство железных дорог, эстакад и автомагистралей, наличие линий электропередач.
Весьма важным фактором является квалификация и опыт организации, которая проектирует и монтирует периметральную систему охраны. Опыт показывает, что зачастую эффективность системы определяется не столько ее исходными техническими параметрами, сколько правильностью выбора и грамотностью ее монтажа.
Для оценки эффективности периметральных систем чаще используют специальные испытательные полигоны. Охранные системы там монтируют на стандартных оградах и оценивают их по специальным методикам, имитируя различные действия нарушителя – разрушение ограды, перелезание, подкоп и др.
Особенность периметральных систем состоит в том, что обычно они конструктивно интегрированы с ограждением и генерируемые охранной системой сигналы в сильной степени зависят как от физико-механических характеристик ограды (материал, высота, жесткость и др.), так и от правильности монтажа датчиков (выбор места крепления, метод крепления, исключение случайных вибраций ограды и т.п.). Очень большое значение имеет правильный выбор типа охранной системы, наиболее адекватно отвечающей данному типу ограды.
Периметральные системы используют, как правило, систему распределенных или дискретных датчиков, общая протяженность которых может составлять несколько километров. Такая система должна обеспечивать высокую надежность при широких вариациях окружающей температуры, при дожде, снеге, сильном ветре. Поэтому любая система должна обепечивать соответствующую автоматическую адаптацию к погодным условиям и возможность дистанционной диагностики.
Любая периметральная система должна легко интегрироваться с другими охранными системами, в частности, с системой видеонаблюдения.
Радиолучевые системы. Такие системы содержат приемник и передатчик СВЧ сигналов, которые формируют зону обнаружения в виде вытянутого эллипсоида вращения (рис.2.8). Длина отдельной зоны охраны определяется расстоянием между приемником и передатчиком, а диаметр зоны варьируется от долей метра до нескольких метров.


Рис.2.8. Принцип действия радиолучевой системы

Принцип действия таких систем основан на анализе изменений амплитуды и фазы принимаемого сигнала, возникающих при появлении в зоне постороннего предмета. Системы применимы там, где обеспечивается прямая видимость между приемником и передатчиком, т.е. профиль поверхности должен быть достаточно ровным и в зоне охраны должны отсутствовать кусты, крупные деревья и т.п.
Применяют радиолучевые системы как при установке вдоль оград, так и для охраны неогражденных участков периметров. Эти системы обычно рассчитаны на обнаружение нарушителя, который преодолевает рубеж охраны в полный рост или согнувшись.
Общим недостатком радиолучевых систем является наличие “мертвых” зон – чувствительность системы понижена вблизи приемника и передатчика, поэтому приемники и передатчики соседних зон должны устанавливаться с перекрытием в несколько метров. Кроме того, радиолучевые системы недостаточно чувствительны непосредственно над поверхностью земли (30 – 40 см), что может позволить нарушителю преодолеть рубеж охраны ползком.
Относительно широкая зона чувствительности системы обусловливает ограниченность ее применения на объектах, где возможно случайное попадание в зону обнаружения людей, транспорта и т.п. В таких ситуациях для предотвращения ложных срабатываний рекомендуется с помощью дополнительной ограды оборудовать предзонник.
Блоки радиолучевых систем устанавливают либо на грунте (с помощью специальных стоек), либо на ограде или стене здания. При установке системы на грунте требуется подготовить охраняемую зону – спланировать территорию, удалить кустарники, деревья и посторонние предметы. При эксплуатации необходимо периодически выкашивать траву и убирать снег. При значительной высоте снежного покрова (более 0,5 м) необходимо изменить высоту крепления блоков на стойках и провести их дополнительную юстировку.
Радиоволновые системы. Чувствительным элементом такой системы является пара расположенных параллельно проводников (кабелей), к которым подключены соответственно передатчик и приемник радиосигналов. Вокруг проводящей пары (“открытой антенны”) образуется чувствительная зона, диаметр которой зависит от взаимного расположения проводников. При появ-лении человека в зоне чувствительности сигнал на выходе прием-ника изменяется и система генерирует сигнал тревоги (см. рис.2.9, а, б).


Рис.2.9. Зоны обнаружения системы RAFID

При использовании радиоволновых систем на оградах кабели устанавливают либо на специальных стойках на верхнем торце ограды, либо непосредственно на поверхности ограды.
Выпускаются модификации радиоволновых систем также для защиты неогражденных территорий. При этом кабели устанавливают в грунт на глубину 15 – 30 см (см. рис.2.10). Такая система охраны является скрытой, но подвержена сильному активных лучевых систем – возможность создания очень узкой зоны обнаружения. На практике сечение чувствительной зоны определяется размером используемых в оптических блоках линз. Это особенно важно для объектов, вокруг которых невозможно создать зону отчуждения. Однако, как и радиолучевые, ИК- лучевые системы могут применяться только на прямолинейных участках периметров или оград.


Рис.2.10. Упрощенная блок-схема системы RAFID

Основная проблема лучевых ИК-охранных приборов – ложные срабатывания при неблагоприятных атмосферных условиях (дождь, снегопад, туман), уменьшающих прозрачность среды. Надежность в таких случаях обеспечивают за счет многократного превышения энергии луча над минимальным пороговым значением, необходимым для срабатывания датчика.
Источником помех может быть также прямая засветка приемника солнечными лучами. Чаще всего это случается на закате или рассвете, когда солнце стоит низко над горизонтом. Согласно российским стандартам датчик должен сохранять работоспособность при естественной освещенности не менее 10000 лк и не менее 500 лк – от электрических осветительных приборов. Большинство современных отечественных и зарубежных лучевых датчиков имеют специальные средства фильтрации фонового излучения и отвечают указанным выше требованиям. Однако для обеспечения высокой помехозащищенности от засветки очень важно правильно юстировать датчик при его настройке и выполнять все рекомендации изготовителя по монтажу.
Кроме того, ИК системы могут срабатывать при попадании в луч птиц, листьев и веток деревьев или др. Для повышения устойчивости и надежности ИК-лучевых систем их делают многолучевыми (обычно используют 2 или 4 независимых луча), а также применяют схемы автоматической обработки сигналов, минимизирующие влияние внешней среды.
Специальные меры принимают для сохранения работоспособности датчиков 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 оптико-электронных блоков.
Пассивные ИК системы. Такие “однопозиционные” системы представляют собой пассивные ИК-детекторы с пространственной диаграммой чувствительности в виде луча. Они проще в монтаже и настройке, чем двухпозционные ИК-лучевые системы и используются в основном там, где нужно перекрыть короткие участки периметра – зоны въезда транспорта, разрывы в ограждениях, ворота, оконные проемы и т.п. Для таких датчиков характерно большее поперечное сечение чувствительной зоны, чем для лучевых оптических датчиков.
Датчики являются одним из главных элементов системы сигнализации и во многом определяют ее эффективность. Анализ номенклатуры датчиков, предлагаемых крупнейшими производителями систем охранной сигнализации, показывает, что в классе датчиков для охраны помещений наиболее популярными являются инфракрасные (ИК) пассивные, комбинированные (в основном ИК+микроволновые), различные модификации контактных (в первую очередь магнитоконтактные) и акустические датчики разбития стекла. Реже применяются микроволновые, ультразвуковые активные и инерционные ударные датчики. Ниже рассматриваются принципы действия, номенклатура и особенности применения наиболее популярных датчиков охранной сигнализации – ИК-пассивных. Эти датчики предназначены в первую очередь для защиты объема охраняемого помещения.
ИК-пассивные датчики, называемые также оптико-электронными, относятся к классу детекторов движения и реагируют на тепловое излучение движущегося человека. Принцип действия этих датчиков основан на регистрации изменения во времени разницы между интенсивностью ИК излучения от человека и фонового теплового излучения. В настоящее время ИК-пассивные датчики являются самыми популярными, они составляют неотъемлемый элемент охранной системы практически каждого объекта. Для того чтобы нарушитель был обнаружен ИК-пассивным датчиком, необходимо выполнение следующих условий:
нарушитель должен пересечь в поперечном направлении луч зоны чувствительности датчика;
движение нарушителя должно происходить в определенном интервале скоростей;
чувствительность датчика должна быть достаточной для регистрации разницы температур поверхности тела нарушителя (с учетом влияния его одежды) и фона (стены, пол).
ИК-пассивные датчики состоят из трех основных элементов:
оптической системы, формирующей диаграмму направленности датчика и определяющей форму и вид пространственной зоны чувствительности;
пироприемника, регистрирующего тепловое излучение человека;
блока обработки сигналов пироприемника, выделяющего сигналы, обусловленные движущимся человеком, на фоне помех естественного и искусственного происхождения.
Оптоволоконные системы. Оптоволоконные кабели, используемые обычно для передачи информации, можно использовать также и в качестве датчиков для периметральных охранных систем. Деформация оптоволоконного кабеля изменяет его оптические параметры (показатель преломления и др.) и, как следствие, характеристики прошедшего через волокно лазерного излучения. В силу специфики используемых физических принципов оптоволоконные системы отличаются очень малой восприимчивостью к любым электромагнитным помехам, что позволяет использовать их в неблагоприятной электрофизической обстановке.
Оптоволоконные кабели проявляют несколько физических эффектов, позволяющих применять их в качестве периметральных датчиков. Во всех случаях к одному концу кабеля подключен миниатюрный полупроводниковый лазер, генерирующий когерентное излучение. Противоположный конец кабеля состыкован с фотодиодом (приемником), преобразущим оптический сигнал в электрический. Анализатор сравнивает принимаемый сигнал с эталонным, который соответствует невозмущенному состоянию сенсора, и детектирует внешние воздействия на периметр (смещения, вибрации или сжатия кабеля).
В охранной системе Model M106E фирмы Fiber SenSys (США) используется метод регистрации межмодовой интерференции. Лазер излучает несколько десятков близких по частоте мод (спектральных линий) с определенным распределением энергии по спектру. Если оптоволоконный кабель подвергается механическим воздействиям, то на его выходе регистрируемый приемником спектр излучения меняется, что позволяет детектировать деформации кабеля.
В оптоволоконной системе фирмы Sabreline (США) используется эффект изменения распределения излучения по поперечному сечению при деформации волокна. На выходе многомодового оптоволокна наблюдается так называемая “спекл – структура” (speckle – structure), представляющая собой нерегулярную систему светлых и темных пятен. Для детектирования деформаций кабеля здесь применяют пространственно-чувствительные фотоприемники.
Оптоволоконные системы серии FOIDS (изготовитель фирма Mason&Hanger, США) используют принцип двухлучевой интерферометрии. Луч лазера расщепляется на два и направляется в два идентичных одномодовых оптических кабеля, один из которых является детектирующим, а другой – опорным. На приемном конце оба луча образуют интерференционную картину. Механические воздействия на детектирующий кабель приводят к изменениям интерференционной картины, которые регистриуются фотоприемником.
Интересной особенностью оптоволоконных систем является возможность их применения для защиты не только оград, но и неогражденных территорий. В последнем случае волокно располагают под поверхностью земли, в канавке, заполненной гравием. При этом, как показали испытания в Sandia National Laboratories (США), система способна регистрировать шаги идущего или бегущего человека.
Среди отечественных разработок оптоволоконных периметральных систем можно отметить систему “Ворон”. Основой системы являются серийно выпускаемые извещатели, состоящие из двух герметичных блоков – лазерного передатчика и фотоприемника. Между этими блоками располагается чувствительный элемент – специальный оптоволоконный кабель. Обработка сигналов осуществляется с помощью анализатора или с помощью специального обучаемого процессора, использующего принципы искусственного интеллекта. Обучение процессора происходит после монтажа на конкретном объекте с имитацией реальных сигналов вторжения.
К ограничениям применения оптоволоконных систем можно отнести сложность процедуры сращивания и ремонта кабелей в полевых условиях (требуется применение микроскопа и дорогостоящего устройства для сварки волокон). Опыт практического применения оптоволоконных периметральных систем сравнительно невелик, но потенциальные тактико-технические характеристики таких приборов в части невосприимчивости к электромагнитным помехам вызывают серьезный интерес.
Емкостные системы. Датчик емкостной системы представляет собой один или несколько металлических электродов, укрепленных на изоляторах вдоль ограды, и является, по сути дела, антенной системой. Такая система часто выполняется в виде металлического козырька и устанавливается с помощью специальных стоек и изоляторов на уже существующем ограждении. Системы наиболее эффективны на объектах, оборудованных прочными жесткими оградами (железобетонные плиты, кирпичные стены, сварные металлические панели и т.п.).
На рис.2.11 показана конструкция антенной системы емкостного датчика в виде декоративной металлической решетки, укрепленной на бетонной стене. Все секции решетки соединены в общий электрический контур и изолированы от основной ограды.
Антенная система подключается к электронному блоку, генерирующему электрический сигнал и измеряющему емкость антенной системы. Когда человек приближается к электродам или касается их, емкость антенной системы изменяется, что регистрируется электронным блоком, выдающим сигнал тревоги.
Конфигурация зоны обнаружения определяется методом крепления электродов. При установке основного электрода вдоль верхнего торца ограды система эффективно регистрирует лишь попытки перелезания. Если электроды смонтированы вдоль средней линии ограды, то система срабатывает уже при приближении нарушителя к периметру.


Рис.2.11. Антенная система емкостного
датчика – декоративный козырек на бетонной стене

Сенсор системы может представлять собой конструкцию из 3-х проводников, устанавливаемых на кронштейнах, которые крепятся к ограде (крыше) или устанавливаются вокруг открытых не огражденных территорий. Центральный передающий электрод антенной системы подключен к источнику сигнала, а два боковых – к анализатору (однозонному или двухзонному). Как генератор, так и анализатор смонтированы в общем корпусе.
При попадании нарушителя в зону обнаружения анализатор отслеживает изменения сигналов и при превышении заданного порога активности выдает сигнал тревоги.
Анализатор системы оценивает сигнал по трем характеристикам:
Амплитуда изменения сигнала – она пропорциональна массе нарушителя.
2. Скорость изменения сигнала – она характеризует скорость движения нарушителя.
3. Продолжительность возмущения – т.е. время нахождения нарушителя в зоне охраны.
Сигнал тревоги выдается при одновременном наличии всех трех факторов, что обеспечивает весьма низкую вероятность ложных срабатываний. На рис.2.12 показана типовая конфигурация трехпроводной антенной системы и поперечное сечение чувствительной зоны. Такая система может эффективно применяться для обнаружения разрушения ограды или перелезания через нее, а также для обнаружения подкопов или приближения нарушителя к линии периметра.


Рис.2.12. Конфигурация трехпроводной антенны емкостной системы и сечение чувствительной зоны

Емкостные периметральные системы весьма универсальны и привлекательны своей нечувствительностью к неровностям профиля почвы или линии ограды. Отечественные емкостные охранные системы в целом отличаются достаточно высокой надежностью и широко используются на различных объектах в течение последних 20 – 30 лет.
Вибрационные системы с сенсорными кабелями. Прин-цип действия таких систем основан на регистрации механических вибраций или перемещений ограды, возникающих при попытках нарушителя разрушить или преодолеть периметр. Чувствительным элементом таких систем обычно является сенсорный кабель, преобразующий механические вибрации в электрический сигнал. Кабель крепят либо непосредственно к ограде, либо к специальному легкому металлическому козырьку над ней. Сигналы кабеля обрабатываются анализатором, который в соответствии с заданным алгоритмом выдает сигнал тревоги.
В качестве чувствительного элемента используется многопроводный телефонный кабель. При деформации кабеля в изолирующих оболочках наводятся электрические заряды (трибоэлектрический эффект), которые создают импульсные потенциалы между проводниками. Чувствительный элемент является своеобразным протяженным микрофоном, поэтому такой кабель иногда называют также микрофонным. В большинстве зарубежных вибрационных периметральных систем используется специальный коаксиальный кабель, работающий также на трибоэлектрическом эффекте. Предлагаются также системы с коаксиальным микрофонным кабелем, который крепится к уже существующей ограде. Электронный блок непрерывно анализирует сигналы сенсорного кабеля и при превышении заданного порога активности выдает сигнал тревоги. Микропроцессор системы обеспечивает адаптацию к погодным условиям и отстройку от помех (ветер, птицы и т.п.). Интересен принцип, положенный в основу работы отечественной периметральной системы “Дрозд”. Роль сенсорного кабеля выполняет обычный полевой провод П – 274, который, перемещаясь в магнитном поле земли, генерирует электрический сигнал. Сигналы сенсора обрабатываются специальным электронным блоком.
Обнаруживающая способность и вероятность ложных срабатываний периметральных систем определяется главным образом качеством чувствительного элемента (сенсорного кабеля или другого датчика). Поэтому к наиболее совершенным виброчувствительным распределенным сенсорам можно отнести специально разработанные электромагнитные микрофонные кабели. При перемещении или вибрациях кабеля в его проводниках индуцируется напряжение подобно тому, как это происходит в обычных электромагнитных микрофонах. Для таких сенсоров характерна высокая верность воспроизведения вибраций ограды и высокое отношение сигнал/шум, обусловленное низкоомной природой самого датчика.
Примером электромагнитного микрофонного кабеля является сенсор GW400k (рис.2.13) серии Guardwire, разработанный и выпускаемый компанией Geoquip (Великобритания).

Рис.2.13. Конструкция сенсорного кабеля GW400k

Кабель представляет собой распределенный электромагнитный микрофон и содержит два неподвижных и два подвижных проводника, расположенных в зазоре между двумя гибкими полимерными магнитными полосками полукруглого сечения. Сердечник кабеля покрыт изолирующим слоем и экраном и защищен прочной полиэтиленовой оболочкой.
Кабель монтируется на ограде и воспринимает вибрации ограды, создаваемые нарушителем при попытке проникнуть на объект. Подвижные проводники сенсора при этом перемещаются в магнитном поле, и в них наводится электрическое напряжение, которое регистрируется зонным анализатором.
Вибрационно-сейсмические системы. Эти системы, также как и системы с виброчувствительными кабелями, реагируют на колебания или деформации контактирующей с ними среды. Однако здесь обычно используются датчики, устанавливаемые непосредственно в грунт или на массивные стены, и регистрирующие низкочастотные (сейсмические) колебания (смещения) почвы или стены.
Системы, как правило, обеспечивают скрытую установку и позволяют защитить как огражденные, так и не огражденные периметры.
Российская система “Дуплет” относится к сейсмомагнито-метрическим средствам обнаружения. Чувствительным элементом устройства является специальный кабель КТПЭДЭП 10х2х0.5 с двойным экранированием, укладываемый непосредственно в грунт на глубине 30 – 40 см вдоль охраняемого периметра. Кабель регистрирует как сейсмические сигналы (колебания грунта), возникающие при прохождении нарушителя, так и локальные изменения магнитного поля при движении ферромагнитных предметов. Три линии кабеля располагаются параллельно (рис.2.14) на расстоянии 1 м друг от друга, обеспечивая зону чувствительности шириной 3 м; максимальная протяженность одной зоны равна 500 м. Замаскированность подземных сенсоров делает систему невидимой для нарушителя. При необходимости под землей можно установить и электронные блоки, поместив их в специальные контейнеры.


Рис.2.14. Сейсмомагнитометрическая система «Дуплет»

К сожалению, система воспринимает не только сигналы нарушителя, но другие “сейсмические” сигналы, поэтому в полосе обнаружения не должно быть деревьев или крупных кустов, т.к. система может срабатывать при перемещениях их корней. По этим же причинам минимальное расстояние от сенсора до дорог с автомобильным движением должно составлять 10 м, а до высоковольтных линий электропередач – 50 м. При обслуживании системы предусмотрены сезонные регламентные работы, во время которых производится подстройка системы с учетом реального состояния грунта.
Более простые подземные сейсмочувствительные системы обычно используются для обнаружения подкопов под оградами. В российской системе “Амулет” для обнаружения подкопа используется одиночный сенсорный кабель, заглубляемый в грунт на 5 – 20 см вдоль линии ограды. При попытке подкопа нарушитель деформирует кабель, что создает в последнем электрический сигнал. Система “Амулет” может закрыть зону длиной до 1000 м. Она работает в любых грунтах, кроме болотистых и скальных. Электронный блок предназначен для фильтрации сигнала, анализа его формы и подсчета импульсов. Он имеет размеры 320х95х232 мм3, питается от напряжения 20 – 30 В и потребляет мощность 0,2 Вт.
Отметим, что для организации противоподкопных рубежей хорошо подходят и некоторые другие кабельные системы, предназначенные для защиты оград. Так, при использовании в качестве противоподкопной системы Guardwire сенсорный кабель рекомендуется помещать в стальную трубу и укладывать в заполненную гравием траншею, которая устраивается с целью повышения надежности обнаружения. Сечение траншеи не должно быть меньше, чем 30х30 см; глубина закладки кабеля должна быть равна половине глубины траншеи.
Для организации подземных сейсмометрических рубежей итальянская компания GPS Standard использует протяженные гидравлические датчики давления. Такая система, получившая название GPS, использует два или четыре специальных чувствительных гибких шланга, которые укладываются в грунт на глубине 25 – 30 см на расстоянии 1 – 1,5 м друг от друга. Типовая конфигурация для двухзонной подземной системы GPS показана на рис.2.15.

Рис.2.15. Подземная гидравлическая система GPS

Шланги (1) выполнены из эластичного полимерного материала; они заполнены антифризом под давлением и подсоеди-нены к специальному двухзонному сенсору (2), измеряющему давление жидкости. Компенсационные клапаны (3) служат для автоматической компенсации разницы давления в шлангах системы. Корпуса клапанов, монтируемых под землей, выполнены из пластика. Сенсор содержит высокочувствительные мембраны и микропроцессор для преобразования и анализа сигналов, которые сравниваются с типовыми образами, характерными для реальных вторжений.
Одной из наиболее совершенных вибросейсмических систем является периметральный комплекс Psicon, использующий в качестве сенсоров дискретные сейсмические датчики, иногда называемые геофонами (рис.2.16).
Такой датчик представляет собой проводящую обмотку и помещенный внутрь нее магнитный сердечник, который может свободно колебаться вдоль оси обмотки. При колебании магнита в катушке наводится напряжение, регистрируемое анализатором. Геофонные датчики собирают в луч необходимой длины и помещают под землю или прикрепляют к ограде. Высокая чувствительность геофонных датчиков позволяет регистрировать весьма слабые сигналы и обнаруживать нарушителя, преодолевающего, например, массивную бетонную или кирпичную стену.
Высокая чувствительность геофонных датчиков системы делает необходимой использование мощного “интеллектуального” процессора для обработки сигналов и фильтрации помех, создаваемых окружающей средой (шум транспорта, движение корней деревьев, дождь и т.п.). Система преобразует аналоговый сигнал датчиков в цифровую кодовую последовательность, которая затем подвергается матричному преобразованию в анализаторе. Последний использует принцип распознавания образов и сравнения их с эталонными, записанными в памяти анализатора. Сравнение происходит в реальном времени и позволяет надежно распознать слабые сигналы нарушителя на фоне даже весьма интенсивных помех или шумов. Систему можно “обучать” непосредственно на объекте, сохраняя в памяти процессора как “тревожные”, так и “нетревожные” сигналы. Для настройки системы используется портативный компьютер, подключаемый к порту электронного блока.
Проводноволновые средства обнаружения (обрывного типа). Приборы проводноволнового типа являются новыми эффективными средствами сигнализации о вторжении на охраняемую территорию. Основным достоинством средств обнаружения данного типа является то, что они способны работать на периметрах объектов со сложным рельефом и конфигурацией, в том числе на резкопересеченной местности.
Принцип действия изделий основан на создании в пространстве электромагнитного поля определенной конфигурации (контролируемой зоны) вдоль проводной линии, располагаемой на рубеже охраны, и регистрации изменения этого поля при пересечении его нарушителем.
Средства обнаружения обрывного принципа действия могут быстро устанавливаться на местности, имеют минимальный вес, габаритные размеры, маскируемую линейную часть. Они относительно дешевы. Принцип действия приборов основан на регистрации прибором разрыва цепи постоянного тока (нарушении це-лостности чувствительного элемента линейной части). Такие при-боры предназначены для оперативного блокирования временных рубежей охраны (туристских стоянок, транспортных средств, грузовых площадок и т.п.), дополнения и усиления охраны отдельных участков периметра на направлениях вероятного движения нарушителя (лесные массивы, рощи, овраги и т.п.) и рассчитаны на применение в условиях лесной местности с произвольными рельефом и конфигурацией участка блокирования.
Электрошоковые системы. Если обычный забор совместно с техническими средствами охраны является просто пассивным физическим препятствием и средством обнаружения, то электрошоковые средства охраны периметров представляют собой активную систему обнаружения нарушителя, которая реагирует на попытку вторжения, отражает нападение нарушителя, замедляет время преодоления рубежа охраны и, к тому же, выполняет все эти функции без вмешательства человека.
Система предназначена для создания проводных электризуемых заграждений различной конфигурации:
на существующие заборы любого типа в виде козырька;
поверху стен и крыш в виде козырька;
совместно с существующим забором в виде второго забора;
как отдельно стоящий забор.
Электрошоковое средство охраны периметра состоит из электропроводов, несущих электроимпульсы высокого напряжения, которые вызывают нелетальный отражающий шок у нарушителя. В результате активизируется сигнал, который поступает на пост охраны. Количество проводов, расстояние между ними, длина зоны имеют различные конфигурации, которые обычно используются в соответствии с требованиями по охране объекта. Электрическое проводное ограждение может быть установлено вертикально или под углом для обеспечения более широкого физического препятствия, таким образом вторжение путем подкопа и проползание становится невозможным (рис.2.17).
Преимущества электрошоковой системы:
легко устанавливается на существующей стене или заборе или как отдельно стоящий периметральный забор;
представляет собой физическое препятствие, для преодоления которого требуется определенное время;
вызывает электрошок, отражающий нарушителя;
действует как психологический барьер, удерживающий от попыток нарушения тех лиц, которые уже попробо-
вали его воздействие на себе;
обеспечивает высокий уровень обнаружения – способность выявить попытки нарушения и вызвать сигнал тревоги;
имеет низкую стоимость обслуживания;
животные получают электрошок и отталкиваются без активизации сигнала тревоги;
электропровода могут выполнять функцию основного заграждения, таким образом отпадает необходимость устанавливать обычный забор.
2.5. Извещатели для охраны помещений
Любая система охранной сигнализации состоит из датчиков (извещателей), которые непосредственно контролируют охраняемую зону и в случае тревоги выдают электрический сигнал, при-емно-контрольных приборов (пультов – концентраторов), которые обрабатывают этот сигнал с помощью встроенных микропроцессоров и определяют все дальнейшие действия (включение сирены или автодозвона и т.п.), а также исполнительных устройств, к которым относятся звуковые или световые оповещатели, блоки индикации, принтеры для распечатки протокола событий и т.п. Обычно все датчики объединяются в зоны, когда какой-либо объект или часть объекта контролирует группа датчиков.
Охранные извещатели классифицируются согласно ГОСТ 26342 – 84 «Средства охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации. Типы, основные параметры и размеры» следующим образом.
По способу приведения в действие извещатели делятся на автоматические и ручные.
По назначению охранные извещатели подразделяют на извещатели
для закрытых помещений;
для открытых площадок и периметров объектов.
По виду зоны, контролируемой извещателем, охранные извещатели подразделяются на
точечные;
линейные;
поверхностные;
объемные.
По принципу действия охранные извещатели подразделяют на
электроконтактные;
магнитоконтактные;
ударноконтактные;
электромагнитные бесконтактные;
пьезоэлектрические;
емкостные;
ультразвуковые;
оптико-электронные (активные и пассивные);
радиоволновые;
комбинированные.
По количеству зон обнаружения, создаваемых охранными извещателями, их подразделяют на однозонные и многозонные.
По дальности действия ультразвуковые, оптико-электронные и радиоволновые охранные извещатели для закрытых помещений подразделяют на извещатели
малой дальности действия – до 12 м;
средней дальности действия – свыше 12 до 30 м;
большой дальности действия – свыше 30 м (кроме ультразвуковых извещателей).
По конструктивному исполнению ультразвуковые, оптико-электронные и радиоволновые извещатели подразделяют на
однопозиционные – один или более передатчиков (излучателей) и приемник и совмещены в одном блоке;
двухпозиционные – передатчик (излучатель) и приемник выполнены в виде отдельных блоков;
многопозиционные – более двух блоков (один передат-чик, два или более приемников; один приемник, два или более передатчиков: два или более приемников).
Автоматические охранно-пожарные извещатели подразделяют на ультразвуковые и оптико-электронные.
Электроконтактные датчики. Этот класс датчиков является наиболее распространенным, дешевым и насчитывает уже многие десятки лет применения. Электроконтактные датчики подразделяются на обрывные, контактно-нажимные и магнитоконтактные.
Датчики первой группы – наиболее простые и дешевые. Их принцип действия заключается в контроле целостности ленты из алюминиевой фольги или тонкой проволоки, размещаемых в местах блокирования и выступающих в качестве проводника электрического тока при подключении к шлейфу охранной сигнализации. При разрушении стекла или других строительных конст-рукций происходит разрыв проводника (фольги или провода), размыкание электрической цепи в шлейфе и формирование сигнала тревоги.
Варианты блокировки с помощью этого типа извещателей представлены на рис.2.18.


Рис.2.18. Использование обрывных извещателей для
блокирования окна и стены

Основные технические характеристики извещателей этой группы представлены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Основные технические характеристики
электроконтактных извещателей
Наименование
характеристики
Значение характеристики


«Фольги»
«Фольги С»
FB-725

Толщина, мм
0,008..0,04
0,014
0,025

Ширина, мм
612
10
9

Диапазон рабочих температур, 0С
-40+50
-40+60


Относительная влажность воздуха, %
98 (при250С)
98 (при350С)



Основное достоинство этого типа извещателей – самая высокая помехоустойчивость.
Основные недостатки:
значительное ухудшение эстетики охраняемой конструкции;
невозможность применения для охраны большинства специализированных стекол (закаленных, армированных и др.);
невысокая надежность (недолговечность) из-за того, что толщина фольги составляет доли миллиметра, и даже небольшая царапина может привести к ее повреждению выходу сигнализации из строя.
Однако следует учитывать, что чем тоньше фольга, тем чувствительней датчик и тем шире его возможности. Одним из путей развития такого вида датчиков являются специализированные стекла, имеющие вставку из тонкой серебряной нити, практически незаметной визуально и выступающей в качестве электроконтактного датчика.
Электроконтактные извещатели второй группы – контактно-нажимные – выполнены на базе электромеханических переключателей, срабатывающих при открывании двери, окна или же другого воздействия. Еще их называют нажимными.
Данный тип извещателей обеспечивает самое быстрое обнаружение вторжения и вследствии простоты – самую низкую вероятность ложной тревоги. Но в то же время их легко обойти (высокая уязвимость), и поэтому они должны использоваться с извещателями других типов. Извещатели работоспособны в помещениях, не подверженных резким изменениям температуры, среда должна быть взрывобезопасной, не содержать агрессивных и активных газов.
Извещатели выпускаются для районов с умеренным (исполнение У) и тропическим (исполнение Т) климатом.
Основные технические параметры и характеристики извещателей второй группы приведены в табл.2.2.
Третья группа извещателей представлена магнитокон-тактными извещателями. Они состоят из двух частей: герконо-вого реле (геркона), устанавливаемого на неподвижную часть конструкции, и магнита, устанавливаемого на открывающийся модуль. Принцип действия извещателя следующий: когда открывающийся модуль закрыт, магнит находится вблизи геркона и наводит в нем магнитное поле, удерживающее его контакты в разомкнутом состоянии. При открывании (2 – 5 см) магнит удаляется от геркона, размыкая его контакты. Для нейтрализации изве-щателя с помощью постороннего магнита используется система из двух язычковых реле.
Основные технические параметры и характеристики некоторых магнитоконтактных извещателей приведены в табл.2.3.
Извещатели данной группы предназначены для блокировки дверей, окон, люков, витрин и других неподвижных конструкций, а также переносимых предметов (оргтехники, экспонатов музеев и выставок, мебели и т.п.).
Таблица 2.2
Основные технические параметры и характеристики
контактно-нажимных извещателей
Параметры и характеристики
ВК-200, ВК-300
ВПК-400

Величина коммутируемого напряжения, В
переменного тока
постоянного тока
Переменный ток через контакты, А
номинальный
минимальный
Помехоустойчивость контактов в циклах
эмпирическая
механическая
Диапазон рабочих температур, 0С
Относительная влажность воздуха, % при Т=200С
Габаритные размеры, мм3 не более


380
220


6
0,05


106
5·106

-40+40

90

121х60х60


500
220


6
0,05


3·106
3·106

-40+40

80

122х50х35


Таблица 2.3
Основные технические параметры и характеристики
магнитоконтактных извещателей
Параметры и характеристики
СМК-1
СМК-3
ИО 102-4
ИО 102-5
ИО 102-6

Максимальное число срабатываний
106
106
106
106
106

Диапазон температур, 0С
-40
+50
-40
+50
-50
+50
-50
+50
-50
+50

Относительная влажность воздуха, %
при температуре, 0С

98
35

98
35

98
30

98
30

98
30


Ударно-контактные извещатели. Извещатели данного типа предназначены для обнаружения разрушения остекленных проемов.
Принцип работы извещателей основан на преобразовании с помощью датчиков разрушения стекла (ДРС) энергии упругих колебаний стекла при его разрушении в электрический сигнал, обработке этого сигнала блоком обработки сигнала (БОС) и выдаче сигнала в шлейф охранной сигнализации.
Типовая схема подключения ударно-контактного извещателя с выносными ДРС приведена на рис.2.19.

13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.2.19. Схема подключения ударно-контактного
извещателя с выносными ДРД

Данные извещатели имеют приемлемый уровень обнаруживающей способности. При этом извещатели имеют низкий уровень уязвимости.
При размещении датчиков на охраняемом объекте их рекомендуется устанавливать с внутренней стороны стекла или рамы проема помещения, чтобы исключить (минимизировать) возможность умышленного или случайного повреждения их составных частей.
Вибрационные извещатели. Вибрационные извещатели служат для защиты от проникновения путем разрушения различных строительных конструкций: бетонных стен и перекрытий, кирпичных стен, деревянных (рамы и двери) и потолочных покрытий, а также сейфов, металлических шкафов и банкоматов.
Принцип действия вибрационных датчиков основан на пьезоэлек-трическом эффекте, который состоит в изменении электрического сигнала при вибрации пьезоэлемента. Электрический сигнал, пропорциональный уровню вибрации, усиливается и обрабатывается схемой извещателя по специальному алгоритму, чтобы отделить разрушающее воздействие от помехового сигнала. Основными характеристиками таких извещателей является чувствительность к вибрации. Пример защиты банкомата с помощью вибрационного извещателя показан на рис.2.20.

Рис.2.20. Пример защиты банкомата с помощью
вибрационного извещателя

Акустические извещатели. Акустические охранные извещатели предназначены для обнаружения разрушения листовых стекол различных марок: обычного, закаленного, армированного, трехслойного (триплекс). Чувствительный элемент таких извещателей представляет собой конденсаторный электретный микрофон со встроенным предусилителем на полевом транзисторе. Микрофон преобразует звуковые колебания воздушной среды в электрические сигналы. Электрический сигнал с микрофона поступает на полосовые усилители и далее на микроконтроллер. Микроконтроллер в соответствии с заданным алгоритмом работы производит контроль акустических сигналов, контроль работоспособности электронной схемы извещателя, контроль напряжения питания и формирование соответствующих извещений. При установке извещателя все участки охраняемого стекла должны быть в пределах его прямой видимости (рис.2.21).
Ультразвуковые извещатели. Ультразвуковые извещатели относятся к категории активных видимых датчиков. Обнаружение двигающегося человека осуществляется посредством регистрации сдвига частоты между излучаемым и принимаемым сигналом, образующегося в результате Доплеровского эффекта, создаваемого человеком, перемещающимся в звуковом поле.
Для создания объемной зоны охраны используется излучение и прием акустических волн длиной, невоспринимаемой человеческим ухом, в частотном диапазоне от 20 до 40 кГц. Ультразвуковые датчики изготавливаются как однопозиционными моноблочными, где излучающие и приемные преобразователи смонтированы в одном блоке, так и многопозиционными, когда одна (или несколько) пар преобразователей разнесена в пространстве защищаемого помещения. Электронный блок датчика регистрирует Доплеровский сдвиг частоты, возникающий при перемещении человека в зоне обнаружения.




Рис.2.21. Примеры установки акустических извещателей

Большинство материалов, из которых изготовлены стены, перегородки, стекла, занавески отражают ультразвуковые волны, вследствии чего образуются "мертвые зоны". В то же время УЗ-датчики лишены недостатка радиоволновых датчиков, т.к. их зона обнаружения не выходит за стекла и двери. Кроме того, за счет отражения от стен, потолка, пола, зона обнаружения более равномерна и практически заполняет весь объём помещения, особенно при многопозиционном расположении излучающих и приемных преобразователей.
Недостатком УЗ-датчиков является их неустойчивая работа при вихревых возмущениях в воздухе, связанных с работой кондиционеров, сквозняков, а также конвекционных потоков воздуха при работе тепловых отопительных приборов. Акустические шумы, например звонки телефонных аппаратов, находящихся вблизи приемной антенны, также могут являться причиной ложных тревог.
Другая характеристика окружающей среды, оказывающая воздействие на эффективность датчиков – климатические условия в защищаемом помещении. Значительные изменения относительной влажности могут или повышать чувствительность датчика до такой степени, что он будет выдавать ложные тревоги, или, наоборот, понизит его чувствительность и уменьшит зону обнаружения.

Рис.2.22. Варианты блокирования помещений с помощью
УЗ-датчиков

Выпускаются модификации как для охраны помещений (рис.2.22), так и для охраны витрин (рис.2.23).
Радиоволновые (микроволновые) датчики. Принцип действия микроволнового активного метода обнаружения основан на излучении в окружающее пространство электромагнитного поля СВЧ диапазона и регистрации его изменений, вызванных отражением от нарушителя, движущегося в зоне чувствительности датчика. Микроволновые активные датчики, реализующие этот метод, относятся к классу детекторов движения.
Микроволновые датчики состоят из следующих основных элементов:
СВЧ генератора;
антенной системы, создающей электромагнитное поле в окружающем пространстве, принимающей отраженные сигналы, формирующей диаграмму направленности датчика и определяющей форму пространственной зоны чувствительности;
СВЧ приемника, регистрирующего изменение характеристик принятого сигнала;
блока обработки, выделяющего сигналы, обусловленные движущимся человеком, на фоне помех.
Генератор микроволнового датчика предназначен для формирования СВЧ сигнала – обычно в 3-сантиметровом диапазоне длин волн (10...11 ГГц), в последнее время производителями датчиков начали осваиваться и более коротковолновые диапазоны (24...25 ГГц). Первоначально в микроволновых датчиках использовались генераторы на диодах Ганна, в настоящее время производители перешли на транзисторные генераторы. Современные СВЧ генераторы позволяют формировать стабильный сигнал с требуемыми характеристиками при малых габаритах и низком потреблении.
В качестве антенной системы в микроволновых датчиках обычно используется единственная совмещенная приемо-передающая антенна. В большинстве современных датчиков применяются микрополосковые антенны, обладающие меньшими габаритами, весом и стоимостью по сравнению с широко использовавшимися ранее рупорными антеннами. Однако рупорные антенны продолжают применяться некоторыми производителями датчиков и в настоящее время, так как обеспечивают несколько более высокую точность формирования диаграммы направленности.
Конфигурация зоны чувствительности микроволновых датчиков представляет собой объемное тело, напоминающее по форме эллипсоид. В идеале от антенной системы требуется излучение (и, соответственно, прием) только в переднее полупространство без заметного заднего и бокового излучения (с целью минимизации ложных срабатываний). Зона чувствительности, формируемая реальной антенной системой, отличается от идеальной – из-за заднего и бокового излучения/приема. При расположении датчика в помещении форма зоны чувствительности существенно искажается. Из-за отражения от ограждающих конструкций (коэффициент отражения по полю от кирпичных и железобетонных стен составляет 0,3...0,6) электромагнитное поле "заполняет" с большей или меньшей степенью равномерности практически все помещение, если размеры этого помещения не превышают размеры зоны чувствительности. С другой стороны, тонкие перегородки из легких материалов, деревянные двери, стекла, шторы не являются существенной преградой для электромагнитного поля, поэтому зона чувствительности может распространяться и за пределы охраняемого помещения, что может привести к ложным срабатываниям, например при проходе людей по коридору или проезде транспорта у окон первого этажа. В то же время, крупногабаритные предметы (шкафы, сейфы и т.п.), находящиеся в помещении, создают "тени" (зоны нечувствительности). Все это должно учитываться при выборе места установки и количества используемых датчиков.
Перемещение нарушителя приводит к появлению изменяющегося во времени отраженного сигнала. Здесь различают два эффекта: изменение пространственной картины стоячих волн и частотный сдвиг отраженной от движущегося человека волны (эффект Доплера). Микроволновые датчики, основанные на регистрации первого эффекта, называются амплитудно-модуляционными, второго – доплеровскими. Вообще говоря, оба этих эффекта неразрывно связаны, имеют общую природу и одинаковое проявление и поэтому практически неразделимы.
Наибольшее распространение получили доплеровские микроволновые датчики, имеющие более высокую чувствительность. Доплеровский сдвиг частоты возникает при движении нарушите-ля вдоль луча, частота отраженного сигнала возрастает при движении к датчику и уменьшается при движении от датчика.
Однако в связи с высокой чувствительностью и тем фактом, что микроволновое излучение проникает через предметы, источниками ложных срабатываний извещателей могут быть, например:
установочная арматура включенных ламп дневного света;
работающее электрооборудование, создающее вибрацию;
потоки дождевой воды на стеклах;
движение воды в пластиковых трубах;
мелкие животные и птицы.
Вариант установки радиоволнового извещателя представлен на рис.2.24, технические параметры некоторых извещателей приведены в табл.2.4.
Инфракрасные извещатели. Пассивные инфракрасные (ПИК в рускоязычной или PIR в англоязычной литературе) извещатели – один из самых распространенных типов охранных извещателей. Принцип действия основан на регистрации изменений потока теплового излучения, возникающих при пересечении человеком чувствительных зон, преобразовании ИК излучения в электрический сигнал и проведении анализа сигнала по амплитуде и времени. В простых ПИК извещателях обработка сигнала производится аналоговыми методами, в более сложных – цифровыми с помощью встроенного процессора. Форма зоны обнаружения формируется линзой Френеля; различают объемную, линейную или поверхностную зоны обнаружения (рис.2.25 – 2.27).
ПИК извещатели бывают как настенными, так и потолочными. Настенный – самый распространенный тип установки. В комплект некоторых извещателей уже входят кронштейны, которые позволяют ориентировать датчик в нужном направлении. У большинства есть возможность осуществления монтажа в углу помещения без кронштейна.
Потолочный тип извещателей обычно применяется в малогабаритных помещениях или там, где существуют препятствия для горизонтального распространения инфракрасных лучей. Диаграмма зоны обнаружения одного из потолочных ПИК извещателей показан на рис.2.29.




Таблица 2.4
Технические параметры некоторых извещателей
Характеристика
Аргус-2
Аргус-3
Волна-5
Тюльпан-3

Максимальная дальность действия, м
от 2...4
до 12...16
от 2...3
до 6...7,5
от 2...4
до 12...16
от 1,5...3,5
до 15...17

Ширина зоны при наибольшей дальности, м
6...8
3...4
6
12...13

Высота зоны чувствительности при наибольшей максимальной дальности, м
4...5
2...3
8
7...8

Угол обзора в градусах
в горизонтальной плоскости, в вертикальной плоскости


100

75


80...110

45...75



100

60

Контролируемая площадь, м2
90
25
90
90

Контролируемый объем, м3
200
40

250

Диапазон обнаруживаемых скоростей перемещения, м/с
0,3...3
0,3...3
0,3...3
0,3...3

Напряжение питания, В
10,2...15
10,2...15
10...72
10,2...24

Потребляемый ток, мА
16
30
70


Диапазон рабочих температур, 0С
-30...+50
-10...+50
-30...+50
-30...+50

Габариты, мм3
98х85х62
90х75х40
98х85х62
90х75х40

Масса, г
250
100
200
250




Рис.2.25. Объемная форма зоны обнаружения


Рис.2.26. Линейная форма зоны обнаружения типа «коридор»

Рис.2.27. Поверхностная форма зоны обнаружения
типа «занавес»



Рис.2.28. Пример установки ПИК извещателя


Рис.2.29. Диаграммы зоны обнаружения потолочного ПИК
извещателя

Не рекомендуется устанавливать инфракрасные извещатели в непосредственной близости от вентиляционных отверстий, окон и дверей, у которых создаются воздушные потоки, а также радиаторов центрального отопления, других отопительных приборов и источников тепловых помех. Также нежелательно прямое попадание на входное окно извещателя светового излучения от ламп накаливания, автомобильных фар, солнца. Для постановки под охрану помещения с находящимися внутри кошкой или собакой существуют извещатели со специальными линзами с защитой от домашних животных. Пример диаграммы зоны обнаружения таких извещателей показан на рис.2.30.


Рис.2.30. Диаграммы зоны обнаружения ПИК извещателя со специальными линзами с защитой от домашних животных

Инфракрасные активные извещатели представляют собой оптическую систему из ИК-излучателя и ИК-приемника, которая позволяет сформировать невидимый глазом рубеж охраны протяженностью до 100 метров. Предназначены для охраны внешних рубежей и протяженных периметров охраняемых объектов. Принцип действия активного ИК датчика извещателя осно-ван на формировании излучателем импульсного ИК излучения, которое улавливается приемником. В момент пересечения охраняемого рубежа нарушителем ИК излучение перестает попадать на приемник, и датчик формирует сигнал тревоги. ИК-датчики бывают как однолучевыми, так и многолучевыми. При количестве лучей более двух уменьшается возможность появления ложного срабатывания, т.к. формирование сигнала тревоги происходит только при одновременном пересечении всех лучей.
Недостатком активных ИК-датчиков является их слабая защищенность от нейтрализации, если преступнику известно расположение лучей. Поэтому при их установке следует принять защитные меры по маскировке излучателей путем, например, использования декоративных накладок с небольшими отверстиями для прохода луча.
Электростатические извещатели. Датчик состоит из блока обработки сигнала и чувствительного элемента. В качестве чувствительного элемента можно использовать любой изолированный от земли проводник: металлическую струну, металлическую полосу на заземленной подложке; элементы мебели: дверные и оконные ручки, крепежные элементы, петли, ножки столов, арматуры витрин и т.п.
При перемещении нарушителя в охраняемой зоне меняется окружающее электростатическое поле, что приводит к перераспределению зарядов на чувствительном элементе. Перераспределение заряда фиксируется блоком обработки сигнала. Если сигнал, подаваемый с чувствительного элемента на блок обработки, превышает пороговое значение, формируется сигнал тревоги.
Размеры контролируемых зон: объемная протяженная зона шириной и высотой 1,5 – 3 м, узкая протяженная зона шириной 40 – 50 см и высотой 70 – 80 см, шарообразная зона (радиус от 5 см до 2 м). Отличие от существующих объемных датчиков заключается в следующем. Пассивный принцип действия не позволяет дистанционно обнаружить датчик. Невозможно дистанционно вывести датчик из строя. В объеме, охраняемом датчиком, отсутствуют «мертвые зоны». Площадь, контролируемая одним прибором, может достигать 2000 м2. Возможность использования в качестве чувствительного элемента части интерьера позволяет выполнить скрытый монтаж датчика без нарушения дизайна.
Емкостные извещатели. Принцип действия емкостных ох-ранных извещателей основан на регистрации значения, скорости и длительности изменения ёмкости чувствительного элемента, в качестве которого используются подключенные к извещателю предметы или провод, размещённый на конструктиве охраняемого проёма.
Извещатель выдаёт сигнал тревоги при изменении электрической ёмкости охраняемого металлического предмета по отно-шению к земле, вызванном приближением человека к этому предмету.
Этот тип извещателя используется как для контроля периметра здания через натянутые провода (при касании или приближении нарушителя ёмкость схемы увеличится, и извещатель сигнализирует тревогу), так и, например, для охраны сейфов, металлических шкафов.
Барометрические извещатели. Наименее распространенный класс. Работа барометрических извещателей основывается на фиксировании низкочастотного изменения (флуктуации) атмосферного давления в закрытом помещении при попытке разбития стекла, открывания окон, дверей, при силовом воздействии на стены, перекрытия. Благодаря пассивному принципу действия работу извещателя невозможно обнаружить.
Низкочастотные колебания воздуха легко проникают через перегородки и щели во все закрытое охраняемое пространство. Поэтому зона действия датчика не ограничивается отдельной комнатой.
При открывании помещения возникает импульс давления с частотой не выше нескольких герц. Поскольку на этих частотах длины волн превышают размер охраняемого объема, давление в таких условиях обусловлено изменением объема помещения.
Плотное прилегание входных дверей, окон и др. является более важным условием эффективной работы датчика, чем требование к герметизации помещения.
Извещатели применяются для охраны спецхранилищ, сейфов, витрин, автомобилей и пр.
Комбинированные датчики. Комбинированные датчики, называемые также датчиками двойной технологии, появились относительно недавно и в настоящее время становятся все более популярными. Преимущество таких датчиков заключается в существенном снижении частоты ложных тревог. Это достигается за счет того, что в одном датчике ис-пользуется комбинация двух различных физических принципов обнаружения. Сигнал тревоги выдается только в том случае, если одновременно или в течение небольшого интервала времени срабатывают оба детектора. Для снижения частоты ложных тревог используемые принципы обнаружения должны быть такими, чтобы помехи, вызывающие ложные срабатывания, по-разному воздействовали на каждый составляющий комбинацию детектор.
Наибольшее распространение в настоящее время получила комбинация микроволнового активного и ИК-пассивного принципов обнаружения. Гораздо реже используется комбинация ультразвукового и ИК детекторов. Существуют также отдельные образцы датчиков, в которых используются три различных физических принципа обнаружения, однако такие датчики пока не завоевали популярности.
2.6. Способы передачи информации отизвещателей
В системах охранно-пожарной сигнализации используются следующие способы передачи информации от извещателей на приемно-контрольные приборы ((ПКП):
двухпроводная линия;
линия с четырехпроводным включением извещателей;
двухпроводная адресная линия;
беспроводная линия (по радиоканалу).
Двухпроводная токовая линия. При применении двухпроводной токовой линии извещатель (или группа извещателей, объединяемых в один шлейф) соединяется с концентратором при помощи двух проводов, по которым одновременно происходит по-дача напряжения питания на извещатель и передача информации о его текущем состоянии (рис.2.33).


Рис.2.33. Двухпроводная токовая линия

В нормальном режиме работы через шлейф протекает ток покоя, величина которого должна быть меньше некоей величины, называемой током удержания шлейфа (она определяется типом используемого концентратора и может быть разной):
13 EMBED Equation.DSMT4 1415. (2.1)
Если необходимо подключить к шлейфу не один, а группу извещателей, все они включаются в шлейф параллельно (поскольку именно по этой линии поступает напряжение питания для них13 EMBED Equation.DSMT4 1415). Как видно из соотношения (2.1), количество извещателей, которое можно подключить к шлейфу, строго ограничено, поскольку суммарный ток в шлейфе не должен превышать тока удержания.
В режиме тревоги ток, протекающий через извещатель, рез-ко возрастает, приводя к скачкообразному увеличению общего тока шлейфа до величины тока тревоги 13 EMBED Equation.DSMT4 1415, намного превышающего величину тока удержания 13 EMBED Equation.DSMT4 1415:
13 EMBED Equation.DSMT4 1415. (2.2)
Таким образом, по величине протекающего тока концентратор "знает" о том, в каком состоянии находятся извещатели данного шлейфа. В заключение отметим, что рассматриваемый способ подключения практически всегда подразумевает использование оконечного сопротивления 13 EMBED Equation.DSMT4 1415, которое ставится в конце шлейфа около последнего извещателя.
Четырехпроводная линия. При применении четырехпро-водной линии извещатель (или группа извещателей, объединяемых в один шлейф) соединяется с концентратором при помощи тех же двух проводов, что и выше, однако питание извещателя осуществляется по отдельной дополнительной паре проводов. Выходные каскады извещателей при рассматриваемом способе подключения содержат нормально-замкнутые или нормально-разомкнутые релейные контакты. Извещатели с нормально-замкнутыми контактами включаются в шлейф последовательно, а с нормально-разомкнутыми – параллельно.
Принцип работы четырехпроводной линии аналогичен двухпроводной, но число извещателей, подключаемых в один шлейф, практически не ограничено, поскольку относительно шлейфа они не являются токопотребляющими. В рассматриваемой линии при использовании извещателей только с нормальнозамкнутыми контактами возможен режим работы без оконечного сопротивления, однако использование подобного режима приводит к ослаблению контроля целостности линии (злоумышленник может просто замкнуть шлейф около концентратора), и поэтому массовое употребление его нецелесообразно.
Максимальная длина как двухпроводной токовой, так и четырехпроводной линий определяется только общим сопротивлением используемого провода.


Рис.2.34. Четырехпроводная линия


Рис.2.35. Двухпроводная адресная линия

Двухпроводная адресная линия. При применении двухпроводной адресной линии извещатель (или группа извещателей) соединяются с концентратором при помощи общей информационной шины, по которой передаются импульсные кодовые посылки.
Кодированная посылка, передаваемая извещателем, состоит из двух основных частей: его адреса и кода состояния на момент опроса.
Все извещатели включаются в адресную линию параллельно, и каждый из них имеет свой индивидуальный адрес, устанавливаемый с помощью системы переключателей при монтаже системы. Питание извещателей обычно осуществляется через саму адресную линию, и поэтому максимальное их число ограничено как по возможностям концентратора, так и по питанию. Во мно-гих системах передачи по адресной линии существуют усилители-корректоры или повторители сигнала, восстанавливающие энергетические параметры линии до номинального значения.
Поскольку информация циркулирует по линии в импульсной форме, существенно повышаются требования к проводным коммуникациям: в таких линиях обычно используют либо экранированный кабель, либо витую пару. Максимальная длина адресной линии передачи без применения дополнительных модулей, описанных выше, зависит от свойств конкретной линии, типа применяемого кабеля и сечения проводников в нем. Каждый адресный извещатель опознается системой индивидуально, т.е. логически включается в отдельный шлейф. Важно отметить, что кодировка сообщений в разных системах различная, и каждая серия адресных извещателей работает только с теми концентраторами, для которых она предназначена.
Беспроводная линия. Отдельного разговора заслуживает система охраны по радиоканалу. Почти все, у кого есть автомобиль, уже частично знакомы с этим типом сигнализации. Беспроводные системы сигнализации более удобны в монтаже, они не требует прокладки кабеля, т.к. каждый датчик снабжен встроенным элементом питания, а вся информация передается по радиоканалу. Основными характеристиками таких систем является дальность действия.
В системе радиоканала обязательно присутствуют два ком-понента: приемник и передатчик. Передатчик может быть выполнен в форме брелка. Приемники также бывают нескольких типов. Например, приемник RR – 701RМ производства «Альтоника» можно использовать совместно с карманным передатчиком RR – 701Т для дистанционного оповещения о тревоге на объекте, для передачи сигналов персонального вызова сотрудникам на терри-тории предприятия, для вызова телохранителя или водителя с по-мощью носимой тревожной радиокнопки и других подобных задач. Дальность действия в условиях прямой видимости до 1000 м.
С помощью радиоканальных пультов централизованного наблюдения можно создавать систему локальной централизованной радиоохраны различной емкости. Охраняться могут стационарные объекты (дачи, коттеджи, торговые павильоны, склады, гаражи и т.п.); носители тревожных радиокнопок (охранники, персонал и т.п.); автомобили (на охраняемой, стоянке, у офиса, на территории коттеджного поселка и т.п.).
Также с помощью карманных брелков и стационарного приемника можно организовывать управление различными механизмами – электрическими воротами, замками, жалюзями, автоматическими шлагбаумами, осветительными приборами. Просто приемник принимает по радиоканалу сигналы от передатчика (радиобрелка) и определенным образом переключает контакты реле.
И самое главное, настройка радиоканальных систем производится очень просто: например, каждая радиокнопка имеет свой индивидуальный код, присвоенный ему при производстве. Перед использованием радиокнопки необходимо занести ее код в энергонезависимую память приемника (провести «обучение» приемника). Обучение производится по эфиру без дополнительного оборудования.
Приемно-контрольные приборы(концентраторы)
Следующий класс технических средств охранно-пожарной сигнализации составляют приемно-контрольные приборы (ПКП) или концентраторы, с помощьюкоторых осуществляются прием информации от извещателей, ее запоминание, обработка и передача соответствующим службам, а также выполняются процедуры взятия под охрану и снятия с охраны объекта.
Устройство и работа ПКП. Обобщенная блок-схема ПКП с подключенными к нему внешними цепями приведена на рис.2.36.

Рис.2.36. Обобщенная блок-схема ПКП с подключенными к
нему внешними цепями:
1 – шлейф сигнализации; 2 – выносной элемент; 3 – извещатель;
4 – приемно-контрольный прибор; 5 – узел переключения;
6 – узел контроля состояния шлейфов сигнализации; 7 – узел памяти;
8 – узел обработки сигналов; 9 – узел сигнального (пультового) реле;
10 – узел управления звуковым оповещателем; 11 – узел управления световым оповещателем; 12 – устройство объектовое системы передачи извещений или другой ПКП; 13 – звуковой оповещатель;
14 – световой оповещатель; 15 – источник резервного питания;
16 – блок питания; 17 – узел индикации;
18 – выносное индикационное табло; 19 – узел питания извещателей

Выходные цепи извещателей (охранных, пожарных, маршрутных и т.п.) установленных на охраняемом объекте, включа-ются специальным образом, образуя вместе с выносными элементами (диодами, резисторами, конденсаторами и т.п.), коммуникационными коробками и соединительными проводами шлейфы сигнализации (ШC), которые подключаются к входам ПКП. Различают приборы, контролирующие один ШС (одношлейфные ПКП) и несколько ШС (многошлейфные ПКП).
Рассмотрим работу ПКП на примере одношлейфного прибо-ра. После подготовки объекта к охране (открывающиеся строительные конструкции должны быть закрыты, в зонах обнаружения извещателей не должно быть людей и т.п.) включается питание всех извещателей и, после перехода их на дежурный режим – питание ПКП. Таким образом производится взятие объектапод охрану. Если все действия выполнены правильно и аппаратура исправна, то ПКП переходит в дежурный режим (или режим "норма"), т.е. объект "взят под охрану". Данный режим характеризуется следующими признаками: сигнальное реле находится во включенном состоянии (контакты замкнуты), световой оповещатель включен постоянно, звуковой оповещатель выключен.
При срабатывании какого-либо извещателя информация об этом приходит на узел контроля состояния ШС, где она анализируется (как правило, по длительности сигнала), запоминается узлом памяти и поступает на вход узла обработки сигналов» для выбора режимов. С выхода узла обработки сигналов и выбора режимов сигнал поступает на узлы управления световым и звуковым оповещателями и узел сигнального реле. ПКП переходит в режим "тревога" (или режим "проникновение"), который характеризуется следующими признаками: сигнальное реле выключено (контакты разомкнуты), световой оповещатель работает в прерывистом режиме (периодически включается и выключается), звуковой оповещатель включен постоянно на определенное время.
По окончании периода охраны производится снятие объекта с охраны путем отключения питания ПКП, после чего сигнальное реле, звуковой и световой оповещатели переходят в выключенное состояние.
Взятие объекта под охрану и снятие с охраны производится в большинстве ПКП с помощью органов управления, расположенных на корпусе прибора. Однако в последнее время появились ПКП, у которых процедуры "взятия/снятия" выполняются дистанционно с помощью радиобрелока (аналогично автомобильной сигнализации).
В системах автономной охраны объектов информация от ПКП передается внутренним постам охраны или патрульным милицейским группам с помощью световых и звуковых оповещате-лей, в качестве которых используются лампы накаливания или люминесцентные лампы, звонки громкого боя, сирены и т. п. устройства.
В системах централизованной охраны контакты сигнальных реле
·
·П подключаются к оконечным устройствам систем передачи извещений (СПИ), с помощью которых информация передается в пункты централизованной охраны (ПЦО), по радиоканалу или, чаще всего, по проводным каналам связи, в качестве которых используются выделенные или занятые телефонные линии либо специальные линии.
В некоторых ПКП предусмотрен узел переключения ШС на контроль непосредственно системой передачи извещений при пропадании питания прибора.
Выходы сигнальных реле нескольких ПКП могут подключаться к другому (объединяющему) ПКП. В системах автономной охраны такая схема используется, в основном для уменьшения количества оповещателей, а в системах централизованной охраны – из-за ограниченного количества линий связи с ПЦО.
Основные функции и характеристики
·
·П. В зависимости от назначения ПКП подразделяются на охранные, охранно-пожарные и охранно-маршрутные. Многошлейфные приборы, как правило, являются универсальными.
Несмотря на то, что в приемно-контрольные приборы, разработанные в последние годы, введено много дополнительных функций (например, сервисных), основными функциями, которые отличают ПКП от других технических средств сигнализации, являются:
контроль состояния ШС, т.е. прием информации о состоянии извещателей и целостности соединительных линий; запоминание и обработка принятой информации;
управление световым и звуковым оповещателями;
формирование и передача сигналов на СПИ или другой ПКП;
питание извещателей по шлейфу сигнализации или по отдельной линии;
обеспечение процедур взятия под охрану и снятия объекта с охраны.
К дополнительным функциям ПКП, в частности, можно отнести:
возможность отключения отдельных ШС;
программирование режимов работы ПКП и отдельных ШС;
переключение ШС на прямой контроль системой передачи извещенийпри пропадании питания ПКП;
самодиагностирование неисправностей функциональных узлов ПКП;
встроенная или выносная индикация режимов работы ПКП и состояния ШС.
Важными характеристиками приемно-контрольных приборов являются информативность, т.е. количество видов извещений, передаваемых на СПИ, и информационная емкость, т.е. количество контролируемых ШС.
Повышение информативности – одно из главных направлений совершенствования приемно-контрольных приборов. ПКП ранних разработок имели, как правило, информативность, равную двум: "норма" и "тревога". Последние разработки позволяют передавать такиеизвещения как "норма", "неисправность" "проникновение", "пожар", "нападение " и другие.
Приемно-контрольный прибор Vista – 501 (см. рис.2.37) предназначен для организации автономной охраны крупных объектов с возможностью передачи на СПИ обобщенных сигналов тревоги по шестнадцати независимым выходам. Максимальное количество охраняемых зон (шлейфов сигнализаций) -57. Структурная схема установки ОПС на основе ПКП “Виста – 501” приведена на рис.2.37.
Изменяемая конфигурация прибора позволяет организовать:


Рис.2.37. Структурная схема установки ОПС на основе ПКП “Виста – 501”

9 радиальных проводных зон (шлейфов сигнализации) с возможностью увеличения их количества с помощью расширителей 42081 или 4190 WH;
до 78 программируемых зон (шлейфов сигнализации) с помощью адресуемых извещателей или модулей расширителей по двухпроводной линии связи и/или радиоканалу.
В приборе реализованы следующие функции и режимы работы:
резервирование основного питания;
автоматизированная сдача объектов под охрану и снятие с охраны;
автоматическая регистрация сообщений о состоянии объектов и служебной информации на цифропечатающем устройстве;
антисаботажная защита;
поддержка двух информационных телефонных каналов для связи с центральной станцией (ПЦО);
программирование назначения и параметров ШС в зависимости от специфики объекта с помощью пульта управления или дистанционно по линии связи с помощью ЭВМ;
энергонезависимая память, сохранение запрограммиро-ванной конфигурации прибора при длительном отключении напряжения питания;
запоминание происшедших событий с фиксацией времени и даты;
возможность группирования охраняемых зон в 8 независимых разделов с разными уровнями и персональными кодами доступа;
отображение тревожной и служебной информации на жидкокристаллическом дисплее пульта управления;
управление прибором с собственного пульта управления и/или с помощью клавиатуры по радиоканалу.
В ШС допускается включать охранные и пожарные извещатели фирмы Ademco либо их отечественные аналоги.
В состав прибора входят:
А. Приемно-контрольная панель Vista – 501.
Б. Адресуемые устройства, работающие по двухпроводной линии связи:
пульт управления и индикации установщика и пользователя 61391;
пульт управления и индикации пользователя русифицированный 61281;
релейный модуль на 4 реле 42041;
расширители:
1) 42081 на 8 ШС;
2) 41901\УН на 2 ШС;
усилитель тока двухпроводной линии 41971;
извещатели:
1) охранный магнитоконтактный для открытой установки 41391SN;
2) охранный магнитоконтактный для скрытой установки 41911 SN;
3) охранный оптико-электронный 42751;
4) охранный оптико-электронный с дополнительным ШС 42781;
5) пожарный дымовой оптико-электронный 41921SD.
В. Адресуемые устройства, работающие по радиоканалу:
пульт управления и индикации пользователя двунаправленный 58271 ВD;
пульты управления пользователя:
1) 3-кнопочный 58031;
2) 12-клавишный 58271;
радиоприемники:
1) 5881I1L на 8 зон;
2) 58811М на 16 зон;
3) 58811Н на 64 зоны;
радиопередатчик 58001ТМ для работы с пультом управ-ления и индикации 58271 ВD;
извещатели:
1) тревожный однокнопочный 58021;
2) охранный двухзонный 58161;
3) охранный трехзонный 58171;
4) охранный объемный оптико-электронный 58901;
5) пожарный дымовой оптико-электронный 58061;
Г. Модуль последовательного интерфейса 4100SМ.
Д. Оповещатели:
звуковой 702;
световой с красным светофильтром 710RD.
2.8. Стандартизация систем охранной сигнализации
Системы охранной сигнализации объектов нуждаются в сертификации и стандартизации. Процесс сертификации начинается с подачи изготовителем заявки в орган по сертификации, аккредитованный установленным порядком на этот вид продукции. Список органов можно получить в территориальном органе Госстандарта России или в Центральном органе системы сертификации электрооборудования (ЦО ССЭ).
При наличии нескольких органов по сертификации данной продукции заявитель вправе направить заявку в любой из них. Форма заявки определена соответствующими документами сис-тем ССЭ ГОСТ Р и ССПБ, но практически каждый орган по сертификации имеет свою индивидуальную форму заявки.
Обязательная сертификация технических средств охраны проводится на соответствие российским и межгосударственным стандартам, другим нормативным документам, принятым в России для продукции, входящей в «Номенклатуру продукции и ус-луг (работ), в отношении которых законодательными актами Российской Федерации предусмотрена их обязательная сертификация» и «Перечни продукции и услуг, подлежащих обязательной сертификации в области пожарной безопасности Российской Федерации».
Добровольная сертификация продукции проводится на соответствие требованиям нормативных документов, пригодных для целей сертификации. Добровольная сертификация проводится по инициативе в целях подтверждения соответствия продукции требованиям стандартов, технических условий и других документов, определяемых самим заявителем. Добровольная сертификация продукции, подлежащей обязательной сертификации, не может заменить обязательную сертификацию такой продукции.
Сертифицированные системы охранной сигнализации должны отвечать требованиям нормативных и руководящих документов, приведенных в табл.2.5. Вместе с тем в составе системе безопасности кроме технических средств охраны должны применяться инженерные средства, без которых некоторые задачи охраны
Таблица 2.5
Нормативные и руководящие документы


вообще не реализуемы.
Связи основных документов приведены на рис.2.38.
Стрелками на нем показано, в каком документе и на какой из них имеется ссылка.
Основными нормативными документами для систем охранной сигнализации являются:
13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.2.38. Взаимосвязь основных нормативных документов

ГОСТ 21.101-97 "Основные требования к проектной и рабочей документации";
СНиП 11- 01-95 "Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений";
ГОСТ Р 50776- 95 "Системы тревожной сигнализации. Часть 1. Общие требования. Раздел 4. Руководство по проектированию, монтажу и техническому обслуживанию";
РД 78.143- 92 "Системы и комплексы охранной сигнализации. Элементы технической укрепленности объектов. Нормы проектирования ";
РД 78.146-93 "Инструкция о техническом надзоре за выполнением проектных и монтажных работ по оборудованию объектов средствами охранной сигнализации. МВД РФ";
РД 78-147-93 "Единые требования по технической укрепленности и оборудованию сигнализацией охраняемых объектов. МВД РФ";
PД 78.В0.01-99" Технические средства систем безопасности объектов. Обозначения условные графические элементов систем. Часть 1.Технические средства ОПС. МВД РФ";
Правила устройства электроустановок (ПУЭ);
Перечень технических средств, разрешенных к применению во вневедомственной охране (обязателен на объектах вневедомственной охраны);
Руководства по эксплуатации на применяемые приборы или паспорта и сертификаты соответствия на них (ГОСТ
26342 и ГОСТ Р 50775 на ПКП и соответствующие из ранее указанных на извещатели).
Данными документами необходимо руководствоваться привыполнении работ на большинстве объектов, но существуют еще и ведомственные документы:
"Требования к оборудованию учреждений Центрального Банка Российской Федерации инженерно-техническими средствами охраны";
Инструкция СБ РФ Ns241-p "Требования по технической укрепленности и оборудованию сигнализацией, системами контроля доступа и видеоконтроля учреждений Сбербанка России" со всеми внесенными изменениями;
"Требования к помещениям кредитной организации, в которых совершаются операции с ценностями, и банкоматам", являющимися Приложением №1 к Указанию Банка России № 960 – У "О внесении изменений и дополнений в Положение Банка России №56";
ТТ 78.36.001-99 "Типовые требования по технической укрепленности и оборудованию сигнализацией предприятий торговли";
ТТ 78.36.002-99"Типовые требования по технической укрепленности и оборудованию сигнализацией учреждений культуры, расположенных в зданиях, не являющихся историческими и архитектурными памятниками. НИЦ "Охрана" МВД РФ";
ТТ-2000 "Типовые требования по инженерно-технической укрепленности и оборудованию техническими средствами охраны учреждений культуры, расположенных в зданиях – памятниках истории и культуры".
Также необходимую информацию можно получить изучив Рекомендации МВД:
Р 78.36.001-99 "Рекомендации по оборудованию церквей современными техническими средствами охранной сигнализации. НИЦ "Охрана" МВД РФ";
Р 78.36.003-99 "Рекомендации по комплексному оборудованию банков, пунктов обмена валюты, оружейных и ювелирных магазинов, коммерческих и других фирм и организаций техническими средствами охраны, видеоконтроля и инженерной защиты. Типовые варианты. ГУВО МВД РФ 20.12.99";
Р 78.36.007-99 "Выбор и применение средств охранно-пожарной сигнализации и средств технической укрепленности для оборудования объектов. Рекомендации".
При монтажных работах руководствуются следующими документами:
ГОСТ Р 50776-95 "Системы тревожной сигнализации. Часть 1. Общие требования. Раздел 4. Руководство по проектированию, монтажу и техническому обслуживанию ";
РД 78.145-93 "Системы и комплексы охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации. Правила производства и приемки работ. МВД РФ";
"Пособие к руководящему документу РД 78.145-93"(крайне нужный и наиболее полезный документ);
РД 78.146-93 "Инструкция о техническом надзоре за выполнением проектных и монтажных работ по оборудованию объектов средствами охранной сигнализации. МВД РФ";
СНиП З.05.0Б-85 "Электротехнические устройства";
СНиП 3.05.07-85 "Системы автоматизации";
Справочник инженерно-технических работников и электромонтеров технических средств охранно-пожарной сигнализации. НИЦ "Охрана" МВД РФ.
2.9. Тенденции развития систем охранной
сигнализации
Динамика мирового развития ТСОС диктует необходимость изучения структурного и функционального построения не только современных ТСОС, но и отслеживание тенденций (прогнозирование) развития аппаратуры в перспективе. Такой мониторинг позволяет проводить упреждающие разработки ТСОС, аналоги которых ожидаются к появлению в ближайшее время.
В ближайшее время в связи с непрерывным снижением стоимости услуг и оборудования систем сотовой связи с большой вероятностью можно предположить, что для передачи данных между устройствами комплекса ТСОС будут все более широко использоваться каналы сотовой связи. Но этого может и не произойти, если не будут найдены надёжные способы защиты сотовой связи при ее использовании в системах безопасности и не будут найдены способы обеспечения надежности (обеспечения оперативности) такой связи.
Использование сотовых систем связи оправдано в случаях, когда необходимо снизить габариты аппаратуры, уровень собственных электромагнитных излучений (и, соответственно, потребляемую аппаратурой мощность от автономного источника электропитания или бортсети), а также когда нужно обеспечить большую площадь действия системы. Параметры канала передачи данных позволяют обеспечить передачу речевой или малокадровой видеоинформации, что позволяет реализовать дополнительные функции обеспечения безопасности (передачу кодированной речи, скрытное прослушивание или скрытное видеонаблюдение).
При организации передачи данных по каналам сотовой связи (например, стандарта GSM) в системах безопасности стационарных объектов обеспечиваются гибкие алгоритмы опроса датчиков, полная автономность обеспечения работоспособности системы. Диспетчерский центр контролирует работоспособность системы путем периодического опроса состояния датчиков. Сигнал тревоги поступает на пульт с задержкой не более 20 с.
В современных линиях передачи информации находят применение и волоконно-оптические линии связи, построенные на основе волоконных световодов. Они по сравнению с проводными линиями связи обладают рядом преимуществ:
высокой скрытностью передачи данных;
высокой скоростью передачи данных;
высокой помехозащищенностью и нечувствительностью к электромагнитному излучению;
малой массой.
Наиболее дорогими компонентами волоконно-оптических систем по сравнению с электрическими проводными являются разъемы, кабели, коммутаторы, ответвители, переключатели и т.п.
В связи с этим стоимость оптоэлектронных узлов комплексов ТСОС в настоящее время дороже в 3...5 раз их проводных аналогов. Причем, в комплексах с оптоволоконным каналом обмена данными необходима организация автономного электропитания каждого ПБ и СО.
По указанным причинам в настоящее время оптоволоконные линии связи редко используются в комплексах ТСОС стационарных объектов.
Можно утверждать, что в ближайшие годы область охранных технологий продолжит свое бурное развитие, продолжится широкое внедрение передовых средств микропроцессорной и вычислительной техники. Благодаря развитию элементной базы все большее применение при построении отдельных устройств и узлов современных комплексов ТСОС будут находить цифровые электрические схемы, особенно на основе микроконтроллеров.
В ССОИ микроконтроллеры позволяют значительно упростить создание схем обработки информации от СО, от элементов, контролирующих состояние системы, от устройств ввода/вывода (клавиатура, индикаторы, индикаторное табло, цифропечатающее устройство и т.п.) за счет разработки специального программного обеспечения. Это, в конечном итоге, заметно снижает габаритные размеры, стоимость и увеличивает унифицируемость систем (для каждого конкретного случая могут вноситься необходимые корректировки в программное обеспечение, что легче и дешевле переработки принципиальных схем узлов ССОИ).
Применение цифровой элементной базы при построении СО позволяет реализовать более оптимальные алгоритмы обработки сигналов от чувствительных элементов СО, что, в свою очередь, приводит к улучшению тактико-технических характеристик, таких как:
вероятность обнаружения;
вероятность ложного срабатывания;
наработка на ложное срабатывание.
Кроме того, отчетливо проявляются тенденции снижения энергопотребления, излучаемых мощностей, габаритных размеров, стоимости СО, улучшения маскирующих свойств СО.
В перспективе процессы обработки, отображения, хранения и документирования информации, обмена информацией с другими системами будут по-прежнему возложены, в основном, на персональные компьютеры. Применение последних достижений компьютерных технологий позволит создавать интеллектуальные системы охранной сигнализации с высоким уровнем автоматизации. Разработка новых способов отображения вплоть до создания трехмерной графической модели охраняемого объекта, на которой отображены все СО, режимы их работы и состояние, откроет возможность повышения наглядности изображения места проникновения нарушителя и направления его движения. Увеличение объемов сохраняемой информации и новые способы ее обработки (необходимые для отчетов и специальных статистических исследований) позволят создавать автоматизированные базы данных. Управление КТСО, как правило, будет осуществляться с помощью клавиатуры, манипулятора "мышь", сенсорных экранов.
Существующая тенденция повышения гибкости структур комплексов ТСОС и необходимости их достаточно простой адаптации под оперативные условия функционирования разнообразных объектов охраны обусловливает все более широкое применение стандартных программно-аппаратных интерфейсов для связи отдельных устройств комплексов, как правило, типа RS-232 – для небольших расстояний и RS-485 – для удаленных приборов и аппаратуры.
В ближайшие годы все более актуальным станет объединение комплексов ТСОС с другими охранными системами, такими как системы пожарной сигнализации, контроля доступа, телевизионного наблюдения и др. в интегрированные системы безопасности. Для создания таких систем потребуется аппаратно-программная стыковка ССОИ комплекса ТСОС с другими охранными системами. В настоящее время, как правило, не разрабатываются (как это было ранее) специальные узлы для стыковки охранных систем между собой. В современных системах используются стандартные интерфейсы и протоколы обмена информацией (например, RS-485 и RS-232), так как это обеспечивает возможность легкой стыковки систем разного назначения и с разными характеристиками. При наличии специально разработанного программного обеспечения и наличии у объединяемых систем портов ввода/вывода со стандартными интерфейсами обмена информацией охранные системы разного назначения объединяются в единую (интегрированную) систему безопасности.
Таким образом, анализ структурных схем построения и схемотехнических решений отдельных блоков показывает, что в последующие годы ТСОС будут развиваться в направлении создания многофункциональных аппаратно-программных центров сбора и обработки информации, поступающей от разных подсистем (охранной и пожарной сигнализации; контроля и управления доступом; теленаблюдения; обнаружения оружия, радиоактивных, взрывчатых и иных опасных веществ и др.), т.е. в направлении создания единой интегрированной системы безопасности объекта. ТСОС будут обладать универсальностью и гибкостью структуры, адаптивно настраиваться на решение конкретных тактических задач. ТСОС будут становиться все более "интеллектуальными", будет повышаться уровень их автоматизации: они смогут самостоятельно, практически без участия оператора, формировать ответные реакции на потоки поступающих событий.
Интегрированные системы безопасности будут представлять собой аппаратно-программные комплексы с общей базой данных. В качестве устройств управления будут использоваться компьютерные терминалы со специализированным программным обеспечением.
Благодаря интеграции отдельных подсистем, применению компьютера в качестве устройства контроля и управления и развитию соответствующих компьютерных технологий обработки информации будут достигаться:
высокий уровень автоматизации процессов управления функционированием технической системы обеспечения безопасности и реагирования на внешние события;
снижение влияния человеческого фактора на надежность функционирования системы (высокий уровень автоматизации предполагает автоматическое исполнение многих функций контроля и управления);
взаимодействие аппаратуры разного назначения, исключающее противоречивые команды благодаря организации гибкой системы внутренних приоритетов и/или их адаптивной настройки на происходящие в системе события;
упрощение процесса управления со стороны оператора интегрированной системой безопасности (ИСБ);
более высокий уровень разграничения прав доступа к информации;
повышение степени защиты от несанкционированного доступа к управлению;
общее снижение затрат на создание ИСБ за счет исключения дублирующей аппаратуры;
повышение эффективности работы каждой из подсистем и реализация ряда других свойств.
Самой заметной тенденцией развития периметральных систем можно считать широкое внедрение цифровых методов обработки сигналов. Цифровые процессоры используются для автоматической диагностики и настройки датчиков, компенсации влияния погодных условий, распознавания типовых сигналов вторжения, записи данных о событиях и т.д.
Новые технологии позволяют снизить энергопотребление охранных датчиков до уровня, позволяющего создать автономные периметральные охранные системы, работающие от батарей в течение длительного времени. Такие датчики весьма перспективны для применений в скрытых системах, а также в быстроразворачиваемых системах для полевых применений. Активные разработки ведутся в области многозонных систем для охраны протяженных периметров. Сетевые конфигурации, позволяющие сократить расходы и трудозатраты при прокладке длинных кабельных магистралей, разрабатываются многими компаниями. Актуальной остается также задача создания систем без активных электронных блоков на самом периметре, позволяющих повысить надежность оборудования и упростить процессы настройки и управления. Внедрение цифровых методов обработки иногда позволяет получить принципиально новые качества системы в целом. Это касается, в частности, методов локализации вторжения в пределах охраняемой зоны. Недавно некоторыми зарубежными фирмами были продемонстрированы удачные попытки локализации места вторжения на системах с многолучевыми ИК датчиками и вибрационно-чувствительными кабелями, хотя в целом эту задачу еще нельзя считать решенной.








3. Системы видеонаблюдения
3.1. Цели, задачи и структура системвидеонаблюдения объектов
телекоммуникаций и связи
Системы видеонаблюдения предназначены для визуального контроля за охраняемыми объектами с помощью телекамер. Они позволяют следить одновременно за одним или несколькими объектами. Камеры наблюдения могут располагаться как внутри помещения, так и снаружи.
Основной задачей системы видеонаблюдения является наглядное представление видеоинформации об оперативной обстановке на контролируемом объекте. Эффективная система теленаблюдения должна строиться на основе тщательно продуманной концепции защиты объекта. В ней должны быть четко определены задачи, которые должна решать система охранного телевидения (СОТ) при обеспечении безопасности. Среди типовых задач можно выделить следующие.
1. Оперативное наблюдение за охраняемой территорией, зданиями и помещениями. Самая простая функция – "СОТ в состоянии наблюдения" – так это называется по ГОСТ Р 51558-2000. Телекамеры могут устанавливаться скрытно или открыто, в зависимости от решаемой задачи. Обнаружение нарушителя возложено на оператора.
2. Оценка сигнала тревоги. Телекамера используется совместно с техническим средством охраны для подтверждения факта срабатывания последнего.
Здесь надо обратить внимание на одно обстоятельство: обнаружение и оценка – две разные вещи. Обнаружение – это сообщение о возможном событии, критическом с точки зрения обеспечения безопасности. Оценка – мероприятия по выяснению того, действительно ли произошло нападение или имеет место ложная тревога. Кроме того, бывает полезна любая дополнительная информация "с места события": как выглядят нарушители, сколько их, как они себя ведут.
Проводились специальные исследования, которые показали, что люди лучше решают задачу оценки, чем обнаружения. Поэтому на небольшом и не очень важном объекте участие людей в обнаружении вполне допустимо, но для обеспечения высокого "уровня безопасности" требуется функция автоматической оценки событий.
3. Использование телевидения совместно с системой управления доступом для повышения эффективности контрольно-пропускных функций. Например, при проходе через КПП с низким трафиком и отсутствием оператора можно дистанционно устанавливать личность человека по хранящейся в базе данных фотографии.
4. Психологическое воздействие на нарушителя. Телекамеры, даже неработающие, могут оказывать "отпугивающее" действие, выполняя таким образом предупредительно-профилактическую функцию.
5. Документирование событий на объекте. Материал видеоархивов может оказаться полезным в качестве доказательной базы при расследовании несанкционированных действий.
Это самые простые функции телевидения в системе охраны, требующие присутствия человека-оператора и/или постоянной записи. К "интеллектуальным" функциям относятся такие, в которых телевидение берет на себя функцию автоматической оценки обстановки или же выступает в роли технического средства обнаружения. В их числе следующие.
1. Обнаружение перемещения в зоне наблюдения (видеодетекция). Такие устройства часто встраиваются в стандартные мультиплексоры. При этом оператор может задавать зону на экране монитора, движение в которой вызывает сигнал тревоги.
2. Распознавание (классификация) объектов. Более сложная функция. Система должна не только обнаружить динамический объект, но и правильно отнести его к какому-либо классу, отличить человека от животного и от качания веток деревьев. Это позволяет резко повысить помехоустойчивость видеодетектора, действующего в сложной помеховой обстановке, например на открытом воздухе. Основными параметрами, по которым производится распознавание образов, являются пространственные характеристики объектов: габаритные размеры, периметр, площадь и т.д.
3. Динамическое слежение за нарушителем. Системы динамического целеуказания анализируют изменения координат характерных точек объекта, например центра тяжести, цвета.
В чем преимущества использования средств охранного телевидения в качестве технических средств обнаружения?
Во-первых, отпадает необходимость устройства контрольно-следовой полосы в запретной зоне. Однако если телекамера включается по факту срабатывания, а нарушитель будет преодолевать рубеж около телекамеры, то он будет в поле зрения меньше секунды и оператор может не успеть его заметить. Поэтому такую схему желательно применять при постоянном наблюдении (записи) обстановки в запретной зоне. Кроме того, бывает очень полезно устраивать теленаблюдение за участками, отдаленными от размещения подразделения службы безопасности.
Во-вторых, пассивный принцип действия обеспечивает маскируемость рубежа наблюдения. Аппаратура теленаблюдения работает в видимом (инфракрасном) диапазоне электромагнитных волн, обнаружение техническими средствами разведки довольно затруднено.
В-третьих, высокое быстродействие работы. Сигнал от телекамеры представляет собой растровый пространственно-временной сигнал. Цифровые методы обработки позволяют в реальном времени провести экспресс – анализ видеосигнала в задачах обнаружения и распознавания объектов в зоне наблюдения, что особенно важно при быстром развитии конфликтной ситуации в системе "охрана – нарушитель".
Типовая структура СОТ. В любой, даже самой простой СОТ, присутствуют следующие основные устройства:
телекамера;
объектив;
видеомонитор;
источник электропитания, в том числе резервного;
соединительные линии.
Этого достаточно для организации простейшей системы видеонаблюдения. Для реализации более интеллектуальных функций в состав системы могут входить:
устройства управления и коммутации видеосигналов;
компьютер;
обнаружитель движения;
видеонакопитель;
поворотное устройство с трансфокатором;
преобразователь видеосигналов.

13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.3.1. Типовая структура СОТ

Типовая структура СОТ показана на рис.3.1.
Эффективность систем охранного телевидения определяется тремя основными критериями.
Во-первых, информативностью системы, зависящей от грамотности выбора конкретных точек установки телекамер, их секторов обзора, глубины резкости, сопряженности или даже перекрытия полей наблюдения. Все эти факторы оказывают существенное влияние на объем и качество информации, доступной оператору, или другими словами, на уровень информационной эффективности системы.
Во-вторых, технико-экономической эффективностью, подразумевающей оптимальное сочетание стоимости приобретаемого оборудования с достаточностью его технических характеристик, необходимых для выполнения заданных функций на конкретном объекте. Это вопросы выбора черно-белых или цветных телекамер, их разрешения, чувствительности, адаптивности к внешним фоновым засветкам и т.д. Особенно важно правильно выбрать оборудование системы передачи видеосигнала, его предварительной обработки и визуализации на посту охраны, чтобы информационная передача от телекамеры до оператора осуществлялась без потерь качества, но и без излишних затрат. Наконец, надежность применяемого оборудования влияет на уровень работоспособности системы, а, следовательно, на размер эксплуатационных расходов.
В-третьих, система охранного телевидения подразумевает обязательное наличие наблюдателя. Человек является элементом системы, и этот факт необходимо учитывать. Поэтому помещение, в котором располагается пост охраны, и рабочее место оператора являются неотъемлемой частью телевизионной охранной системы.
3.2. Телевизионные камеры: принцип действия,
построение, основные параметры и
характеристики. Выбор и применение
видеокамер
Телевизионная камера – это устройство, которое преобразует оптическое изображение наблюдаемого объекта (сцены) в электрический видеосигнал определенного стандарта (набора требований к структуре и характеру составляющих видеосигнала, позволяющего стандартизировать процесс приема/передачи видеоизображений). Телекамера является важнейшим элементом системы, так как именно с нее в систему поступает первичная информация об объекте и именно ее характеристиками определяется качество изображения в целом.
Камеры различают:
корпусные и бескорпусные;
черно-белого и цветного изображения;
обычной и повышенной чувствительности;
обычного и высокого разрешения;
для внутреннего и наружного наблюдения;
для скрытого наблюдения.
Камера представляет собой электронную плату, на которой размещены чувствительный элемент – матрица, выполненная на приборах с зарядовой связью (ПЗС-матрица), и объектив. Более простые (и, соответственно, более дешевые) камеры оснащаются, как правило, простейшими встроенными объективами, более дорогие – сменными объективами с улучшенными характеристиками и широкими функциональными возможностями. Функциональная схема видеокамеры представлена на рис.3.2.
Cоврeмeнныe видeокaмeры cиcтeмы нaблюдeния в кaчecтвe прeобрaзовaтeля cвeтa в элeктричecкий cигнaл иcпользуют ПЗC-мaтрицы – твeрдотeльныe приборы c зaрядовой cвязью (в зaрубeжной литeрaтурe рacпроcтрaнeнaaббрeвиaтурa ССD). Выcокaя чувcтвитeльноcть, мaлыe гaбaриты и энeргопотрeблeниe, нaдёжноcть, прочноcть, жecткоcть фотоэлeктричecкого рacтрacдeлaли ПЗC-мaтрицы нeзaмeнимыми в aппaрaтурecaмого широкого профиля.

13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.3.2. Функциональная схема устройства видеокамеры

Пояcним принцип рaботы ПЗC-мaтрицы (рис.3.3). Видeомaтрицa прeдcтaвляeт cобой миниaтюрную площaдку, нa которой cоздaнa cиcтeмa микроминиaтюрных МOП-кондeнcaторов.


Рис.3.3. Принцип рaботы ПЗC–мaтрицы видeокaмeры

Одной из обклaдок кaждого кондeнcaторa cлужит мeтaлличecкий элeктрод, a второй полупроводник. Диэлeктриком являeтcя тонкий cлой окиcлa полупроводникa. Когдa нa любой из кондeнcaторов пaдaeт cвeт, проиcходит процecc eго зaрядки, причeм вeличинa получeнного зaрядa зaвиcит от интeнcивноcти пaдaющeго нa нeго cвeтa. Тaким обрaзом, по полю видeомaтрицы формируeтcя потeнциaльный рeльeф, отрaжaющий поcтупaющee видeоизобрaжeниe.
Процecc cоздaния потeнциaльного рeльeфa можно прeдcтaвить ceбe c помощью рис.3.4.
В дaльнeйшeм получeнный потeнциaльный рeльeф cчитывaeтcя cоглacно тeлeвизионным cтaндaртaм (т.e. за кaждый тоспособности системы, а, следовательно, на размер эксплуатационных расходов.
В-третьих, система охранного телевидения подразумевает обязательное наличие наблюдателя. Человек является элементом системы, и этот факт необходимо учитывать. Поэтому помещение, в котором располагается пост охраны, и рабочее место оператора являются неотъемлемой частью телевизионной охранной системы.
3.2. Телевизионные камеры: принцип действия,
построение, основные параметры и
характеристики. Выбор и применение
видеокамер
Телевизионная камера – это устройство, которое преобразует оптическое изображение наблюдаемого объекта (сцены) в электрический видеосигнал определенного стандарта (набора требований к структуре и характеру составляющих видеосигнала, позволяющего стандартизировать процесс приема/передачи видеоизображений). Телекамера является важнейшим элементом системы, так как именно с нее в систему поступает первичная информация об объекте и именно ее характеристиками определяется качество изображения в целом.
Камеры различают:
корпусные и бескорпусные;
черно-белого и цветного изображения;
обычной и повышенной чувствительности;
обычного и высокого разрешения;
для внутреннего и наружного наблюдения;
для скрытого наблюдения.
Камера представляет собой электронную плату, на которой размещены чувствительный элемент – матрица, выполненная на приборах с зарядовой связью (ПЗС-матрица), и объектив. Более простые (и, соответственно, более дешевые) камеры оснащаются, как правило, простейшими встроенными объективами, более дорогие – сменными объективами с улучшенными характеристиками и широкими функциональными возможностями. Функциональная схема видеокамеры представлена на рис.3.2.
Cоврeмeнныe видeокaмeры cиcтeмы нaблюдeния в кaчecтвe прeобрaзовaтeля cвeтa в элeктричecкий cигнaл иcпользуют ПЗC-мaтрицы – твeрдотeльныe приборы c зaрядовой cвязью (в зaрубeжной литeрaтурe рacпроcтрaнeнaaббрeвиaтурa ССD). Выcокaя чувcтвитeльноcть, мaлыe гaбaриты и энeргопотрeблeниe, нaдёжноcть, прочноcть, жecткоcть фотоэлeктричecкого рacтрacдeлaли ПЗC-мaтрицы нeзaмeнимыми в aппaрaтурecaмого широкого профиля.

13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.3.2. Функциональная схема устройства видеокамеры

Пояcним принцип рaботы ПЗC-мaтрицы (рис.3.3). Видeомaтрицa прeдcтaвляeт cобой миниaтюрную площaдку, нa которой cоздaнa cиcтeмa микроминиaтюрных МOП-кондeнcaторов.


Рис.3.3. Принцип рaботы ПЗC–мaтрицы видeокaмeры

Одной из обклaдок кaждого кондeнcaторa cлужит мeтaлличecкий элeктрод, a второй полупроводник. Диэлeктриком являeтcя тонкий cлой окиcлa полупроводникa. Когдa нa любой из кондeнcaторов пaдaeт cвeт, проиcходит процecc eго зaрядки, причeм вeличинa получeнного зaрядa зaвиcит от интeнcивноcти пaдaющeго нa нeго cвeтa. Тaким обрaзом, по полю видeомaтрицы формируeтcя потeнциaльный рeльeф, отрaжaющий поcтупaющee видeоизобрaжeниe.
Процecc cоздaния потeнциaльного рeльeфa можно прeдcтaвить ceбe c помощью рис.3.4.
В дaльнeйшeм получeнный потeнциaльный рeльeф cчитывaeтcя cоглacно тeлeвизионным cтaндaртaм (т.e. за кaждый кaдр поcтрочно вce кондeнcaторы ПЗC-мaтрицы cбрacывaют нaкоплeнный зaряд, формируя зaвиcимоcть токa от врeмeни, которaя и пeрeводитcя в cтaндaртный тeлeвизионный cигнaл).


Рис.3.4. Процecc cоздaния потeнциaльного рeльeфa

Принцип рaботы нaиболee рacпроcтрaнeнных цвeтных ПЗC-мaтриц похож нa рaccмотрeнный нaми вышe, однaко в этом cлучae кaждый элeмeнт дeлитcя минимум нa три чacти, кaждaя из которых отвeчaeт зa cвою цвeтовую cоcтaвляющую (цвeтодeлeниe производитcя cпeциaльным мозaичным cвeтофильтром, нaноcимым нa видeомaтрицу, который пропуcкaeт к кaждому элeмeнту только ту цвeтовую cоcтaвляющую, зa которую он отвeчaeт).
Чиcло элeмeнтaрных кондeнcaторов (элeмeнтов) по горизонтaли опрeдeляeт горизонтaльноe рaзрeшeниe, a чиcло элeмeнтов по вeртикaли жecтко привязaно к тeлeвизионному cтaндaрту. Cтaндaрт чeрно-бeлого тeлeвидeния – ССIR и cтaндaрт цвeтного – РАL опрeдeляют 625 cтрок в полe изобрaжeния. Чиcло полeй и кaдров cоотвeтcтвeнно 50/25.
Качество телекамеры определяется целым рядом показателей, однако в большинстве случаев при выборе камеры для конкретной системы достаточно ориентироваться на следующие ее характеристики. Пeрeчиcлим оcновныe пaрaмeтры видeокaмeры нaблюдeния:
формaт ПЗC-мaтрицы;
рaзрeшaющaя cпоcобноcть;
минимaльнaя оcвeщeнноcть;
конструкция приcоeдинитeльного узла крeплeния объeктивa;
нaпряжeниe элeктропитaния.
Формaт – пaрaмeтр, хaрaктeризующий рaзмeры ПЗC-мaтрицы видeокaмeры нaблюдeния. Однaко этот пaрaмeтр мaло отрaжaeт физичecкиe рaзмeры видeомaтрицы и иcторичecки cвязaн c элeктронно-лучeвыми трубкaми. Формaт укaзывaeтcя в дюймaх и позволяeт опрeдeлять угол зрeния видeокaмeры нaблюдeния при примeнeнии объeктивa c тeм или иным фокуcным рaccтояниeм.
Чeм вышe формaт ПЗC-мaтрицы, тeм большe eё физичecкиe рaзмeры и тeм больший угол обзорa можeт обecпeчить видeокaмeрa нaблюдeния. Этот пaрaмeтр жecтко нe cвязaн c физичecкими рaзмeрaми и видeомaтрицы, имeющиe один и тот жe формaт, могут имeть нecколько рaзныe гeомeтричecкиe рaзмeры.
Привeдeм, для примeрa, рaзмeры нeкоторых ПЗC-мaтриц видeокaмeр нaблюдeния (рис 3.5):
1/3":ширинa=4,8 мм, выcотa=3,6 мм
1/2":ширинa=6,4 мм, выcотa=4,8 мм
2/3":ширинa=8,8 мм; выcотa=6,6 мм
1":ширинa=12,8 мм, выcотa=9,6 мм
По мeрe рaзвития уровня тeхнологии нa рынкe cиcтeм бeзопacноcти нaблюдaeтcя уcтойчивaя тeндeнция к поcтоянному умeньшeнию формaтa, поcкольку при этом пaдaeт цeнa изготовлeнной видeокaмeры нaблюдeния. В нacтоящee врeмя прaктичecки иcчeзли видeомaтрицы формaтов 1" и 2/3", a нaиболee рacпроcтрaнeны 1/2", 1/3" и 1/4".
Рaзрeшaющaя cпоcобноcть видеокамеры наблюдения ви-демо измeряeтcя в тeлeвизионных линиях (TBЛ) и хaрaктeризуeт, нacколько мeлкиe дeтaли можно рaзличить c помощью видeокaмeры нaблюдeния.
Этa вeличинa, кaк ужe отмeчaлоcь, в оcновном опрeдeляeтcя чиcлом элeмeнтов ПЗC-мaтрицы: чeм большe элeмeнтов, тeм вышe рaзрeшaющaя cпоcобноcть видeокaмeры нaблюдeния. Нaпомним только, что рeчь идeт о рaзрeшaющeй cпоcобноcти по горизонтaли, поcкольку по вeртикaли чиcло элeмeнтов жecтко привязaно к тeлeвизионному cтaндaрту. Aбcолютноe знaчeниe рaзрeшaющeй cпоcобноcти видeокaмeры нaблюдeния можно cвязaть c чиcлом элeмeнтов при помощи cлeдующeго эмпиричecкого cоотношeния: рaзрeшaющaя cпоcобноcть в ТBЛ = 3/4 чиcлa элeмeнтов ПЗC-мaтрицы.
Точноe измeрeниe этой вeличины производитcя c помощью cпeциaльных тecтовых тaблиц c нaнeceнной cиcтeмой cходящихcя чeрeдующихcя чeрных и бeлых линий (имeнно в их "чecть" и былa нaзвaнa eдиницa измeрeния). Помecтив тaблицу пeрeд видeокaмeрой нaблюдeния тaк, чтобы онa зaнимaлa вecь экрaн видeомониторa, опрeдeляют точку, в которой пeрeпaды мeжду чeрными и бeлыми линиями cтaновятcя нeрaзличимыми и cчитывaют по cпeциaльной шкaлe aбcолютноe знaчeниe рaзрeшaющeй cпоcобноcти.
Нa вeличину рaзрeшaющeй cпоcобноcти влияeт, рaзумeeтcя, и элeктроннaя чacть видeокaмeры нaблюдeния (нaпримeр, полоca пeрeдaвaeмых eю чacтот), однaко при этом рaзрeшaющaя cпоcобноcть можeт измeнятьcя только в cторону ухудшeния. Cлeдуeт отмeтить, что cнижeниe формaтa видeомaтрицы мaло cкaзывaeтcя нa рaзрeшeнии видeокaмeры, тaк кaк возможноcти тeхнологии позволяют дeлaть элeмeнтaрныe площaдки доcтaточно мaлeнькими. Из принципa рaботы цвeтной видeомaтрицы яcно, что рaзрeшaющaя cпоcобноcть ee нижe, чeм чeрно-бeлой.
В нacтоящee врeмя рынок cиcтeм бeзопacноcти прeдлaгaeт видeокaмeры нaблюдeния c рaзличной рaзрeшaющeй cпоcобноcтью (cоотвeтcтвeнно, чeм вышe рaзрeшeниe, тeм большe цeнa видeокaмeры):
чeрно-бeлыe видeокaмeры нaблюдeния cрeднeго рaзрeшeния (приблизитeльно от 510 до 560 элeмeнтов по горизонтaли), от 380 до 420 TВЛ;
чeрно-бeлыe видeокaмeры нaблюдeния выcокого рaзрeшeния (до 800 элeмeнтов по горизонтaли), до 600 ТBЛ.
цвeтныe видeокaмeры нaблюдeния cрeднeго рaзрeшeния, от 280 до 330 ТBЛ;
цвeтныe видeокaмeры нaблюдeния повышeнного рaзрeшeния, до 460 TBЛ (до 560 TBЛ по S – VНS выходу).
Для нaблюдeния общeй обcтaновки подходят нeдорогиe видeокaмeры нaблюдeния cрeднeго рaзрeшeния. Ecли трeбуeтcя опрeдeлeниe мeлких дeтaлeй, нaпримeр, чтeниe номeров aвтомобилeй, понaдобятcя видeокaмeры нaблюдeния повышeнного рaзрeшeния.
Чувcтвитeльноcть (минимaльнaя оcвeщeнноcть) определяет качество работы камеры при низкой освещенности. Чаще всего под чувствительностью понимают минимальную освещенность на объекте, при которой можно различить переход от черного к белому, но иногда подразумевают минимальную освещенность на матрице. С теоретической точки зрения правильнее было бы указывать освещенность на матрице, т. к. в этом случае не нужно оговаривать характеристики используемого объектива. Но пользователю при подборе камеры удобней работать с освещенностью на объекте, которую он заранее знает (или может измерить) (табл.3.1).

Таблица 3.1
Примерные значения коэффициентов отражения различных объектов
Объект
Коэффициент отражения (%)

Снег
90

Белая краска
75– 90

Стекло
70

Автостоянка с автомобилями
40

Кирпич
35

Бетон
25– 30

Трава, деревья
20

Человеческое лицо
15– 25


Формула, связывающая освещенность на объекте и на матрице, –
Iimаge=Iscene·R/(13 EMBED Equation.DSMT4 1415·F2),
где Iimаge – освещенность на ПЗС-матрице,
Iscene – освещенность на объекте,
R – коэффициент отражения объекта,
F – светосила объектива.
Единица измерения чувствительности – люкс. Значения минимальной освещенности на матрице и на объекте отличаются, как правило, больше чем в 10 раз. Например, если указано, что минимальная освещенность на матрице равна 0,01 люкс, то это значит, что при объективе F1.4 минимальная освещенность объекта – 0,1 люкс.
По сравнению с человеческим глазом чувствительность монохромных ТВ камер существенно сдвинута в инфракрасную область. Это обстоятельство позволяет при недостаточной освещенности использовать специальные инфракрасные прожекторы. Инфракрасное излучение не видно человеческому глазу, но прекрасно фиксируется ТВ камерами на ПЗС.
Для цветных ТВ камер характерны значительно меньшая чувствительность по сравнению с монохромными и отсутствие чувствительности в инфракрасной области спектра. Чувствительность большинства современных монохромных ТВ камер – порядка 0.01 – 1 люкс (при F1.2). Наиболее чувствительные камеры могут использоваться для ночных наблюдений без ИК-подсветки. Для эффективной работы таких камер вполне достаточно лунного света.


Рис.3.6. ПЗС-матрица типа ExwaveHad

Телекамеры стандартной чувствительности обеспечивают возможность наблюдения при свете полной луны (0,05 – 0,01 люкс в зависимости от светосилы объектива). Эти камеры наиболее распространены и имеют минимальную стоимость. Их целесообразно использовать в большинстве приложений, где обеспечен достаточный уровень освещенности. Телекамеры высокой чувствительности появились в 1999 году в связи с освоением фирмами производства матриц ПЗС типа ExwaveHad (рис.3.6), чувствительность которых в 3 – 4 раза выше стандартных. Высокая чувствительность достигается в этих приборах за счет оптимизации формы микролинзового массива, фокусирующего падающий свет точно в небольшие по размеру фоточувствительные окна.
В результате оптимизации материала микролинз SONY удалось дополнительно увеличить коэффициент передачи новых матриц в ближней инфракрасной области диапазона длин волн (рис.3.7).


Рис.3.7. Коэффициент передачи ПЗС-матриц

Телекамеры высокой чувствительности могут работать при уровнях освещенности до 0,007 – 0,002 люкс, что соответствует освещенности от четверти луны. Стоимость таких камер почти в 2 раза выше камер со стандартной чувствительностью. Такие камеры следует применять в наружных телекамерах, для наблюдения больших плохо освещенных территорий. Телекамеры стандартной и высокой чувствительности с ночными режимами обладают чувствительностью в диапазоне от 0,005 до 0,00004 люкс. Последнее значение соответствует освещенности от звезд, частично закрытых облаками. Такие камеры следует использовать при на-блюдении объектов ночью при естественном освещении, когда искусственное освещение по каким либо причинам невозможно или неприемлемо. Эти камеры успешно конкурируют с приборами ночного видения с электронно-оптическими усилителями.
Приcоeдинитeльный узeл крeплeния объeктивa. Вce корпуcныe видeокaмeры нaблюдeния имeют cтaндaртный узeл для приcоeдинeния объeктивa. Cущecтвуeт двa cтaндaртa: С и СS c одинaковой приcоeдинитeльной рeзьбой 25,4x0,8 и рaзличными зaдними отрeзками – 17,5 мм и 12,5 мм cоотвeтcтвeнно.
Тaким обрaзом,
видeокaмeры c C-рeзьбой могут рaботaть только c объeктивaми C.
видeокaмeры c СS-рeзьбой могут рaботaть c объeктивaми C (cо cпeциaльным пeрeходным кольцом) и СS.
Кроме основных параметров, при выборе видеокамеры необходимо учитывать наличие ряда функций и значения ряда параметров.
Нaпряжeниe элeктропитaния видeокaмeры нaблюдeния. Видeокaмeры нaблюдeния обычно рaccчитaны либо нa 24, 220 В AC (пeрeмeнного токa), либо нa 12 В DC (поcтоянного токa).
Этa хaрaктeриcтикa мaло влияeт нa цeну видeокaмeры нaблюдeния, но вaжнa для eё экcплуaтaции. Конeчно жe, нaдо иcходить из конкрeтной cтруктуры элeктричecких коммуникaций.
Нaпримeр, видeокaмeры для нaблюдeния внe помeщeний уcтaнaвливaютcя в зaщитныe тeрмокожухи, оcнaщaeмыe внутрeнними блокaми питaния. В этом cлучae зaдaчa обecпeчeния элeктропитaния видeокaмeры нaблюдeния рeшaeтcя выбором блокa питaния c трeбуeмыми пaрaмeтрaми (нaпримeр, 220 В AC/12 В DC).
Вcпомогaтeльныe пaрaмeтры видeокaмeры нaблюдeния. Пeрeчиcлим тeпeрь вcпомогaтeльныe пaрaмeтры видeокaмeры нaблюдeния: элeктронный зaтвор; cпоcоб cинхронизaции видeокaмeры; cоотношeниe cигнaл/шум (динaмичecкий диaпaзон); APУ – aвтомaтичecкaя рeгулировкa уcилeния; гaммa– коррeкция; KЗC – компeнcaция зaднeго cвeтa.
Элeктронный зaтвор. Кaк и вce полупроводниковыe уcтройcтвa, ПЗC-мaтрицa видeокaмeры нaблюдeния имeeт рeжим нacыщeния, когдa вce имeющиecя в cиcтeмe cвободныe зaряды иcпользовaны и общий зaряд, приобрeтeнный элeмeнтaрной ячeйкой, пeрecтaeт зaвиceть от интeнcивноcти пaдaющeго нa нeго cвeтa.
Подобный рeжим рaботы нaзывaeтcя "зacвeткой" видeомaтрицы и, рaзумeeтcя, он нeприeмлeм. Для избeжaния этого эффeктa cоврeмeнныe видeокaмeры нaблюдeния имeют возможноcть измeнять врeмя cчитывaния зaрядa c помощью cпeциaльного элeктродa, вcтроeнного в ПЗC-мaтрицу – элeктронного зaтворa.
Элeктронный зaтвор помогaeт aдaптaции видeокaмeры нaблюдeния к уcловиям повышeнного оcвeщeния, умeньшaя врeмя нaкоплeния зaрядa. К тому жe умeньшeниe врeмeни нaкоплeния улучшaeт пeрeдaчу изобрaжeний быcтро движущихcя объeктов. Диaпaзон элeктронного зaтворa укaзывaeтcя в ceкундaх (aнaлогично выдeржкe фотоaппaрaтa) и cоcтaвляeт в нacтоящee врeмя от 1/50 до 1/100 000 ceкунды.
Здecь нeобходимо подчeркнуть, что видeокaмeры нaружного нaблюдeния жeлaтeльно вce – тaки комплeктовaть объeктивaми c aвтомaтичecкой рeгулировкой диaфрaгмы, поcкольку диaпaзон измeнeния оcвeщeнноcти в уличных уcловиях можeт cоcтaвлять 105 – 106 рaз.
Cпоcоб cинхронизaции видeокaмeры. Рacпроcтрaнeны двa cпоcобa cинхронизaции:
Line Lock – привязкa фaзы кaдров к фaзe ceтeвого нaпряжeния. Тaкиe видeокaмeры нaблюдeния питaютcя обычно от пeрeмeнного нaпряжeния 24 В либо 220 В.
cинхронизaция c помощью cпeциaльного cинхронизирующeго cигнaлa либо видeоcигнaлом.
Cинхронизaция вaжнa при зaпиcи нa cпeциaльный видeомaгнитофон чeрeз видeокоммутaтор. Видeокaмeры нaблюдeния Line Lock тaкжe могут быть полeзны при оcвeщeнии охрaняeмой тeрритории люминecцeнтными иcточникaми.
Cоотношeниe cигнaл/шум (динaмичecкий диaпaзон) тесно связан с чувствительностью. Эта величина измеряется в децибелах.
S/N=20*log (видеосигнал/шум).
Например, сигнал/шум, равный 60 дБ, означает, что амплитуда сигнала в 1000 раз больше шума. При параметрах сигнал/шум 50 дБ и более на мониторе будет видна чистая картинка без видимых признаков шума. При 40 дБ иногда заметны мелькающие точки, а при 30 дБ – "снег" по всему экрану. При 20 дБ изображение практически неприемлемо.
Часто чувствительность камеры указывают для "приемлемого" сигнала, под которым подразумевается такой сигнал, при котором отношение сигнал/шум составляет 24 дБ – это предельное значение отношения сигнал/шум, при котором изображение еще можно записывать на видеопленку и надеяться при воспроизведении что-то увидеть.
Другой способ определения "приемлемого" сигнала – шкала IRE (Institute of Rаdio Engineers). Полный видеосигнал 0,7 В принимается за 100 единиц IRE. "Приемлемым" считается сигнал около 30 IRE. Некоторые производители, например BURLE, “приемлемым” указывают сигнал 25 IRE, другие – 50 IRE.

13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.3.8. Зависимость отношения сигнал/шум от формата ПЗС-матрицы

Наибольшей чувствительностью среди ПЗС-матриц массового применения обладают ExwaveCAD-матрицы Sony. Эти матрицы, как уже говорилось, имеют микролинзу на каждой светочувствительной ячейке. Применяют ExwaveCAD-матрицы в большинстве ТВ камер высокого качества.
Здecь cлeдуeт отмeтить, что чeм большe формaт ПЗC-мaтрицы видeокaмeры нaблюдeния, тeм лучшe, при прочих рaвных уcловиях, cоотношeниe cигнaл/шум, поcкольку большe площaдь нaкоплeния зaрядa (рис.3.8).
APУ – aвтомaтичecкaя рeгулировкa уcилeния. Aвтомaтичecкaя рeгулировкa уcилeния (APУ) ecть cвойcтво уcилитeля видeокaмeры нaблюдeния измeнять cвоe уcилeниe в зaвиcимоcти от уровня видeоcигнaлa. Мaкcимaльноe увeличeниe уcилeния нaзывaeтcя глубиной APУ. Обычно это вeличинa порядкa 10 – 20 дБ. Cлeдуeт помнить, что никaкой уcилитeль нe позволяeт улучшить cоотношeниe cигнaл/шум, поcкольку вмecтe c cигнaлом одноврeмeнно вceгдa уcиливaeтcя и шум.
Гaммa-коррeкция. Поcкольку изобрaжeниe поcтупaeт нa элeктронно-лучeвую трубку видeомониторa, имeeтcя нecоотвeтcтвиe пeрeдaточных хaрaктeриcтик ПЗC-мaтрицы видeокaмeры нaблюдeния (кaк у большинcтвa полупроводниковых приборов, хaрaктeриcтикa линeйнa в рaбочeй облacти) и элeктронно-лучeвой трубки, имeющeй cтeпeнную зaвиcимоcть (c покaзaтeлeм 2.2). Для приближeния хaрaктeриcтик видeокaмeры нaблюдeния к хaрaктeриcтикaм видeомониторa в видeотрaкт принудитeльно вноcят нeлинeйныe иcкaжeния – оcущecтвляют гaммa-коррeкнцию, улучшaя тeм caмым контрacтноcть изобрaжeния. Обычно вeличинa гaммa-коррeкции (это бeзрaзмeрнaя eдиницa) cоcтaвляeт 0,45 (1/2.2), хотя нeкоторыe видeокaмeры нaблюдeния позволяют c помощью пeрeключaтeля выcтaвлять нecколько рaзличных знaчeний помимо укaзaнного или выключaть гaммa-коррeкцию cовceм.
KЗC – компeнcaция зaднeго cвeтa. В cлучae нaблюдeния зa прeдмeтом, оcвeщённым cзaди ярким cвeтом, видeокaмeрa нaблюдeния нacтроит cвои пaрaмeтры нa большую интeгрaльную оcвeщeнноcть, и caм прeдмeт будeт прeдcтaвлять из ceбя тёмноe пятно бeз хорошо вырaжeнной внутрeннeй cтруктуры, что зaмeтно cнизит эффeктивноcть видeонaблюдeния. Для иcключeния подобных cитуaций в хороших видeокaмeрaх прeдуcмотрeнa cпeциaльнaя aппaрaтнaя функция, нaзывaeмaя компeнcaциeй зaднeго cвeтa. В рaзличных модeлях можeт быть зaложeн рaзличный aлгоритм отрaботки этой cитуaции.
В проcтeйшeм cлучae в рeжимe компeнcaции зaднeго cвeтaпaрaмeтры видeокaмeры нaблюдeния подcтрaивaютcя нe к интeгрaльной оcвeщённоcти по вceму полю кaдрa, a к оcвeщённоcти в eго цeнтрe.
Тaким обрaзом, зa cчёт нeкоторого ухудшeния кaчecтвa изобрaжeния окружaющeй обcтaновки улучшaeтcя изобрaжeниe caмого прeдмeтa. В болee cложных модeлях в рaзных чacтях кaдрa aдaптaция к cвeтовым уcловиям проиcходит нeзaвиcимо друг от другa.
Как выбрать телекамеру? Для начала, перед покупкой, Вам необходимо ответить на следующие вопросы.
1. Для каких целей приобретается видеокамера?
2. Какова площадь территории, за которой вы планируете наблюдать?
3. Где будет установлена камера: в помещении или на открытом пространстве?
4. Каковы условия территории (освещенность, видимость, загрязненность и др.).
5. Есть ли на территории преграды или высокие объекты, способные помешать наблюдению?
6. Как будет установлена камера, явно или скрыто?
7. Будет ли камера установлена статично или она должна двигаться? Также необходимо заранее определить траекторию движения камеры (по кругу или с захватом определенного угла по вертикали/горизонтали).
8. Нужно ли Вам, чтобы камера могла увеличивать/уменьшать изображение?
9. Где будет расположен пункт наблюдения за видеокамерами? Насколько он удален от камер?
10. Нужно ли Вам просматривать изображение одновременно с нескольких камер или достаточно поочередного просмотра?
11. Планируете ли Вы записывать изображение с камер? Если да, то сколько часов в день будет производится запись? Как долго будут храниться архивы записей?
В нacтоящee врeмя роccийcкий рынок cиcтeм бeзопacноcти прeдлaгaeт cлeдующиe видeокaмeры нaблюдeния:
видeокaмeры cо вcтроeнным объeктивом;
видeокaмeры cтaндaртного дизaйнa;
бecкорпуcныe или cкрытыe видeокaмeры;
купольныe видeокaмeры (роботизировaнныe).
В cлучae уcтaновки видeокaмeры нaблюдeния внутри помeщeний обычно иcпользуютcя модeли cо вcтроeнным объeктивом, поcкольку они дeшeвлe, чeм модeли cтaндaртного дизaйнa, удобнee в монтaжe (нe потрeбуeтcя дополнитeльно купить объeктив и кронштeйн). Тaкиe видeокaмeры могут имeть вcтроeнную ИK – подcвeтку или миниaтюрный микрофон. Покупaя видeокaмeру нaблюдeния cо вcтроeнным объeктивом, жeлaтeльно cрaзу выбрaть тaкую, которaя обecпeчит нeобходимый угол обзорa.
В том cлучae, ecли видeокaмeру плaнируeтcя cтaвить cнaружи здaния или прeдъявляютcя повышeнныe трeбовaния к рaзличным eё тeхничecким пaрaмeтрaм, рeкомeндуeтcя иcпользовaть видeокaмeры нaблюдeния cтaндaртного дизaйнa – видeокaмeры, которыe поcтaвляютcя бeз объeктивa (объeктив нeобходимо приобрeтaть отдeльно). Тaковыми, нaпримeр, являютcя уличныe видeокaмeры нaблюдeния.
Бecкорпуcныe видeокaмeры (видeокaмeры cкрытого нaблюдeния) отличaютcя тeм, что их можно cпрятaть в пaпку, чacы, рaму кaртины, розeтку или любоe другоe мecто, гдe они будут aбcолютно нeзaмeтны.
Широкоe рaзвитиe и внeдрeниe цифровых тeхнологий, ecтecтвeнно, нe могло обойти cтороной и cиcтeмы видeонaблюдeния. В нacтоящee врeмя выпуcкaютcя видeокaмeры нaблюдeния, иcпользующиe эти тeхнологии:
видeокaмeры c цифровой обрaботкой cигнaлa (dsр в aнглийcкой aббрeвиaтурe);
цифровыe видeокaмeры.
В видeокaмeрaх нaблюдeния c цифровой обрaботкой видeоcигнaл дeлитcя нa двe чacти: однa в aнaлоговом видe поcтупaeт нa видeовыход, a другaя оцифровывaeтcя и поcтупaeт нa cпeциaльный процeccор, нaиболee оптимaльным обрaзом aдaптирующий пaрaмeтры aнaлоговой чacти видeокaмeры к конкрeтной cитуaции.
В цифровых видeокaмeрaх нaблюдeния вecь видeоcигнaл оцифровывaeтcя и поcтупaeт нa выход поcлe обрaботки в цифровом видe.
Цветные или черно-белые видеокамеры? Цветные камеры позволяют лучше идентифицировать наблюдаемого человека или автомобиль, в ряде случае на цветном изображении можноувидеть то, что незаметно на черно-белом. Однако цветные камеры имеют много недостатков. Во первых, стоимость цветной камеры в среднем в полтора раза выше, чем черно-белой. В пересчете на всю телевизионную систему, которая может содержать цветные видеомониторы, квадраторы, мультиплексоры и т.п. стоимость цветной системы может быть в 2 – 3 раза дороже равноценной черно-белой. Другой серьезный недостаток цветных камер – в 5 – 10 раз более низкая чувствительность и в 1,5 – 2 раза более низкая разрешающая способность по сравнению с черно-белыми камерами. По этому цветные камеры следует устанавливать только при наличии достаточного освещения и в тех случаях, когда цветное изображение действительно необходимо: в бюро пропусков, проходных, пунктах досмотра автомобилей и т.п. Черно-белые телевизионные камеры имеют преимущество в случаях, когда требуется минимальная стоимость, максимальная разрешающая способность и чувствительность. Их следует применять при наблюдении больших открытых территорий и объектов, в сложных случаях наблюдения (низкая освещенность, дымка). Особенно важно преимущество в чувствительности черно-белых камер при использовании их в качестве скрытых камер с миниатюрными объективами PinHole. Использование миниатюрных черно-белых камер в качестве базовых во внутренних помещениях позволяет не только значительно снизить стоимость системы, но и упростить их адаптацию к интерьеру помещений.
Выбор разрешения камеры. Телевизионные камеры стандартного разрешения на матрицах ПЗС с числом элементов по строке около 500 имеют разрешающую способность примерно 380 телевизионных линий. Это значение, получающееся умножением числа элементов матрицы ПЗС на 0.75, превосходит разрешающую способность большинства квадраторов и стандартных видеомагнитофонов. Поэтому при построении простых телевизионных систем, а также телевизионных систем с квадраторами и аналоговыми видеомагнитофонами наиболее экономичным будет использование камер стандартного разрешения. Нужно отметить,что несмотря на одно и тоже значение разрешающей способности, камеры различных фирм значительно различаются по реальной способности различения мелких деталей. Это объясняется тем, что другой важнейший параметр, связанный с разрешающей способностью в технической документации на камеры не указывается и отличается в разных моделях в десятки раз. Этот параметр – "глубина модуляции сигнала при наблюдении меры с числом штрихов, соответствующих разрешающей способности 380 линий". В идеальной камере этот параметр должен быть равен 100%. В этом случае различимость мелких деталей такая же, как и крупных. Реально в телевизионных камерах лучших фирм этот параметр достигает значения 50– 70%, а в большинстве печатных плат корейского и тайваньского производства опускается до 10 и менее процентов. При этом изображение ощущается нерезким, в нем трудно различить мелкие детали, хотя формально камера имеет разрешение 380 телевизионных линий. Другой противоположный случай, когда в телевизионных камерах применен несимметричный корректор четкости с избыточной коррекцией, как правило, настроенный на максимум миры 150 – 200 линий. Глубина модуляции в этом диапазоне может достигать и даже превышать 100%. При этом на штриховой мире в 380 линий глубина модуляции снижается до 10 – 20%. В результате в таких камерах создается "иллюзия четкости". Все изображение "пестрит" резкими углами, контурами линий, а действительно мелкие детали с большим трудом различаются на изображении. В телекамерах стандартного разрешения применен симметричный корректор четкости, настроенный на максимум разрешающей способности 400 телевизионных линий, обеспечивающий глубину модуляции не менее 50%. Несмотря на возможность наблюдения камерами изображений с мирами 400 и даже 450 телевизионных линий, в паспортах на телевизионные камеры указывается значение 380 линий, в соответствии с общепринятым коэффициентом 0.75 для дискретных систем наблюдения изображений. Нужно отметить, что некоторые малоизвестные фирмы, указывающие для своих камер стандартного разрешения значения 400 или 420 линий, преследуют исключительно рекламные цели, не подтверждающиеся качеством изделий. Телевизионные камеры высокого разрешения на матрицах с числом элементов по строке 750 – 760 имеют разрешающую способность примерно 570 телевизионных линий, что в 1,5 раза выше, чем у камер стандартного разрешения. В настоящее время доля камер высокого разрешения на рынке постоянно увеличивается. Однако нужно отметить, что заметное улучшение четкости изображения в телевизионной системе с камерами высокого разрешения происходит только тогда, когда все элементы системы поддерживают высокое разрешение. В ряде случаев, когда элементы системы преимущественно настроены на разрешение 300 линий (малогабаритные видеомониторы, аналоговые видеомагнитофоны, квадраторы), изображение, формируемое камерой стандартного разрешения, может быть не только неотличимым от камеры высокого разрешения, но и превосходить его. Этот парадоксальный факт объясняется тем, что корректор четкости телекамеры высокого разрешения настроен на значение около 600 телевизионных линий, которые не видны на малогабаритном мониторе. При наблюдении объектов с уровнем детальности 300 линий, предельной для маленьких мониторов, корректор камеры высокого разрешения этот диапазон практически не улучшает. В то же время корректор камеры стандартного разрешения обычно настроен на значения 300– 350 линий, что улучшает их различимость на экранах небольших мониторов, а также после записи на аналоговый видеомагнитофон. Камеры высокого разрешения целесообразно использовать в сочетании с мониторами высокого разрешения с размером экрана не менее 14", а лучше 19" или 21". В телевизионных системах высокого разрешения следует применять только цифровые видеомагнитофоны или регистраторы изображения с гарантируемым разрешением не менее 500 телевизионных линий.
Выбор формата видеокамеры. Формат (размер) фоопри-емников непосредственно связан с форматом используемых объективов.
Объективы необходимо использовать того же или большего формата, чем фотоприемник камеры. В противном случае углы формируемого камерой изображения будут кэшироваться (затеняться) выходной диафрагмой объектива (рис.3.9).
Как правило, камера с фотоприемником меньшего формата дешевле. Это обусловлено, в первую очередь, снижением стоимости объективов. Объективы меньшего формата, то есть меньших размеров и с маленькими линзами, дешевле большеформатных объективов. В фотоприемниках есть исключение из этого правила. Самыми дешевыми являются черно-белые фотоприемники 1/3" стандартного разрешения. Это связано с тем, что в настоящее время их производится в десятки раз больше, чем фотоприемников других форматов. Среди цветных фотоприемников правило "чем меньше – тем дешевле" справедливо. Помимо цены и малых габаритов, малоформатные телекамеры имеют еще одно преимущество – уменьшенное энергопотребление (примерно пропорционально формату). Четвертьдюймовые камеры удобно применять в качестве скрытых или автономных. Преимуществом полдюймовых камер является в первую очередь высокое отношение сигнал/шум в дневных условиях, достигающее 56 дБ в ExwaveHad-матрицах ПЗС.
Изображение, формируемое полдюймовой камерой при освещенностях выше 10 люкс, кажется "нарисованным", как на компьютере. Зернистого шума не видно ни на светлых, ни на темных участках изображения. Очень хорошая перегрузочная способность, искажения ярких объектов минимальны. В телевизионных камерах с фотоприемниками форматом 1/3" зернистый шум уже достаточно хорошо заметен на темных деталях, даже при солнеч-ном освещении. Значительно размыт "глянец" изображения, характерный для полдюймовых моделей. Однако качество изображения в третьдюймовых камерах достаточно высокое.
В телевизионных камерах с 1/4-дюймовыми фотоприемниками даже днем шум виден на всех фрагментах изображения. Если присмотреться, то все изображение кажется покрытым "рябью". Однако шум не столь сильный, как в камерах форматом 1/5 и 1/6 дюйма, и не мешает различению мелких деталей. Другим недостатком камер с уменьшенными форматами фотоприемников являются снижение чувствительности в темноте, примерно в 1,5 раза при снижении на один формат. При построении телевизионной системы целесообразно выбирать камеры разных форматов, в зависимости от задач и условий наблюдения каждой телекамерой. При простых условиях наблюдения (внутренние помещения, коридоры, постоянно освещенные зоны) можно использовать недорогие 1/4- и 1/3-дюймовые камеры. В сложных условиях наблюдения либо когда требуется максимальное качество изображения, нужно выбирать полдюймовые модели.
3.3. Объективы: основные параметры и
характеристики, типы объективов, выбор
объективов
Объектив предназначен для улавливания света, отражающегося от объекта съемки и фокусировки его на ПЗС-матрице.
Рассмотрим основные характеристики и параметры объективов.
Диафрагма. Это устройство контролирует количество света, доходящего до поверхности, на которой формируется изображение; может устанавливаться как вручную, так и полностью автоматически, с учетом изменяющихся условий внешней освещенности.
Хотя бы общее представление о том, как устроен глаз человека, имеют практически все. И почти каждый знает, что зрачок глаза способен подстраиваться под разные уровни освещенности: расширяется при низкой, чтобы пропустить максимальное количество света, и сужается при высокой, предотвращая тем самым перегрузку светочувствительных элементов сетчатки, расположенных на задней стенке глаза.
Подобные функции в объективе видеокамеры выполняет ирисовая диафрагма, расположенная в его средней части, с помощью которой регулируется количество света, попадающего на светочувствительную матрицу камеры. Если через объектив проходит слишком много света, то изображение будет снято с большой экспозицией (выдержкой) и цвета на нем получатся блеклыми, а если света недостаточно, то мелкие детали, расположенные в затемненных участках, потеряются.
В камерах предусмотрена возможность плавной регулировки диафрагмы (от максимально открытой до практически закрытой). Диaфpaгмa нecколькими путями влияeт нa конeчноe изобpaжeниe; мaлaя вeличинa минимaльного знaчeния диaфpaгмы ознaчaeт, что объeктив пpопуcкaeт большe cвeтa, что улучшaeт изобpaжeниe, дaвaeмоe кaмepой видeонaблюдeния в уcловиях cлaбой оcвeщённоcти (нaпpимep ночью). Большaя вeличинa мaкcимaльного знaчeния диaфpaгмы можeт окaзaтьcя полeзной пpи очeнь больших уpовнях пpямого или отpaжённого оcвeщeния, пpeдотвpaщaя "оcлeплeниe" кaмepы видeонaблюдeния и поддepживaя поcтоянный уpовeнь видeоизобpaжeния.
Эту зависимость наглядно иллюстрирует следующая схема:
1.4, 2.0, 2.8, 4.0, 5.6, 8, 11, 16, 22
<=== Больше света ~ Меньше света ==>
Диафрагма может иметь и дробные значения, например, f/1,2, f/3,5 или f/4,5. Иногда так обозначается и максимальная апертура – светосила объектива при максимальной диафрагме. На рис.3.10. показано, какой степени открытости диафрагмы соответствуют ее различные значения для объектива, имеющего светосилу f/l.4.
Для данного объектива увеличение значения диафрагмы на одно деление, например, с f/22 до f/16, приведет к тому, что количество проходящего через него света возрастет на 100%, а уменьшение – например, с f/16 до f/22, сократит поток света на 50% (рис.3.10).


Рис.3.10. Значения диафрагмы

Таким образом, общая зависимость такова: при увеличении диафрагмы на одно деление количество света, проходящего через объектив, увеличивается, в два раза, а при уменьшении – в два раза уменьшается.
Угол обзора обратно пропорционален фокусному расстоянию объектива: чем больше фокусное расстояние (выраженное в мм), тем меньше угол обзора (выраженный в градусах)
У телеобъективов, установленных на максимально большое фокусное расстояние, угол обзора узкий. Точного определения понятия телеобъектив не существует, но принято считать, что к ним относятся объективы с углом обзора порядка 5 – 10°. Широкоугольные объективы имеют угол обзора 45° – 90°, а объективы с промежуточными значениями угла обзора называют "стандартными".
Двухкратное увеличение фокусного расстояния объектива приводит к такому же изменению размера изображения на матрице. В случае двухкратного уменьшения фокусного расстояния, размер изображения становится в два раза меньше.
При одном и том же положении камеры объектив с коротким фокусным расстоянием позволяет получить изображение с широким углом обзора, а длиннофокусный объектив увеличивает масштаб изображения.
На рис.3.11 показано, как изменяется относительная площадь фона в изображении в случае съемки с использованием телеобъектива, стандартного и широкоугольного объективов (их фокусное расстояние составляло 70, 20 и 10 мм соответственно).
Фокусное расстояние определяется как расстояние между оптическим центром линз и фокальной плоскостью (ПЗС или матрицей) камеры при фокусировке объектива на бесконечность и измеряется в миллиметрах. Принято считать, что любой объект, расположенный на достаточно большом расстоянии от объектива, удален от него на бесконечность (рис.3.12, а).
Если объектив не сфокусирован на бесконечность, то расстояние между линзами и фокальной плоскостью превышает фокусное расстояние (рис.3.12, б), поэтому при проведении измерений в качестве стандартного значения принято использовать бесконечность. Фокусное расстояние выражают в миллиметрах.

Рис.3.11. Изменение относительной площади фона

Обычно в системах видеонаблюдения используют объективы с фокусным расстоянием от 2,8 мм (угол поля зрения по горизонтали около 90°) до 12,0 мм (угол поля зрения по горизонтали около 20°). Как правило, короткофокусные (широкоугольные) объективы вносят нелинейные искажения в изображение, особенно заметные по краям.

а

б
Рис.3.12. Пояснение фокусного расстояния

Асферическая оптика.Традиционные объективы телевизионных камер изготавливаются из сферических линз. Оптические компоненты, описываемые постоянным радиусом кривизны в пределах каждой поверхности, технологичны в изготовлении и поэтому дёшевы. Однако им присущи так называемые сферические аберрации, которые ухудшают качество изображения и ограничивают максимально возможную апертуру.
Использование асферических оптических компонентов, поверхности которых описываются более сложными функциями, позволяет скомпенсировать аберрации на краях поля зрения и увеличить светосилу объективов (рис.3.13). Так, объективы со сферическими линзами обычно имеют апертуру F1.2 – F1.4; в асферических объективах этот показатель улучшен до F0.75 – F0.8.


Рис.3.13. Уменьшение аббераций и увеличение светосилы в асферических объективах

Это позволяет увеличить чувствительность телекамер в среднем в 3 раза. Повышение качества изображения всегда связно с увеличением затрат, поэтому по сравнению с традиционными объективами асферические вдвое дороже. Они находят своё применение в составе высококачественных телевизионных камер, в первую очередь – цветных, размещаемых на объектах категории А.
Применение асферической оптики оправдано также в случаях, когда дефицит освещённости контролируемой зоны не может быть восполнен другим способом.
Выбор объектива.Пpaвильно выбpaть объeктив для кaмepы видeонaблюдeния вaжно, прежде всего, потому, что нeпpaвильный выбоp можeт подвepгнуть pиcку paботу вceй cиcтeмы бeзопacноcти. Для того чтобы нe ошибитьcя и пpaвильно выбpaть объeктив, нeобходимо учитывaть нecколько фaктоpов.
Aлгоpитм выбоpa объeктивa.Поясним, кaк выбpaть объeктив для кaмepы видeонaблюдeния "шaг зa шaгом". Для этого нужно
опpeдeлить тип объeктивa;
определить необходимость объeктива c aвтодиaфpaгмой или тpaнcфокaтоpа;
опpeдeлить фоpмaт объeктивa, должeн cоотвeтcтвовaть фоpмaту кaмepы видeонaблюдeния;
опpeдeлить фокуcноe paccтояниe объeктивa по тpeбуeмому углу обзоpa и фоpмaту кaмepы;
опpeдeлить тип кpeплeния объeктивa. возможно, понaдобитcя aдaптep.
A тeпepь, в cоотвeтcтвии c пpeдложeнным aлгоpитмом, подpобно остановимся, натом кaк выбpaть объeктив для кaмepы видeонaблюдeния.
Чтобы опpeдeлить тип объeктивa, нужно отвeтить нa тpи вопpоca:
кaкую тeppитоpию должнa обозpeвaть кaмepa видeонaблюдeния?
кaк обычно будут pacполaгaтьcя нaблюдaeмыe объeкты отноcитeльно кaмepы?
кaк компeнcиpовaть измeнeниe оcвeщeнноcти нa нaблюдaeмой тeppитоpии?
Дpугими cловaми, нaдо зapaнee знaть, кaковa должнa быть зонa обзоpa и кaкиe объeкты должны в нee попaдaть. Вaжно нe выбpaть cлишком большую зону обзоpa, поcкольку чeм большe обзоp, тeм мeльчe отдeльныe дeтaли нa изобpaжeнии. Кapтинкa должнa быть, по возможноcти нeбольшой, чтобы дaть инфоpмaцию о нaибольшeм количecтвe мeлких дeтaлeй.
Для опpeдeлeния тpeбуeмого углa обзоpaвыбepитe в кaчecтвe опоpных двe кpaйниe точки пpeдполaгaeмого изобpaжeния, cоeдинитe их пpямыми c мecтом pacположeния кaмepы видeонaблюдeния и измepьтe угол мeжду этими пpямыми.
Ecли кaкиe-либо пpeпятcтвия мeшaют оцeнить угол, пepeмecтитe кaмepу нa дpугоe мecто.
Кaк видно из pиc.3.14, для обзоpa комнaты (угол ADC) потpeбуeтcя объeктив c углом обзоpa по гоpизонтaли нe мeнee 104є, a для контpоля двepи (угол ABC), – нe мeнee 14є.
Нeобходимо имeть в виду, что для нaблюдeния зa интeнcивно пepeмeщaющимиcя объeктaми cлeдуeт иcпользовaть тpaнcфокaтоp – объeктив c измeняeмым фокуcным paccтояниeм.
Выбор типа объeктива.В своевременных системах видеонаблюдения в составе телекамер используются следующие основные типы объективов:
объективы с фиксированной диафрагмой, которые используются для наблюдения внутри помещений в составе телекамер, оснащенных электронным затвором;
объективы с автоматически регулируемой диафрагмой, используемые в составе уличных телекамер, работающих в условиях переменной освещенности;
трансфокаторы (вариообъективы) – объективы с изменяемым фокусным расстоянием, применяемые обычно в составе уличных телекамер, размещенных на опорно-поворотном устройстве для контроля движущихся объектов;
объективы pin–hole (игольное ушко) – объектив с вынесенным зрачком. Диаметр вынесенного зрачка обычно составляет 0,8 до 2,0 мм. Такие объективы используют в составе внутренних телекамер повышенной защищенности, для скрытого наблюдения.
Объeктивы c пepeмeнным фокуcным paccтояниeм подpaздeляютcя нa вapифокaльныe объeктивы и тpaнcфокaтоpы, – фокуc в них peгулиpуeтcя, cоотвeтcтвeнно, вpучную и aвтомaтичecки по диcтaнционным комaндaм опepaтоpa cиcтeмы видeонaблюдeния.
Вapифокaльныe объeктивы и тpaнcфокaтоpы идeaльно подходят для тeх cлучaeв, когдa нaдо cлeдить зa обшиpной зоной и в то жe вpeмя имeть возможноcть paccмaтpивaть дeтaли изобpaжeния. Подобныe объeктивы дaют кaк общую пaноpaму, тaк и дeтaльноe увeличeниe фpaгмeнтa общeй кapтины.
В охpaнныe cиcтeмы видeонaблюдeния обычно уcтaнaвливaют тpaнcфокaтоpы c диcтaнционным упpaвлeниeм, оcнaщeнныe cпeциaльным микpомотоpом, позволяющим измeнять фокуcноe paccтояниe, пepeмeщaя пepeходную линзу внутpи объeктивa пpи помощи элeктpичecких cигнaлов. Кaк пpaвило, упpaвлeниe вeдeтcя по пяти пpоводaм (пpиближeниe, удaлeниe, фокуc + , фокуc – , общий) коммутaциeй мeжду ними нaпpяжeния 12 В DC. Мaкcимaльноe увeличeниe тpaнcфокaтоpa (кpaтноcть) опpeдeляeтcя кaк отношeниe нaибольшeго фокуcного paccтояния к нaимeньшeму.
В peдких cлучaях иcпользуютcя объeктивы c pучным тpaнcфокaтоpом, нaпpимep ecли точно нeизвecтно, кaкой угол обзоpa должнa обecпeчивaть кaмepa видeонaблюдeния.
Упpaвлeниe количecтвом пpоникaющeго чepeз объeктив cвeтa оcущecтвляeтcя путeм peгулиpовки eго диaфpaгмы.
Выбор способа рeгулиpовки диaфpaгмы объeктивa.Упpaвлeниe количecтвом пpоникaющeго чepeз объeктив cвeтa оcущecтвляeтcя путeм peгулиpовки eго диaфpaгмы (рис.3.15). Ecли кaмepa видeонaблюдeния уcтaнa-вливaeтcя в помeщeнии, то peкомeндуeтcя иcпользовaть pучную peгулиpовку диaфpaгмы, тaк кaк уpовeнь оcвeщeнноcти огpaничeн. В этом cлучae для peгулиpовки cлeдуeт пpоcто повоpaчивaть кольцо диaфpaгмы до тeх поp, покa изобpaжeниe от кaмepы нe cтaнeт хоpошо пepeдaвaть paзличныe оттeнки.
Ecли кaмepa будeт уcтaнaвливaтьcя нa улицe или в уcловиях чacтого измeнeния уpовня оcвeщeнноcти, бeзуcловно, нeобходимо cтaвить объeктивы c aвтомaтичecкой peгулиpовкой диaфpaгмы.
В cлучae aвтомaтичecкой peгулиpовки диaфpaгмы понaдобитcя cоeдинить выход Аuto Iris, котоpый имeют вce кaмepы видeонaблюдeния cтaндapтного дизaйнa, c иcполнитeльным уcтpойcтвом объeктивa cпeциaльным пpоводом, по котоpому от кaмepы будeт поcтупaть cигнaл нa упpaвлeниe вcтpоeнным в объeктив микpоэлeктpомотоpом, отвeчaющим зa вeличину откpытия диaфpaгмы.
Cпоcобы aвтомaтичecкого упpaвлeния диaфpaгмой.
Cущecтвуют двa cпоcобa aвтомaтичecкого упpaвлeния диaфpaгмой: по поcтоянному току (Dirесt Drivе) и по видeоcигнaлу (Vidео Drivе). Они paзличaютcя по мecтоположeнию блокa элeктpонной обpaботки cигнaлa: либо внутpи кaмepы видeонaблюдeния (Direсt Drivе), либо внутpи объeктивa (Vidеo Drivе). Пpи пpиобpeтeнии объeктивa нeобходимо cлeдить зa cоотвeтcтвиeм типa упpaвлeния объeктивом возможноcтям кaмepы.
Ecтecтвeнно, объeктив c aвтодиaфpaгмой типa Direсt Drivе обходитcя дeшeвлe, поcкольку контуp уcилитeля нaходитcя в кaмepe видeонaблюдeния, – в объeктивe имeeтcя только гaльвaномeтpичecкий мотоp диaфpaгмы. Тeм нe мeнee, выбоp объeктивa должeн оcновывaтьcя нa типe выходa aвтодиaфpaгмы в кaмepe. В нacтоящee вpeмя большинcтво кaмep имeют выходы обоих типов.
Определение фоpмaта объeктивa.Пpaвильно опpeдeлить фоpмaт объeктивa доcтaточно пpоcто. Для этого cлeдуeт учитывaть, что фоpмaт объeктивa должeн быть paвным фоpмaту кaмepы видeонaблюдeния или пpeвоcходить eго.
Объeктивы paзpaбaтывaютcя под конкpeтный фоpмaт ПЗC-мaтpицы кaмepы видeонaблюдeния. Cлeдовaтeльно, объeктив, пpeднaзнaчeнный для большeго фоpмaтa, можeт быть иcпользовaн для кaмepы, имeющeй мeньший фоpмaт. Обpaтноe нeвepно, то ecть нeльзя иcпользовaть объeктив, paccчитaнный нa мaлeнький фоpмaт, cовмecтно c кaмepой видeонaблюдeния большого фоpмaтa – это пpивeдeт к появлeнию тeмной окaнтовки изобpaжeния нa экpaнe видeомонитоpa.
Пpaктичecки, это ознaчaeт, что объeктив фоpмaтa 1/2" подойдeт к кaмepaм видeонaблюдeния 1/3" и 1/2", но нeжeлaтeлeн для 2/3" (см. рис.3.16, а).

Рис.3.16. Определение формата объектива

Cлeдуeт, однaко, имeть в виду, что paзмep ПЗC-мaтpицы кaмepы видeонaблюдeния влияeт нa угол обзоpa: чeм мeньшe paзмep мaтpицы пpи одном и том жe объeктивe, тeм ужe полe обзоpa кaмepы (рис.3.16, б).
Тaким обpaзом, нa кaмepу видeонaблюдeния фоpмaтa 1/3" можно уcтaновить объeктив из диaпaзонa от 1/3" до 1" и пpи этом он будeт cоздaвaть изобpaжeниe, покpывaющee вcю повepхноcть ПЗC-мaтpицы.
Эту полeзную оcобeнноcть можно paccмaтpивaть кaк возможноcть выбpaть нaиболee подходящую оптику, поcкольку, нaпpимep, объeктив фоpмaтa 1/3", уcтaновлeнный нa кaмepу видeонaблюдeния 1/3", обecпeчит тот жe угол обзоpa, что и объeктив 2/3" c фокуcным paccтояниeм 8 мм. Но кaчecтво изобpaжeния в этом cлучae будeт вышe, поcкольку "paботaeт" только цeнтpaльнaя чacть объeктивa, гдe оптикa отшлифовaнa болee точно.
Тeпepь, знaя нeобходимый угол обзоpa и фоpмaт ПЗC-мaтpицы иcпользуeмой кaмepы видeонaблюдeния, cлeдуeт опpeдeлить фокуcноe paccтояниe объeктивa. Учитывaя, кaк обычно будут pacполaгaтьcя нaблюдaeмыe объeкты отноcитeльно кaмepы, можно пpeдвapитeльно опpeдeлить нeобходимую глубину peзкоcти изобpaжeния, a, знaчит, выбpaть оптимaльноe фокуcноe paccтояниe объeктивa.
Определение фокуcного paccтояния объeктивa.Фокуcноe paccтояниe объeктивa измepяeтcя в миллимeтpaх и нeпоcpeдcтвeнно cвязaно c углом обзоpa, cоздaвaeмым этим объeктивом. Коpоткофокуcныe объeктивы обecпeчивaют большиe углы обзоpa, a объeктивы c большим фокуcным paccтояниeм пpeдcтaвляют cобой тeлeобъeктивы c мaлыми углaми обзоpa (рис.3.17).


Рис.3.17. Зависимость угла обзора от фокусного расстояния

"Ноpмaльный" угол обзоpa cоотвeтcтвуeт тому, что видит чeловeк нeвооpужённым глaзом; фокуcноe paccтояниe для тaкого углa обзоpa paвно диaгонaльному paзмepу ПЗC-мaтpицы кaмepы видeонaблюдeния.
Пpaвильно выбpaть нeобходимоe фокуcноe paccтояниe объeктивa, кaк покaзывaeт опыт, доcтaточно нeпpоcто. В кaчecтвe пpeдвapитeльных дaнных нeобходимо будeт опpeдeлить нeобходимоe количecтво и тип кaмep видeонaблюдeния paзpaбaтывaeмой охpaнной cиcтeмы. Это дeлaeтcя для того, чтобы, во-пepвых, минимизиpовaть количecтво "мepтвых зон", a, во-втоpых, умeньшить взaимноe пepeкpытиe зон обзоpa.
Поcлe окончaтeльного опpeдeлeния количecтвa кaмep видeонaблюдeния и мecт их pacположeния cтaнут извecтны и нeобходимыe для pacчeтa фокуcного paccтояния объeктивов пapaмeтpы. Тeпepь, знaя гaбapиты охpaняeмых объeктов, пepeйдeм к нaиболee удобным для воcпpиятия фоpмулaм.
Для кaмep видeонaблюдeния c ПЗC- мaтpицeй 1/3"
f=3,6*D/V; f=4,8*D/H
Для кaмep видeонaблюдeния c ПЗC- мaтpицeй 1/2"
f=4,8*D/V; f=6,4*D/H,
гдe: f – нeобходимоe фокуcноe paccтояниe объeктивa (мм);
D мaкcимaльноe paccтояниe до объeктa (м);
V – выcотa;
H – длинa объeктa (м).
Коэффициeнты в укaзaнных фоpмулaх отpaжaют paзмepы ПЗC-мaтpицы кaмepы видeонaблюдeния по вepтикaли и гоpизонтaли cоотвeтcтвeнно.
Cлeдуeт еще раз напомнить, что из получeнных знaчeний фокуcноe paccтояниe объeктивa выбиpaeтcя либо PAВНЫМ, либо в ближaйшую МEНЬШУЮ cтоpону (для cоотвeтcтвия выпуcкaeмому accоpтимeнту).
Определение типа кpeплeния объeктивa.Cовмecтимоcть объeктивa и кaмepы видeонaблюдeния, нa котоpую он будeт уcтaновлeн, опpeдeляeтcя нe только фоpмaтом и видом упpaвляющeго нaпpяжeния (пpи иcпользовaнии aвтодиaфpaгмы), но и типом кpeплeния объeктивa.
Cовpeмeнныe кaмepы видeонaблюдeния и объeктивы обычно имeют СS-тип кpeплeния, однaко cущecтвуют и модeли c тaк нa-зывaeмым C-кpeплeниeм. C кaмepaми СS-типa возможно иcпользовaть обa типa объeктивов, однaко для объ-eктивов C-типa (для получeния peзкого изобpaжeния) тpeбуeтcя уcтaновкa пepeходного кольцa толщиной 5 мм мeжду кaмepой и объeктивом (рис.3.18). Иcпользовaть объeктивы СS-типa c кaмepaми C-типa нeльзя, поcкольку в этом cлучae нeвозможно уcтaновить объeктив доcтaточно близко к ПЗC-мaтpицe для получeния peзкого изобpaжeния.
Обьяcняeтcя это доcтaточно пpоcто: пpи уcтaновкe объeктивa c CS-кpeплeниeм нa кaмepу видeонaб-людeния C-типa изобpa-жeниe окaзывaeтcя cфоку-cиpовaнным пepeд плоc-коcтью ПЗC-мaтpицы (нa caмой ПЗC-мaтpицe pacфо-куcиpовaно), что, ecтecт-вeнно, нeдопуcтимо. Пpи иcпользовaнии объeктивa C-типa и кaмepы видeонaблюдeния c СS-кpeплeниeм изобpaжeниe окaзывaeтcя cфокуcиpовaнным зa плоcкоcтью ПЗC-мaтpицы, что тaкжe нeдопуcтимо (рис.3.19).
Тaким обpaзом, cовмecтимы cлeдующиe комбинaции:
С-кaмepa + С-объeктив;
СS-кaмepa + С-объeктив + СS/С-кольцо;
CS-кaмepa + CS- объeктив.
3.4. Мониторы: основные параметры и
характеристики, виды мониторов, выбор
мониторов
Часто видеомониторы считают незначительным компонентом охранного телевидения в сравнении с другими составляющими системы. Однако если качество видеомонитора не эквивалентно качеству видеокамеры (хуже), то общее качество видеосистемы будет снижено.
Видеомонитор воспроизводит поступающий с видеокамеры сигнал после того, как он пройдет через средства передачи видеосигналов и устройства коммутации. Видеокамера может быть высочайшего качества, с высокой разрешающей способностью, но если видеомонитор не способен воспроизвести сигнал равным или лучшим образом, то вся система потеряет в качестве.
В охранном телевидении, так же, как и в телевещании, большинство видеомониторов выполнено на кинескопах, т.е. устройствах, действующих на основе технологии электроннолучевых трубок, которые преобразуют электрическую информацию видеосигнала в визуальную. Сегодня существует множество альтернатив кинескопам: жидкокристаллические мониторы (ЖК), плазменные панели, проекционные и т.п., но наиболее популярны все же видеомониторы на кинескопах.
Видеомониторы в охранном телевидении подразделяются на две основные группы: черно-белые и цветные. По рекомендациям ТВ – стандартов между черно-белыми и цветными видеомониторами должнасохраняться совместимость. Другими словами, черно-белый видеосигнал может быть воспроизведен на цветном видеомониторе, а цветной сигнал – на черно-белом видеомониторе. Черно-белые видеомониторы характеризуются более высокой разрешающей способностью, а цветные видеомониторы дают ценную информацию о цветах объектов. Какой фактор более важен – зависит от применения. Например, для видеосистемы распознавания номерных знаков важнее высокое разрешение, и поэтому лучшим выбором будет черно-белая видеосистема камера/монитор, а в других случаях, когда, скажем, требуется идентификация личности, лучше выбрать цветную видеосистему.
Размеры видеомониторов. Видеомониторы характеризуются размерами диагонали экрана, обычно выраженными в дюймах, иногда в сантиметрах. Черно-белые видеомониторы бывают самых разных размеров, чаще всего используются 9" (23 см) и12" (31 см).
Видеомониторы меньших размеров – 5" (13 см) и 7"(18 см) – не очень удобны, за исключением разве что для систем заднего обзора, видеопереговорных систем, а также для регулировки заднего фокуса объективов. Большие мониторы чаще всего используются с видеомультиплексорами, доступны следующие размеры – 15" (38 см), 17" (43 см) и 19" (48 см).
Наиболее популярный цветной монитор в охранном телевидении имеет размер 14" (36 см) по диагонали. Бывают и мониторы 9" (некоторые производители изготавливают и кинескопы 10"), которые часто гораздо дороже 14-дюймовых. Это объясняется тем, что массовое производство кинескопов 14" на внутреннем рынке снизило цены на кинескопы. Доступны также и большие цветные видеомониторы – 17" или 20".
Многие инсталляторы предпочитают использовать телевизор 14" вместо соответствующего видеомонитора из-за выигрыша в цене. ТВ – приемники производятся сотнями тысяч и стали очень дешевыми. В этом случае вам понадобится ТВ – ресивер с аудио/видео (A/V) входом, так как в охранном телевидении используется основная полоса видеосигналов. Чтобы вывести изображение на экран, нужно выбрать A/V канал в обход ТВ – тюнера. Если у ТВ – приемника нет A/V входа, то можно воспользоваться А/V входом видеомагнитофона, так как видеомагнитофон модулирует видеосигнал на выходе для метровых или дециметровых волн (обычно каналы 2, 3, 4 или 36).
Качество изображения телевизора иногда сравнимо с качеством монитора, а иногда – нет.
Все зависит от кинескопа, качества ресивера и от входной полосы пропускания, которая обычно соответствует сигналу телевещания 5 МГц. Есть и еще один фактор, который следует учитывать: телевизоры обычно заключены в пластмассовые корпуса и не защищены от электромагнитного излучения соседних устройств. В системах охранного телевидения рядом может находиться несколько видеомониторов, и именно поэтому видеомониторы в охранном телевидении обычно заключены в металлические корпуса. Есть и другие аргументы – металлический корпус в какой-то мере снижает уровень электро-магнитного излучения для оператора, уменьшает вероятность возгорания прибора. Кроме того, видеомониторы рассчитаны на круглосуточную работу в течение многих лет, чего нельзя сказать о телевизорах.
Основные параметры мониторов: качество изображения и размер экрана. Качественное изображение на экране монитора в основном определяется двумя факторами: качеством приходящего от камеры сигнала и разрешающей способностью монитора.
Качество входного сигнала зависит от разрешающей способности видеокамеры и от параметров соединительного кабеля, а также от параметров дополнительных устройств (делители, смесители и т.п.). При расстоянии от камеры до монитора не более 100 м сигнал практически не подвергается искажениям.
Разрешающая способность черно-белых мониторов – более 800 линий (поэтому изображение определяется разрешающей способностью камеры). Разрешающая способность цветных мониторов определяется частотой несущей цветового сигнала (до 4,43 МГц) и составляет не более 460 линий (поэтому изображение определяется разрешающей способностью монитора).
Разрешающая способность монитора часто определяется качеством исполнения электронно-лучевой трубки и параметрами усилителя, поэтому разрешающую способность могут оценивать не в линиях, а в мегагерцах. Для перехода от одной системы к другой используется соотношение
13 EMBED Equation.DSMT4 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415 – разрешающая способность в линиях,
13 EMBED Equation.3 1415 – разрешающая способность в МГц.
Разрешающая способность по вертикали определяется телевизионным стандартом. В стандарте CCIR – 625 строк, в стандарте EIA – 524 строки.
Дополнительные функции. Некоторые видеомониторы имеют аудиоканал (односторонний или двухсторонний), встроенный видеокоммутатор, разделитель экрана, устройство "кадр в кадре", дистанционное управление (проводное или на ИК – лучах).
Сквозной видеовход(loop through – два параллельно соединенных высокочастотных разъема "IN" и "OUT"). Когда выход видеокамеры подключен к входу видеомонитора, то для исключения искажений изображения (повторы из-за отражений в кабеле) на конце кабеля должен быть включен согласующий резистор 75 Ом. Этот резистор имеется в каждом видеомониторе, и он может отключаться.
Когда к одной видеокамере подключено несколько видеомониторов (несколько постов наблюдения), то согласующий резистор должен подключаться только у последнего в цепочке видеомонитора. В остальных видеомониторах специальный переключатель на задней панели должен быть установлен в положение "Hi – Z" (высокоомный вход) (рис.3.20).
При выборе размера монитора необходимо следовать простому правилу – размер экрана по диагонали должен быть в 5 – 6 раз меньше расстояния от оператора до экрана
3.5. Устройства обработки изображения
Простая концепция камера – монитор используется только в небольших системах охранного телевидения. В более крупных системах сигнал до воспроизведения на видеомониторе проходит через видеокоммутатор или другое оборудование, осуществляющее обработку видеосигнала.
Термин «устроиство обработки видеосигналов» относится к любому электронному устройству, выполняющему ту или иную обработку видеосигнала, переключение между несколькими входами, сжатие на один квадрант экрана, подъем высоких частот и др.
Самое простое и наиболее широко распространенное устройство, используемое в небольших и средних видеосистемах, – это последовательный видеокоммутатор
Последовательные видеокоммутаторы. Поскольку в большинстве систем охранного телевидения видеокамер больше, чем видеомониторов, то требуется устройство, последовательно

·
Рис.3.20. Подключение нескольких мониторов к
одному источнику сигнала


Рис. 3.21. Видеокоммутатор

одной видеокамеры на сигнал другой. Такое устройство называется последовательным видеокоммутатором (или свитчером). Его нешний вид представлен на рис.3.21.
Последовательные видеокоммутаторы бывают разные. Самый простой – это 4-входовый видеокоммутатор, есть 6-, 8-, 12-, 16- и даже 20-входовые видеокоммутаторы. Не исключено и другое количество входов, хотя встречается реже.
На передней панели видеокоммутатора расположен ряд кнопок для каждого входа и, кроме переключателя для ручного выбора видеокамер, есть переключатель для включения видеокамер в последовательность или для их обхода. При помощи переменного резистора может быть изменено время наблюдения. Наиболее распространенная и целесообразная установка времени наблюдения составляет 2 – 3 секунды. Более короткое время слишком непрактично и будет утомлять глаза оператора, а более длительное время сканирования может привести к потере информации с тех видеокамер, которые не отображались в это время на экране. Так что в некотором смысле последовательные видеокоммутаторы – это всегда компромисс.
Кроме классификации по количеству видеовходов, последовательные коммутаторы можно классифицировать по наличию или отсутствию входов тревоги.
Если последовательный видеокоммутатор имеет входы тревоги, это означает, что срабатывание внешних нормально разомкнутых (N/0) или нормально замкнутых (N/C) «сухих» контактов может остановить последовательное переключение и отобразить на экране видеосигнал из зоны тревоги. В качестве источников сигнала тревоги могут служить различные устройства тревожной сигнализации.
Довольно часто, хотя нельзя назвать это правилом, простые последовательные видеокоммутаторы (без входов тревоги) имеют только один выход видеосигнала. Последовательные коммутаторы с входами тревоги довольно часто имеют два выхода, один – для вывода изображений в режиме последовательного переключения, другой – для вывода изображения по тревоге (второй выход часто называется «тревожный» или «spot»).
Последовательный видеокоммутатор (или, для краткости, коммутатор) – это самое экономичное устройство в цепи между совокупностью видеокамер и видеомонитором. Это не значит, что не существует более сложных и усовершенствованных последовательных коммутаторов. Существуют модели с функцией генератора текста (идентификация видеокамер, время, дата), множественными опциями конфигурации интерфейса RS-485 или RS-422 и ряд других.
Некоторые подобные модели имеют функцию подачи по коаксиальному кабелю или напряжения питания для видеокамеры, или синхронизирующих импульсов для синхронизации видеокамер.
Матричные видеокоммутаторы. Матричный видеокоммутатор (VideoMatrixSwitcher– VMS) – микропроцессорное устройство, позволяющее независимо распределять видеосигналы от большого числа источников между большим количеством потребителей. Матричный видеокоммутатор (VMS) является мозгом системы и входит в состав больших систем охранного телевидения.
Если мы расположим на схеме видеовходы против видеовыходов, то получим матрицу – отсюда и название «матричный». Довольно часто матричные видеокоммутаторы называют узловыми (cross – point). Узлы (или точки пересечения) – это электронные переключатели, которые в любой момент могут подключить любой вход к любому выходу, сохраняя при этом режим согласования нагрузки. Так, один видеосигнал может быть выбран одновременно более чем на одном выходе. А несколько входов могут быть выбраны для переключения по одному выходу, только в этом случае мы получим последовательное переключение между несколькими входами, так как иметь более одного видеосигнала на одном выходе в один момент времени невозможно.
Таким образом, матричный видеокоммутатор, по существу, представляет собой большой последовательный коммутатор с рядом усовершенствований:
VMS может контролироваться несколькими операторами. Вспомните: последовательный коммутатор имеет кнопки на передней панели, так что только один оператор может управлять системой в данный момент времени. Матричным видеокоммутатором может одновременно управлять несколько операторов и даже более. В этом случае каждый оператор обычно контролирует один видеоканал. В зависимости от модели VMS может быть достигнут определенный уровень интеллектуального управления. Операторы могут иметь равные или различные приоритеты, зависящие от их положения в структуре безопасности;
VMS обрабатывают сигналы со многих видеовходов и подают их на большое число выходов, но, что наиболее важно, их число может быть легко расширено просто добавлением модулей;
в состав VMS входят цифровые контроллеры для управления поворотными устройствами и объективами. Клавиатура обычно имеет встроенный джойстик или кнопки, служащие управляющими элементами, а в месте установки видеокамеры имеется так называемый PTZ – блок (приемник сигналов телеуправления), который по сути входит в систему VMS. PTZ – блок обменивается с матричным видеокоммутатором цифровой информацией и управляет поворотным устройством и вариообъективом и, возможно, другими дополнительными устройствами (такими как омыватель/очиститель стекла термокожуха видеокамеры);
VMS генерирует код идентификации видеокамеры, время, дату, имя оператора системы, сообщения тревоги в блоке выводимой на экран информации, накладываемой на видеосигнал;
VMS имеет множество входов и выходов тревоги и может быть расширен до практически любого их количества. Возможна любая комбинация тревог, вроде N/O (нормально разомкнутые контакты), N/C (нормально замкнутые контакты) и их логические комбинации OR (ИЛИ), NOR (ИЛИ – НЕ), AND (И), NAND (И – НЕ);
мозгом устройства является микропроцессор, его использование позволяет матричным видеокоммутаторам выполнять сложные задачи по управлению видеосигналом и сигналами тревоги. Вечно растущие требования к мощности и производительности обработки приводят к тому, что микропроцессоры становятся все дешевле и мощнее. Сегодня эти сложные операции выполняет современный персональный компьютер. Вследствие этого установка VMS превращается в задачу программирования, сложную, но вместе с тем предоставляющую огромную мощность и гибкость: парольную защиту для обеспечения безопасности, регистрацию данных, тестирование системы, переконфигурирование по модему и пр. Последнее веяние – это использование графического интерфейса пользователя, сенсорных экранов, графического представления зоны наблюдения, модифицируемого при изменении зоны, и многое другое;
разработчику системы или руководителю VMS может показаться сложным устройством, но он прост и дружественен по отношению к оператору и, что еще более важно, быстр в отклике на чрезвычайные ситуации.
VMS стали достаточно интеллектуальными и мощными, так что стало возможным управление другими сложными устройствами. Это освещение в здании, кондиционирование воздуха, контроль открывания дверей и шлагбаумов на автомобильных стоянках, управление электроснабжением и другими ежедневными операциями, производимыми в определенное время суток или при конкретных обнаруживаемых обстоятельствах.
К сожалению, не существует стандарта или единого языка конфигурирования и программирования матричных коммутаторов, поэтому производители используют различные концепции и идеи.
Видеоквадратор – это прибор с аналоговыми входом и выходом, выполняющий цифровую обработку изображения и позволяющий выводить на экран видеомонитора изображение от четырех и более источников видеосигнала. Структурная схема представлена на рис.3.22.

13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.3.22. Структурная схема видеоквадратора

158
Как и в случае любого цифрового устройства обработки изображений, важным аспектом работы является размер кадровой памяти, который определяет качество разрешения и скорость обработки изображений.
Типичная для современных видеоквадраторов емкость кадровой памяти составляет 512х512 или 1024х1024 пикселов. Первое сравнимо с разрешающей способностью видеокамеры, но эти 512х512 пикселов разбиваются на четыре изображения, икаждый квадрант будет иметь разрешение 256х256 пикселов, что приемлемо лишь для системы среднего уровня. Кроме того, каждый пиксел хранит информацию об уровне яркости (в черно-белых видеоквадраторах) и цветовую информацию (в цветных видеоквадраторах). Обычный черно-белый видеоквадратор хорошего качества дает 256 уровней серого, хотя для некоторых приложений достаточно 64 уровней. Цветные видеоквадраторы высокого качества дают более 16 млн цветов, то есть 256 уровней по каждому из трех первичных цветов (всего 2563).
Еще один важный аспект видеоквадратора – это время обработки изображения. Чтобы движение на экране было плавным, электроника должна обрабатывать каждое изображение на полевой частоте ТВ – системы (1/50 с или 1/60 с), только тогда на отображении не будет задержек и эффект оцифровки будет менее заметен. Такие «быстрые» приборы называются видеоквадраторами реального времени.
Если в системе больше четырех видеокамер, то решением может быть использование двухстраничных видеоквадраторов, в этом случае до 8 видеокамер могут переключаться последовательно в виде двух изображений с квадровым представлением. Большинство таких видеоквадраторов позволяет настраивать время отображения между переключениями
Другая очень удобная характеристика, свойственная большинству видеоквадраторов, – это входы тревоги. При получении сигнала тревоги соответствующая видеокамера переключается с квадрового режима на полноэкранный. Обычно это режим реального времени, то есть аналоговый сигнал отображается без цифровой обработки и хранения в кадровой памяти. Переключение по тревоге в полноэкранный режим особенно важно в режиме видеозаписи. Независимо от того, насколько хорошим кажется выходной сигнал с видеоквадратора, при записи на VHS – магнитофон разрешающая способность ограничивается возможностями видеомагнитофона. Это составляет 240 ТВЛ (мы обсудим это позже в разделе, посвященном видеомагнитофонам) для цветного сигнала и около 300 ТВЛдля черно-белого. При воспроизведении в квадровом режиме с видеомагнитофона очень трудно сравнивать детали в таком изображении с тем, что было в исходном изображении в режиме реального времени. По этой причине система может быть спроектирована таким образом, чтобы при срабатывании датчика тревоги происходил переход с квадрового отображения на полноэкранное.
Однако если требуется запись полноэкранного изображения, то следует осторожно относиться к выбору видеоквадратора с функцией увеличения при воспроизведении. Они могут выглядеть так же, как и устройства с входами тревоги, но на самом деле они не поддерживают запись полноэкранного изображения, как этого можно было бы ожидать; вместо этого они электронным образом «раздувают» записываемые квадранты на полный экран. Разрешение таких увеличенных изображений составляет лишь четверть (1/2 по вертикали и 1/2 по горизонтали) того, что должно быть.
Видеомультиплексоры. Эволюция устройств цифровой обработки изображений сделала видеомультиплексоры лучшей альтернативой видеоквадраторам, особенно для записи. Видеомультиплексоры – это устройства, выполняющие временное мультиплексирование входных видеосигналов и дающие два типа выходных видеосигналов – один для просмотра и один для записи.
Наличие видеомультиплексора позволяет показывать изображения со всех видеокамер на одном экране одновременно. То есть, если у нас есть 9-канальный видеомультиплексор с 9 видеокамерами, то все они будут представлены на экране в виде мозаики 3x3 (мультиэкранное отображение). Та же концепция применима к 4- и 16-канальным видеомультиплексорам. В большинстве видеомультиплексоров любая видеокамера может быть выбрана для полноэкранного отображения. Пока на видеовыходе воспроизводятся эти изображения, на магнитофонный выход видеомультиплексора посылаются разделенные по времени мультиплексированные изображения со всех видеокамер, выбранных для записи. Это разделенное по времени мультиплексирование похоже на быстрый последовательный видеокоммутатор с той лишь разницей, что все видеосигналы синхронизированы для последовательной записи на видеомагнитофон. Структурная схема видеомультиплексора представлена на рис.3.23.

13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.3.23. Структурная схема мультиплексора

Некоторые производители изготавливают видеомультиплексоры, выполняющие лишь быстрое переключение каналов (для записи) и вывод полноэкранных изображений, без функции мозаичного воспроизведения. Такие устройства называются frameswitcher (коммутатор кадров), причем при записи они ведут себя подобно видеомультиплексорам (более распространенное название – симплексный видеомультиплексор).
Вместо того чтобы записывать одну видеокамеру несколько секунд, затем другую и т.д. (что делает последовательный видеокоммутатор), видеомультиплексор обрабатывает видеосигнал таким образом, что каждое следующее поле, посылаемое на видеомагнитофон, исходит от другой видеокамеры (обычно следующего по порядку входа).
Итак, в действительности мы имеем на выходе очень быстро переключаемый сигнал, который переключается со скоростью, соответствующей скорости записывающих головок. Эта скорость зависит от типа видеомагнитофона и от режима записи. Вот почему так важно настроить видеомультиплексор на выходную скорость, соответствующую конкретному видеомагнитофону. Это можно сделать в меню установок любого видеомультиплексора. Кроме синхронизации выхода (MUX – VCR), теоретически нужна еще и синхронизация входов (камеры – MUX), но поскольку видеомультиплексоры являются цифровыми устройствами обработки изображения, то приведение всех синхроимпульсов от видеокамер к единой временной базе происходит в самом видеомультиплексоре. То есть сигналы различных видеокамер могут быть «смешаны» в одном видеомультиплексоре, и нет никакой необходимости их синхронизировать.
Однако на рынке встречаются и другие модели видеомультиплексоров, которые осуществляют внешнюю синхронизацию видеокамер посредством синхроимпульсов, передаваемых по тому же коаксиальному кабелю, по которому передается видеосигнал. Эти модели видеомультиплексоров не теряют времени на временную коррекцию синхроимпульсов и поэтому должны работать быстрее (другое решение проблемы – использование в видеомультиплексорах двух параллельно работающих процессоров, осуществляющих поочередную оцифровку входных видеосигналов, в результате отсутствует время на ожидание прихода начала поля следующей несинхронизированной видеокамеры).


Рис.3.24. Результат обработки сигнала мультиплексором

Если необходимо воспроизведение, то выход видеомагнитофона вначале обращается к видеомультиплексору, затем видеомультиплексор извлекает сигнал выбранной видеокамеры и посылает изображение на видеомонитор. Видеомультиплексор может отобразить любую видеокамеру на полном экране или воспроизвести все записанные видеокамеры в мозаичном режиме несколько изображений одновременно).
Симплексные и дуплексные видеомультиплексоры.Многие видеомультиплексоры позволят вам просматривать изображения с любой выбранной видеокамеры в мозаичном режиме. Если нужно просмотреть записанную ленту, то вначале сигнал с выхода видеомагнитофона поступает не на видеомонитор, а на видеомультиплексор, где происходит декодирование сигналов. В этот момент видеомультиплексор не может быть использован для записи. Итак, если необходимо одновременно сделать запись и просмотреть изображение, то потребуется еще один видеомультиплексор и видеомагнитофон. Видеомультиплексоры, которые в конкретный момент времени могут выполнять только одну задачу, называются симплексными.
Но бывают и дуплексные видеомультиплексоры, фактически представляющие собой «два в одном» – два видеомультиплексора в одном корпусе – один для записи, другой для воспроизведения. Если требуется одновременное воспроизведение и запись, то потребуется два видеомагнитофона.
Некоторые производители изготавливают видеомультиплексоры, называемые триплексными. Эти устройства обладают той же функциональностью, что и дуплексные, но вдобавок могут воспроизводить на одном экране комбинацию из наблюдаемых в данный момент и воспроизводимых с видеомагнитофона изображений на одном видеомониторе.
Видеомультиплексоры, как и видеоквадраторы, могут быть черно-белыми или цветными. Кадровая память тоже имеет ограничения. Наиболее узким местом в смысле разрешающей способности является сам видеомагнитофон.
3.6. Видеодетектор движения
Основная задача детектора движения – повысить эффективность работы системы и снизить влияние человеческого фактора. Это достигается тем, чтобы камера, в зоне которой произошло движение, имела приоритет при просмотре и записи ее сигнала. В многокамерных системах видеодетектор позволит уменьшить количество используемых мониторов.
Принцип действия любого видеодетектора движения основан на анализе изменений в контролируемой области. Новый кадр сравнивается с предыдущим, записанным в памяти. Для этого изображение разбивается на отдельные элементы, изменения в которых и регистрируются при сравнении. В свою очередь, данные части могут объединяться в одну или несколько групп, определяющих зоны на изображении. Изменения в них свидетельствуют о несанкционированном появлении кого-либо в пределах охраняемой территории и вызывают тревогу. Данные зоны могут быть как невидимыми на экране, так и обозначенными тем или иным способом. При регистрации тревожного состояния на экране выделяются ячейки, в которых произошло нарушение, и траектория движения обнаруженного объекта. Видеодетектирование движения – одна из форм обнаружения активности или вторжения.
Преимущество детектора заключается в возможности:
визуально привязывать причину тревоги к ее источнику;
устанавливать многочисленные критерии;
обеспечивать эксплуатационную гибкость;
автоматизировать процесс оценки и выдачу дополнительной информации о тревоге.
В основе работы видеодетектора движения первого поколения лежит аналоговая технология, что создало им репутацию ненадежных, т.к. такие детекторы имеют очень ограниченные сигнальные критерии, основанные на изменении яркости видеосигнала. Поэтому любое изменение изображения, например появление домашних животных, атмосферных осадков, тени от облаков, шума электронных компонентов, могла приводить к ложным срабатываниям. Аналоговые детекторы требуют постоянного уровня освещения, что означает невозможность их применения в качестве уличных детекторов.
С внедрением цифровых технологий ситуация коренным образом изменилась. Более перспективны цифровые детекторы, которые могут использоваться в уличных системах теленаблюдения и постепенно вытесняют аналоговые.
Рассмотрим основные параметры и характеристики видеодетекторов движения.
Область наблюдения. Весь экран делится на ячейки, из которых формируются области наблюдения. Например, если камера стоит в комнате и часть экрана занимает окно, то эту часть надо исключить во избежание возможных ложных срабатываний.
Чувствительность. Важный параметр, позволяющий отличить нарушителя от фона и отфильтровать шум камеры. Правильный выбор чувствительности должен обеспечивать надежное обнаружение нарушителя при минимуме ложных срабатываний.
Если чувствительность будет чересчур высокой, то тени от предметов, помехи могут вызвать ложные тревоги. При низкой чувствительности может отсутствовать контраст между нарушителем и задним планом, тогда детектор не сработает.
Установить точное значение порога срабатывания можно следующим образом:
зафиксировать уровень сигнала от фона;
от тестовой цели установить порог на одной третьей интервала между шумом и сигналом от цели.
Чем больше число уровней чувствительности, тем точнее система будет отсеивать ложные тревоги.
Перспектива. Размер объекта на экране зависит от расстояния от объекта до камеры. Для компенсации искажений перспективой экран можно поделить на области с разными параметрами срабатывания. Для областей более глубокого плана задается меньший размер объекта и большая чувствительность.
Дискриминация по шкале яркости полезна, поскольку позволяет:
отделять изображение цели от фона (это фокусирует внимание системы на выделяющемся объекте);
отфильтровать шум, созданный камерой, поскольку все электронные компоненты создают некоторый шум;
отфильтровать малые перемещения;
компенсировать низкие контрастные фоны.
Размер объекта. Для того чтобы мелкие животные не вызывали ложной тревоги, в детекторах движения устанавливается размер нарушителя.
Расстояние обнаружения определяется предыдущим параметром, фокусным расстоянием объектива и количеством пикселов, содержащихся на ПЗС матрице.
Слежение (время реакции) определяет длительность непрерывного движения объекта в наблюдаемой зоне до подачи сигнала тревоги. На некоторых участках бывает необходимо получить быстро двигающиеся объекты как источник тревоги при отсеве объектов с малой скоростью передвижения.
Направление движения. Детекторы могут различать направления движения. Могут быть заданы только те направления движения, которые требуется контролировать, например, только выезд автомобилей с автостоянки.
Предаларм – поскольку детектор одновременно отслеживает несколько параметров, а сигнал тревоги выдается при превышении их всех, то нелишней оказывается возможность привлечения внимания к камере после того как превышается хотя бы часть параметров.
Трассировка пути. Если в зоне наблюдения перемещается нарушитель, то за ним будет двигаться белый шлейф, показывающий траекторию движения.
Режим день\ночь. Обычно в разное время суток требуются разные наборы параметров обнаружения, поэтому программируются два режима работы.
"Музейный" режим. В этом режиме детектор не реагирует на движение людей в зоне охраны, но реагирует на перемещение предмета, который надо охранять.
Режим черного экрана используют в системе с большим количеством мониторов. В обычном состоянии монитор отображает лишь черный экран, картинка подается только при тревоге. Второй режим – режим пропуска, он только выделяет подсветкой объект в движении на черном экране.
3.7. Видеомагнитофоны и видеорегистраторы
систем наблюдения
Охранные видеомагнитофоны предназначены для регистрации событий, контролируемых видеосистемой. Их основное отличие от бытовых видеомагнитофонов:
длительное время видеозаписи на стандартную 3-часовую видеокассету (от 3 час до 24 час и даже до 960 час);
наличие входа для подключения датчика тревоги (нередко для работы на замыкание, что следует иметь в виду).
Нужно отметить, что, пожалуй, наиболее удобны видеомагнитофоны на 24 час (сутки – период работы одной смены охраны). Однако, как правило, технические характеристики и функциональные возможности у видеомагнитофонов, рассчитанных на 960 час, выше. При этом время обновления изображения в 24-режиме составляет 0,32 с, в то время как в режиме 960 час – 12,8 с (при записи сигналов от нескольких видеокамер с использованием видеомультиплексора эти цифры должны быть умножены на число подключенных видеокамер).
Время записи звука в видеомагнитофонах обычно не превышает 24 часов, хотя у видеомагнитофонов "real time" оно может достигать 40 часов. Отметим, что длительная запись в охранных видеомагнитофонах достигается двумя техническими приемами:
прерывистый режим продвижения ленты (time – lapse) – строб – эффект заметен;
замедленный режим движения ленты (real time) – 17 кадров в секунду вместо 25, что в ряде режимов малозаметно.
Как указывалось, одной из особенностей охранных видеомагнитофонов является наличие входа тревоги, что позволяет при срабатывании внешнего датчика тревоги перейти на более качественную видеозапись (например, в 3-часовом режиме). Разрешающая способность – одна из основных характеристик видеомагнитофонов (в черно-белом режиме она составляет 320400 ТВЛ, в цветном – 210400 ТВЛ, цифровой видеомагнитофон обеспечивает 520 ТВЛ).
Современные охранные видеомагнитофоны (рис.3.25) имеют следующие функциональные возможности:


Рис.3.25. Охранные видеомагнитофоны

ручка "Jog&Shuttle" обеспечивает удобство и оперативность управления видеомагнитофоном;
скоростная перемотка, а также быстрый старт уменьшают вероятность пропуска важных событий;
генератор время/дата позволяет восстановить хронологию произошедших событий;
запись по таймеру обеспечивает автоматическое управление видеомагнитофоном в течение длительного времени;
экранное меню облегчает программирование прибора, позволяет получить важную служебную информацию;
автоматическая перезапись – режим, когда лента, пройдя до конца, останавливается, потом автоматически перематывается в начало, а затем автоматически начинается новый цикл видеозаписи (естественно, что в этом случае старая запись теряется),
однократная запись – запись по срабатыванию внешнего датчика (и если он не срабатывает в течение определенного времени, все равно происходит запись одного кадра и т.д.) – в таком режиме на одну видеокассету можно записывать в течение года, например, посетителей офиса;
контроль записи – функция, при инициализации которой лента автоматически перематывается немного назад, осуществляется просмотр записанного, после чего запись возобновляется;
контроль качества записи (непрерывный мониторинг записанного, с тем чтобы вовремя сигнализировать о неисправности видеомагнитофона, необходимости очистить видеоголовки и пр. и тем самым исключить пропадание ценной информации);
автоматическая очистка видеоголовок – осуществляется при каждом цикле загрузки видеокассеты;
запись по тревоге – переход в запрограммированный временной режим при срабатывании датчика тревоги;
поиск тревог – при выполнении этой функции лента движется в заданном направлении и останавливается в месте обнаружения первой встреченной записи с тревогой;
сканирование тревог – при выполнении этой функции лента движется в заданном направлении до обнаружения первой записи с тревогой, осуществляется воспроизведение этого места в течение 5 с, затем лента опять движется, отыскивается следующая запись с тревогой и т.д.;
поиск по времени и дате – функция, ценная при анализе произошедших событий;
каскадная запись – несколько видеомагнитофонов включаются таким образом, что при окончании ленты на первом видеомагнитофоне происходит автоматическое включение на запись второго видеомагнитофона и т.д., – функция может использоваться на удаленных неохраняемых объектах;
покадровый просмотр обеспечивает покадровое продвижение ленты вперед или назад для более подробного просмотра записи;
воспроизведение в обратном направлении помогает отыскать подробности произошедшего;
блокировка доступа (исключает случайную или сознательную приостановку записи или ее стирание);
контроль пропадания видеосигнала;
таймер отработанного времени позволяет судить как о времени эксплуатации видеомагнитофона, необходимости проведения регламентных работ, так и о фактическом использовании видеомагнитофона, например за последние сутки (по времени вращения видеоголовок);
сохранение установок после выключения напряжения питания в течение длительного времени (до года);
возврат к режиму записи после того как напряжение питания пропало, а затем восстановилось;
установка перехода на летнее время (ручная или автоматическая), чтобы исключить ошибки при работе по таймеру;
наличие сквозного видеопрохода даже при выключении напряжения питания;
сигнал окончания ленты в виде зуммера и перепада напряжения на клеммах – как источник напоминания оператору о необходимости сменить видеокассету;
возможность подключения проводного пульта дистанционного управления;
разъем дистанционного управления шины RS-232 или RS-485 для управления от компьютера;
возможность записи аудиосигнала или звука с микрофона.
Таким образом, охранный видеомагнитофон может переходить в режим записи в следующих случаях:
при нажатии соответствующей кнопки на передней панели;
при нажатии кнопки на пульте дистанционного управления;
при поступлении сигнала записи на разъем дистанционного управления;
по сигналу встроенного таймера;
по сигналу внешнего таймера;
по сигналу датчика тревоги;
при заканчивании ленты в режиме автоматической перезаписи;
при восстановлении напряжения питания;
по сигналу однократной записи.
Кроме обычного режима воспроизведения и стоп – кадра в охранных видеомагнитофонах имеются следующие режимы:
ускоренное воспроизведение в прямом и обратном направлениях;
покадровое воспроизведение в прямом и обратном направлениях;
поиск и воспроизведение места, записанного по тревоге.
Для надежной эксплуатации видеомагнитофонов используются специальные аксессуары. В частности, в охранных видеомагнитофонах рекомендуется использовать специальные видеокассеты, рассчитанные на длительный срок хранения, на большее число циклов перезаписи без потери качества, стойкие к механическим воздействиям, к растяжению и истиранию (что особенно важно в видеомагнитофонах time – lapse). Отметим, что бытовые видеокассеты выдерживают не более 10 циклов записи/воспроизведения с приемлемым качеством.
Чтобы исключить несанкционированное управление видеомагнитофоном, в нем имеется блокировка доступа; кроме того, существуют специальные сейфы для видеомагнитофонов. Для поддержания на посту охраны строгого порядка выполнения видеозаписей может использоваться специальный распределительный шкаф для видеокассет. Для получения хорошего качества видеозаписей следует использовать устройство размагничивания видеоленты (перед очередной записью). Использование специальных устройств для обратной перемотки ленты уменьшает износ видеомагнитофона.
Один из простых способов оценки качества видеомагнитофона – перевести его в режим стоп – кадра и по экрану видеомонитора оценить качество неподвижного изображения.
Устройства видеозаписи на жесткий диск (цифровые видеорегистраторы). Недостатками охранных видеомагнитофонов являются:
необходимость перемотки ленты в процессе работы;
сравнительно медленный доступ к интересующей оператора записи;
большой расход пленки специального качества;
необходимость периодически заменять пленку и обслуживать видеомагнитофон.


Рис.3.26. Цифровые видеорегистраторы

В связи с этим все больший интерес приобретают устройства записи видеосигналов на жесткий диск (рис.3.26), которые имеют следующие преимущества:
практически мгновенный доступ к любому месту видеозаписи;
отсутствие искажений изображения, присущего видеомагнитофонам;
отсутствие задержки старта записи, присущей видеомагнитофонам;
возможность записи событий, произошедших до момента тревоги;
отсутствие затрат на обслуживание и видеопленку;
возможность подключения к компьютерной сети;
файловую структуру, позволяющую архивировать все файлы или только заинтересовавшие и пересылать их (по компьютерной сети, e-mail), а также распечатывать.
По мнению некоторых экспертов в ближайшие 34 года объем продаж цифровых устройств записи на жесткий диск догонит объем продаж охранных видеомагнитофонов. Запись на жесткий диск может быть реализована одним из следующих способов:
с помощью плат ввода видео в компьютер (capture cards);
с помощью устройств на базе компьютера (PC-based);
с помощью автономных устройств записи на жесткий диск (Not PC);
с помощью распределенной цифровой видеосистемы (DDVS).
Все эти устройства обеспечивают как непрерывную видеозапись, так и запись по таймеру, по срабатыванию внешних датчиков тревоги или от встроенного детектора движения.
Платы ввода в компьютер и устройства на базе компьютера появились раньше автономных систем. Платы ввода имеют наименьшую стоимость, однако их инсталляция и обслуживание требуют определенных знаний и навыков. Кроме того, при сбоях системы достаточно трудно идентифицировать причину неисправности – плату ввода, компьютер или программное обеспечение, что может создавать определенные трудности во взаимоотношениях с Заказчиком. Как правило, платы ввода видео в компьютер имеют 4 видеовхода (существуют системы, наращиваемые до 64 входов) и такое же количество входов тревоги. Кроме того, на подобной плате нередко имеется коммутируемый выход аналогового сигнала для подключения дополнительного видеомонитора.
Оцифрованное изображение может иметь различное количество элементов изображения – чаще всего 320х240 пикселов, однако оно может быть и переменным, например от 96х72 пикселов до 768х576 пикселов (качество изображения путем изменения степени компрессии видеосигналов разменивается на скорость передачи или объем, занимаемый на жестком диске при видеозаписи).
Видеозапись на диск может осуществляться с различной скоростью – типичное значение 25 полей/с для одного видеовхода (есть видеосистемы, работающие со скоростью 50 полей/с); при подключении нескольких видеокамер скорость уменьшается пропорционально числу каналов, то есть при подключении 4-х видеокамер скорость будет 6,25 поля/с.
Активизация записи может осуществляться:
по срабатыванию внешних датчиков тревоги;
по срабатыванию встроенного детектора активности;
по таймеру.
Некоторые системы имеют буфер, обеспечивающий запись событий, произошедших в зоне с тревогой до и после тревоги. Кроме записи видеосигналов часть систем обеспечивает и запись звука. Дополнительные функции подобных видеосистем – дистанционное управление (с компьютера) внешними устройствами (например, включение освещения), а также поворотными устройствами видеокамер. Передача изображения на другие компьютеры может осуществляться по локальной сети, по модему, по интернету. Большинство подобных систем имеет блокировку доступа.
Одним из параметров, по которым оценивают работу устройств записи на жесткий диск, является стабильность их работы. Дело в том, что компьютерные системы записи на жесткий диск в качестве операционной системы используют, как правило, Windows, что является причиной недостаточной стабильности. Автономные системы, использующие операционную систему Linux, считаются более стабильными. Кроме того, в последних разработках этих устройств используется комплект микросхем, осуществляющих аппаратную (более быструю) оцифровку и компрессию видеосигналов, что в рекламе декларируется как "not PC".
Следует отметить, что автономные системы, как правило, имеют дружественный интерфейс, который более предпочтителен при эксплуатации приборов работниками служб безопасности (нередко органы управления выполняются в виде кнопок, аналогичных органам управления видеомагнитофона, а это не требует от оператора дополнительных знаний при работе с прибором). Внешне дизайн автономных устройств записи на жесткий диск сознательно подчеркивает их преемственность с охранными видеомагнитофонами в расчете на более легкую адаптацию клиентов к новым типам приборов.
Другим параметром, по которому оценивают устройства записи на жесткий диск, является скорость записи, точнее, частота (fps-field per second, т.е. количество полей в секунду). Для одноканальных устройств (т.е. предназначенных для записи сигнала от одной видеокамеры) это значение не вызывает сомнений. Для многоканальных устройств в случае отсутствия приоритетов скорость записи по каждому каналу равна общей скорости записи, деленной на число каналов. Например, для 16- канального устройства записи на жесткий диск при общей скорости записи 25 полей/с скорость записи по каждому каналу составляет 25:16=1,56 полей/с.
Третьим важным параметром является эффективность выбранного метода компрессии, так как от него зависит область, занимаемая на жестком диске. Так, например, комплект микросхем для кодирования в стандарте MPEG – 4 позволяет достичь коэффициента сжатия 200:1, что позволяет осуществлять видеозапись на жесткий диск объемом 40 Гбайт в течение 21 дня. Значительное число разработчиков указывает на преимущества Wavelet компрессии, хотя есть приборы, в которых применены другие виды компрессии – единого мнения по данному вопросу в настоящее время нет.

Таблица 3.2
Сравнение способов видеозаписи на жесткий диск
Способ
Достоинства
Недостатки

С помощью плат ввода видео в компьютер (capture cards)
Низкая цена
Требуется профессиональная установка

С помощью устройств на базе компьютера (PC based)
Цена ниже, чем у автономных устройств
Периодические системные сбои

С помощью автономных устройств записи на жесткий диск (Not PC)
Простота эксплуатации, минимальные системные сбои
Высокая цена

С помощью распределенной цифровой видеосистемы (DDVS)
Позволяет полностью заменить существующую аналоговую видеосистему без большой реконструкции
Высокая цена


Сравнение способов видеозаписи на жесткий диск приведено в табл.3.2.
Как уже говорилось, устройства видеозаписи на жесткий диск могут быть как одноканальные, так и многоканальные, имеющие различное количество входов: 4, 8, 9, 10, 12, 16, 24, 32, 40, 64, 96, 128. В последнем случае они представляют собой симбиоз собственно устройства записи на жесткий диск и видеомультиплексора (симплексного или дуплексного) с встроенным детектором активности (движения) и входами тревоги.
Длительность видеозаписи зависит от используемого стандарта сжатия изображений и задаваемого уровня качества. Например, время записи на жесткий диск 75 Гбайт в 24-часовом режиме при высшем качестве может составлять 114 часов, при среднем качестве – 156 часов, а при стандартном качестве – 250 часов (в 3-часовом режиме соответственно: 25, 35 и 55 часов). Отметим, что сейчас выпускаются устройства емкостью 500 Гбайт. Когда на диске остается мало свободного места, на экране видеомонитора появляется предупреждающее об этом сообщение. Оператор может либо выбрать режим записи до полного заполнения диска с последующей остановкой записи, либо перейти в режим записи последующих событий поверх записанного (естественно, с потерей предыдущей информации). Для сохранения произведенных записей можно осуществить их архивацию на внешние устройства (компакт – диск, DAT-магнитофон).
Программирование и дистанционное управление устройствами записи на жесткий диск может осуществляться:
по экранному меню;
через порт RS-232 или USB от компьютера или по модему (что актуально, например, если пользователь находится в другом городе и не может справиться с программированием прибора).
Устройства записи на жесткий диск позволяют по локальной компьютерной сети Ethernet подключить компьютер и использовать его в следующих режимах:
просмотр файлов, записанных на диск устройства;
просмотр архивированных файлов;
просмотр "живых" изображений от видеокамер, подключенных к устройству записи на жесткий диск в мультисценовом или полноэкранном режиме;
копирование и пересылка файлов;
выбор отдельных изображений режимом по кадрового отображения и их распечатка.
Поиск требуемого места записи может осуществляться по дате и времени или (что более оперативно) по месту на диске. Скорость обновления видеоинформации, передаваемой по локальной сети, может быть увеличена за счет некоторого снижения качества изображения (что несущественно при малых форматах отображения) или при передаче цветных изображений как черно-белые. Наряду с видеозаписью некоторые устройства видеозаписи на жесткий диск позволяют записывать и звук.
Устройства видеопамяти. В тех случаях, когда не ставится задача тотальной записи всего происходящего на охраняемом объекте, весьма экономически эффективным может оказаться использование так называемых устройств видеозаписи. В этих приборах по команде осуществляется оцифровка одного кадра видеосигнала и запоминание его в энергонезависимой памяти с указанием даты и времени записи. В настоящее время подобные устройства способны запоминать десятки (реже сотни) кадров с разрешением от 256х256 до 512х512 пикселов. Приборы не содержат каких-либо механических частей, а потому практически без инерционны и не требуют никакого обслуживания.
Активизация записи может осуществляться:
по нажатию кнопки;
по срабатыванию внешнего охранного датчика;
встроенного детектора движения.
Нередко устройства видеопамяти используются совместно с видеопереговорными устройствами для фиксации прихода каждого посетителя.
Видеопринтеры. Видеопринтеры (рис.3.27) обычно используются в больших системах, когда необходимо получать твердые копии «живого» или записанного изображения для их последующей оценки или использования в качестве свидетельства. Есть два типа видеопринтеров: черно-белые и цветные. В черно-белых видеопринтерах выходным носителем обычно служит термографическая бумага, но некоторые, более дорогие, модели могут выводить печать на обычную бумагу. Видеопринтеры с термографической бумагой, используемые для вывода черно-белого сигнала, работают так же, как и факсимильные аппараты: размер и разрешение выводимых изображений зависят от разрешения принтера. Отпечатки, сделанные на термографических принтерах, недолговечны и не стабильны (из-за старения термографической бумаги), и для длительного хранения приходится фотокопировать отпечатанные изображения.
Цветные видеопринтеры выводят печать на специальную бумагу, и процесс печати подобен работе принтеров с термической возгонкой красителя с использованием голубых, пурпурных, желтых и черных фильтров. Качество печати великолепное, но число копий ограничено – для каждой пачки бумаги приходится менять картридж.
Более сложные видеопринтеры обладают рядом управляющих функций, включая вставку заголовков, регулирование четкости, задание числа копий и функцию сохранения изображений в кадровой памяти принтера до вывода на печать.


3.8. Вспомогательные элементы систем
видеонаблюдения
Инфракрасные осветители. Инфракрасные (ИК) осветители (рис.3.28) могут быть рекомендованы для эксплуатации в местах, где для нормальной работы видеокамеры освещенности недостаточно. Их применение обусловлено двумя обстоятельствами:
протяженностью спектральной чувствительности видеокамер в ИК-область (у некоторых видеокамер эта чувствительность специально подчеркивается);
незаметностью подсветки для стороннего наблюдателя (однако следует учитывать, что реально незаметными для человеческого глаза являются ИК-источники с длиной волны излучения не менее 930 нм) возможностью осуществления незаметной подсветки там, где обычная подсветка может вызывать неудовольствие окружающих в силу своей яркости или из-за того, что она может влиять на восприятие исторических памятников и сооружений.
ИК-осветители характеризуются:
углом освещаемого сектора;
радиусом действия;
длиной волны излучаемого света;
током (мощностью) потребления.
Конструктивно ИК-осветители могут быть выполнены двояко:
на основе галогенных ламп (IR-lamps) с ИК-фильтрами (большой радиус действия – может быть более 100м, значительная потребляемая мощность 20300Вт, длина волны 730 850 нм, сравнительно небольшой срок службы галогенных ламп);
твердотельные осветители (IR-LEDs) с использованием светоизлучающих диодов ИК-диапазона (радиус действия, как правило, не превосходит несколько десятков метров, они более экономичны, имеют меньшие габариты и массу).
В целом можно сказать, что ИК-осветители на базе галогенных ламп, как правило, используются в уличных условиях для освещения удаленных объектов, в то время как ИК-диоды чаще применяются в помещениях, на лестничных площадках, они монтируются в наружные панели видеопереговорных устройств, в корпуса видеокамер и объективов.
При одной и той же излучаемой мощности ИК-осветители могут иметь различные углы освещаемого сектора (чем уже сектор, тем больше радиус действия). Следует иметь в виду, что чем выше длина волны излучения, тем меньше радиус действия ИК-осветителя.
Отметим, что применительно к ИК-осветителям "радиус действия" – довольно условный термин, так как обычно не оговаривается, с какими видеокамерами этот радиус обеспечивается (в данном случае важно не только значение минимальной освещенности на объекте, необходимой для нормальной работы видеокамеры, но и ее спектральная чувствительность). Некоторые производители говорят о расстоянии опознавания с помощью их ИК-осветителя, однако подобная оценка становится вообще субъективной. С другой стороны, ИК-осветители корректно оценивать по мощности излучения, однако пользователю это не так важно; в конце концов, его интересует, на каком расстоянии от его видеокамеры можно осуществлять видеонаблюдение в полной темноте.
Резюмируя, можно сказать, что идеальным для оценки радиуса действия ИК-осветителя было бы решение, когда в полной темноте на определенном расстоянии от видеокамеры устанавливалась бы мишень оговоренных размеров и цвета и по осциллографу оценивался бы отклик от этой мишени в сигнале с видеокамеры. Однако в настоящее время подобная метрология отсутствует.
Следует учесть, что ток потребления галогенных осветителей может достигать 10 А, что требует блока питания 12 В соответствующей мощности и коротких проводов достаточно большого сечения. Оптимальным является применение для этого специального блока питания.
Необходимо помнить, что ИК-осветители не следует использовать совместно с обычными цветными видеокамерами, так как это приведет к нарушению цветопередачи. Некоторые специалисты не рекомендуют монтировать ИК-осветители в непосредственной близости от видеокамеры, так как тепловое излучение ИК-осветителя может привлекать большое количество летающих насекомых в области перед объективом видеокамеры.
В каждом конкретном случае следует решать, что целесообразнее – использовать ИК-осветители или выполнить на объекте обычное освещение (которое дешевле и, кроме того, отпугивая злоумышленников, уменьшает вероятность попыток правонарушений).
Кожухи. Кожухи используются для защиты видеокамер от воздействия внешней среды и/или для маскировки направления видеонаблюдения.
Кожухи могут быть простыми в конструкции, установке и использовании, но они в равной мере могут влиять на качество изображения и срок службы видеокамеры, если не защищают ее должным образом от дождя, снега, пыли и ветра или если они низкого качества.
Кожухи бывают самых разных размеров и форм, в зависимости от применения видеокамеры и ее длины. Раньше видеокамеры с передающими трубками и вариообъективами были намного больше, и для них требовались кожухи длиной 1 метр и массой более 10 кг. Сегодня ПЗС-видеокамеры становятся все меньше, то же справедливо и в отношении объективов, и поэтому кожухи тоже становятся меньше.
В последние годы много внимания уделялось эстетике и функциональности кожухов, в частности, простоте доступа для обслуживания, скрытию кабельной подводки и подобным вопросам.
В наши дни, с уменьшением размеров видеокамер, вместо традиционных кожухов часто используются тонированные купольные системы, которые гораздо лучше вписываются в интерьер помещений и прекрасно сочетаются с архитектурой зданий.
Термокожухи. Термокожухи (housings) (рис.3.29) в первую очередь предназначены для создания видеокамерам комфортных условий работы (как указывалось, видеокаме-ры могут работать при температуре не ниже -10° С). Термокожухи долж-ны быть герметичными и содержать нагревательный элемент и термореле (отметим, что термостатом является все устройство в целом, а не само термореле, как думают некоторые). Благодаря этому видеокамера может работать нормально, даже если на улице -20° С (некоторые изготовители обещают -40° С и даже -52° С "за бортом"). Вообще говоря, нагревательный элемент должен нагревать не столько весь объем внутри термокожуха, сколько переднее стекло. Да и сами видеокамеры боятся не только минусовых температур, но и влажности (а конденсат может выделяться, например, после временного отключения видеокамер зимой) – поэтому не следует жалеть силикагеля внутри термокожуха.
Отметим, что работоспособность термореле, выполненного на базе биметаллической пластинки, в комнатных условиях проверить нельзя (омметр покажет обрыв цепи). В зимнее время для проверки термокожуха его можно подержать некоторое время на улице – при внесении в помещение омметр, подключенный к входу цепи, покажет сопротивление нагревательного элемента (термореле замкнуто), а после прогрева можно уловить едва слышный щелчок – омметр снова покажет обрыв.
Удобно, когда напряжение питания нагревательного элемента такое же, как напряжение питания видеокамеры – не надо тянуть дополнительный кабель. Некоторые термокожухи поставляются со встроенным блоком питания для видеокамеры. Кроме термозащиты видеокамер, термокожухи защищают видеокамеру от атмосферных осадков, пыли, в ряде случаев от падающего с крыш льда, от вандализма.
При выборе типоразмера термокожуха нужно учитывать полезный объем внутри него, чтобы быть уверенным, что видеокамера с объективом поместятся внутри. Это особенно важно при использовании вариобъективов с сервоуправлением (конструкция которых нередко бывает асимметричной, а потому габаритные размеры объектива еще не гарантируют того, что после установки на видеокамеру он разместится в термокожухе).
Для защиты видеокамеры от выхода из строя электрическими видеокамеры, менее мощные), так и вне помещений (управляют ориентацией видеокамеры с термокожухом, достаточно мощные, способны нести нагрузку до 40 кг). Поворотные устройства могут быть как с боковым размещением видеокамеры (в этом случае углы поворота в обеих плоскостях около 360°), так и с верхним размещением (в горизонтальной плоскости угол поворота около 360°, в вертикальной – около 60°). Кроме того, существуют поворотные устройства (scanners), обеспечивающие поворот только по горизонтали.
Простейшим устройством управления является пульт управления, на выходах которого вырабатываются напряжения управления двигателями поворотного устройства (220 В, 24 В, 12 В – в зависимости от модификации). Как правило, такой пульт позволяет управлять и вариообъективом видеокамеры. Максимальное расстояние между пультом управления и поворотным устройством определяется потерями в соединительных проводах и, как правило, не превышает нескольких десятков метров.
При наличии удаленных (до 1500 м) поворотных устройств используются адресуемые приемники сигналов телеуправления (telemetry receivers), соединенные с контроллером управления кабелем витой пары. Количество приемников, включенных в цепь управления контроллера, может быть достаточно большим (например, 99), а функциями приемников телеуправления могут быть управление поворотным устройством, управление объективом, управление разрядами монтаж ее и объектива должен исключать их контакт с металлом кожуха (для чего в комплекте термокожуха должна быть специальная диэлектрическая пластина). Для защиты от перегрева видеокамеры и засветки объектива служит выдвижной козырек.
Кожухи различаются способом открывания – вбок, назад, путем отвинчивания одной части. Предпочтение следует отдавать кожухам, имеющим отделенную от основного отсека герметичную клеммную коробку, что позволяет собирать содержимое кожуха не на ветру или под дождем, а в помещении; а на улице останется только подключить кабели к клеммной колодке. В любом случае кожух должен обеспечивать удобный и оперативной доступ монтажнику, стоящему на стремянке, к видеокамере и объективу при монтаже, ремонте или обслуживании.
В качестве аксессуаров могут использоваться дистанционно управляемые омыватель и очиститель стекла, вентилятор. Для защиты от злоумышленного повреждения кабелей, идущих к видеокамере, могут использоваться кожухи с отверстием для проводки кабеля в полом кронштейне (следует иметь в виду, что с другим кронштейном подобный кожух использовать нельзя). Для дополнительной защиты от вандализма могут использоваться крепежные болты со специальными головками (под специальный ключ).
Не следует размещать в кожухе видеокамеру с встроенным микрофоном (ничего не будет слышно). Также не следует располагать внутри кожуха светодиоды инфракрасной подсветки (отражение от стекла!).
Существуют также бронированные термокожухи с пуленепробиваемым стеклом, термокожухи, предназначенные для работы при температурах до +350° С (с водяным охлаждением), в морских и агрессивных средах, во взрывоопасной обстановке. Кожухи для установки в помещениях используются в случае специальных требований по дизайну.
Поворотные системы. Поворотные системыслужат для изменения положения видеокамер в пространстве. Поворотная
182

Рис.3.30. Поворотное
устройство
ханизма – поворотного устройства (рис.3.30) и устройства управления – контроллера.
Поворотные устройства (Pan&Tilt) могут быть выполнены для эксплуатации как внутри помещений (только для поворота видеокамеры, ме-нее мощные), так и вне помещений (управляют ориентацией видеокамеры с термокожухом, достаточно мощные, способны нести нагрузку до 40 кг). Поворотные устройства могут быть как с боковым размещением видеокамеры (в этом случае углы поворота в обеих плоскостях около 360°), так и с верхним размещением (в горизонтальной плоскости угол поворота около 360°, в вертикальной – около 60°). Кроме того, существуют поворотные устройства (scanners), обеспечивающие поворот только по горизонтали.
Простейшим устройством управления является пульт управления, на выходах которого вырабатываются напряжения управления двигателями поворотного устройства (220 В, 24 В, 12 В – в зависимости от модификации). Как правило, такой пульт позволяет управлять и вариообъективом видеокамеры. Максимальное расстояние между пультом управления и поворотным устройством определяется потерями в соединительных проводах и, как правило, не превышает нескольких десятков метров.
При наличии удаленных (до 1500 м) поворотных устройств используются адресуемые приемники сигналов телеуправления (telemetry receivers), соединенные с контроллером управления кабелем витой пары. Количество приемников, включенных в цепь управления контроллера, может быть достаточно большим (например, 99), а функциями приемников телеуправления могут быть управление поворотным устройством, управление объективом, управление омывателем, стеклоочистилем и вентилятором кожуха и пр. В ряде случаев управление приемниками телеуправления возможно с видеомультиплексора.
Очевидно, что поворотная система является довольно сложной и дорогой (комплект – видеокамеры плюс поворотная система с пультом управления – стоит столько же, сколько 23 стационарно установленные видеокамеры). При этом надо еще учитывать, насколько эффективной может быть подобная система. Дело в том, что стандартные поворотные устройства в силу их массы, а, следовательно, инерционности обеспечивают скорость поворота не более 6° в секунду, что в ряде случаев может оказаться недостаточным. Действительно, при такой скорости для поворота устройства на 90° требуется 15 секунд (вспомним, что стометровку бегают за 10 секунд, а злоумышленник с мешком награбленного пробежит еще быстрее). В нештатной ситуации оператор будет "рыскать" поворотным устройством, силясь удержать злоумышленника в поле зрения видеокамеры, но удастся ли это ему? Поэтому подобные устройства могут быть эффективны на объектах со сравнительно медленно изменяющейся обстановкой – на заправочных станциях, автостоянках, местах парковки автомобилей там, где можно не спеша выбрать объект наблюдения, например машину, повернуть видеокамеру в требуемом направлении, увеличить изображение, чтобы рассмотреть ее номер и пр.
Более широкими возможностями обладает так называемая скоростная поворотная видеокамера, которая, по сути, является законченным узлом, состоящим из весьма легкой видеокамеры, объектива с трансфокатором, поворотного устройства и кожуха. Скорость поворота такой видеокамеры действительно велика (до 400° в секунду) – здесь для оператора другая трудность: слабому нажатию на клавишу или джойстик пульта управления соответствует значительное изменение положение видеокамеры в пространстве. Для решения этой проблемы пульты управления имеют память положений и настроек на определенные углы обзора. При запуске опции порядка просмотра (tour, patrol) такие предустановки могут автоматически выбираться на заданное время (их может быть достаточно много, например 64).
Некоторые скоростные видеокамеры позволяют автоматически изменять ракурс при наблюдении за человеком, проходящим под ними, что исключает неудобства при просмотре. Как правило, скоростные видеокамеры обеспечивают большое увеличение автоматическую фокусировку. Данные устройства выпускаются как для установки в помещениях, так и в уличном исполнении, при этом может использоваться как прозрачный, так и дымчатый колпак, что не позволяет посетителю установить, в какую сторону направлена видеокамера.
Кронштейны. Кронштейны (brackets) можно разделить на два основных типа: кронштейны для видеокамер и кронштейны для термокожухов.
Кронштейны для видеокамер зачастую находятся в поле зрения посетителей. Они оказывают влияние на интерьер помещений, поэтому главное к ним требование – привлекательный дизайн. Для ориентации видеокамеры в пространстве в кронштейне имеется шарнир, фиксируемый стопорным винтом или цанговым зажимом.
Кронштейны для термокожухов, как правило, служат для установки их вне помещений, поэтому наряду с повышенной нагрузоспособностью они должны иметь хорошее покрытие, стойкое к воздействию перепадов температур, влажности и пр. Стальные кронштейны более прочные, чем силуминовые; дополнительным преимуществом некоторых кронштейнов является их антивандальное крепление.
Как правило, длина производимых за рубежом уличных кронштейнов не превышает 300 мм, что в ряде случаев бывает недостаточно: при монтаже видеокамер на зданиях со сложной формой фасада, для того чтобы "обойти" выступы, водосточные
трубы и пр. В таких случаях весьма к месту бывают кронштейны длиной около полуметра и более.
Кроме крепления на стену, существуют крепежные приспособления для монтажа термокожуха на углу здания, на столбе, на потолке. Для крепления поворотных устройств требуются специальные кронштейны (без шарниров), рассчитанные на большую нагрузку.
Аксессуары систем охранного телевидения. Для полноценной работы систем охранного телевидения требуются вспомогательные приборы. Перечислим некоторые из них.
Муляжи видеокамер предназначены оказывать на злоумышленника психологическое воздействие. Нередко дешевле потратить деньги на то, чтобы заставить злоумышленника отказаться от своих преступных намерений, чем впоследствии расследовать инцидент с помощью устройств видеозаписи, пытаясь отыскать преступника.
Генераторы надписей, времени и даты с успехом могут использоваться в недорогих системах охранного телевидения (дорогие приборы обработки видеосигналов или видеозаписи, как правило, имеют встроенные генераторы надписей). Сама же функция формирования надписей или сообщений на экране видеомонитора является весьма ценной для оператора, особенно в нештатной ситуации (например, когда нужно быстро сориентироваться, на каком именно из этажей здания происходит то, что отображается в данный момент).
Блоки питания, несмотря на "незаметность" их функции в системах охранного телевидения, оказывают огромное влияние на работоспособность всей видеосистемы. Неисправность блоков питания или неправильный их выбор при проектировании может приводить как к приостановке функционирования всей системы, так и к выходу из строя ее составляющих.
Устройства грозозащиты – назначение приборов ясно из названия, а актуальность их использования для видеосистемы, имеющей кабели, проложенные вне помещений, не вызывает сомнения.
Специальная мебель (стойки для монтажа приборов, сейфы для видеомагнитофонов, шкафы для хранения видеокассет и т.п.) – все это необходимо для комфортной работы операторов в помещении охраны.
Технологическое оборудование – для обслуживания и периодической настройки видеосистемы (нейтрально серые фильтры, устройства фазировки видеокамер, ключи для специальных винтов и пр.)
Устройства передачи видеосигналов. Удаленность места расположения видеокамер от поста наблюдения требует решения задачи передачи видеосигналов на значительные расстояния. Каждое из имеющихся в распоряжении разработчика решений имеет свои достоинства и недостатки.
Стандартным решением является использование коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. В зависимости от качества кабеля (вносимого им затухания), как правило, приемлемое качество изображения может быть достигнуто, если видеокамера удалена от поста наблюдения на расстояние не более 200400 м. При больших расстояниях для компенсации потерь в кабеле рекомендуется использовать магистральные видеоусилители. Будучи вспомогательными приборами, они могут быть разvtotysв отдалении от оператора, причем, для повышения отношения сигнал/шум магистральные видеоусилители желательно располагать как можно ближе к видеокамере.
Основными параметрами магистральных видеоусилителей являются:
коэффициент усиления (желательно регулируемый);
входное и выходное сопротивление, равное 75 Ом;
удобство монтажа;
широкий диапазон рабочих температур;
большой допуск на величину питающего напряжения;
малое влияние пульсаций питающего напряжения на параметры выходного видеосигнала;
защита от переполюсовки питающего напряжения;
защита по видеовыходу от короткого замыкания.
Следует сказать, что кабель вносит не только активное затухание, но и завал амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) на высоких частотах, что отрицательно сказывается на результирующей разрешающей способности видеосистемы. Для корректировки АЧХ могут использоваться видеоусилители – эквалайзеры, но при этом следует помнить о возможности появления фазовых искажений в выходном видеосигнале. Одна из функций, реализуемых некоторыми магистральными усилителями – гальваническая развязка входа и выхода с целью устранения токовых петель от разных точек заземления оборудования (для этой же цели применяются разделительные трансформаторы).
Когда видеосигнал требуется подавать одновременно на 75-Омные входы нескольких устройств (чаще всего с радиальной, а не цепочечной конфигурацией видеосистемы), удобно использовать видеоусилители – распределители (обычно они имеют 2, 4 или 6 выходов).
Применение кабелей витой пары позволяет добиться результатов лучших, чем при использовании коаксиального кабеля (аддитивная помеха нейтрализуется, так как видеосигнал передается симметрично относительно земли). Материальные затраты при этом оказываются намного меньшими, чем при использовании оптоволоконных кабелей. На передающей стороне устанавливается передатчик, задачами которого являются:
усиление видеосигнала;
внесение в него высокочастотных предыскажений;
переход от несимметричного кабеля (коаксиального) к симметричному (витой паре).
Отметим, что качественная высокочастотная коррекция требует широкого динамического диапазона используемых усилителей и сравнительно высокого номинала питающего напряжения ("дифференцированные" импульсы, соответствующие яркостным переходам изображения, могут иметь весьма значительную амплитуду: чем резче переход, тем амплитуда больше – а это напрямую связано с разрешающей способностью по горизонтали). Без коррекции сигнала на передающей стороне добиться качественного выходного видеосигнала весьма трудно.
На приемной стороне осуществляется обратное преобразование – от симметричного сигнала к несимметричному, где также осуществляется коррекция и усиление видеосигнала. Подобные устройства выпускаются следующих модификаций:
пассивные – без регулировки и без подключения источников питания (могут использоваться при передаче видеосигналов на небольшие расстояния, но при этом качество изображения невысокое);
без регулировки (изготавливаются на заказ на определенное расстояние под определенный тип кабеля);
со ступенчатой регулировкой (на определенные длины кабеля);
с плавной регулировкой.
В последнем случае можно добиться практически идеальной передачи видеосигнала на расстояние до 2 км, однако выполнение регулировок на протяженных объектах оказывается не слишком технологичным. Для увеличения необходимого расстояния используют каскадное включение устройств (как правило, не более 35 каскадов, расстояние порядка 6 км). Важной регулировкой подобных устройств является балансировка сигналов. Это следствие того, что параметры кабелей витой пары, а тем более телефонных, далеки от идеальных (это же относится и к разбросу характеристического сопротивления кабелей – порядка 10 %). Практика показывает необходимость наличия в описанных устройствах защиты от электрических разрядов (грозозащита), а также от нерадивых монтажников (защита от короткого замыкания).
Существуют системы передачи видеосигнала по телефонной линии (изображение оцифровывается и со скоростью обновления порядка нескольких секунд с помощью встроенного модема передается на приемную сторону, расположенную достаточно далеко), причем активизация передачи может осуществляться, например, по срабатыванию охранного датчика. По этому же кабелю с приемника на передающую сторону могут быть посланы сигналы дистанционного управления какими-либо приборами, поворотными устройствами и пр. Некоторые системы целиком занимают телефонный канал, другие осуществляют передачу видеосигналов параллельно с телефонными переговорами.
Выпускаются системы двух типов:
box to box (специализированные блоки передатчика и приемника);
box to PC (на передающей стороне блок, на приемной стороне – компьютер).
Подобные системы очень хорошо рассматривать на рекламных буклетах, но как сказал бы Глеб Жеглов, к нам это не относится (не того качества телефонные линии в России, увы). В этом смысле более перспективно использовать выделенные телефонные линии или обычные телефонные линии, но минуя оборудование АТС.
Радиоканал также широко используется для передачи видеосигналов (опять же за рубежом). Существуют маломощные передатчики (на расстояние порядка 30 м прямой видимости), но есть и мощные, со специальными антеннами (на 60 км и более). Маломощный передатчик нередко монтируется в одном корпусе с видеокамерой, а приемник – в корпусе видеомонитора. Для конфиденциальности передачи используется скремблирование видеосигналов. Одновременно по одному радиоканалу передают до 4 видеосигналов от разных видеокамер, а также аудиосигналы. Весьма перспективный диапазон частот – 2,4 ГГц, помехи практически не влияют. Для реализации подобных видеосистем нужна лицензия.
Радиомодуляторы, как правило, применяют там, где в качестве устройства отображения визуальной информации используется телевизор, например в жилых домах. В этом случае имеется возможность использовать фидер антенны коллективного пользования для замешивания в нее транспонированного спектра сигнала видеокамеры. Задачу переноса спектра (чаще всего в диапазон ДМВ) и выполняют радиомодуляторы.
Эти устройства экономически эффективны, при желании с помощью одного модулятора и одной видеокамеры можно обеспечить видеонаблюдением всех жильцов одного подъезда дома, если все жильцы этого хотят. А если не хотят, то нужно помнить, что индивидуальное подключение к общему антенному кабелю – вещь довольно интимная: например, если модулятор формирует значительный уровень побочных продуктов частотного преобразования, то соседи едва ли поблагодарят Вас за такой "подарок" на экранах своих телевизоров. Второй параметр, на который следует обращать внимание при выборе модулятора, – стабильность несущей частоты (чтобы не приходилось постоянно подстраивать телевизор). Третий параметр – уровень шумов.
Оптоволоконная техника для передачи видеосигналов. Бурное развитие телекоммуникационных технологий, применение оптических методов передачи информации не оставило в стороне и технику охранного телевидения.
Наиболее важные преимущества оптоволоконных линий связи приведены ниже:
низкие потери при передаче. Волоконно-оптические кабели с малыми потерями позволяют передавать сигналы изображения на расстояния в десятки и сотни километров без регенерации сигнала. Это особенно удобно для организации видеонаблюдения на площадных объектах и объектах с распределенной структурой;
отсутствие частотных искажений видеосигнала. Оптические методы передачи информации обеспечивают неискаженную передачу всего спектра видеосигнала, что обеспечивает требуемое разрешение и исключает необходимость применения различных частотных корректоров;
широкополосность линии связи. Широкая полоса передачи сигналов в оптическом волокне позволяет одновременно передавать по одному кабелю несколько видеосигналов одновременно, реализовать двунаправленную передачу видео, звука и цифровых данных и т.д;
невосприимчивость к помехам и наводкам. Полная нечувствительность оптоволоконного кабеля к внешним электрическим помехам и наводкам обеспечивает устойчивую работу системы передачи информации в сложной электромагнитной обстановке, характерной для промышленных объектов;
электрическая изоляция. Благодаря тому, что оптические сигналы не требуют заземления, источник и приемник видеосигнала изолированы друг от друга и, следовательно, свободны от проблем, связанных с организацией заземляющего контура и выравнивания потенциалов. Отсутствие проблемы заземления при передаче видеосигналов и защита от искрения и возгорания делают оптоволоконный кабель самым приемлемым для использования в системах наблюдения, где требуется соблюдение повышенных требований взрыво- и пожаробезопасности;
компактность. При передаче одинакового по мощности сигнала по коаксиальному и оптоволоконному кабелю последний будет иметь меньший вес и диаметр, что существенно упрощает процесс его прокладки. Оптоволоконный кабель с одной центральной жилой имеет линейный вес 9 г/м, а соответствующий коаксиальный кабель – 119 г/м, то есть в 13 раз больше;
конфиденциальность. Электронный съем информации основан на контроле побочных электромагнитных излучений информативного сигнала и его наводок на цепи питания и заземления. Оптоволоконные системы защищены от подобного вмешательства, так как для извлечения данных они должны быть физически разрушены, что влечет за собой неизбежное ослабление или пропадание сигнала. Это может быть легко обнаружено без применения специальных технических средств;
коррозионная стойкость. Поскольку сердцевина и оболочка волоконно-оптического кабеля изготавливаются из диэлектрика (стекло или пластик), то они обладают устойчивостью к воздействию агрессивных веществ и влаги, содержащихся в атмосфере;
простота модификации. Волоконно-оптические сети можно модернизировать для передачи большего объёма видеоинформации путем замены только приемопередающего оборудования. С другой стороны, часть сети или даже всю сеть можно использовать для решения других задач, например, объединения в одной транспортной среде системы охранного телевидения и локальной вычислительной сети;
тенденция к снижению цены. Оптоволокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния – широко распространенный, а потому недорогой материал. Запасы песка на планете, в отличие от меди, вряд ли будут истощены в ближайшем будущем.
Основными недостатками волоконно-оптических линий связи являются
подверженность волоконных световодов радиации, за счет которой появляются пятна затемнения и возрастает затухание;
водородная коррозия стекла, приводящая к микротрещинам в волокне и ухудшению его свойств;
высокая стоимость как самой аппаратуры, так и работ по концевой заделке и сращиванию кабеля;
трудности, связанные с применением специфичного оборудования (оптические кроссы, муфты и т.д.), необходимого для маршрутизации видеоинформации.
Тем не менее, использование волоконно-оптических технологий является одним из ключевых направлений развития систем охранного телевидения.
3.9. Цифровые (компьютерные) системы
видеоконтроля
В последнее время цифровые (компьютерные) системы видеоконтроля начинают доминировать на рынке средств обеспечения безопасности по сравнению с интенсивно морально устаревающим аналоговым оборудованием видеоконтроля. Большинство потребителей в настоящее время в первую очередь ориентируются именно на современные профессиональные многофункциональные цифровые системы, которые как по качеству, так и по своим потребительским характеристикам наиболее соответствуют современным требованиям безопасности охраняемых объектов.
За последние 2 – 3 года компьютерные технологии сделали такие качественные скачки в своем развитии, что в настоящее время современные цифровые системы видеоконтроля как по техническим, так и по ценовым характеристикам агрессивно теснят даже профессиональное аналоговое оборудование видеоконтроля. С другой стороны, современные комплексы охраны объектов начинают превращаться в интегрированные распределенные сетевые системы, где устаревшему аналоговому оборудованию видеоконтроля все труднее найти достойное место. По качеству видеоотображения, по реально достигаемому разрешению канала записи/воспроизведения, по удобству формирования и дальнейшего оперативного использования видеоархива в режиме триплекса (одновременного видеоотображения, записи и просмотра видеоархива), по наличию встроенных многоканальных детекторов движения (активности), а также возможности использования давно апробированных сетевых и телекоммуникационных решений на базе современной компьютерной техники, цифровые системы видеоконтроля однозначно оставляют аналоговое оборудование на обочине современных технических решений обеспечения безопасности охраняемых объектов. Кроме того, современное цифровое оборудование видеоконтроля все больше приближается по своим характеристикам к современным интеллектуальным компьютерным системам, что позволяет строить очень гибкую политику обеспечения безопасности объектов, приближенную по своим функциям к механизмам принятия решений, близких к человеческой логике. И именно поэтому некоторые из современных цифровых систем видеоконтроля по праву можно назвать интеллектуальными. А это уж точно не по плечу никакому аналоговому оборудованию видеоконтроля, даже самому профессиональному.
Классификация цифровых (компьютерных) систем видеоконтроля. Под цифровыми (компьютерными) системами видеоконтроля (рис.3.31) принято понимать современные технические средства видеонаблюдения и/или видеорегистрации, выполненные на базе современной компьютерной техники и/или специализированных цифровых устройств обработки видеоинформации.
Как правило, цифровые системы видеоконтроля отличаются от простых систем видеонаблюдения и видеорегистрации наличием многоканальных цифровых видеодетекторов движения (активности) и возможностью задания определенной логики обработки тревожных событий. При этом, в свою очередь, функции видеонаблюдения и видеорегистрации соотносятся друг к другу, как и в обычных аналоговых системах. Видеонаблюдение в основном связано с многоканальным дистанционным наблюдением за выделенными зонами объекта охраны с максимальным качеством видеоотображения с помощью специальных технических средств, и, как правило, с использованием устройств телеметрического управления видеокамерами, при этом к видеозаписи не предъявляется особенных требований, вплоть до ее полного отсутствия. Видеорегистрация – наоборот, связана с организацией качественной многоканальной цифровой видеозаписи, как правило, по срабатыванию детектора движения (активности) и/или тревожных входов, с возможностью выдачи в процессе своей работы управляющих сигналов для остального охранного оборудования общей системы безопасности охраняемого объекта, а к видеоотображению особые требования не предъявляются, вплоть до полного его отсутствия.
Современные цифровые средства видеоконтроля принято разделять на интегрированные и неинтегрированные. Интегрированные цифровые (компьютерные) системы видеоконтроля могут эффективно взаимодействовать со всеми подсистемами общей системы безопасности объекта: подсистемой контроля и управления доступом (СКД), подсистемой аудиоконтроля (АК), подсистемой охранно-пожарной сигнализации (ОПС) и другими инженерно-техническими средствами обеспечения безопасности и жизнедеятельности охраняемого объекта. Неинтегрированные системы, напротив, являются автономными системами, в лучшем случае имеющими несколько простых тревожных входов/выходов, подобно обычной аналоговой технике видеоконтроля. К сожалению, иногда за средства интеграции выдаются именно эти самые обыкновенные тревожные входы/выходы, как в аналоговой технике видеоконтроля, что не совсем корректно, если рассмотреть доступную и при этом достаточно примитивную логику обработки тревожных событий и возможных реакций на них.
В зависимости от набора технических характеристик из всего спектра цифровых (компьютерных) систем видеоконтроля принято также выделять профессиональные системы, в которых технические характеристики позволяют получать высокое качество видеоряда как при видеоотображении, так и при видеорегистрации, в сочетании с высокой скоростью обработки видеосигналов (быстродействием), большой емкостью оперативного архива, многоканальностью и многофункциональностью в сочетании с высокой надежностью как на уровне используемого оборудования, так и на уровне прикладного и системного программного обеспечения. Например, к профессиональным следует отнести цифровые системы видеоконтроля, имеющие до 16 – 64 видеоканалов на один системный блок, обрабатывающие мультиплексированные/немультиплексированные видеосигналы со скоростью 12,5 – 25 кадров/с для форматов кадра 768х288 и 768х576 (иногда – 720(704)х576 и даже 640х480) с разрешением до 500 – 600 (иногда – 450 – 500 ТВЛ) телевизионных линий по горизонтали (ТВЛ) для черно-белого изображения и до 350 – 400 ТВЛ – для цветного. При записи компрессированных видеосигналов разрешение должно оставаться на приемлемом уровне (150 – 300 ТВЛ) даже для размера отдельных видеокадров размером в 2 – 10 Кбайт. Отличительной особенностью профессиональных систем является также наличие у них профессионального детектора движения, в отличие от обычных детекторов активности у остальных систем видеоконтроля.
Следующей важной характеристикой цифровых (компьютерных) систем видеоконтроля является возможность работы в LAN/WAN компьютерных сетях, т.е. ее сетевые свойства. При этом следует различать возможность организации удаленного видеонаблюдения с помощью специальных сетевых клиентов и/или сети Интернет и обычных Интернет – браузеров (например, Microsoft Internet Explorer, Netscape, Opera и т.п.), от многосерверных сетевых конструкций с возможностью удаленного перекрестного видеонаблюдения и видеорегистрации, а также удаленного администрирования всей системы. Как правило, большинство систем свойствами перекрестного видеонаблюдения и видеозаписи не обладают, и лишь некоторые позволяют осуществлять удаленное администрирование всего сетевого комплекса в целом. Совершенно особняком стоят системы, не имеющие полнофункциональных сетевых свойств. Такие системы или находятся в начальной стадии своего развития, или являются намеренно несетевыми, узкоспециализированными для решения каких-нибудь отдельных задач видеонаблюдения или видеорегистрации.
Еще одна важная характеристика современных цифровых систем видеоконтроля – это их функциональность. Как правило, различают узкоспециализированные системы видеоконтроля, с ограниченным набором функций, и многофункциональные цифровые средства видеоконтроля, наиболее полно сочетающие в себе весь арсенал современных функций видеоконтроля, ранее недоступных в аналоговой технике (функции простой, удобной и гибкой работы с видеоархивами, многоканальной цифровой видеозаписи, встроенного многоканального обнаружения движения, одновременной работы режимов "запись" и воспроизведение", возможности цифровой обработки и улучшения качества видеосигналов; совмещение в одном устройстве сразу нескольких функций – мультиплексирования, мультиотображения, видеокоммутации, видеозаписи и т.д.). Узкоспециализированные цифровые системы видеоконтроля обычно реализуют ограниченный набор функций, например, служат для регистрации проезжающего автотранспорта с определением его государственных номерных знаков, и, иногда, скорости движения объектов.
Технические характеристики, важные для сравнения цифровых систем видеоконтроля. При анализе технических характеристик современных цифровых (компьютерных) систем видеоконтроля следует различать характеристики собственно системы видеоконтроля от обычных характеристик современной компьютерной техники, на базе которой такие системы собраны. Например, тип (IDE, SCSI, ATA) и емкость (40 – 300 Gb) жесткого диска имеет смысл анализировать только в блочных системах, выпускаемых с ограниченной номенклатурой жестких дисков. Аналогично следует относиться к разрешению видеомонитора, обычным коммуникационным и сетевым интерфейсам (RS-232, Ethernet IEEE 802.3 и т.д.) и прочим компьютерным комплектующим и компьютерной периферии (CD-ROM, ZIP, DATА-накопители, тип процессора, объем оперативной памяти и т.п.). Как правило, все эти характеристики имеет смысл сравнивать только для систем, поставляемых в жестко заданных конфигурациях. Большинство же цифровых систем видеоконтроля выпускаются как в блочном, так и в так называемом ОЕМ-исполнении, т.е. допускают использование практически любых компьютерных комплектующих и РС-платформ, наиболее подходящих для каждой конкретной цифровой системы видеоконтроля, востребованной Заказчиком. Из характеристик собственно систем видеоконтроля отметим следующие.
Интерфейс управления/администрирования системы. Очень важная характеристика, определяющая "лицо" системы и удобство ее управления/администрирования. К сожалению, большинство цифровых систем видеоконтроля обладают Windows – подобным интерфейсом, который при всех его преимуществах в офисных приложениях для профессиональных систем видеоконтроля имеет очень серьезные недостатки, т.к. неэффективно использует доступную для отображения площадь экрана монитора, позволяет произвольно закрывать, в т.ч. случайно, окна управления и отображения, имеет очень много повторяющихся панелей управления одними и теми же функциями и т.п. Иногда такой интерфейс для организации нормальной работы требует использования нескольких мониторов, что также является серьезным недостатком (например, видеоотображение – на одном мониторе, а работа с видеоархивом – на другом). Некоторые цифровые системы видеоконтроля, обладая специализированным, и, на первый взгляд "красивым", интерфейсом, тем не менее также неэффективно используют доступную площадь экрана монитора системы видеоконтроля (часть панелей управления системой фиксированно занимают часть площади монитора). Профессиональные цифровые системы видеоконтроля должны иметь максимально простой, рациональный интерфейс, с количеством настроек и органов управления, минимально необходимым и достаточным для их эффективного использования.
Допустимые форматы видеокадров, которые используются при видеообработке и видеозаписи. Существует множество форматов, используемых современными цифровыми (компьютерными) системами видеоконтроля. Профессиональные цифровые системы, как правило, работают со всеми максимально допустимыми для цифровой обработки видеоформатами: 768х576, 720х576 и 768х288. Иногда, по совокупности остальных показателей, к профессиональным относят цифровые системы видеоконтроля, работающие с форматами 704х576, 640х512 и иногда 640х480 (в основном для зарубежных систем, обычно работающих с меньшими форматами, чем отечественные профессиональные цифровые системы видеоконтроля). Остальные обычно довольствуются разрешениями от 640х480 до 640х256, 384х288, 320х256, 320х240 и даже 192х144, 160х120, 80х60. С учетом так называемого Kell-фактора и известной пропорции телевизионного изображения – аспекта (3/4), формат 384х288 (или аналогичные по количеству пикселов по горизонтали) соответствует разрешению около 250 – 280 телевизионных линий по горизонтали (качество VHS), а форматы 768х288 и 768х576 (или аналогичные) – разрешению 500 – 600 линий по горизонтали для черно-белого изображения и 300 – 400 – для цветного (качество S-VHS). Современные видеокамеры, как правило, имеют следующие форматы ПЗС-матриц: монохромные высокого разрешения – 782х582, 768х576, стандартного – 512х582, 512х576, цветные высокого разрешения – 752х582, стандартного – 500х582. Поскольку в системах видеоконтроля, как правило, используются черно-белые видеокамеры высокого и стандартного разрешения, для профессиональных цифровых (компьютерных) систем видеоконтроля очень важны именно форматы 768х288 и 768х576 (или аналогичные им по количеству пикселов по горизонтали/вертикали), так как только они позволяют получать максимально информативные для последующей цифровой обработки видеокадры с минимальной потерей исходного разрешения входного видеосигнала.
Разрешение канала видеообработки/записи, измеряемое в телевизионных линиях (ТВЛ). Принято считать, что профессиональные системы должны обеспечивать разрешение канала видеообработки по горизонтали 500 – 600 ТВЛ для черно-белого изображения и 350 – 400 ТВЛ – для цветного. Разрешение канала видеообработки связано как с форматом видеокадра, уже упоминаемым выше, так и с методами цифровой обработки видеосигналов. Для цветных композитных видеосигналов именно цифровая обработка является определяющей в ограничении максимального разрешения канала обработки (выделение сигнала цветности из общего спектра видеосигнала), что накладывает жесткие ограничения на максимально возможное разрешение по горизонтали не более, чем 350 – 400 ТВЛ (обычно 78 – 100 ТВЛ на 1 МГц полосы видеосигнала). Более высокие разрешения (400 – 500 ТВЛ и выше) для цветных изображений возможны только в случае работы с компонентным цветным сигналом: Y:C, RGB и пр. Естественно, в этом случае необходимо использовать и соответствующие видеокамеры с раздельными выходами яркостного (Y) сигнала и сигнала цветности (C). Не менее важна и характеристика разрешения по вертикали, которая очень сильно связана с допустимыми форматами видеокадров системы: для формата 768х576 речь идет о реальном разрешении по вертикали в 400 – 450 линий (теоретически – не более 576), для формата 640х480 – 360– 400 линий (теоретически – не более 480) а для формата 384х288 – 200 – 250 линий (теоретически – не более 288). Пересчет формата из пикселов в ТВЛ и обратно обычно выполняется с помощью так называемого расширенного Kell-фактора (который равен 0,7 – 0,85 по горизонтали и 0,7 – 0,8 по вертикали). Kell-фактор позволяет выполнять такой пересчет при любом переходе от черезстрочной развертки входных видеосигналов в прогрессивную развертку компьютерных (цифровых) мониторов. Отдельно следует выделять разрешение канала видеозаписи, которое может широко варьироваться в зависимости от степени компрессии (сжатия) видеосигнала. В профессиональных системах даже хорошо сжатое изображение должно обеспечивать достаточно высокое разрешение (150 – 250 ТВЛ), приемлемое по качеству, при минимальном объеме отдельного видеокадра (от 1 – 2 кбайт до 5 – 10 кбайт). На практике разрешение канала обработки/записи и по горизонтали, и по вертикали удобно проверять с помощью специальных измерительных таблиц, например EIA1956.
Метод и степень компрессии (сжатия) видеосигнала. Как правило, в цифровых (компьютерных) системах видеоконтроля используются следующие методы компрессии (сжатия) видеоизображений: WAVELET-подобные (WL, DELTA-WL и т.д.), JPEG и M-JPEG/MPEG-подобные (MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 и т.д.). При этом последние пришли или из обычной компьютерной техники сжатия статических изображений (JPEG), или позаимствованы из бытовой цифровой видеозаписи потокового видео (MPEG), что накладывает некоторые особенности на их использование в системах видеоконтроля. Дело в том, что JPEG очень плохо сжимает потоковое видео (видеопоследовательности), а M-JPEG/MPEG-подобные методы компрессии работают на основе так называемых опорных кадров и практически перестают работать при мультиплексировании видеосигналов, когда могут возникать задержки между отдельными видеокадрами до 100 – 200 мс и более, что соответствует скорости обработки до 5 – 10 FPS (framepersecond, кадров/с). С другой стороны, M-JPEG/MPEG-подобные методы компрессии при больших степенях компрессии (32:1 и более) дают очень заметные искажения характерной формы (блоккинг – эффект, мозаичный эффект, искажения типа ступеньки и т.п.), что делает практически невозможным использование больших степеней компрессии для целей осуществления более компактной цифровой видеозаписи и организации оперативных видеоархивов большой емкости. От этих недостатков почти свободны методы компрессии, которые базируются на WAVELET-преобразованиях, т.е. на так называемой математике "волновых всплесков". Здесь искажения, как правило, носят визуально менее выраженный характер, что очень плодотворно сказывается на качестве хорошо компрессированных видеокадров (т.е. на разрешении канала записи/воспроизведения). Иногда в цифровых системах видеоконтроля используются MPEG-подобные оптимизированные по скорости алгоритмы компрессии h.261 и h.263 (с модификациями h.261+, h.263+), в основном предназначенные для реализации видеоконференций и видеотелефонии по сетям ISDN, без особых требований к качеству сжатых видеокадров (это, кстати, делает их малопригодными в профессиональных системах видеоконтроля). По степени компрессии они занимают промежуточное положение между WAVELET и M-JPEG/MPEG и встречаются в цифровых системах видеоконтроля довольно редко. Как правило, при одинаковых степенях сжатия WAVELET опережает по качеству методы компрессии на базе JPEG/MPEG, и, тем более, h.261 и h.263, а при одинаковом или сопоставимом качестве имеет существенно меньший размер сжатого кадра: 1 – 3 Кбайт для WAVELET против 5 – 10 Кбайт для M-JPEG/MPEG. А это, как правило, соответствует степени компрессии (сжатия) для WAVELET от 10 до 100 раз (максимум – до 200 и даже в 300 раз), а для M-JPEG/MPEG – от 5 до 20 раз (максимум – до 50 – 70 раз). Следует также понимать, что степень компрессии принципиально не может иметь какого-то заранее заданного значения, т.к. очень сильно зависит от характера реальных видеоизображений (однородно белые стены внутри офиса сжимаются куда сильнее, чем осенняя листва деревьев или кустарников во всем ее цветовом многообразии и движении). Некоторые системы используют модификации алгоритмов компрессии на основе так называемой "дельта-компрессии" (DELTA), которая за счет передачи лишь изменений между отдельными кадрами видеоизображений позволяет обеспечить дополнительную степень компрессии до 5:1 и выше (при различиях между смежными кадрами – до 20% и меньше), что может быть очень важно для передачи видеоизображений по низкоскоростным каналам связи (при скоростях от 9,6 до 56 Кбайт/с). Кстати, видеоизображения, записанные в форматах на базе стандартных JPEG/MPEG-преобразований, как правило, можно просмотреть любыми внешними программными средствами (стандартными просмотрщиками). С этой стороны закрытые алгоритмы кодирования на базе WAVELET для средств обеспечения безопасности куда более предпочтительны, т.к. принципиально не позволяют получать свободный внешний доступ к видеоархиву (в этом случае для преобразования в формат AVI, например, надо использовать специальные конверторы). В последнее время в некоторых профессиональных цифровых системах видеоконтроля наметилась тенденция перехода на аппаратную поддержку компрессии WAVELET, что дает таким системам неоспоримые преимущества в повышении общего быстродействия и качества всей системы в сочетании с уменьшением требований к компьютерной платформе, в отличие от уже сравнительно давно используемой дорогой и не очень подходящей для систем видеоконтроля аппаратной компрессии MPEG.
Тип платы видеозахвата (схема ввода) – это характеристика системы, которая объясняет количество немультиплексированных/ мультиплексированных входов и каналов обработки на одну плату (например, схема ввода 4х4 – это 4 немультиплексированных входа и 4 канала/микросхему обработки, 16х1 – 16 мультиплексированных входов и 1 канал/микросхему обработки, 16х4 – 16 мультиплексированных входа и 4 канала/микросхему обработки и т.д.).
Скорость обработки/записи немультиплексированных изображений. Как правило, современные цифровые системы видеоконтроля обрабатывают немультиплексированные изображения со скоростью до 25 FPS. Здесь и далее характеристики скорости обработки приведены для стандарта PAL, наиболее широко распространенного на отечественном рынке видеокамер. Скорость обработки 25 FPS соответствует качеству "живого видео" ("live – video"). К сожалению, для многих цифровых видеорегистраторов скорость приводится без указания формата обрабатываемых видеокадров (768х576, 768х288, 384х288 и т.д.) и их цветности (черно-белые или цветные). Именно отсюда очень много некорректностей в сравнении. Как правило, все характеристики цифровых систем видеоконтроля указываются для формата видеокадра 384х288 (или аналогичных форматов), а для многочисленных корейских систем – и того меньших форматов. Но отсутствие привязки скорости обработки/записи к формату и цветности видеокадра может привести к тому, что характеристики систем, обрабатывающих со скоростью 25 FPS кадры форматов 768х576 и 640х480, могут отличаться значительно. Следует также понимать существенную разницу между скоростью обработки и скоростью записи, которые могут очень сильно отличаться друг от друга. На скорость записи очень влияет используемый алгоритм компрессии и способ ее реализации (программная или аппаратная).
Скорость обработки/записи мультиплексированных изображений – это еще более сложный для понимания параметр, вокруг которого еще больше некорректностей и манипулирования цифрами при указании конкретных технических характеристик цифровых систем видеоконтроля. Все современные системы видеоконтроля, за очень небольшим исключением, работают с асинхронными аналоговыми или гибридными (с цифровой предобработкой) видеокамерами, имеющими самые обычные аналоговые композитные видеовыходы. А это означает, что любой цифровой системе видеоконтроля требуется время (как правило, 60 – 80 мс) для синхронизации с видеопотоками разных камер при их переключении. Именно поэтому скорость обработки мультиплексированных видеосигналов для профессиональных систем соответствует 12,5 – 16 FPS на один канал цифровой обработки, а для остальных – 8 – 10 FPS. Причем для некоторых цифровых систем видеоконтроля (например, захватывающих видеосигнал с помощью микросхем Philips SAA71ХХ) время синхронизации может быть величиной непостоянной, сильно зависящей от типа и марки конкретных видеокамер. В результате вместо декларируемых 12,5 FPS можно в реальности получить 8 – 10 FPS, причем конкретное значение будет зависеть даже от конкретного экземпляра внешне совершенно одинаковых видеокамер одной и той же фирмы одной и той же марки. Следует отметить, что для достижения более высокой скорости обработки 16 FPS четкий захват четных или нечетных полукадров не контролируется, что внешне приводит к характерному подергиванию изображения на экране вверх – вниз. Более реально – это 12,5 FPS стабильного видеозахвата для любых видеокамер. Для плат, выполненных, например, по схеме 16х4 (использующих четыре микросхемы видеозахвата и мультиплексор для 16-ти видеовходов), это значение может составлять до 50 FPS на одну плату (12,5х4=50 FPS). Именно так работают профессиональные системы. Естественно, что скорость обработки/записи мультиплексированных изображений обязательно должна указываться в строгой привязке к формату и цветности видеокадра. Для мультиплексированных изображений разница между скоростью обработки и записи обычно не такая значительная, как для немультиплексированных, хотя для некоторых систем разница также может быть значительной.
Емкость видеоархива – еще одна из характеристик, вокруг которой всегда идут баталии взаимного непонимания, споров и полной несопоставимости показателей разных систем. В технических характеристиках цифровых систем видеоконтроля можно встретить указание емкости видеоархива как в часах (днях, сутках), так и в количестве записываемых кадров. И первый, и второй подход имеют доводы как за, так и против. Рассмотрим первый пример. Пусть для какой-либо цифровой системы видеоконтроля указано, что она обеспечивает время записи от 2 до 1642 часов, с примечанием, что это в зависимости от интервала (скорости) записи и степени компрессии. Можно встретить и такое: "...при видеокомпрессии до 30 Кбайт для каждого изображения видеозапись в реальном времени может происходит в течение 75 дней для каждой из 36 камер". Второй пример: "при коэффициенте сжатия 1:80, среднем количестве движения на объекте 20% и емкости диска 1 Гбайт будет записано 781 250 кадров, что равно 54 часам непрерывной записи изображений от 4 ТВ камер с частотой записи 1 кадр в секунду для каждой ТВ камеры". Впечатляет? Не очень, если принять во внимание, что ни в первом, ни во втором примере совершенно не указывается, для каких форматов кадра, цветности и какого качества записи указываются эти технические характеристики емкости видеоархива. А если принять во внимание, что реальные степени сжатия очень сильно зависят от характера конкретного видеоизображения, становится понятно, что емкость видеоархива – это характеристика, очень сомнительная для использования в целях сравнения различных систем, к тому же использующих совершенно различные алгоритмы компрессии и реализующие видеозапись с совершенно разным качеством. Из этого можно сделать вывод, что более корректно для целей сравнения следует указывать конкретные размеры сжатых видеоизображений одинаковых форматов и одинакового качества, в частности, с помощью видеозаписи специальных тестовых таблиц (EIA1956, например). Поскольку для современных цифровых систем видеоконтроля конкретные объемы жестких дисков практической роли не играют (как правило, существует очень широкий их выбор), то приняв за единицу измерения условный 1 Гбайт, характеристики и времени, и количества кадров, например, легко можно получить с учетом конкретной скорости видеозаписи и объема отдельного видеокадра заданного сопоставимого формата (качества). Например, для кадров формата 384х288 с размером 2 Кбайта и скорости записи 25 кадров/с для одной видеокамеры: имеем 1 Гбайт:2 Кбайт/кадр=500000 кадров/1 Гбайт; 500000 кадров:25 кадров/с=20000 c или 5,6 часа/1 Гбайт. Соответственно, для жестких дисков с объемом 60 Гбайт общая емкость видеоархива будет составлять 5,6 часа*60=336 часов для скорости записи 25 кадров/с. Для скорости 50 кадров/с (две камеры по 25 FPS или 4 платы по 12,5 FPS) имеем 168 часов, а для 12,5 кадров/с (для 16 мультиплексированных видеокамер на одну плату видеозахвата с одним каналом обработки) – 672 часа или 28 суток. Стоит заметить, что увлекаться подобными расчетами не следует, поскольку прогнозировать степень компрессии в реальных условиях конкретного объекта заранее невозможно.
Наличие дополнительных средств архивирования видеоинформации. Как правило, все цифровые системы видеоконтроля имеют только оперативный видеоархив на системном жестком диске (иногда – в дополнительном специализированном системном блоке), организованный по принципу безостановочной кольцевой видеозаписи. Это приводит к тому, что при полном заполнении жесткого диска самые ранние записи стираются. С целью организации долговременного видеоархива некоторые профессиональные системы имеют дополнительные средства архивирования, которые позволяют переносить оперативный видеоархив или отдельные его фрагменты на любые внешние носители (сетевые диски, стриммеры и т.п.). Отдельные профессиональные системы имеют дополнительные средства архивирования, позволяющие выполнять сетевое архивирование с удаленных систем видеоконтроля (удаленных видеосерверов), в т.ч. по коммутируемым каналам связи.
Наличие многоканального детектора движения (активности). Большинство современных цифровых (компьютерных) систем видеоконтроля обязательно имеют многоканальные детекторы активности. Профессиональные цифровые системы видеоконтроля обязательно должны использовать многоканальные детекторы движения. Если детекторы активности используют достаточно простые разбиения поля изображения, как правило, на 8 – 16 (очень редко-более) областей, которые используются только для анализа активности (как правило, на основании измерения относительных изменений яркости/контраста в этих зонах) без определения реальных характеристик движения объекта, то истинно профессиональные детекторы движения дополнительно к обычному обнаружению активности определяют как характеристики собственно детектируемого объекта (форму, контур, размер, контраст и т.д.), так и характеристики его движения (скорость, изменения скорости и т.д.). Основное отличие профессиональных детекторов от обычных – это возможность их настройки в реальных условиях охраны объектов именно на обнаружение движения объектов с предельной минимизацией ложных срабатываний (фильтрацией помех), а также задания гибкой логики обработки тревог ("горячая" тревожная запись, пред- и пост-запись, управление по срабатыванию детектора остальным охранным оборудованием, например подсистемой аудиоконтроля). Под ложными срабатываниями обычно понимаются срабатывания детектора на естественные оптические помехи (блики, естественные или некоторые искусственные колебания освещенности в зоне контроля, усреднено – стохастические изменения в зоне контроля, например от листвы деревьев, помехи от дождя, снега и т.п.), а также срабатывания на объекты с характеристиками, отличными от требуемых (по форме, размеру, контрасту, скорости движения, ее изменению и т.д.). Так, например, с помощью профессиональных детекторов движения вполне можно отстроиться от помех, вызванных пролетом птиц, падающей листвы, некоторых домашних животных (кошек, собак, домашней птицы и пр.), и от бликов, отражающихся в обычных лужах, водоемах и т.п. Обычным детекторам активности это не под силу – обязательно будут ложные срабатывания, со всеми вытекающими последствиями.
Именно поэтому наличием профессионального детектора движения профессиональные системы отличаются от обычных цифровых систем видеоконтроля, оснащенных обычным детектором активности. Некоторые профессиональные детекторы движения имеют несколько отдельно анализируемых зон (обычно не более 8...16), каждую со своими настройками, что позволяет реализовывать ряд дополнительных функций детектирования и реакций на движение.
Количество немультиплексированных видеоканалов на один системный блок (одну плату) – очень важная характеристика цифровых систем, для которых важна организация многоканального высококачественного видеоконтроля со скоростью до 25 FPS. Как правило, одна плата видеозахвата позволяет обрабатывать 1, 2 или 4-немультиплексированных видеосигнала одновременно. Поскольку в системный блок обычно можно установить до 4-плат видеозахвата, одним системным блоком цифровой системы видеоконтроля возможна параллельная обработка (организация видеонаблюдения и видеозаписи одновременно) от 4-х до 16-немультиплексированных видеоизображений со скоростью обработки до 25 FPS. При этом следует понимать, что видеообработка и видеозапись со скоростями до 25 FPS более требовательна к ресурсам РС-платформы и значительно уменьшает глубину оперативного видеоархива. Кроме этого, указание количества немультиплексированных видеоканалов на один системный блок (плату) обязательно требует указания этого параметра в строгой привязке к скорости обработки/записи, к формату и цветности видеокадра. Иногда вместо общего количества немультиплексированных видеоканалов указывают суммарную скорость обработки/записи немультиплексированных видеоизображений, например 25 FPS, 50 FPS, 100 FPS и т.д.
Количество мультиплексированных видеоканалов на один системный блок (одну плату). Как правило, для организации профессионального видеоконтроля вполне достаточно обеспечить среднюю скорость обработки на один видеоканал от 1 – 3 FPS до 6 – 7 FPS, с возможностью динамического выделения тревожному видеовходу ресурса до 12,5 – 25 FPS. Для этого обычно используют или встроенные прямо на плату видеозахвата, или внешние мультиплексоры видеосигналов. Количество мультиплексированных видеоканалов на одну плату может составлять от 4-х (так называемая схема 4х1, с одной микросхемой видеозахвата) до 16-ти (16х1, 16х4, с одной или четырьмя микросхемами видеозахвата). Соответственно, для одного системного блока цифровой системы видеоконтроля можно получить от 16 до 64 мультиплексированных видеоканалов обработки. По аналогии с немультиплексированными видеоизображениями иногда вместо общего количества мультиплексированных видеоканалов указывают суммарную скорость обработки/записи мультиплексированных видеоизображений на системный блок, например, 12,5 FPS, 25 FPS, 50 FPS, 100 FPS, 200 FPS и т.д. Соответственно, в этом случае очень просто получить среднюю скорость обработки для любого количества мультиплексированных видеоканалов. Например, для суммарной скорости обработки 50 FPS и 32-х задействованных видеоканалов получаем 50:32=1,56 FPS на один видеоканал, как правило, с возможностью динамического выделения для тревожного видеоканала ресурса горячей записи/видеоотображения вплоть до 12,5 и даже 25 FPS.
Наличие и количество тревожных входов/выходов (цифровых входов/выходов управления). Для организации интеграции с внешним охранным оборудованием современные цифровые системы видеоконтроля, как правило, оснащаются специальными тревожными входами типа "сухой контакт" и специальными, как правило, релейными (или цифровыми) выходами управления. Обычно можно встретить системы с количеством тревожных входов от 8 до 64-х и релейных выходов – от 8 до 32-х. Профессиональные системы видеоконтроля должны обеспечивать гибкую логику обработки событий с тревожных входов и выдачи соответствующих управляющих сигналов на выходы управления. Обычные системы видеоконтроля имеют очень простую логику обработки тревожных событий (включить запись при срабатывании тревожного входа или выдать управляющий сигнал на выход при срабатывании видеодетектора движения/активности и т.д.).
Возможность управления поворотными устройствами и объективами видеокамер (телеметрического управления). Управление поворотными устройствами и объективами видеокамер для некоторых объектов является одним из обязательных требований к системе видеоконтроля. Именно поэтому большинство современных систем оснащаются средствами управления поворотными устройствами и объективами видеокамер, а для профессиональных систем видеоконтроля это требование является практически обязательным. Как правило, такое управление осуществляется по интерфейсам RS-485, что обычно требует использования в системах видеоконтроля соответствующих преобразователей интерфейсов RS-232/RS-485. Количество каналов телеметрического управления в цифровых системах видеоконтроля может быть самым разнообразным – от 4/8/16-ти фиксированных до 32/64-х и более расширяемых каналов. Функциональность средств телеметрического управления видеокамерами цифровых систем видеоконтроля обычно соответствует функциональности обычных аналоговых средств управления.
Возможность ведения объектно-ориентированных карт-схем охраняемых объектов. Речь идет о возможности отображения на картах-схемах (как правило, многоуровневых иерархических) охранного оборудования, в т.ч. оборудования видеоконтроля, и режимов его работы (тревога, режим записи, режим охраны, обрыв и т.п.). Профессиональные системы дополнительно к простому отображению позволяют осуществлять управление охранным оборудованием прямо с плана-схемы. Особое значение для охраны больших объектов (многоэтажные здания, территориально распределенные объекты и т.п.) имеет возможность удобной навигации между отдельными элементами многоуровневых иерархических планов с целью быстрой локализации тревожной зоны и оперативного управления охранным оборудованием.
Возможность многоканальной синхронной аудиозаписи (аудиоконтроля). Как известно, синхронная с видео аудиозапись (аудиоконтроль) может очень существенно дополнять видеоконтроль анализом звуковой обстановки на охраняемом объекте. Обычно это очень помогает принятию решения о наступлении тревожного события или дает дополнительный канал информации, позволяющий, например, отсеять ложное срабатывание системы видеоконтроля. Как правило, современные цифровые системы видеоконтроля имеют от 1-го – 2-х до 16-ти и более синхронных с видео аудиоканалов. Профессиональные системы, кроме обычной синхронной записи при срабатывании детектора движения, должны обеспечивать еще аудиозапись по акустопуску, а также комбинированный режим работы и возможность задания гибкой (интеллектуальной) логики обработки тревожных событий, связанных с синхронной записью звука и детектированием движения в системах видеоконтроля.
Наличие и общее количество аналоговых видеовыходов на один блок (одну плату). По традиции лучшего восприятия изображения на аналоговых мониторах современные цифровые системы видеоконтроля имеют аналоговые выходы, к которым можно подключить обычные аналоговые видеомониторы (для организации дополнительного видеонаблюдения) или видеомагнитофоны (для организации дополнительной видеозаписи). По этим выходам можно выводить сквозные видеоканалы, тревожную (тревожные) видеокамеру (видеокамеры), а также просто наблюдать за заранее выбранным видеоканалом. Профессиональные системы, как правило, могут еще позволять листать последовательно все тревожные видеоканалы и выводить их последовательно на аналоговый выход (выходы), а также задавать определенную гибкую логику обработки тревожных событий и вывода на аналоговые выходы любых видеоканалов в самых различных режимах просмотра (или видеозаписи).
Возможность экспорта видеоинформации. Очень полезная функция для документирования тревожных событий или преобразования видеоданных из внутреннего формата цифровой обработки и/или компрессии во внешние, широко распространенные форматы для дальнейшего их анализа и использования. Как правило, видеоряд преобразуется в широко распространенный формат AVI (или MPEG), а отдельные видеокадры – в формат JPEG (BMP). Такое преобразование обычно можно производить или в автоматическом, или в ручном режимах в режиме "on– line" просмотра, а также при работе с видеоархивом.
Сетевые и телекоммуникационные свойства. Как правило, практически все современные цифровые системы видеоконтроля позволяют осуществлять удаленный видеомониторинг и/или удаленное администрирование системы. Для этого обычно используются или специальные сетевые клиенты, или самые обычные браузеры типа Microsoft Internet Explorer, Netscape, Opera и т.п. Практически все системы работают в сети по протоколу TCP/IP. Некоторые имеют встроенные средства автодозвона и работы по обычным телекоммуникационным линиям. Профессиональные цифровые системы видеоконтроля, как правило, отличают от обычных систем возможность: работы неограниченного количества видеосерверов и сетевых клиентов в одной сети любого масштаба (включая низкоскоростные сегменты сети); возможность организации перекрестного видеонаблюдения; использование архитектуры клиент-сервер, ведения единого протокола для всего сетевого комплекса в целом, а также возможность распределения охранных функций в пространстве сети и задание гибкой логики обработки тревожных событий. Таким образом, преимуществом профессиональных сетевых систем является отсутствие каких-либо количественных ограничений на общее количество видеоканалов обработки, а также общее количество охранного оборудования, включенного в единую сеть. К сожалению, далеко не многие цифровые системы видеоконтроля, претендующие на рынок профессионального оборудования в части сетевых свойств, таковыми на самом деле являются. Поскольку на возможность работы в сети, особенно по низкоскоростным каналам связи, очень сильно влияет средний размер видеокадра заданного формата и определенного качества (например, 1 – 2 Кбайт для кадра формата 384х288), то очень многие системы, реально работающие с небольшими степенями компрессии, при заданном уровне качества отдельных кадров (например, 5 – 10 Кбайт для того же кадра формата 384х288) реально неспособны эффективно работать в сложном сетевом окружении, и, особенно, при наличии сегментов сети с низкоскоростными телекоммуникациями. Так, например, отличие размера кадра в 5 раз дает аналогичное отличие и в максимальной скорости передачи видеосигналов по сети, а иногда – практическую невозможность такой работы на реальных объектах.
Средства обеспечения безопасности самих цифровых (компьютерных) систем видеоконтроля. Как и любая другая компьютерная система безопасности, современная цифровая система видеоконтроля, кроме выполнения своих прямых функций, должна обеспечивать необходимый уровень собственной безопасности. Как правило, в обычных системах видеоконтроля дело ограничивается простым вводом идентификатора оператора (администратора) и пароля. Профессиональные системы, кроме этого, предоставляют более гибкие многоуровневые механизмы защиты – от сокрытия доступного оборудования и ограничения прав на администрирование основных элементов системы до запрета на выгрузку как самой системы, так и ее интерфейсов. Кроме этого, некоторые профессиональные цифровые системы видеоконтроля, используя сетевые свойства и свойства администрирования операционных систем, на базе которых они выполнены, позволяют осуществлять очень гибкую политику собственной безопасности, интегрированную в общую политику безопасности охраняемого объекта (различные мониторы безопасности, использование дополнительных средств шифрования, единых средств администрирования и т.д.). К сожалению, все вышесказанное нельзя отнести к некоторым блочным цифровым системам, поставляемым в заранее сконфигурированном виде, не допускающим вмешательства на уровне ее общесистемного программного обеспечения.
Тип используемой операционной системы для видеосервера/клиента. Очень важная характеристика, т.к. во многом определяет сетевые свойства, стабильность и надежность всей цифровой системы видеоконтроля, а также возможности ее интеграции в общую информационную систему и компьютерную сеть охраняемого объекта. Как правило, современные цифровые системы видеоконтроля выполнены на следующих операционных системах: Windows98/Me/NT/2000/XP/Vista и Linux. Самые стабильные и надежные операционные системы – это WindowsXP/Vista и Linux. Обычно базовой системой является Windows NT как одна из самых устоявшихся и давно сертифицированных во всем мире по условиям безопасности не ниже класса С2 систем. Системы на базе Linux пока встречаются редко, однако эта операционная система является одной из самых перспективных в связи с открытостью ее кода и возможностью компиляции ядра со строго определенными свойствами, что очень важно для обеспечения безопасности и упрощения возможности сертификации цифровой системы видеоконтроля в целом.
Наличие специальных средств программирования логики работы системы. Как правило, все системы видеоконтроля позволяют задавать определенную логику обработки тревожных событий (по расписанию, по характеру тревожных событий). Обычно все сводится к определению реакций на срабатывание детектора движения (активности), обработке состояний тревожных входов и выдаче соответствующих управляющих сигналов. Обычно такое программирование реализуется на уровне написания специальных макросов, которые представляют собой очень простые средства программирования. Отдельные профессиональные системы дополнительно к возможности макропрограммирования имеют мощные встроенные средства программирования специальных скриптов, что позволяет, как правило, на любое событие в системе видеоконтроля определить любую доступную реакцию всех исполнителей, входящих в систему видеоконтроля. Для интегрированных систем такое программирование позволяет обрабатывать все события во всех подсистемах (СКД, ОПС, АК и т.д.) и вырабатывать для них все допустимые реакции управления. Такие системы принято считать интеллектуальными, т.к. они позволяют реализовать достаточно сложные алгоритмы реакций и управления, подобные человеческой логике принятия решений.
Наличие специальных средств разработки (комплекта разработчика) прикладного программного обеспечения. Иногда с целью предоставления возможности самостоятельно, без вмешательства разработчиков системы видеоконтроля, разрабатывать специализированные приложения и модули интеграции, некоторые системы, как правило профессиональные, могут поставляться со специальными средствами разработки прикладного программного обеспечения (так называемые SDK). Для интегрированных систем наличие таких средств является просто необходимым для реализации возможности интеграции с любым внешним охранным оборудованием, включая СКД и ОПС.
Уровень поддержки системы на рынке (для клиентов). Это – несколько непривычная, однако чрезвычайно важная характеристика цифровых систем видеоконтроля, которые являются сравнительно новыми на рынке и безусловно высокотехнологичными техническими средствами, выполненными на базе современного компьютерного, сетевого и телекоммуникационного оборудования. Отсюда несколько специфические требования к уровню поддержки, который в полном объеме должен включать: консультации по применению, возможность обучения персонала, горячую линию технических консультаций по телефону, а также поддержку через сеть Интернет от производителя и/или авторизованного дилера.
3.10. Стандартизация и сертификация средств
видеонаблюдения
Стандарт ГОСТ Р 51558-200 «Системы охранные телевизионные. Общие технические требования и методы испытаний» утвержден постановлением Госстандарта N6-CT от 26.01.2000г.
Основными целями стандарта является задание общих технических требований для охранных телевизионных систем и разработка методов их испытаний. Кроме этого, ГОСТ Р 51558-200 решает следующие основные задачи:
установление стандартных терминов, используемых в охранном телевидении, и их определение;
классификация СОТ;
выделение из большой группы телевизионных систем оборудования для использования в охране;
установление барьера для поступающих на российский рынок некачественных систем и средств.
Объектом стандартизации являются вновь разрабатываемые и модернизируемые охранные телевизионные системы, предназначенные для использования в целях защиты людей и имущества.
Структурная схема стандарта ГОСТ Р 51558-200 приведена на рис.3.32.

13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.3.32. Структурная схема стандарта ГОСТ Р 51558-200



213
























4. Системы контроля и управления
доступом
4.1. Системы контроля и управления доступом
Сформулируем задачу, решаемую системой контроля и управления (разграничения) доступом (СКУД). В самом общем виде процедура контроля доступа следующая (рис.4.1). Некий субъект (человек) или объект (предмет или физический процесс) должен получить доступ (или отказ в доступе) к некоторому ресурсу (материальным средствам, информации, возможности чего-либо, например выполнения каких-либо операций, действий и т. п.), находящемуся в зоне контролируемого системой доступа. СКУД должна проверить правомочность выполняемых действий и разрешить либо запретить их.
Например, сотрудник предприятия должен пройти на территорию и попасть в отдел, в котором он работает. Для этого он должен предъявить некий документ (пропуск) или другой предмет, удостоверяющий, что он работает на этом предприятии; вахтер на проходной должен убедиться, что предъявленный пропуск соответствует пропускам этого предприятия, а фотография на нем – внешности этого человека. Затем открыть дверь или разблокировать турникет, то есть разрешить проход.
Таким образом, в общем случае для решения сформулированной задачи требуется опознать, идентифицировать субъект или объект, претендующий на право доступа в некоторую зону (к некоторому ресурсу) по предъявленному им идентификатору; проверить законность владения им этим идентификатором; проверить правомочность попытки доступа в контролируемую зону и, в случае положительного решения, разрешить доступ.
В приведенном примере основные функции выполняет человек. В дальнейшем мы будем рассматривать технические системы контроля и управления доступом, что, впрочем, не исключает использования человека как элемента контроля функционирования системы и исключения несанкционированных действий.
Приведем ряд терминов и их определения, используемые в системах контроля и управления доступом, которыми будем оперировать в дальнейшем.
Субъект – личность, человек как носитель каких-либо свойств.
Объект – различные перемещаемые предметы, средства транспорта.
Доступ – перемещение субъекта или объекта (живого существа, предмета, физического процесса) в некоторую зону или получение сложности взаимодействия с определенным материальным или информационным ресурсом.
Контроль и управление доступом (КУД) – идентификация, аутентификация, контроль санкционированности и управление доступом в контролируемую зону.
Аутентификация – процедура проверки правомочности владения субъектом или объектом предъявленным идентификационным признаком (ИП) на соответствующем носителе, идентификаторе.
Идентификация – процедура опознавания субъекта или объекта по присущему ему или некоторому носителю идентификационному признаку (ам).
Процедура идентификации состоит из следующих этапов:
обнаружение и считывание ИП;
сравнение обнаруженного ИП с эталонными признаками, находящимися в базе данных;
принятие решения о правах доступа.
Для того чтобы в точке доступа можно было опознать, идентифицировать СД, последний должен обладать рядом идентификационных признаков.
Идентификационный признак (ИП) – набор характеристик и параметров, содержащих информацию, достаточную для решения задач идентификации и аутентификации.
Идентификационный признак наносится на некоторый носитель информации – идентификатор.
Идентификатор – носитель идентификационного признака. Это субъект или объект, определенные характеристики или параметры которого служат признаками, по которым осуществляется идентификация и аутентификация.
Идентификатором – носителем идентификационных признаков – может быть либо сам субъект или объект доступа (см. рис.4.1), либо специальный предмет, на котором тем или иным образом нанесены идентификационные признаки. Например, человек может идентифицироваться по отпечатку пальца, то есть он сам является носителем ИП. Другой случай, когда он имеет предмет, к примеру магнитную карту, на которой нанесены идентификационные признаки. В этом случае субъект доступа и носитель разделены.

13 EMBED Visio.Drawing.11 1415
Рис.4.1. Контроль и управление доступом

Система контроля и управления доступом(СКУД) – совокупность методов и средств контроля и управления доступом, функционирующих и взаимодействующих по определенным правилам.
Можно сказать, что это совокупность всех технических, программных, организационных и других методов и средств, необходимых для выполнения задачи контроля и управления доступом субъекта или объекта в некоторую зону.
Зоны, в которые должен контролироваться доступ, могут обладать различными особенностями, связанными с используемыми процедурами, характером функционирования, возможностью доступа того или иного субъекта или объекта.
Учитывая вышесказанное, еще раз сформулируем задачу, решаемую СКУД. В общем случае СКУД должна выполнить следующие процедуры;
идентификацию субъекта или объекта;
аутентификацию;
проверку санкционированности доступа;
разрешение или запрет доступа;
протоколирование событий (результатов выполнения перечисленных ранее процедур).
Таким образом, в общем случае ставится задача идентифицировать субъект или объект, претендующий на право доступа в некоторую зону (к некоторому ресурсу), проверить правомочность владения им идентификатором, проверить правомочность попытки такого доступа и, в случае положительного решения, разрешить доступ. Эта задача решается в точке доступа в зону контролируемого доступа. В свою очередь, зона контролируемого доступа (ЗКД) – это зона, доступ в которую разрешен только через точки доступа. Доступ в одну и ту же зону может осуществляться через несколько разных точек доступа (ТД). Для конкретных СД одни и те же ЗД могут быть зонами как разрешенного, так и неразрешенного доступа в зависимости от уровня доступа этого субъекта.
Для решения указанных выше задач контроля и управления доступом система (рис.4.2) должна включать в себя три основных элемента:
устройство считывания идентификационных признаков (считыватель);
устройство анализа ИП и принятия решения (так называемый контроллер);
устройство управления доступом.
Устройство управления доступом включает в себя:
преграждающее управляемое устройство (дверь, турникет и тому подобные устройства и конструкции);
исполнительное устройство для управления состоянием преграждающего устройства (например электромагнитный замок);
элементы контроля состояния преграждающего устройства (к примеру, магнитоконтактный датчик);
элементы неконтролируемого управления состоянием преграждающего устройства.


Рис.4.2. Обобщенная структурная схема СКУД

Структура, приведенная на рис.4.2, справедлива практически для любых реализаций СКУД, например технических (электронных механических) или автоматизированных систем с использованием человека как элемента общей системы КУД. Для подтверждения рассмотрим несколько примеров.
Наиболее распространенная СКУД – обыкновенный механический замок, имеющий все необходимые элементы СКУД. Человек (субъект) владеет ключом (идентификатором), который является физическим носителем ИП. Сам идентификационный признак – это форма ключа. Механизм замка – считыватель и устройство принятия решения (контроллер). Засов и фиксатор – исполнительные устройства, которые приводятся в действие при соответствии формы ключа (то есть ИП) параметрам механизма (образец ИП) и позволяют открыть дверь.
Другой упоминавшийся пример – вахтер на проходной. Человек предъявляет ему пропуск с различными идентификационными признаками – формой, цветой и размерой пропуска, фотографией, фамилией, специальными знаками, разрешающими доступ в различные подразделения, и др. Вахтер зрительно оценивает пропуск (считывает) на соответствие образцу, который он знает (процедура идентификации). Затем сравнивает фотографию с лицом реального человека (аутентификация). И, наконец, при соответствии сравниваемых параметров разблокирует турникет (доступ разрешен).
То же самое выполняют современные автоматизированные СКУД. Автоматизируется все или часть процедур: идентификация и аутентификация; проверка санкционированности доступа; управление исполнительными устройствами осуществления доступа; протоколирование событий. Таким образом, исключается полностью или частично человеческий фактор – одно из самых слабых звеньев систем безопасности.
Основываясь на рассмотренном материале, можно сформулировать в общем виде алгоритм функционирования СКУД.
Как отмечалось, для выполнения процедур идентификации и аутентификации субъекта или объекта, он или идентификатор должны обладать идентификационным признаком или признаками, каждый из которых характеризуется в общем случае набором параметров или функций. В функциональной схеме (см. рис.4.3) М идентификационных признаков xkm субъекта или объекта (идентификатора), имеющих К параметров, определяются в общем случае матрицей X. Элемент матрицы xkm представляет собой k-й параметр (функцию) m-го признака. Считыватель СКУД преобразует информационные признаки xkm c носителями определенной физической природы в сигналы zkm, пригодные для дальнейшей обработки контроллером. Алгоритм преобразования определяется оператором F:
Z=F(X).
Контроллер в общем случае сравнивает считанные признаки Z со всеми эталонами Zi0, хранящимися в базе данных, тем самым определяя номер i объекта/субъекта или фиксируя отсутствие эталона Zi0, соответствующего предъявленному Z.
На основании результатов сравнения (фактически по найденному значению i), то есть информации об уровне доступа i-го объекта/субъекта, хранящейся в базе данных, контроллер формирует матрицу Yi выходных сигналов.
В состав этих сигналов входят и сигналы, управляющие исполнительными устройствами. Исполнительные устройства, в свою очередь, разблокируют (в случае санкционированного доступа) преграждающие устройства, обеспечивая доступ. Уровень доступа определяет разрешенные зоны, а также временные и календарные интервалы доступа (когда, куда, к чему разрешен последний). Для детерминированной системы, каковой является СКУД, это определяет реакцию системы, то есть процедуру функционирования преграждающих устройств, в свою очередь приводимых в действие исполнительными устройствами.
По возможноcти объeдинeния контpоллepы подpaздeляютcя нa следующие оcновныe гpуппы:
aвтономныe контpоллepы;
ceтeвыe контpоллepы;
комбинированные контроллеры.
Aвтономныe контpоллepы, кaк пpaвило, пpeднaзнaчeны для paботы c одним иcполнитeльным уcтpойcтвом и нe пpeдуcмaтpивaют возможноcти объeдинeния c дpугими aнaлогичными контpоллepaми. Пpимepом подобной cиcтeмы контpоля доcтупa можeт cлужить доcтaточно пpоcтaя комбинaция: элeктpомaгнитный зaмок + cчитывaтeль кapт идeнтификaции. В cлучae ecли нeобxодимо контpолиpовaть только одну двepь и в будущeм pacшиpeниe cиcтeмы контpоля доcтупa нe плaниpуeтcя, это оптимaльноe и доcтaточно нeдоpогоe peшeниe.
Пpофeccионaльныe оxpaнныe cиcтeмы cтpоятcя инaчe – по пpинципу комплeкcной cиcтeмной интeгpaции. В этом cлучae пpимeняютcя ceтeвыe контpоллepы, обecпeчивaющиe пpинцип цeнтpaлизовaнного контpоля оxpaняeмыx помeщeний. Ceтeвыe контpоллepы могут быть объeдинeны в eдиный комплeкc (от двуx до нecколькиx cотeн контpоллepов). В этом cлучae болee покaзaтeльно опpeдeлeниe paзмepов cиcтeмы контpоля доcтупa по чиcлу уcтpойcтв идeнтификaции, a нe по количecтву контpолиpуeмыx двepeй, поcкольку нa кaждую двepь можeт пpиxодитьcя либо одно, либо двa уcтpойcтвa идeнтификaции в зaвиcимоcти от пpимeняeмой тexнологии пpоxодa.
Пpи пpимeнeнии тexнологии ''вxод по уcтpойcтву идeнтификaции – выxод cвободный'' cтоимоcть cиcтeмы контpоля доcтупa нижe, но зaтpудняeтcя учeт paбочeго вpeмeни, поcкольку тepяeтcя инфоpмaция о том, кто имeнно вышeл.
Тexнология ''вxод и выxод по уcтpойcтву идeнтификaции'' позволяeт болee полно peaлизовaть возможноcти CKУД, но и цeнa в этом cлучae вышe.
Обычно ceтeвыe контpоллepы пpeдуcмaтpивaют иcпользовaниe пepcонaльного компьютepa, позволяющeго цeнтpaлизовaнно cлeдить зa paботой cиcтeмы контpоля доcтупa, упpaвлять eю и вноcить нeобxодимыe измeнeния в бaзы дaнныx. В пpинципe, бaзa дaнныx можeт вообщe xpaнитьcя нa пepcонaльном компьютepe, однaко уcтойчивоcть paботы тaкиx cиcтeм по отношeнию к внeшним воздeйcтвиям cлишком мaлa: в cлучae выxодa компьютepa из cтpоя вcя cиcтeмa пpeкpaщaeт cвою paботу.
Имeнно поэтому cepьeзныe контpоллepы могут paботaть кaк в диaлоговом, тaк и в буфepном (aвтономном) peжимax, что знaчитeльно повышaeт уcтойчивоcть вceй cиcтeмы контpоля доcтупa. В кaчecтвe дополнитeльной возможноcти эти уcтpойcтвa могут контpолиpовaть шлeйфы оxpaнно-пожapной cигнaлизaции и упpaвлять нeкотоpыми функциями cиcтeм видeонaблюдeния, оповeщeния и пожapотушeния.
Возможноcти пpогpaммного обecпeчeния ceтeвыx контpоллepов вecьмa вeлики: ПО позволяeт отобpaжaть нa элeктpонныx плaнax объeктa мecтa cpaбaтывaния уcтpойcтв идeнтификaции, опpeдeлять тeкущee мecтонaxождeниe пepcонaлa и вecти учeт paбочeго вpeмeни и пp. Ecть возможноcть поддepжки локaльныx компьютepныx ceтeй c paзличными paбочими cтaнциями и пpaвaми доcтупa, пepeдaчи инфоpмaции чepeз Интepнeт.
Комбинированные контроллеры совмещают в себе функции сетевых и автономных контроллеров. При наличии связи с управляющим компьютером (on line) контроллеры работают как сетевые устройства, при отсутствии связи – как автономные.
4.2. Устройства идентификации
Для идeнтификaции личноcти cовpeмeнныe элeктpонныe cиcтeмы контpоля доcтупa иcпользуют уcтpойcтвa cлeдующиx нecколькиx типов.
Кpaтко paccмотpим пpинципы paботы и иcпользовaния уcтpойcтв идeнтификaции, кpомe кнопочныx клaвиaтуp, пpинцип дeйcтвия котоpыx доcтaточно яceн: ecли нaбpaнный нa клaвиaтуpe код доcтупa вepeн, то пpоxод нa зaщищaeмую тeppитоpию paзpeшeн.
Считывaтeли мaгнитныx кapт. Мaгнитныe кapты пpeдcтaвляют cобой cтaндapт-ныe плacтиковыe кapты c мaг-нитной полоcой. Пpи изготов-лeнии мaгнитныx кapт нa полоcу (c помощью cпeциaль-ного кодиpующeго уcтpойcтвa) зaпиcывaeтcя пepcонaльный ци-фpовой код.
Cоглacно мeждунapодно-му cтaндapту ISО нa кapтe c мaгнитной полоcой можeт нa-xодитьcя от одной до тpex до-pожeк зaпиcи, пpичeм положeниe доpожeк, иx шиpинa и глубинa зaпиcи нa ниx жecтко peглaмeнтиpовaны. Оcновным элeмeнтом cчитывaтeля мaгнитныx кapт являeтcя головкa, aнaлогичнaя мaг-нитофонной. Код идeнтификaции cчитывaeтcя пpи пepeдвижeнии кapты c мaгнитной полоcой.
Оcновныe доcтоинcтвa и нeдоcтaтки уcтpойcтв идeнтификaции пpи помощи кapты c мaгнитной полоcой:
cтоимоcть cчитывaтeлeй и мaгнитныx кapт доcтaточно низкa;
возможно измeнeниe кодa мaгнитной кapты (иcпользуeтcя кодиpовщик мaгнитныx кapт);
зaщищeнноcть от нecaнкциониpовaнного доcтупa нeвeликa, поcкольку нapушитeль, зaвлaдeв нa вecьмa огpaничeнноe вpeмя чужой кapтой, можeт поддeлaть cтолько ee дубликaтов, cколько eму нужно;
pидepы мaгнитныx кapт доcтaточно кaпpизны в экcплуaтaции: мaгнитныe головки cо вpeмeнeм зacоpяютcя и cмeщaютcя;
пpопуcкнaя cпоcобноcть тaкой cиcтeмы контpоля доcтупa нeвeликa, поcкольку зaчacтую пpиxодитcя действовать мaгнитной кapтой нecколько paз;
кapты c мaгнитной полоcой тpeбуют вecьмa бepeжного xpaнeния: нeобxодимо избeгaть воздeйcтвия элeктpомaгнитныx полeй.
Из вышecкaзaнного cтaновитcя понятно, почeму cepьeзныe cиcтeмы контpоля доcтупa доcтaточно peдко комплeктуютcя подобными уcтpойcтвaми идeнтификaции личноcти.
Мaгнитныe кapты мeтpо, в дaнном cлучae, иcключeниe из пpaвил, что объяcняeтcя дeшeвизной тexнологии.
Считывaтeли бecконтaктныx кapт (интepфeйc wiеgand). В 1975 году aмepикaнcкий иccлeдовaтeль Джoн Вигaнд (John R. Wiеgand), зaнимaяcь иccлeдовaниeм воздeйcтвия элeктpомaгнитныx полeй нa pa-зличныe типы пpоводников, обнapужил яpкий физичecкий эффeкт: пpи нaличии мaгнитно-го поля cвepxкоpоткиe пpовод-ники cтpого опpeдeлeнного cоc-тaвa вызывaют гигaнтcкий индукционный отклик в кaтушкe. Пpичeм ecли мaгнитноe полe нaпpaвлeно в одну cтоpону – имeeтcя большой положитeльный, a ecли в пpотивоположную – большой отpицaтeльный выбpоc индукционного токa.
В 1976 году aмepикaнcкaя коpпоpaция Есhlin Inc. выкупилa вce пpaвa нa дaнноe откpытиe и в 1980 году ee дочepняя фиpмa Sеnsor Еngineering Сo. нaчaлa выпуcкaть cчитывaтeли мaгнитныx кapт, иcпользующиe обнapужeнный эффeкт, то ecть paботaющиe по интepфeйcу wiеgаnd.
В плacтиковыe кapты пpи пpоизводcтвe вплeтaютcя мaгнитныe полоcы пpоводников, pacположeнныx в cтpого опpeдeлeнной поcлeдовaтeльноcти (paзличной для paзныx кapт), котоpыe и cодepжaт инфоpмaцию о пepcонaльном кодe ee влaдeльцa (рис.4.4).
Cчитывaтeль кapт (рис.4.5) пpaктичecки пpeдcтaвляeт cобой индукционную кaтушку c двумя мaгнитaми пpотивоположной по-ляpноcти, пpичeм вce это нaxо-дитcя в плacтиковом или мeтaл-личecком коpпуce и для полной гepмeтичноcти зaлито cпeциaль-ным изоляционным мaтepиaлом.
Пpи пpовeдeнии плacтико-вой кapты чepeз cчитывaтeль cиc-тeмa контpоля доcтупa получaeт бинapный код кapты. Отмeтим отдeльно, что cчитывaниe вeдeтcя бecконтaктным индукционным мeтодом.
К оcновным доcтоинcтвaм дaнного типa cчитывaтeлeй можно отнecти cлeдующиe:
выcокaя нaдeжноcть вcлeдcтвиe пpоcтоты уcтpойcтвa;
нeвозможноcть поддeлки плacтиковой кapты вcлeдcтвиe отcутcтвия инфоpмaции о cоcтaвe пpоводников;
выcокaя уcтойчивоcть плacтиковой кapты к внeшним воздeйcтвиям: для того чтобы иcпоpтить кapту, нeобxодимо ee cломaть.
Считывaтeли prохimity кapт (на базе радиочастотной идентификации (RFID)). Cчитывaтeли prохimity кapт позволяют пpоизводить диcтaнционную идeнтификaцию личноcти.
Cчитывaтeли prохimity кapт paботaют по paдиокaнaльному пpинципу c пepeдaчeй дaнныx в низкочacтотном paдиодиaпaзонe cчитывaтeля нaxодитcя пpиeмо-пepeдaющaя aнтeннa и элeктpоннaя плaтa обpaботки cигнaлов.

Рис.4.6. Prохimity кapтa

Caмa prохimity кapтa (рис.4.6) cоcтоит тaкжe из пpиe-мо-пepeдaющeй aнтeнны и элeктpонного чипa.
Пpоцecc cчитывaния пpи поднeceнии prохimity кapты:
1. Чип prохimity кapты c помощью aнтeнны возбуждaeтcя (зaпитывaeтcя) от элeктpомaгнитного поля, котоpоe излучaeт cчитывaтeль.
2. Чип prохimity кapты излучaeт "зaшитый" в нeго код доcтупa.
3. Cчитывaтeль поcpeдcтвом cвоeй aнтeнны пpинимaeт излучeнную prохimity кapтой инфоpмaцию, пpeобpaзуeт в нeобxодимую элeктpичecкую фоpму и опpeдeляeт пepcонaльный код дaнной кapты.
Мaкcимaльноe paccтояниe диcтaнционного cчитывaния опpeдeляeтcя типом и, cоотвeтcтвeнно, цeной cчитывaтeля. В нacтоящee вpeмя prохimity cчитывaтeли позволяют paботaть в диaпaзонe до 150 caнтимeтpов.
Здecь нeобxодимо отмeтить, что укaзaнноe paccтояниe cчитывaния пpивeдeно для cлучaя отcутcтвия помex, a в peaльноcти cтоящaя pядом тeлeфоннaя cтaнция или компьютep пpиводят к cущecтвeнному eго умeньшeнию. Вecьмa вaжeн тaкжe вопpоc энepгозaтpaт, поcкольку они peзко возpacтaют c увeличeниeм дaльноcти – нaпpaвлeниe, в котоpом должнa появитьcя prохimity кapтa, точно нeизвecтно, a знaчит, cчитывaтeли вынуждeны излучaть энepгию в большой пpоcтpaнcтвeнный объeм.
По cpaвнeнию c пpочими cпоcобaми идeнтификaции личноcти рroхimity тexнология облaдaeт pядом нecомнeнныx и вaжныx доcтоинcтв:
обecпeчивaeтcя caмaя выcокaя пpопуcкнaя cпоcобноcть;
cчитывaтeли можно вecьмa эффeктивно зaщитить от вaндaлизмa, нaпpимep, уcтaновив иx внутpи cтeны, поcкольку пpямого контaктa c prохimity кapтой нe тpeбуeтcя;рrохimity тexнология вecьмa эффeктивнa для контpоля пpоeздa aвтотpaнcпоpтa. Пpи уcтaновкe aнтeнны внутpи полотнa доpоги идeнтификaция aвтомaшин пpоизводитcя aвтомaтичecки, cнимaя c водитeля нeобxодимоcть покидaть caлон для пpeдъявлeния докумeнтов.
Для увeличeния дaльноcти cчитывaния иногдa иcпользуют cпeциaльныe aктивныe prохimity кapты cо вcтpоeнными бaтapeями питaния (paccмотpeнныe вышe кapты являютcя пaccивными), однaко нeобxодимоcть зaмeны кapты поcлe окончaния cpокa paботы бaтapeй пpиводит к cущecтвeнному cнижeнию иx экcплуaтaционныx доcтоинcтв.
Cpaвнeниe тexнологий идeнтификaции личноcти пpи помощи кapт. Cpaвнeниe paзличныx тexнологий идeнтификaции личноcти, нaиболee pacпpоcтpaнeнныx в cовpeмeнныx cиcтeмax контpоля доcтупa, пpоизводитcя по нaиболee вaжным для потpeбитeля пapaмeтpaм (табл.4.1).
Нa оcновaнии cpaвнeния paзличныx тexнологий идeнтификaции личноcти можно cдeлaть cлeдующиe выводы.
Cиcтeмы контpоля доcтупa, иcпользующиe мaгнитныe кapты, уxодят в пpошлоe. Нeкотоpоe вpeмя они зaполняли вaкуум в cлучae жeлaния потpeбитeля иcпользовaть eдиныe кapты кaк для финaнcовыx pacчeтов, тaк и для огpaничeния доcтупa, но тeпepь и в этом cлучae отпaлa нeобxодимоcть в ниx, поcкольку выпуcкaютcя кapты paзличныx тexнологий c нaнeceнной нa ниx мaгнитной полоcой, a для финaнcовыx pacчeтов дaвно иcпользуют болee мощныe тexнологии.
Нaиболee пpaктичной являeтcя тexнология, иcпользующaя интepфeйc wiеgand, однaко в тex cлучaяx, когдa нaдо обecпeчить выcокую пpопуcкную cпоcобноcть (нaпpимep, в пpоxодныx кpупныx пpeдпpиятий), cкpытноcть мecтa уcтaновки cчитывaтeля (нaпpимep, для пpeдотвpaщeния aктов вaндaлизмa) или нeобxодимоcть диcтaнционного доcтупa (нaпpимep, контpоль зa пpоeздом aвтотpaнcпоpтa) нaиболee цeлecообpaзно пpимeнять prохimity тexнологию.
Имeнно поэтому доcтaточно cepьeзныe cиcтeмы контpоля доcтупa должны cодepжaть в ceбe комплeкc, cовмecтно иcпользующий интepфeйc wiеgand и prохimity тexнологию, тeм болee что кapты, cовмeщaющиe иx, пpeдлaгaютcя pынком cиcтeм бeзопacноcти в большом количecтвe.

Таблица 4.1
Доcтоинcтвa и нeдоcтaтки paзличныx тexнологий идeнтификaции


Считывaтeли ключeй tоuch-memоry. Cчитывaтeль touсh-mеmory (рис.4.7) кpaйнe пpоcт и пpeдcтaвляeт собой фaктичecки контaктную площaдку, пpeднaзнaчeнную для пpикоcновeния cпeциaльныx ключeй (рис.4.8). Модельный ряд идентификаторов iButton довольно широк и разнообразен (более 20 моделей). В общем виде iButton представляет собой микросхему, вмонтированную в герметичный стальной корпус. Корпус отдаленно напоминает батарейку для наручных часов и имеет диаметр 17,35 мм при высоте 5,89 мм (корпус F5) или 3,1 мм (корпус F3).
Он обеспечивает высокую степень защищенности идентификатора от воздействия агрессивных сред, пыли, влаги, внешних электромагнитных полей, механических ударов и т. п. Идентификатор легко крепится на носителе (карточке, брелоке).
Обмен информацией между идентификатором и компьютером происходит в соответствии с протоколом 1-Wire с помощью разнообразных считывающих устройств (адаптеров последовательного, параллельного и USB – портов, контактных устройств Touch Probe). Для записи и считывания данных из идентификатора нужно, чтобы корпус iButton соприкоснулся со считывающим устройством. Время контакта – не более 5 мс, гарантированное количество контактов составляет несколько миллионов. Интерфейс 1-Wire обеспечивает обмен информацией на скоростях 16 кбит/с или 142 кбит/с (ускоренный режим).
В структуре iButton можно выделить следующие основные части: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), энергонезависимое (nonvolatile – NV) ОЗУ, сверхоперативное запоминающее устройство (scratchpad memory – SM), часы реального времени (для некоторых моделей), а также элемент питания – встроенную миниатюрную литиевую батарейку.
В ПЗУ идентификаторов хранится 64-разрядный код – он состоит из 8-разрядного кода типа идентификатора, 48-разрядного уникального серийного номера и 8-разрядной контрольной суммы.
К достоинствам электронных ключей iButton относятся:
надежность, долговечность (время хранения информации в памяти идентификатора составляет не менее 10 лет);
высокая степень механической и электромагнитной защищенности;
малые размеры;
относительно невысокая стоимость.
Недостатком этого устройства является зависимость его срабатывания от точности ручного соприкосновения идентификатора и считывателя, осуществляемого вручную.
Смарт-карты. Устройства ввода идентификационных признаков (УВИП) на базе смарт-карт могут быть контактными и бесконтактными (дистанционными).
Основой внутренней организации смарт-карты является так называемая SPOM-архитектура (Self Programming One-chip Memory), предусматривающая наличие центрального процессора (CPU), ОЗУ, ПЗУ и электрически перепрограммируемой постоянной памяти EEPROM (рис.4.9). Как правило, в карте также присутствует специализированный сопроцессор.


Рис.4.9. Структура контактной смарт-карты

Процессор обеспечивает разграничение доступа к хранящейся в памяти информации, обработку данных и реализацию криптографических алгоритмов (совместно с сопроцессором). В ПЗУ хранится исполняемый код процессора, оперативная память используется в качестве рабочей, EEPROM необходима для хранения изменяемых данных владельца карты..
В структуру бесконтактных смарт-карт на базе стандарта MIFARE 1 S50 IC (или MIFARE Standard) дополнительно входит радиочастотный модуль со встроенной антенной, необходимой для связи со считывателем и питания микросхемы. Смарт-карта является пассивной, расстояние считывания составляет не более 10 см. Обмен информацией осуществляется на частоте 13,56 МГц с максимальной скоростью 106 кбит/с.
Каждая смарт-карта обладает собственным уникальным серийным номером. Он задается на заводе – изготовителе, его нельзя изменить на протяжении всего срока эксплуатации карты. Идентификация по серийному номеру, шифрование данных и аутентификация областей памяти с помощью секретных ключей обеспечивают надежную защиту смарт-карт от взлома.
По отношению к компьютеру устройства чтения смарт-карт могут быть внешними и внутренними (например, встроенными в клавиатуру, гнездо 3,5” дисковода, корпус компьютера). Считыватель работает под управлением специальной программы – драйвера устройства чтения.
На базе ISO 7816 разработан единый стандартный интерфейс для работы со смарт-картами. Включенные в него спецификации PC/SC облегчают интеграцию смарт-карт – технологий в программно-аппаратные комплексы на базе платформы персонального компьютера и создание средств разработки приложений для смарт-карт.
Несомненными достоинствами УВИП на базе смарт-карт считаются удобство хранения идентификатора (например, его можно держать в бумажнике вместе с другими карточками) и считывания идентификационных признаков. К недостаткам можно отнести ограниченный срок эксплуатации из-за неустойчивости смарт-карты к механическим повреждениям и высокую стоимость считывателей смарт-карт.
Карточки со штриховым кодом. Штриховой код-группа паралельных линий разной ширины, наносимая на поверхность карты. Самая дешевая технология и самая легкая для подделки. Стоит отмeтить, что в нacтоящий момeнт cчитывaтeли штpиx-кодов пpaктичecки нe уcтaнaвливaютcя в cиcтeмы контpоля доcтупa, поcкольку поддeлaть пpопуcк чpeзвычaйно пpоcто нa пpинтepe или нa копиpовaльном aппapaтe.
Идентификационные карточки со скрытым штриховым кодом. Невидимый штриховой код впечатывается в основу карточки и считывается с помощью излучения в инфракрасном спектре. Код образуется за счет конфигурации теней при прохождении ИК-излучения через карточку, обладает высокой степенью защищенности от подделки. Однако эта технология также довольно дорогостоящая, хотя стоимость таких карточек и ниже, чем карточек Виганда.
Идентификационные карточки с оптической памятью. Информация на таких карточках кодируется аналогично технологии записи данных на оптических дисках – компьютерных носителях. Считывание производится лазером. Современная технология обеспечивает очень высокую плотность записи, поэтому емкость памяти таких карточек измеряется мегабайтами. Это позволяет хранить не только буквенно-цифровые данные, но и изображения и звуковую информацию. Особенность карточек этого типа – их низкая стоимость и высокая степень защищенности от несанкционированного копирования. Однако высокая плотность хранения информации требует достаточно бережного отношения и сложных считывающих терминалов.
Голографические идентификационные карточки. Используемые при изготовлении таких идентификационных документов трехмерные голограммы формируются на основе интерференции двух или нескольких когерентных волновых полей. Применение голограммы наряду с повышенной защитой документов против фальсификации обеспечивает высокую плотность записи информации (до 10 бит информации, содержащейся в изображении на 1 мм). Повышенная защищенность документов обусловлена тем, что техническая реализация методов голографии отличается достаточной сложностью и требует применения специальной аппаратуры.
Одним из видов голограмм, нанесение которых не сопряжено со значительными затратами, являются печатные голограммы. Посредством относящейся к указанному виду так называемой "радужной голограммы" формируется печатная основа, на которую затем может быть нанесено большое количество голографических отличительных признаков подлинности идентификационного документа. Существенным достоинством печатных голограмм является то, что они могут наноситься на используемые в настоящее время документы. Это позволяет заметно повысить уровень защищенности удостоверений против фальсификаций при сравнительно низких затратах.
Более высокий уровень защиты обеспечивают голограммы, основанные на эффекте объемного отражения. Информация, содержащаяся в них, может читаться непосредственно при обычном освещении (т.е. без вспомогательной аппаратуры). Наносимые на документ посредством голограммы данные могут представлять собой как отдельные буквенно-цифровые знаки, так и сложную комбинацию буквенно-цифровых, графических и фотографических символов.
Интерференционная диаграмма, содержащая информацию, распределяется квазислучайно по всей площади и на всю глубину эмульсионного слоя голограмм рассматриваемого вида, что обусловливает предельные трудности при попытке фальсифицировать идентификационный документ. Содержащаяся в голограмме информация становится видимой в лучах обычного света, источником которого может быть, например, настольная лампа. Информация представляется в виде реального или мнимого изображения.
Одним из новых перспективных видов голограмм являются так называемые "голограммы Даусманна". Разработанная технология нанесения информации обеспечивает возможность сочетания в одном фотоэмульсионном слое изображения буквенно-цифровых данных, черно-белого фотографического снимка, а также объемнорефлексионной голограммы. Изготавливаемые с использованием этой технологии документы получили название "удостоверения в удостоверении", так как информация черно-белого изображения полностью совпадает с данными, содержащимися в голограмме. Какие-либо изменения в черно-белом фотоснимке обнаруживаются сразу, путем его сличения с голограммой. Эта голографическая технология формирования признаков подлинности особенно эффективна для таких идентификационных документов как удостоверение личности, загранпаспорта и т.д.
При необходимости голограммы могут применяться и для хранения биометрических данных (например отпечатков пальцев). Подобная система разработана немецкой фирмой SIEMENS AG. Для обеспечения надежной защиты от попыток фальсификации или копирования идентификационных карточек фирма применила еще и шифрование данных.
Голографические методы защиты информации на документах, наряду с высокой надежностью, обладают и рядом недостатков. К ним относятся, например, высокая сложность аппаратуры автоматизации процесса контроля, достаточно жесткие требования по сбережению документа. Наибольшую эффективность обеспечивает полуавтоматическая аппаратура, функционирующая с участием оператора – контролера, который анализирует результаты сравнения и принимает решение о пропуске на объект.
USB-ключи. Устройства ввода идентификационных признаков на базе USB-ключей относятся к классу электронных контактных устройств, предназначенных для защиты от несанкционированного доступа к информационным ресурсам автономных и сетевых компьютеров. В составе УВИП данного типа отсутствуют дорогостоящие аппаратные считыватели. Идентификатор, называемый USB-ключом, подключается к USB-порту непосредственно или с помощью соединительного кабеля.
Конструктивно USB-ключи выпускаются в виде бре-локов (см. рис.4.10), которые легко размещаются на связке с обычными ключами. Брелоки выпускаются в цветных корпусах и снабжаются световыми индикаторами работы. Каждый идентификатор имеет собственный уникальный серийный номер. Основными компонентами USB-ключей являются встроенные процессор и память. Процессор выполняет функции криптографического преобразования информации и USB-контроллера. Память предназначается для безопасного хранения ключей шифрования, цифровых сертификатов и любой другой важной информации. Поддержка спецификаций PC/SC позволяет без труда переходить от смарт-карт к USB-ключам и встраивать их как в существующие приложения, так и в новые.
В табл.4.2 представлены некоторые характеристики USB-ключей.
Таблица 4.2
Характеристики USB-ключей


Достоинства УВИП на базе USB-ключей заключаются в отсутствии аппаратного считывателя, малых размерах и удобстве хранения идентификаторов, а также в простоте подсоединения идентификатора к USB-порту.
К недостаткам можно отнести сравнительно высокую стоимость и слабую механическую защищенность брелока.
4.3. Биометрические устройства идентификации
Биометрический контроль доступа – автоматизированный метод, с помощью которого путем проверки (исследования) уникальных физиологических особенностей или поведенческих характеристик человека осуществляется идентификация личности.
Существующие продукты следует разделить на две ветви. К первой ветви следует отнести большую группу биометрических продуктов, построенных на анализе статических (неизменяемых) образов личности, данных ей от рождения и хорошо наблюдаемых окружающими. Более точно следует говорить об изначально открытых статических образах личности, обычно наблюдаемых окружающими без особых усилий. Примерами этого типа биометрических продуктов являются устройства, построенные на анализе особенностей геометрии лица, руки, отпечатку пальца.
Ко второй принципиально иной ветви биометрических продуктов следует отнести устройства и биометрические программные, построенные на анализе динамических образов личности. Динамические образы личности отражают особенности характерных для нее быстрых подсознательных движений в процессе воспроизведения контрольного слова рукописным почерком или в процессе произнесения контрольного слова голосом пользователя. Термин “динамическая биометрия” отражает глубокую суть сложных динамических процессов управления группами мышц. Однако в первом приближении в этот термин можно вкладывать только то, что контролируемые “динамической биометрией” параметры могут быть легко изменены автором путем простой смены контрольного слова-пароля.
Следует иметь в виду, что статическая и динамическая биометрии – это две взаимно дополняющие друг друга ветви. Основным преимуществом статической биометрии является ее относи-тельная независимость от психологического состояния пользователей, малые затраты усилий пользователей и, как следствие, возможность организации биометрической идентификации больших потоков людей. Для проходных крупных предприятий идеальной является статическая идентификация пользователей по особенностям геометрии лица. Для решения подобных задач могут быть использованы и другие системы статической биометрии, принципы действия которых будут более подробно описаны ниже.
В отличие от пароля или персонального идентификационного номера (ПИН) биометрическая характеристика не может быть забыта, потеряна или украдена. Поскольку биометрические характеристики каждой отдельной личности уникальны, они могут использоваться для предотвращения воровства или мошенничества. Сегодня существует более чем 10000 компьютеризированных мест, хранилищ, исследовательских лабораторий, банков крови, банкоматов, военных сооружений, доступ к которым контролируется устройствами, которые сканируют уникальные физиологические или поведенческие характеристики индивидуума.
Первые биометрические системы имели высокую стоимость. Введение в последние годы недорогих микропроцессоров и передовой электронной техники для работы с изображением намного снизило стоимость и увеличило точность биометрических устройств.
Для оценки различных биометрических систем разработаны специальные методики для экспериментального определения численных коэффициентов надежности системы:
ошибка первого рода (ложный отказ, принятие своего за чужого);
ошибка второго рода (ложный допуск, принятие чужого за своего).
Значение вероятности ложного отказа и ложного допуска взаимосвязаны – чем больше ошибка первого рода, тем меньше ошибка второго рода, и наоборот.
Как правило, производитель дает возможность самому пользователю устанавливать пороги чувствительности и выбирать необходимое отношение между двумя ошибками.
Статические методы идентификации. Рисунок сосудов глазного дна. Одним из наиболее первых и самых надежных методов идентификации личности является использование рисунка кровеносных сосудов глазного дна. Вены и артерии, снабжающие глаз кровью, хорошо видны при подсветке глазного дна внешним источником света. Саймон и Голдштейн в 1935 году доказали уникальность дерева кровеносных сосудов глазного дна для каждого конкретного индивидуума. Процедура идентификации личности сводится к тому, что человек наблюдает сквозь специальный окуляр удаленную световую точку. При этом осуществляется инфракрасная подсветка его глазного дна и на нем выделяется дерево кровеносных сосудов. Оно сравнивается с эталоном. Ошибки метода обусловлены отклонениями головы испытуемого от эталонного и неверная фокусировка им взгляда на удаленном источнике света (при тестировании испытуемый должен сфокусировать свой взгляд на удаленной светящейся точке). По данным Сандийской национальной лаборатории (США) ошибки первого рода для метода составляют 0,4 %. Ошибки второго рода практически невозможны. Отсутствуют данные о трудностях по изготовлению муляжа, способного обмануть подобные биометрические устройства. Устройства этого класса являются одними из самых дорогих – 4000 долл. и относятся к наименее популярным. Пользователи предубеждены, что используемая устройствами инфракрасная подсветка их глазного дна вредит здоровью.
Использование радужной оболочки глаза. Еще одним уникальным для каждой личности статическим образом является радужная оболочка глаза. Уникальность рисунка радужной оболочки обусловлена генотипом личности, и существенные отличия радужной оболочки наблюдается даже у близнецов. Врачи используют рисунок и цвет радужной оболочки для диагностики заболеваний и выявления генетической предрасположенности к некоторым заболеваниям. Обнаружено, что при ряде заболеваний на радужной оболочке появляются характерные пигментные пятна и изменения цвета. Для ослабления влияния состояния здоровья на результаты идентификации личности в технических системах используются только черно-белые изображения высокого разрешения.
Уникальность рисунка радужной оболочки глаза позволяет выпускать фирмам целый класс весьма надежных систем для биометрической идентификации личности. Этот класс систем за-хватывает видеоизображение глаза на расстоянии 20 – 30 см от видеокамеры, осуществляет автоматическое выделение зрачка и радужной оболочки. По рекламным данным ошибки второго рода для этого метода составляют величину порядка 0,0001 %. О том, насколько трудно изготовить муляж радужной оболочки, данных нет. Стоимость систем колеблется в интервале от 6500 долл. до 500 долл. Ожидать падения стоимости систем этого класса не приходится, так как в них используются видеокамеры высокого разрешения, и основные патенты этой технологии идентификации находятся в руках одной фирмы IriScan.
Особенности геометрии кисти руки. Системы идентификации по силуэту кисти руки появились одними из первых и начали серийно выпускаться фирмой Idenmat (США) более 20 лет назад. С точки зрения компактности образа этот класс систем является самым экономичным. При хранении информации только о длине и ширине пальцев требуется всего 9 байт. Естественно, что для систем, учитывающих только длину и ширину пальцев, может быть легко изготовлен картонный муляж руки оригинала.
Более сложными являются системы, дополнительно измеряющие профиль руки (объем пальцев, объем кисти, неровности ладони, расположение складок кожи на сгибах). Данные о 3D геометрии руки получают путем использования одной телевизионной камеры и инфракрасной подсветки руки под разными углами. Последовательное включение нескольких подсвечивающих светодиодов дает теневые варианты проекций трехмерной геометрии кисти руки, содержащие информацию об её объёме. Использование подобного технического решения не позволяет выполнять устройства малогабаритными, так как требуется выносить источники подсветки на расстояние 10 – 15 см. Стоимость устройств составляет от 3000 до 600 долл. Ошибки первого и второго рода для современных биометрических устройств этого класса составляют менее 0,2 %. Пользователи лояльно относятся к системам идентификации личности по геометрии кисти руки. Системы этого класса не предъявляют особых требований к чистоте, влажности, температуре рук.
Папиллярный рисунок пальцев руки. Кожа человека состоит из двух слоев, при этом нижний слой образует множество выступов – сосочков (по латыни сосочек – papillae), в вершине которых имеются отверстия выходных протоков потовых желез. На основной части кожи сосочки – papillae (потовые железы) располагаются хаотично и трудно наблюдаемы. На отдельных участках кожи конечностей папилляры строго упорядочены в линии (гребни), образующие уникальные папиллярные узоры.
Идентификация личности на основе папиллярных рисунков пальцев рук предложена Г. Фулдсом и В. Гершелем в статье в авторитетном английском журнале “Nature” в 1880 году. Метод идентификации широко распространен в криминалистике, что является причиной настороженного отношения к нему части населения. В США дактилоскопия проводится у всего населения и не вызывает предубеждения, характерного для жителей других стран.
Системы дактилоскопической идентификации личности снимают с помощью телевизионной камеры папиллярный узор с одного из пальцев заявителя прав доступа и сравнивают его с эталонным рисунком. Объем хранимой эталонной информации может быть существенно уменьшен, если осуществить классификацию на характерные типы папиллярных рисунков и выделить на отпечатке характерные микроособенности, представляющие собой начала (окончания) папиллярных линий или их слияния (разветвления). Выделяют три типа папиллярных рисунков (дуговые, завитки, круговые) и два типа макроособенностей (дельты и центы).
По результатам независимого тестирования ошибки первого рода для систем этого класса составляют от 10 % до 20 %, если учитывать неблагоприятные случаи сухой кожи, а также включать в состав группы тестирования лиц с плохо выраженными папиллярными рисунками (как правило, это женщины и лица азиатского происхождения). Производители папиллярных биометрических систем идентификации в рекламе своих продуктов оценивают ошибки первого рода на уровне 2 %, а ошибки второго рода – на уровне 0,0001 %. Последняя цифра, видимо, может быть отнесена только к случаям “неумелого” взлома без муляжа. Существует описание двух примитивных технологий изготовления муляжей, оказавшихся эффективными для взлома 2 из 6 тестируемых систем.
Стоимость биометрических систем этого класса быстро падает и сейчас составляет от 150 до 600 долл. Ожидается дальнейшее существенное снижение стоимости подобных биометрических систем из-за отказа от оптики и кремниевых чувствительных элементов (телевизионных ПЗС матриц). Фирма Who? Vision Systems в 1998 году заявила о намерениях выпускать полимерный (не кремниевый) считыватель электрического поля пальца, способный снимать дактилоскопический узор. Стоимость полимерной микросхемы в десятки раз ниже кремниевого аналога той же площади, рассчитанного на отсутствие оптического уменьшения изображения. Ожидается, что при падении стоимости новые чувствительные элементы также уменьшат влияние уровня влажности и загрязненности руки на результат дактилоскопической идентификации.
Индивидуальные особенности геометрии лица. Одним из перспективных направлений развития технологии биометрической идентификации личности является использование индивидуальных особенностей геометрии лица. Существенный импульс это направление получило с повсеместным распространением технологии Internet/Intranet видеоконференций. Для проведения видеоконференций налажен выпуск недорогих телевизионных видеокамер, которые начинают играть роль стандартной периферии персонального компьютера. Ориентация на стандартные видеокамеры персональных компьютеров делает этот класс биометрических систем сравнительно дешёвым.
Принцип работы устройств этого класса крайне прост. Миниатюрная видеокамера вводит изображение лица находящегося перед компьютером человека. Программное обеспечение сравнивает введенный портрет с хранящимся в памяти эталоном. Некоторые системы дополнительно осуществляют архивирование вводимых изображений для возможного в будущем разбора конфликтных ситуаций. Весьма важным является также то, что этот класс биометрических систем потенциально способен осуществлять непрерывную идентификацию (аутентификацию) пользователя компьютера в течение всего сеанса его работы.
Основными проблемами, с которыми приходится сталкиваться разработчикам этого класса биометрических систем, являются изменение освещенности, вариации положения головы пользователя, выделение информативной части – портрета (гашение фона). С этими проблемами удается справиться, автоматически выделяя на лице особые точки и затем измеряя расстояния между ними. На лице выделяются контуры глаз, бровей, носа, подбородка. Расстояния между характерными точками этих контуров образуют весьма компактный эталон конкретного лица, легко поддающийся масштабированию. Близнецы системами этого класса не различаются.
Следует подчеркнуть, что задача оконтуривания характерных деталей лица легко может быть решена для плоских двухмерных изображений с фронтальной подсветкой, но такие биометрические системы могут быть обмануты плоскими изображениями лица – оригинала. Для двумерных систем изготовление муляжа – фотографии не является сложной технической проблемой.
Существенные технические трудности при изготовлении муляжа возникают при использовании трехмерных биометрических систем, способных по перепадам яркости отраженного света восстанавливать трехмерную геометрию лица. Такие системы способны компенсировать неопределенность расположения источника освещенности по отношению к идентифицируемому лицу, а также неопределенность положения лица по отношению к видеокамере. Обмануть этот класс систем можно только объемной маской, точно воспроизводящей трехмерную геометрию лица – оригинала. Хорошо работающих трехмерных систем пока не существует. На рынке преобладают двумерные системы низкого качества.
Стоимость видеокамер для проведения видеоконференций составляет от 99 до 300 долл. Часть камер подключается к параллельному порту принтера без специальной платы телевизионного тюнера стоимостью от 100 долл. Появились мониторы с встроенной внутрь корпуса видеокамерой для проведения видеоконференций. Стоимость программного обеспечения для идентификации пользователей по лицу колеблется от 50 до 300 долл. на один узел сети.
Термографическое наблюдение лицевых артерий и вен. Проблемы идентификации человека по лицу существенно упрощаются при переходе наблюдений в дальний инфракрасный диапазон световых волн. Предложено осуществлять термографию идентифицируемого лица, выявляющую уникальность распределения артерий на лице, снабжающих кожу теплой кровью. Проблема подсветки для этого класса биометрических устройств не существует, так как они воспринимают только температурные перепады лица и могут работать в полной темноте. На результаты идентификации не влияют перегрев лица, его переохлаждение, естественное старение личности, пластические операции, так как они не изменяют внутреннее расположение сосудов. Методу лицевой термографии доступно различение однояйцевых близнецов, кровеносные сосуды на их лицах имеют достаточно существенные различия.
Метод рассчитан на использование специализированной видеокамеры дальнего инфракрасного диапазона, что и определяет его высокую стоимость 55000 долл. Так как производителем систем является единственная фирма Technology Recognition Systems (США, шт. Виржиния, Александрия), то ожидать реальной конкуренции и существенного понижения цен в этом секторе рынка не приходится. Данных о трудностях изготовления муляжей нет, хотя воспроизведение перепадов температуры путем подогрева отдельных частей маски – муляжа технически вполне возможно.
Идентификация по венам руки. На рынке биометрии присутствуют устройства, построенные на анализе индивидуальности расположения вен руки. Используется рисунок вен тыльной стороны кисти руки, сжатой в кулак. Наблюдение рисунка вен осуществляется телевизионной камерой при инфракрасной подсветке. После ввода изображения осуществляется его бинаризация, подчеркивающая вены.
Другие статические методы идентификации. Перечисленные выше секторы рынка устройств статической биометрии на настоящий момент времени можно считать сформировавшимися, однако интенсивное проведение исследований по биометрии может дать существенное расширение перечня применяемых устройств. Одним из активно развивающихся направлений идентификации личности является использование индивидуальных особенностей генетического кода личности. Сегодня методы тонкого анализа генетического кода применяются только в криминалистике, так как они сравнительно дороги и пока не позволяют получать результат в реальном масштабе времени. Тем не менее, стоимость технологий экспресс – анализа биологических материалов и время анализа снижаются достаточно быстрыми темпами. Вполне возможно, что методы идентификации личности по запаху тела, следам пота или строению уха со временем выйдут из рамок научных исследований и станут коммерческими технологиями.
Динамические методы биометрической идентификации личности. Наряду с перечисленными выше статическими методами биометрической идентификации личности на практике используются методы динамической биометрии. К ним, в первую очередь, следует отнести наиболее распространенные методы идентификации личности по голосу и рукописному почерку. Очевидно, что средства динамической биометрии обладают как достоинствами, так и недостатками.
В качестве первого достоинства следует отметить относительно низкую стоимость систем динамической биометрии. Последнее обусловлено, тем, что они могут быть построены с использованием стандартных уже имеющихся на компьютере средств мультимедиа (стандартного графического планшета или стандартной звуковой карты). В этом случае стоимость системы будет определяться только стоимостью программного обеспечения.
Еще одним достоинством динамической биометрии является возможность смены образа личности за счет быстрой смены воспроизводимого слова (парольной фразы). Статический образ личности (отпечаток пальца) нельзя сохранить в тайне или изменить, он дан личности единожды и навсегда. Иначе обстоит дело с образами динамической биометрии, они легко поддаются изменению, и могут быть сохранены пользователем в тайне. Последнее делает динамическую биометрию предпочтительной для удаленной аутентификации (идентификации) личности в открытом информационном пространстве.
Как недостаток этого класса систем следует отметить то, что на их работу влияет психофизическое состояние личности (испуг, стресс, психотропные препараты). Тем не менее, системы динамической биометрии оказываются эффективными длительное время, существующие данные свидетельствуют о стабильном сохранении отработанных двигательных навыков у человека в течение нескольких десятилетий.
Идентификация личности по рукописной подписи и динамикеее воспроизведения. Факсимильная подпись – это один из классических способов идентификации личности, применяемый уже несколько столетий в юридической практике, банковском деле, торговле. Этот способ идентификации личности построен на том, что автор придумывает себе факсимиле и хорошоотрабатывает его путем тренировок. Желательно, чтобы авторское факсимиле имело существенные отличия по форме от классического написания букв в виде дополнительных элементов (росчерков, возвратов, наложения букв).
Имеет смысл проблему идентификации автора по его факсимильной подписи рассматривать как две независимые проблемы:
идентификацию автора только по следу пера автографа или по “мертвой” статической подписи, уже присутствующей на проверяемом документе;
идентификация автора по динамике воспроизведения автором “живой” подписи, вводимой им в компьютер в момент своей идентификации, при возможности наблюдения индивидуальных особенностей привычных для автора подсознательных движений.
Практически все существующие сегодня коммерческие системы идентификации личности этого класса работают с “живыми” подписями и построены в основном на анализе динамики воспроизведения подписи. Однако в этих системах могут присутствовать и фрагменты более сложной ветви анализа статических изображений подписи. Коммерческие системы следует разделить на одно, двух и трех координатные. Соответственно, эти системы отличаются тем, что анализируют одну кривую, пару кривых или полную тройку кривых X(t), Y(t), Z(t). Однокоординатные системы могут быть построены путем учета любой из этих временных функций, обеспечивая вероятности ошибок первого и второго рода на уровне 0,1. Двухкоординатные системы используют любую пару функций времени из тройки X(t), Y(t), Z(t) и, на сегодняшний день, позволяют достичь уровня вероятности ошибок порядка 0,01. Наиболее сложные системы используют полную тройку функций, обеспечивая уровень вероятностей ошибок первого/второго рода порядка 0,003.
Следует отметить, что ошибка первого рода или ложный отказ подлинному автору с вероятностью 0,01 – это вполне приемлемая характеристика для требований сегодняшнего дня. Иначе обстоит дело с ошибками второго рода или ложным пропуском злоумышленника. Для ряда практических приложений вероятность ошибок второго рода 0.01 является неприемлемо большой величиной. Для снижения этой ошибки в 104 ... 106 раз прибегают к идентификации личности по динамике воспроизведения биометрического пароля. В качестве биометрического пароля обычно используется некоторое секретное слово-пароль. Автором сохраняется в секрете как само слово-пароль, так и его личные (авторские) особенности написания. В этом случае для слова-пароля, содержащего от 5 до 10 букв, ошибка второго рода снижается в 104 ... 106 раз. Большего снижения ошибки второго рода можно добиться, используя в качестве биометрического пароля слова, не имеющие смысла, но этот путь сопряжен с дополнительными трудностями запоминания слов из случайного сочетания букв.
Идентификация личности по клавиатурному почерку. Одной из достаточно сложных задач, повседневно решаемых многими людьми, является быстрый ввод текстов с клавиатуры компьютера. Обычно быстрого клавиатурного ввода информации удается достичь за счет использования всех пальцев обоих рук, при этом у каждого человека появляется свой уникальный клавиатурный почерк. Следует подчеркнуть, что уникальный личный почерк вырабатывается и при ежедневном решении более простой задачи передачи информации кодом Морзе, что использовалось ранее для идентификации личности телеграфиста по его почерку.
Традиционно ограничение доступа к информации осуществляется по паролям, однако если пароль увеличить, то появляется возможность наблюдать при вводе пароля характерный для пользователя клавиатурный почерк. Например, в качестве пароля используется следующая фраза: “Пароль – это способ защиты информации”. При вводе подобной парольной фразы биометрическая система фиксирует время нажатия каждой клавиши и интервал времени между нажатием очередной клавиши и отпусканием предыдущей клавиши. График соотношение интервалов времени нажатия и отпускания клавиш для слова “Пароль” приведен на рис.4.11.
Из рисунка видно, что время нажатий клавиш t1,t2,t3, ...., tN различно и, соответственно, значения этих параметров могут быть использованы для выявления характерных особенностей индивидуального клавиатурного почерка пользователя. Кроме того, могут быть использованы как контролируемые параметры интервалы времени между нажатием соседних клавиш t1, t2, t3, ...., tN-1. Контролируемые параметры
·к и
·i существенно зависят от того, сколько пальцев использует при наборе пользователь, от характерных для пользователя сочетаний движений различных пальцев руки и от характерных движений рук при наборе. В частности, если заставить пользователей работать одним пальцем одной руки, то клавиатурный почерк практически полностью теряет индивидуальность. В этом случае время нажатия клавиш для разных людей перестает отражать их индивидуальность. Интервалы между нажатиями становятся пропорциональны расстоянию между клавишами, а перекрытие нажатий соседних клавиш становится невозможным (параметр
·к всегда оказывается больше нуля). С другой стороны, по мере увеличения навыков работы с клавиатурой и по мере переходу к слепому набору всеми пальцами обоих рук существенно растет индивидуальность клавиатурного почерка любого из пользователей. Биометрический эталон ввода парольной фразы получают вычислением математических ожиданий и дисперсий контролируемых параметров.


Рис.4.11. Временная диаграмма ввода слова “Пароль”

Идентификация личности по особенностям голоса. Распознавание голоса является технологией, которая позволяет пользователю применять свой голос в качестве устройства ввода данных. Распознавание голоса может использоваться для диктования текста компьютеру или для подачи команд компьютеру (например, для открытия программных приложений, развертывания меню или сохранения работы).
Более ранние системы распознавания голоса требуют отчет-
244
ливого произношения каждого слова с заметными промежутками. Это позволяет машине определять, где заканчивается одно слово и начинается следующее. Такие виды программ распознавания речи все еще применяются для управления компьютерными системами и работы с такими приложениями как веб-браузеры или электронные таблицы.
Более современные приложения распознавания голоса позволяют пользователю бегло диктовать текст компьютеру. Такие новые приложения способны распознавать речь со скоростью до 160 слов в минуту. Приложения, которые позволяют распознавать непрерывный поток речи, в основном предназначены для распознавания и форматирования текста, а не для управления самой компьютерной системой.
В технике распознавания речи используется нейронная сеть для "обучения" распознаванию человеческого голоса. В то время как вы говорите, программное обеспечение распознавания речи запоминает, каким образом вы произносите каждое слово. Такая индивидуализированная настройка позволяет производить распознавание голоса, несмотря на то, что у всех людей разное произношение и интонация.
Помимо "изучения" того, как вы произносите слова, системы распознавания голоса также используют грамматический контекст и частоту употребления отдельных слов, чтобы предугадать, какое слово вы желаете ввести. Такие мощные статистические средства позволяют программе найти в обширной языковой базе данных нужное слово до того, как вы его произнесете.
Но хотя за последние несколько лет точность распознавания речи улучшилась, некоторые пользователи все еще испытывают проблемы неточной передачи речи, связанные либо с какими-то особенностями речи, либо с характером их голоса.
По данным независимого тестирования Сандийской национальной лабораторией (США) ошибки первого и второго рода составляют для голосовых систем от 2 % до 1 %.
Комбинированные биометрические системы. Комбинированная (мультимодальная) биометрическая система использует различные приложения для охвата различных типов биометрических данных. Это позволяет интегрировать два или более типа биометрического распознавания и верификационных систем для удовлетворения самых строгих требований к эффективности системы.
Мультимодальная система может, к примеру, включать комбинацию идентификации по отпечаткам пальцев, рисунку лица, голосу плюс смарт-карту или же любое другое сочетание биометрических характеристик. Такая усиленная структура использует все разнообразие биометрических данных человека и может использоваться там, где необходимо преодолеть ограничения какого-либо одного биометрического признака. Например, установлено, что 5% населения имеют неразличимые (нечеткие) отпечатки пальцев, голос может измениться от простуды, а распознавание по рисунку лица зависит от изменений освещенности и позы объекта. Все эти недостатки могут быть преодолены в комбинированной системе, сочетающей заключения, сделанные на основе нескольких независимых друг от друга биометрических показателей.
Мультимодальные системы, в основном, являются более надежными с точки зрения возможности фальсификации, так как труднее подделать целый ряд биометрических характеристик, чем фальсифицировать один биометрический признак.
4.4. Исполнительные устройства СКУД
Для того чтобы пройти через точку прохода, контролируемую системой контроля доступа, посетитель или сотрудник предъявляет идентификатор ("электронный ключ"). Специальное устройство (ридер) считывает код ключа, и система на основании ограничений, заданных для владельца идентификатора, принимает решение о приведении в действие исполнительных механизмов и устройств, непосредственно регулирующих доступ.
Cpeди иcполнитeльныx уcтpойcтв контpоля доcтупa, пpeдcтaвлeнныx нa pоccийcком pынкe cиcтeм бeзопacноcти, нaиболee цeлecообpaзно отмeтить cлeдующиe:
двepныe зaмки и зaщeлки;
шлюзовыe кaбины;
туpникeты;
aвтомaтичecкиe шлaгбaумы и aвтомaтикa для воpот;
доводчики.
Контpоллepы лифтов, тaкжe являющиecя иcполнитeльными уcтpойcтвaми CKУД, paccмaтpивaтьcя нe будут. Оcтaновимcя лишь нa идeологии иx дeйcтвия: cиcтeмa контpоля доcтупa по пepcонaльному коду опpeдeляeт доcтупныe этaжи и, пpи попыткe попacть нa кaкой-либо этaж, выxодящий из этого диaпaзонa, блокиpуeт движeниe лифтa в зaпpeтный ceктоp.
Двepныe зaмки и зaщeлки. Двepныe зaмки, уcтaнaвливaeмыe в cиcтeмы контpоля доcтупa paзличной cтeпeни cложноcти, можно paздeлить нa:
элeктpомexaничecкиe зaмки и зaщeлки;
элeктpомaгнитныe зaмки.
Элeктpомexaничecкиe зaмки и зaщeлки. Пpинцип дeйcтвия, кото-pый иcпользуют элeктpо-мexaничecкиe зaмки и зa-щeлки, вecьмa пpоcт – пpи подaчe нa иx cпe-циaльныe контaктныe клeммы нaпpяжeния (обычно в диaпaзонe 9 16 В) элeктpомaгнитноe peлe пpитягивaeт cтопоp мexaничecкого уcтpойcтвa, пpeдоcтaвляя возможноcть откpыть двepь.
Мощныe штыpeвыe элeктpомexaничecкиe зaмки ceйфового типa (рис.4.12) пpи подaчe нaпpяжeния нa cпeциaльный элeктpомотоp оcущecтвляют вдвижeниe зaпоpныx штыpeй внутpь.
Пpи иcпользовaнии уcтpойcтв подобного типa cтоит пpидepживaтьcя cлeдующeго пpaвилa: нa cтpоящиxcя объeктax цeлecообpaзно иcпользовaть имeнно элeктpомexaничecкиe зaмки, a пpи нeобxодимоcти быcтpо уcтaновить cиcтeму контpоля доcтупa нa дeйcтвующeм объeктe лучшe пpимeнять элeктpомexaничecкиe зaщeлки, котоpыe позволяют иcпользовaть ужe cущecтвующиe мexaничecкиe зaмки.
Элeктpомaгнитныe зaмки (рис.4.13) cоcтоят из элeктpомaгнитa, пpикpeпляющeгоcя к двepной коpобкe, и отвeтной мeтaлличecкой плacтины, монтиpуeмой нa двepь. В дeжуpном peжимe нa обмотку элeктpомaгнитa подaeтcя поcтоянный ток удepжaния, вызывaющий cильноe мaгнитноe полe, котоpоe пpитягивaeт мeтaлличecкую плacтину двepи, удepживaя ee в зaкpытом cоcтоянии. Пpи подaчe cигнaлa нa cпeциaльный вxодуcтpойcтвa мaгнитноe полe пpопaдaeт, и двepь можeт быть откpытa.
Вce элeктpомaгнит-ныe зaмки xapaктepизуютcя мaкcимaльной мexaничec-кой нaгpузкой удepжaния, котоpaя измepяeтcя в ки-логpaммax и можeт доxо-дить до 1000 кг.
Пpeимущecтво элeктpомaгнитныx зaмков – нeбольшой, по cpaвнeнию c элeктpомexaничecкими зaмкaми, потpeбляeмый ток и отcутcтвиe импульcныx выбpоcов нaпpяжeния пpи откpывaнии.
Отpицaтeльнaя cтоpонa – большиe paзмepы, унылый пpомышлeнный дизaйн и полнaя зaвиcимоcть от нaличия элeктpопитaния.
Отмeтим, что пpaктичecки вceгдa вмecтe c двepными зaмкaми должны иcпользовaтьcя и доводчики, возвpaщaющиe двepь в иcxодноe положeниe.
Доводчики. Оснащение двери доводчиком обеспечивает выполнение одного из главных требований функционирования систем управления доступом – дверь должна закрываться за каждым человеком (рис.4.14). Кроме того, доводчик обеспечивает плавное закрытие двери и, соответственно, снижает ударные нагрузки на исполнительные механизмы, что значительно повышает долговечность работы системы (особенно электромеханических замков и защелок).
По принципу действия доводчики напоминают обычную дверную пружину, снабженную демпфирующим устройством. Демпферы доводчиков могут быть гидравлическими и пневматическими. Гидравлические доводчики более надежны и долговечны, так как в качестверабочего тела в них используется специальная жидкость, обладающая смазывающими свойствами. При выборе доводчика следует учитывать массу двери, доводчики выпускаются для дверей разного веса.
Большинство доводчиков снабжены регулятором скорости закрытия двери, причем наиболее совершенные позволяют регулировать скорость как начальной фазы этого процесса, так и конечной. Некоторые доводчики предоставляют возможность фиксации двери в открытом состоянии. Поскольку для закрытия двери на защелку требуется значительно большее усилие, чем просто на ее поворот, наиболее качественные и дорогие доводчики в конечной фазе имеют функцию "дохлопа".
Шлюзовыe кaбины. Шлюзовыe кaбины можно paздeлить нa двa оcновныx типa, отличaющиxcя уcтpойcтвом, пpопуcкной cпоcобноcтью и, cоотвeтcтвeнно, цeной:
шлюзовыe кaбины тaмбуpного типa;
шлюзы-pотaнты.
Шлюзовaя кaбинa тaмбуpного типa пpeдcтaвляeт из ceбя зaмкнутую cиcтeму двуx зaвиcимыx двepeй. Оcновным cвойcтвом любой шлюзовой кaбины (шлюзa) являeтcя то, что в любой момeнт вpeмeни откpытa только однa из двуx двepeй.
Пpинцип дeйcтвия подобного уcтpойcтвa cлeдую-щий: чeловeк cвободно откpы-вaeт Двepь 1 и вxодит в шлюз, поcлe чeго пpeдъявляeт cиcтeмe контpоля доcтупa cвой идeнти-фикaтоp. Ecли доcтуп paзpe-шeн, – откpывaeтcя Двepь 2, a Двepь 1 блокиpуeтcя в зaкpы-том cоcтоянии. Тaким обpaзом гapaнтиpуeтcя, что нa зaщищae-мую тeppитоpию попaдeт только aвтоpизовaнный cотpудник.
Пpопуcкнaя cпоcобноcть шлюзовой кaбины тaмбуpного типa нaxодитcя в пpeдeлax от 8 до 12 чeловeк в минуту.
Для повышeния пpопуcкной cпоcобноcти пpимeняютcя шлюзы-pотaнты (рис.4.15).
Пpинцип иx дeйcтвия aнaлогичeн шлюзaм тaмбуpного типa, но вмecто двуx обычныx двepeй иcпользуeтcя однa повоpотнaя двepь туpникeтного типa.
Пpопуcкнaя cпоcобноcть шлюзa-pотaнтa cоcтaвляeт от 18 до 22 чeловeк в минуту.
Для болee чeткого отceчeния злоумышлeнников шлюзы в большинcтвe cлучaeв комплeктуютcя cиcтeмaми взвeшивaния (для дополнитeльного контpоля количecтвa людeй внутpи кaбины) и вcтpоeнными мeтaллодeтe-ктоpaми (для контpоля пpоноca оpужия). Paзличным можeт быть и мaтepиaл cтeн кaбины – от cтaли до бpонecтeклa.
Туpникeты. Туpникeты cиcтeм контpоля доcтупa тaкжe можно paз-дeлить нa двa типa:
туpникeты пояcныe;
туpникeты полноpоcтовыe.
Пpинцип paботы туpникeтa доcтaточно xоpошо извecтeн: ecли зaпpоc нa доcтуп пpaвомepeн, то мe-xaничecкaя cиcтeмa, повоpaчивaяcь, откpывaeт пpоxод нa оxpaняeмую тeppитоpию.
Туpникeты пояcныe (рис.4.16) оcтaвляют возможноcть для пepeпpыгивaния, поcкольку, кaк и cлeдуeт из иx нaзвaния, зaгpaдитeльный бapьep доxодит только до пояca чeловeкa, поэтому иx цeлecообpaзно cтaвить только pядом c поcтом оxpaны.

Рис.4.16. Туpникeты пояcные

Туpникeты полноpоcтовыe (рис.4.17) можно уcтaнaвливaть в удaлeнныx от поcтa оxpaны мecтax и иcпользовaть в полноcтью aвтомaтичecком peжимe paботы.

Дополнительные элементы СКУД. Видеодомофон – это двустороннее аудиопереговорное устройство с возможностью одностороннего видеоконтроля (рис.4.18). В наружную панель видеодомофона встроена телеокамера, а внутренняя панель представляет собой настенную конструкцию из монитора и трубки. Внутренняя панель снабжена кнопкой для дистанционного управления входной дверью.
Оснащение средствами видеоконтроля входной двери позволяет упростить процедуру входа (особенно при оснащении двери средствами управления доступом) и значительно повысить безопасность данной операции как для самого объекта, так и для каждого из его сотрудников.
Система дистанционного отпирания двери в простейшем виде представляет собой обычную кнопку с нормально-разомкнутыми контактами. Однако в системах управления доступом такая простота не всегда уместна, поскольку факт преодоления преграды (отпирание двери и впуск посетителя) в этом случае не может быть учтен системой и создаст сложности службе безопасности при анализе возможной критической ситуации (в электронном журнале проходов будет отсутствовать запись о данном входе или выходе). Поэтому основным способом дистанционного отпирания двери является установка считывателя (в журнале проходов в этом случае будет запись с фамилией открывшего дверь), а резервным – использование кнопки (когда категория помещения невысока и глубокого анализа службе безопасности проводить не потребуется).
Ограждения предназначены для формирования потоков людей и ограничения зон прохода, устанавливаются на проходных различных объектов. Они могут быть поворотного типа, позволяющие в экстренных случаях быстро образовать широкий проход.
Дополнение СКУД блоками резервного или бесперебойного питания обеспечивает ее нормальное функционирование при сбоях основного питания на время, определяемое емкостью используемых в них аккумуляторов. Основными характеристиками источников бесперебойного питания являются вид (постоянное или переменное) и величина выходного напряжения (5, 12, 24,~220 В), а также емкость установленных внутри них аккумуляторов, определяющая время непрерывной работы блока (обычно 0,5 – 3 часа, в отдельных случаях – до нескольких суток). При возобновлении подачи основного питания происходит автоматический заряд разряженных аккумуляторов (для этого требуется некоторое время, обычно несколько часов).
Программное обеспечение – абсолютно необходимый элемент СКУД среднего и высокого класса. Представляет собой программный продукт, устанавливаемый на серийной ЭВМ, как правило, IBM-совместимой (в простейшем случае – обычный "офисный" компьютер, для серьезных приложений – промышленная ЭВМ). Программа поддерживает аппаратные средства связи с контроллерами и обеспечивает выполнение важнейших функций по обслуживанию СКУД:
конфигурирование контроллеров с обеспечением процедуры занесения в них списков пользователей и их прав прохода;
ведение базы данных точек контроля прохода и пользователей, допущенных в конкретные помещения и на территорию;
съем информации о событиях на точке контроля прохода, ее документирование и архивирование;
предоставление оператору системы текущей информации в легко воспринимаемом виде;
оперативное управление системой.
Программы управления СКУД от разных фирм, как правило, ориентированы на управление линейками контроллеров конкретных производителей. Бывает и так, что для оборудования одного и того же производителя несколько разных фирм пишут собственные программы верхнего уровня. Отсюда такое большое разнообразие предложений на рынке. Внешне функционально все программы приблизительно одинаковы. Различие определяется функциями поддерживаемого оборудования, удобством интерфейса и количеством функций, предоставленных конкретной программой. Более глубокие различия проявляются при реализации крупных проектов с усложненным набором выполняемых функций. Иногда под такие проекты приходится писать специализированное программное обеспечение, естественно, не на пустом месте, а на базе уже разработанного, типового.
4.5. Системы контроля материалов и взрывчатых
веществ
Одной из актуальнейших проблем развития общества была и остается его безопасность: это борьба с преступностью, терроризмом и экономическими правонарушениями, предупреждение и предотвращение техногенных и экологических катастроф. Эффективность решения этих проблем неразрывно связана с уровнем оснащенности соответствующих структур техническими системами контроля материалов и взрывчатых веществ.
Системы контроля материалов и взрывчатых веществ задействованы при обеспечение безопасности поставок грузов, при осуществлении пассажирских превозок, антитеррорестической деятельности. Помимо вышеперечисленного такая аппаратура обеспечивает решение задачи поиска и выявления взрывчатых веществ и взрывных устройств, оружия и боеприпасов, пресечения попыток нелегального провоза запрещенных предметов, контрабанды и наркотиков; выявления систем подслушивания и передачи информации; обнаружения подделок, фальшивок и т.п.
Методы и аппаратура, решающие изложенные выше задачи, получили название поисковые. Отдельные специалисты называют их досмотровыми, что практически является идентичным и отличаются нюансами, связанными с применением.
Многообразие поисковых задач, особенности объектов контроля, специфические условия применения поисковых аппаратурных средств, высокие требования по функциональным возможностям, чувствительности, надежности, весогабаритным и эксплуатационным характеристикам обусловили необходимость и целесообразность формирования самостоятельного научного направления. Его основной целью является разработка и создание портативных и безопасных для персонала средств поиска в оптически непрозрачных средах посторонних включений методами интроскопии и неразрушающего контроля.
Металлоискатели. Предназначены для поиска оружия и взрывных устройств. Общепринятым стало их типовое конструктивное оформление в виде «ручных» (рис.4.20) портативных приборов неселективного или слабо селективного действия и стационарных токо-вихревых устройств арочного (реже стоечного) типа (рис.4.19). Особенностью современных стационарных приборов является широкое использование процессорной техники с целью максимальной функциональной адаптации систем к окружающей (в т. ч. металлсодержащей) обстановке, большей помехозащищенности и надежного реагирования на скоростное движение оружия.
Отечественные металлоискатели, как правило, существенно дешевле зарубежных, однако функциональные возможности последних шире.
Рентгено-просмотровая техника претерпевает настоящий прогресс в своем развитии.
С одной стороны, имеется широкое поле выбора специализированных малодозовых рентгено-просмотровых и рентгено-телевизионных устройств (интроскопов) российского и зарубежного производства, выполненных по традиционной, класссической технологии видения в прямом, проходящем пучке с регистрацией изменений обычной, массовой плотности. Техника предназначена для контроля почтовых поступлений, ручной клади, багажа.


Рис.4.22. Рентгеноскопический контроль

С другой стороны, появилась и ширится по номенклатуре новая рентгено-просмотровая техника, позволяющая контролировать не только массовую, но и так называемую электронную плотность, т. е. различать вещества по атомной их структуре. Достигается это новое качество путем регистрации и отработки не только прямого, но и рассеянного (с меньшей энергией) излучения. Про такие системы говорят, что они двухэнергетические. Практический результат их применения – возможность «видеть» обычные и пластические взрывчатые вещества (ВВ).
Стоимость подобных технических средств (главным образом зарубежного производства) примерно в два раза превышает стоимость моноэнергетических систем.
Имеется информация о создании за рубежом малодозовых (с уровнем в несколько микрорентген) рентгено-просмотровых систем для контроля организованного потока людей (на основе регистрации рассеянных гамма-квантов).
Газоанализаторы. Все взрывчатые вещества имеют специфический запах. Одни, как, например, нитроглицерин, пахнут очень сильно, другие, как тротил, – значительно слабее, а некоторые, как пластиды – очень слабо. Тем не менее, все эти ВВ обнаруживают, в частности с использованием специальных служебно-розыскных собак.
Современные газоанализаторы, являющиеся своеобразной приборной моделью «собачьего носа», тоже могут делать это. правда не столь эффективно в отношении пластидов.
Отечественные газоанализаторы типа МО2 по своим эксплуатационным характеристикам не уступают лучшим зарубежным образцам. Реализуемая на практике их чувствительность (порядка 10 – 13 – 10 – 1 г/см 3 по ТНТ) позволяет надежно фиксировать штатные ВВ типа тротила, гексогена и др. Правда, все подобные приборы достаточно дороги.
Анализаторы следов ВВ. Относятся к классу сравнительно недорогих средств для экспресс – выявления следов взрывчатых веществ на поверхности предметов. Используется принцип так называемой жидкостной хроматографии.
Следы ВВ изменют окраску действующего на них химического реагента. Устройство компактно, просто в обращении. Реализованная на практике чувствительность достаточно высока. Средство незаменимо в полевых условиях.
Ядерно-физические приборы. Это сложные и сравнительно дорогие устройства, позволяющие выявлять ВВ по наличию в них водорода и азота. Способны искать ВВ в разнообразных условиях, в том числе и за преградой.
Наибольший пользовательский интерес представляют нейтронные дефектоскопы. Они выявляют ВВ как объект с повышенным содержанием водорода. Используется для этого слабый источник нейтронов, которые, попадая на ВВ, рассеиваются на атомах водорода и регистрируются приемником. Отечественные нейтронные дефектоскопы типа «Исток-Н» имеют высокую производительность и конструктивно реализованы в портативном варианте.
Обнаружение радионуклидов. Современный российский рынок насыщен конструктивно различными дозиметрами, радиометрами и гамма-сигнализаторами. Последние предлагаются в вариантах гласного и негласного использования. Существенно в меньшей степени представлены гамма-сигнализаторы карманного типа с возможностью регистрации «альфа» и «бета» излучения.
Дорогостоящие высокочувствительные регистраторы радионуклидов (в том числе с криогенной техникой) и спектрометрические приборы также присутствуют на рынке.
Также существуют автоматизированные стационарные мониторы (рис.4.26) – первый барьер на пути несанкционированного проникновения радиоактивных и ядерных материалов на любую контролируемую территорию – от страны до отдельного помещения. Они предназначены для контроля пешеходов, грузовых и легковых автомобилей, железнодорожного транспорта и т.д.
Резонансно-волновые средства поиска ВВ. Долгое время резонансно-волновые методы поиска ВВ (методы ядерного магнитного резонанса ЯМР, методы ядерного квадрупольного резонанса ЯКР) не выходили из стен научных лабораторий в нашей стране и за рубежом.
В последние годы наметился резкий их прогресс. Так, в приборном воплощении реализован метод ядерного квадрупольного резонанса, позволяющий надежно выявлять бескорпусные ВВ по прямому признаку – наличию нитрогрупп. По предварительным оценкам такие приборы имеют чувствительность, позволяющую регистрировать ВВ в количестве нескольких грамм при сравнительно небольшой (несколько десятков мВт) мощности возбуждающего электромагнитного поля. Пока что эти приборы – зарубежного производства.
Криминалистическая и маркерная техника. Основное назначение этих специальных технических средств – поиск террористов, маршрутов их передвижения, связей, получение доказательных характеристик личностей и действий.
С этой целью пользователям предлагаются различные методы аналитической обработки учетных и установочных данных, идентификации и аутентификации личности на основе новейших физико-химических методов, биохимических методов доказательства и др.
Технические средства обнаружения наркотиков. Технические системы обнаружения наркотиков во внелабораторных условиях предназначены для решения частных конкретных задач, которые требуют высокой производительности и скорости получения результатов или высокой чувствительности. В таких условиях общепринятые лабораторные методы экспертного исследования наркотиков малоэффективны и используются редко.
В настоящее время отечественная и зарубежная промышленность производят достаточно широкий набор специального оборудования для проведения исследований наркотиков во внелабораторных условиях. Оно призвано решать задачи по проведению обследования большого числа людей, предметов или помещений в кратчайшие сроки с целью поиска тех из них, которые должны быть досконально и тщательно исследованы уже в лаборатории. В связи с этим методы и реализованные на их основе устройства для лабораторной и внелабораторной практики значительно отличаются друг от друга. Этим также обеспечивается общепринятое деление процесса исследования на этапы предварительного и подтверждающего анализа.
4.6. Интегрированные системы безопасности
Бурное развитие современных технических средств безопасности, расширение выполняемых ими функций позволяет эффективно противодействовать внешним угрозам. В то же время усложняется процесс управления, увеличивается число управляющих устройств и, как следствие, растет нагрузка на службу безопасности.
Безопасность объекта, как правило, обеспечивается несколькими системами: охранной и пожарной сигнализации (ОПС), теленаблюдения (CCTV) и системой контроля и управления доступом (СУД). Это классический набор, в него также могут входить: система периметральной охраны, активного пожаротушения, инженерно-технические подсистемы обеспечения жизнедеятельности (лифты, вентиляция, кондиционирование) и пр. Каждая из этих систем в отдельности отвечает за свой участок работы в соответствии с решаемыми задачами (заложенными в нее на этапе проектирования). К сожалению, вследствие их узкой направленности могут возникать противоречия при решении конкретных ситуаций на объекте.
Итак, возникает несколько серьезных проблем:
потеря эффективности и оперативности действий службы безопасности, перегруженной большим количеством разнокалиберных управляющих терминалов;
усложнение самих управляющих терминалов в связи с появлением новых функций;
возможная выдача подсистемами взаимоисключающих команд.
Для решения данных проблем возникает необходимость взаимодействия отдельных подсистем в рамках единого интегрированного комплекса (системы) безопасности (ИСБ).
Современные ИСБ представляют собой аппаратно-программные комплексы с общей базой данных (единым информационным полем). В качестве устройств управления используются компьютерные терминалы со специализированным программным обеспечением. Благодаря слиянию отдельных подсистем и применению компьютера в качестве устройства управления достигается:
автоматизация действий и реакций на внешние события – рутинную работу берет на себя электроника, обеспечивающая мгновенную реакцию на возникшее событие;
снижение влияния человеческого фактора на надежность функционирования системы;
взаимодействие аппаратуры разного назначения, исключающее противоречивые команды благодаря гибкой системе внутренних приоритетов, упрощение процесса управления;
разграничение прав и доступа к информации;
повышение степени защиты от несанкционированного доступа к управлению;
общее снижение затрат за счет исключения дублирующей аппаратуры;
повышение степени эффективности каждой из подсистем и пр.
Выделим основные признаки ИСБ.
1. Единая система сбора, обработки и представления данных, мониторинга и управления всеми подсистемами.
2. Возможность задать требуемые сценарии действий любой сложности в ответ на различные события в системе.
Под событием в системе понимается все, что происходит в системе – обнаружение движения подсистемой видеоконтроля, тревога датчиков охранно-пожарной сигнализации, факт прохода через двери, контролируемые подсистемой контроля доступа, и т.п.
Действием является все, что можно сделать в системе – включить камеру на запись, выдать предупреждение оператору, включить тревожную сигнализацию, поставить/снять датчики с охраны, запретить проход по всем дверям и т.д.
В ответ на событие или некий набор событий можно определить любой набор действий системы – сценарий. Более того, применяя специальный язык сценариев, можно определить сколь угодно сложную реакцию системы на события.
Например, при возникновении пожара (очага возгорания) "срабатывают" извещатели системы пожарной сигнализации. Сигнал от них передается в ИСБ, которая выдает тревожный сигнал оператору. Система видеонаблюдения выводит на монитор оператора изображение от ближайших к очагу возгорания видеокамер и анализирует изображение посредством алгоритмов распознавания образов огня или дыма. В случае подтверждения угрозы пожара по команде оператора или без его участия (если отсутствует ответ или определенные действия со стороны оператора в течение определенного времени) система в соответствии с заданными сценариями поведения формирует команды для исполнения другими системами интегрированного комплекса. Включается система звукового и светового оповещения. Система контроля доступа разблокирует выходы для эвакуации людей. Система управления микроклиматом выключает приточную систему вентиляции, обслуживающую данную зону, чтобы предотвратить поступление свежего воздуха к очагу возгорания. Для удаления дыма из коридоров, холлов, лестниц (вдоль маршрутов эвакуации) включается соответствующая подсистема дымоудаления (открываются заслонки, включаются вентиляторы). Система управления электроснабжением отключает цепи электропитания вблизи зоны пожара. Автоматически включается система аварийного освещения, и так далее.
Эти действия могут быть обеспечены только за счет взаимодействия отдельных систем комплекса и единой логики управления комплексом. Именно наличие таких взаимосвязей и событийных моделей позволяет говорить о действительно интегрированной системе. При этом не должно быть абсолютно никаких ограничений на описание логики работы системы – все, что может потребоваться на конкретном объекте в конкретных условиях, можно описать средствами ИСБ.
3. Возможность интеграции любого оборудования и подсистемы независимо от типа оборудования, его производителя, места размещения, технических характеристик и общей топологии системы. Интеграция осуществляется за счет протоколов обмена, программ-драйверов, контроллеров.
4. Модульность и открытые интерфейсы. Система может быть легко расширена как за счет включения новых модулей, так и за счет интеграции системы с уже существующими компьютеризированными системами предприятия. При этом дополнительные модули могут быть разработаны как производителями ИСБ, так и с помощью компаний – партнеров.
5. Масштабируемость – отсутствие ограничений на масштаб охраняемого объекта и возможность подключения любого количества рабочих мест.
6. Многоуровневая (иерархическая) структура системы позволяет рационально распределить потоки информации между подразделениями предприятия и тем самым минимизировать объем передаваемых данных. Каждое подразделение получает только те сообщения, которые соответствуют служебным обязанностям и уровню ответственности. На высший уровень-ЦДП или руководителю предприятия – передаются только наиболее важные сообщения. Сообщения средней важности остаются на соответствующем уровне иерархии и не передаются на более высокий уровень. Тревожное сообщение может быть передано на следующий уровень системы только в том случае, если по истечении допустимого времени отсутствует реакция ответственного персонала.
Способы интеграции.В реальных системах наиболее распространены три типа интеграции: на уровне "сухих контактов", на системном уровне и смешанный тип. Интеграция на уровне "сухих контактов" наиболее проста и надежна. Фактически, это интеграция на физическом уровне, при которой релейные выходы какой-либо из подсистем (например, ОПС), связываются со входами другой подсистемы (например, теленаблюдения). Принцип прост: сработало реле (по команде охранного датчика) – включилось устройство (мультиплексор включил телекамеру CCTV). Данный тип интеграции наиболее распространен в небольших системах.
Интеграция на системном уровне обычно подразумевает возможность управления подсистемами ИСБ командами с компьютерного терминала с использованием какого-либо коммуникационного протокола (например, RS-232 или RS-485). Имея единую базу данных и гибкий универсальный инструмент управления в виде компьютера и программного обеспечения, возможно задавать сложные иерархические связи между подсистемами безопасности. Недостаток данного метода – его уязвимость благодаря наличию программного механизма и компьютера. Достоинство – гибкость, возможность конфигурирования сложных крупных систем.
Смешанный тип: применение в менее значимых местах интеграции на уровне "сухих контактов", для наиболее сложных подсистем – интеграции на системном уровне.
Система доступа и охранной сигнализации.Как правило, СУД выполняет в ИСБ главенствующую роль, поскольку обладает наиболее мощной и развитой встроенной логикой. Данная подсистема непосредственно связана с компьютерными терминалами управления. Основное назначение любой СУД – контроль и управление процессом доступа людей, транспорта и других объектов в здания, отдельные помещения (группы помещений) и территории. Наиболее важные функции СУД:
управление процессом доступа в соответствии с заранее присвоенными полномочиями;
регистрация факта прохода, с привязкой ко времени;
возможность управления процессом доступа в каждое помещение по отдельности;
автоматизация действий и реакций (в отличие от человека, электроника может работать 24 часа в сутки, не ошибаясь при выполнении однообразных операций).
Следует отметить, что применение электронных СУД не исключает участие человека в процессе управления. Охранная сигнализация наиболее часто интегрируется с СУД на уровне протокола (самом глубоком уровне), поскольку охрана помещений тесно связана с правом прохода в них людей. Наиболее типичный пример интеграции – снятие с охраны помещения при проходе в него человека с соответствующими полномочиями.
Система теленаблюдения.В ИСБ подсистема теленаблюдения существенно повышает свою эффективность, поскольку становится возможным активирование камер CCTV по событиям в подсистемах СУД и ОПС. Фактически в ИСБ охранник может обслужить значительно большее количество камер. Простейший пример интеграции – режим "спецконтроль", при котором чтение карты на считывателе СУД сопровождается выводом на компьютер фотографии человека из базы данных с одновременной выдачей изображения с телекамеры. Охранник сличает два изображения и принимает решение о праве доступа.
Программное обеспечение.Программное обеспечение ИСБ является важнейшей его частью. Общие требования к нему следующие:
удобный, графический интерфейс с планами объекта;
возможность управления как отдельными объектами, так и всей системой;,
протоколирование событий (тревог, проходов в помещения и пр.) и действий оператора в памяти компьютера;
сличение изображения клиента с телекамеры и его фотографии из базы данных;
парольная защита прав доступа операторов;
редактирование базы данных карт, запись в нее данных пользователя;
встроенный редактор макетов карт;
автоматизация формирования списка сообщений системы для просмотра, распечатки и анализа;
учет рабочего времени (время работы сотрудника, его опоздания, переработки и пр.);
программирование реакций системы на внешние события.
Автономная работа.Поскольку компьютер является наиболее уязвимой частью ИСБ, то важным элементом ее функционирования является возможность работы в автономном режиме с сохранением основных функций. Поскольку современные ИСБ строятся на основе аппаратуры СУД, целесообразным представляется программирование наиболее важных действий системы на уровне контроллера СУД. Это обеспечивает работоспособность ИСБ при обрыве связи или повреждении компьютера. Не следует также увлекаться интеграцией на системном уровне, поскольку для решения большинства задач взаимодействия подсистем достаточно аппаратной интеграции на уровне "сухих контактов". Важным аспектом "живучести" ИСБ является возможность полностью автономной работы каждой из подсистем при серьезных повреждениях управляющего центра. В связи с этим целесообразно иметь минимально необходимое количество аппаратных терминалов управления подсистемами, обеспечивающих функции управления до момента восстановления главного управляющего центра.
4.7. Стандартизация и сертификация СКУД
Системы контроля и управления доступом (системы контроля и управления доступом) – относительно новое направление в технике обеспечения безопасности. Активное развитие этого сегмента рынка началось в 1996 году с появлением импортных систем СКУД.
Вместе с тем, выбор технических средств носит случайный характер. Для обоснования применения новых техническихсредств безопасности технический комитет по стандартизации ТК234 Госстандарта России разработал ГОСТ Р 51241-98 «Средства и системы контроля и управления доступом. Классификация. Общие технические требования. Методы испытаний». Стандарт принят постановлением Госстандарта России от 29.12.98г. №472 с датой введения 1.01.2000г.
Под действие этого стандарта попадают средства и системы контроля и управления доступом, предназначенные для осуществления контроля и управления перемещением людей и других объектов в помещениях, зданиях, сооружениях на территории. Стандарт устанавливает классификацию, терминологию, общие технические требования и регламентирует методы испытаний таких средств и систем.
В стандарте дана классификация средств и систем по нескольким характеристикам. Причем для средств СУД – по функциональному назначению (считыватели и идентификаторы, устройства преграждающие и исполнительные, устройства управления), а для систем – по способу управления (автономные, сетевые, универсальные). Такая классификация отражает состав продукции рынка СУД. Следует отметить, что СУД, как и другие средства и системы безопасности, подлежат обязательной серификации.







5. Обеспечивающие системы
5.1. Системы бесперебойного питания
Говорить о важности обеспечения систем физической защиты резервным электропитанием, наверное, излишне. Однако хочется подчеркнуть, что принимая решение оснащать или не оснащать объект источниками резервного питания, желательно вспомнить расхожую истину, что скупой платит дважды. Ведь ни для кого не секрет, что несрабатывание или, наоборот, ложное срабатывание охранной сигнализации, утеря информации при передаче по какому-либо каналу связи могут стоить в сотни и тысячи раз дороже, чем система резервного питания.
Поэтому, не ставя под сомнение сам факт установки системы резервного электропитания на объект, коротко коснемся того, какие схемы резервирования могут быть применены. Термины "источник резервного (гарантированного) питания" и "источник бесперебойного питания" употребляются в следующих значениях: "резервное (гарантированное) питание" – система или отдельный ее узел постоянно питаются от основного источника питания, а подключение резервного источника происходит (автоматически или вручную) лишь при пропадании напряжения в основной питающей цепи; "бесперебойное питание" – источник питания одновременно выполняет функции и основного и резервного, при этом при пропадании напряжения в основной цепи источник автоматически переходит на резервное питание (как правило, от аккумуляторов).
В общем случае, все источники с функцией резерва будем называть "источники вторичного электропитания резервированные" (ИВЭПР). Достаточно условно способы резервирования питания могут быть разбиты на несколько классов.
1. Системы резервирования всего объекта. Как правило, это системы достаточно большой мощности (от 0.5 до 100 кВт), обеспечивающие подачу в сеть напряжения 220 В частотой 50 Гц, которым и питаются все вторичные источники. В основном для этой цели применяются бензиновые или дизельные электростанции, хотя в последнее время рынок все больше начинают завоевывать инверторные источники питания, работающие от аккумуляторов, а также комбинированные системы с использованием так называемых альтернативных источников энергии (ветродвигатели, солнечные батареи и т.п.).
2. Автономные источники бесперебойного или резервного питания, обеспечивающие подачу электроэнергии на одно или несколько устройств или систем. Эти источники, как правило, имеют мощность до 500 Вт и обеспечивают выходные напряжения, характерные для питания приборов охранно-пожарной сигнализации и связи, а именно 12, 24 и 60 В постоянного тока.
3. Встроенные в прибор или узел системы резервного питания. В простейшем случае это гальванический элемент или аккумулятор, который нужно периодически подзаряжать с помощью внешнего устройства, в более сложном – аккумулятор со встроенным в изделие зарядным устройством.
Для систем охраны наиболее целесообразным представляется использование второй схемы как наиболее универсальной и экономичной – именно использование отдельных источников питания относительно небольшой мощности позволяет подобрать оптимальное решение конкретной задачи, подключая к одному источнику группу приборов с тем или иным напряжением питания и токопотреблением.
В большинстве случаев удобнее использовать источники бесперебойного питания, так как в этом случае отпадает необходимость использования отдельного преобразователя (адаптера) напряжения сети 220 В для постоянного питания конкретного прибора необходимым напряжением (как уже отмечалось, источник бесперебойного питания выполняет функции и основного, и резервного источников одновременно). Тем не менее, в случаях, когда прибор оснащен собственным сетевым адаптером или устройство в дежурном режиме не потребляет энергии, а потребляет ее от случая к случаю (например, в системах автоматического пожаротушения), целесообразно применять источники резервного питания, так как их цена ниже цены источников бесперебойного питания.
Правильный выбор источника вторичного питания существенно затрудняется отсутствием каких-либо нормативных документов как на параметры самих источников, так и на применение источников питания на объектах. Единственным параметром источников питания, фигурирующим в нормативных документах по оснащению объектов системами ОПС, является длительность резервирования электропитания объектов. Для особо важных объектов (о них речь пойдет ниже) эта длительность составляет 24 часа. Однако если объект включен в так называемый "список № 2", то есть перебои в энергоснабжении этого объекта от центральных электрических сетей не должны превышать 2-х часов в сутки, требования к длительности могут быть снижены до 2.5 часов.
Отсутствием нормативных документов объясняется, в первую очередь, разнообразие применяемых на практике источников и еще большее разнообразие мнений относительно критериев выбора источника питания для конкретного объекта. К сожалению, многие поставщики резервированных источников (конечно, не производители, а торгующие организации) не обладают достаточной технической грамотностью, не говоря уже о наличии собственной лабораторно-технической базы. Это приводит к невозможности проверки и подтверждения параметров источников питания, заявляемых в рекламных, а иногда и в сопроводительных технических материалах перед попаданием изделия к конечному потребителю. А эта проверка, как показывает практика, оказывается далеко не лишней. Причем дело здесь отнюдь не в недобросовестности производителей или поставщиков оборудования, а опять-таки в отсутствии единых требований и норм, в том числе и отсутствие единообразия в терминологии.
В качестве классического примера здесь можно привести заявляемый максимальный выходной ток, который источник способен отдать в нагрузку. В данном случае часто смешивают понятия "номинальный ток", то есть ток, который может потребляться от источника в долговременном (круглосуточном) режиме, "максимально допустимый ток источника", то есть ток, допускаемый в кратковременных режимах или импульсах (при этом должно указываться допустимое время потребления), и "максимальный выходной ток стабилизатора", то есть суммарный ток, выдаваемый источником, который может перераспределяться между током нагрузки, током, отбираемым для зарядки аккумуляторов, и токами для питания дополнительных внутренних или внешних сервисных устройств.
Отметим, что для правильного выбора ИВЭПР необходимо четко представлять исходные данные, касающиеся конкретного объекта, на котором будет использоваться источник. К таковым, в первую очередь, относятся:
напряжения, которыми питаются приборы на объекте;
величины потребляемых токов в номинальных и пиковых режимах;
категория (значимость) объекта;
частота и длительность отключений электроэнергии на объекте;
критичность питаемой аппаратуры к пульсациям.
В понятие "категория" или "значимость" объекта включается то, насколько велики материальные средства, находящиеся на объекте, или какие социальные последствия могут произойти при проникновении посторонних лиц на объект или при его возгорании. К особо важным объектам могут быть отнесены учреждения банков, хранилища оружия и боеприпасов, ядов и наркотических веществ, взрывчатых и радиоактивных материалов, базы и склады, на которых сосредоточено большое количество материальных ценностей. На этих объектах, как правило, резерв электропитания должен составлять 24 часа. На остальных объектах для рационального расчета длительности резервного питания исходят из реально возможной частоты и длительности отключений электроэнергии в основных питающих сетях.
На рис.5.1 приведена обобщенная блок-схема источников бесперебойного питания.


Рис.5.1. Обобщенная блок-схема источников бесперебойного питания

270
Как видно из схемы, ИВЭПР представляют собой трансформаторный преобразователь сетевого напряжения 220 В в необходимые выходные напряжения с последующим выпрямлением и стабилизацией. При этом часть мощности выходного стабилизатора потребляется устройством заряда аккумуляторной батареи. В зависимости от модификации источника выпрямитель построен либо по мостовой, либо по двухполупериодной схеме со средней точкой. В схемах со средней точкой для повышения КПД источников используются дополнительные секции вторичной обмотки трансформатора с релейной коммутацией.
Алгоритм работы источников следующий: при наличии напряжения в основной питающей сети источник обеспечивает системами ОПС, является длительность резервирования электропитания объектов. Для особо важных объектов (о них речь пойдет ниже) эта длительность составляет 24 часа. Однако, если объект включен в так называемый "список №2", то есть перебои в энергоснабжении этого объекта от центральных электрических сетей не должны превышать 2-х часов в сутки, требования к длительности могут быть снижены до 2.5 часов.
Отсутствием нормативных документов объясняется, в первую очередь, разнообразие применяемых на практике источников и еще большее разнообразие мнений относительно критериев выбора источника питания для конкретного объекта. К сожалению, многие поставщики резервированных источников (конечно, не производители, а торгующие организации) не обладают достаточной технической грамотностью, не говоря уже о наличии собственной лабораторно-технической базы. Это приводит к невозможности проверки и подтверждения параметров источников питания, заявляемых в рекламных, а иногда и в сопроводительных технических материалах перед попаданием изделия к конечному потребителю. А эта проверка, как показывает практика, оказывается далеко не лишней. Причем дело здесь отнюдь не в недобросовестности производителей или поставщиков оборудования, а опять-таки в отсутствии единых требований и норм, в том числе и отсутствие единообразия в терминологии.
В качестве классического примера здесь можно привести заявляемый максимальный выходной ток, который источник способен отдать в нагрузку. В данном случае часто смешивают понятия "номинальный ток", то есть ток, который может потребляться от источника в долговременном (круглосуточном) режиме, "максимально допустимый ток источника", то есть ток, допускаемый в кратковременных режимах или импульсах (при этом должно указываться допустимое время потребления), и "максимальный выходной ток стабилизатора", то есть суммарный ток, выдаваемый источником, который может перераспределяться между током нагрузки, током, отбираемым для зарядки аккумуляторов, и токами для питания дополнительных внутренних или внешних сервисных устройств.
Отметим, что для правильного выбора ИВЭПР необходимо наличие на выходах заданных напряжений при номинальных токах нагрузки и колебаниях питающей сети в пределах 187 – 242 В. Одновременно осуществляется заряд аккумуляторной батареи до заданного напряжения (как правило, 14.2 В на каждый аккумулятор) в контролируемом режиме (с ограничением максимального зарядного тока при сильно разряженной аккумуляторной батарее). При пропадании напряжения в сети источник автоматически (как правило, с помощью диодной развязки) переводит нагрузку на питание от аккумуляторов. При этом начинает работать контроль степени разряда аккумуляторов (в тех модификациях, где эта функция предусмотрена). При разряде аккумуляторов приблизительно на 80 % (что соответствует напряжению ~=9.5 В на каждом 12-вольтовом аккумуляторе) для того, чтобы аккумуляторы не вышли из строя, происходит автоматическое отключение нагрузки. При подаче сетевого напряжения будет восстановлено питание подключенной аппаратуры и начнется заряд аккумуляторов. Зарядный ток подобран таким образом, чтобы время заряда не превышало 24 часов.
5.2. Системы оперативной связи
Практически все службы безопасности и охраны в своей деятельности используют радиосвязь для организации взаимодействия и управления сотрудниками. Радиостанция в настоящее время является неотъемлемым атрибутом сотрудника охраны, как холодное и огнестрельное оружие или индивидуальные средства защиты. Вместе с тем, в отличие от них радиостанция может обеспечить выполнение своих функций (обмен информацией) только при взаимодействии с другими подобными радиостанциями, то есть при работе в сети. Таким образом, наряду с параметрами и функциональными возможностями радиостанций важна правильная организация их взаимодействия, т.е. объединение в сети и системы связи.
Рассмотрим особенности построения сетей связи для служб безопасности. Такие сети предназначены для обслуживания абонентов, объединенных в группы по 20 – 30 человек. В составе группы могут быть мобильные (на автомашинах, пешие) и стационарные абоненты. Как правило, каждый абонент внутри группы должен слышать всех ее членов. В отдельных случаях необходима связь с абонентами телефонных сетей. Быстрое изменение оперативной обстановки требует минимального времени установления соединения при максимальной простоте управления радиостанцией. К аппаратуре таких сетей связи предъявляются дополнительные требования по защите передаваемой информации от прослушивания и по массо-габаритным характеристикам.
В последнее время многие операторы радиосвязи предоставляют услуги на основе транкинговых систем типа SmarTrunkII, MPT 1327 и др.
Транкинговые системы – вид систем связи, использующих транкинговое распределение каналов связи. Транкинговое распределение каналов связи – способ распределения каналов связи, при котором по запросу абоненту предоставляется произвольный свободный радиочастотный канал из числа выделенных системе связи. Такой принцип позволяет существенно повысить эффективность использования радиочастотного ресурса.
МРТ 1327 – открытый стандарт транкинговой аналоговой радиосвязи, разработанный по заказу министерства почт и телекоммуникаций Великобритании. Системы связи данного стандарта могут иметь многозоновую конфигурацию и обслуживать абонентов на значительной территории. Стандарт предусматривает широкий набор пользовательских услуг, в том числе организацию независимых локальных групп с поддержкой связи при размещении абонентов группы в разных зонах.
SmarTrunk П – корпоративный стандарт транкинговой аналоговой радиосвязи фирмы SmarTrunkSystems, Inc. Данный стандарт предназначен, главным образом, для создания небольших дешевых многопользовательских сетей связи со стандартным набором услуг диспетчерского приложения.
Во многих случаях объем и качество услуг соответствуют требованиям служб безопасности, и аренда ресурсов данных систем является единственно возможным решением, особенно где плотность абонентов достаточно высока, а радиочастотный ресурс практически исчерпан. В первую очередь это касается крупных городов. Вместе с тем, во многих случаях предпочтительней иметь свою независимую (корпоративную) сеть радиосвязи, например, при отсутствии оператора транкинговой связи (что наиболее вероятно в небольших городах) или недостаточности объема предоставляемых им услуг, в частности, при отсутствии возможности обмена конфиденциальной информацией.
В техническом плане корпоративные оперативные системы связи строятся, в основном, на базе радиальной структуры с использованием фиксированного распределения каналов связи. В зависимости от решаемых задач варианты организации радиосвязи в сети могут быть различны. Рассмотрим типовые варианты.
Вариант 1. Подвижная группа абонентов работает автономно, передвигаясь по территории. Связь осуществляется в локальной области сосредоточения абонентов радиусом 0,5 – 1 км.
В зависимости от выполняемой задачи в качестве носимых радиостанций могут использоваться открыто носимые радиостанции или радиостанции скрытого ношения.
Для организации связи достаточно одного радиочастотного канала, т.е. все абоненты группы работают на одном канале и слышат друг друга. Радиосредства работают в симплексном режиме. Симплексный режим – режим работы радиостанции, при котором прием и передача информации осуществляются попеременно под управлением абонента. В общем случае количество абонентов в группе определяется организационно-тактическими требованиями.
Поскольку средняя интенсивность работы абонента в сети невелика (обычно не более 1 – 2 связей в минуту при средней длительности сообщения 5 – 7 сек), то возможна независимая работа нескольких групп на общем частотном канале с раздельной доставкой сообщений. В этом случае суммарное количество абонентов на одном радиочастотном канале не должно превышать 20 – 50 человек. Разделение групп осуществляется с помощью так называемого селективного вызова (CTCSS кодер-декодер). CTCSS кодер-декодер – блок персонального и группового вызова. Разделение абонентов (адресация вызова) осуществляется путем непрерывного на время связи излучения (на передающей стороне) и детектирования (на приемной стороне) заранее заданного подтонального гармонического сигнала определенной частоты.
Для уменьшения помех в радиостанциях целесообразно запрограммировать запрет на передачу на занятом канале.
Можно отметить, что в данной задаче использование однозоновой транкинговой сети связи может оказаться хуже предложенного варианта, так как движение объекта охраны и группы территориально не ограничено. То есть они могут покидать зону обслуживания транкинговой сети, что приведет к неустойчивости или потери связи. В предлагаемом варианте территория работы подвижной группы практически не ограничена, а благодаря компактности группы надежность связи достаточно высока.
В рамках рассматриваемой структуры сети связи возможно взаимодействие нескольких групп.
Вариант 2. Несколько независимых подвижных групп абонентов на ограниченной территории радиусом 1 – 2 км под управлением общего диспетчера выполняют каждая свое задание. Данный вариант хорошо описывает сеть радиосвязи охраны большого промышленного объекта, когда независимыми группами являются подразделения пожарной безопасности, охраны, контроля сигнализации и др.
Структурная схема сети радиосвязи показана на рис.5.2, где Н и А – носимая и стационарная радиостанции. Группа 1 (Гр.1) работает на канале К1, группа 2 (Гр.2) – на канале К2. При большем количестве групп количество каналов должно пропорционально увеличиваться.
Работу стационарной радиостанции можно организовать двумя способами.
Первый заключается в том, что для связи с диспетчером выделяется отдельный канал связи, на который переключаются носимые радиостанции при связи с ним. Диспетчер связывается с соответствующей группой абонентов на канале этой группы. При такой организации диспетчер не слышит переговоры внутри групп, но может подключиться к переговорам в любой момент, переключив радиостанцию на соответствующий канал связи.
Второй способ организации связи с диспетчером предполагает использование стационарной радиостанции в режиме сканирования по каналам К1 и К2. В этом случае диспетчер постоянно контролирует переговоры внутри групп.
Очевидно, что как и в предыдущем примере, при соответствующем программировании носимых радиостанций возможно взаимодействие групп между собой. При передаче сообщения из Гр.1 в Гр.2 абонент Гр.1 переключает радиостанцию на канал К2, и, наоборот, при инициативе передачи сообщения от Гр.2 обмен информацией осуществляется на канале К1. Для разделения по каналам достаточно использовать сигналы CTCSS кодера, а для уменьшения помех запрет на передачу на занятом канале. CTCSS кодер-декодер – блок персонального и группового вызова. Радиостанции в сети работают в симплексном режиме, поэтому для развертывания сети достаточно иметь один радиоканал.
Особенностью данной схемы организации связи является возможность увеличения дальности связи. Для этого стационарную радиостанцию, включенную в режиме дуплекса, используют как ретранслятор, ее антенну размещают на господствующей высоте, а в радиосредствах подвижных абонентов включают режим двухчастотного симплекса. Дуплексный режим – режим работы радиостанции, при котором возможно одновременно прием и передача сообщений. В этом случае все сеансы связи между подвижными абонентами осуществляются путем ретрансляции сигналов через стационарную радиостанцию. Вместе с тем данный режим имеет и недостаток – на границе зоны обслуживания стационарной станции возможно отсутствие связи, даже если подвижные абоненты находятся в непосредственной близости друг от друга. Поэтому, как правило, предусматривают резервный канал, в котором радиостанции работают в симплексном режиме, как было рассмотрено в варианте 1. Кроме того, для реализации режима ретрансляции требуется выделение дуплексной пары радиочастот.
Для построения описанных сетей связи имеется широкий ассортимент УКВ радиостанций импортного и отечественного производства, реализующих необходимый набор функциональных возможностей. Однако корпоративные сети связи целесообразно строить на базе комплектов профессиональных радиостанций, таких как ТК-250, ТК-260, ТК-768 фирмы KENWOOD, GP300, GM300 фирмы MOTOROLA и др. Отличительными особенностями профессиональных радиостанций являются простота и удобство управления, надежность при эксплуатации в неблагоприятных условиях, защита от неквалифицированного перепрограммирования.
При конкретном выборе следует руководствоваться следующими требованиями:
Средства радиосвязи должны иметь высокие показатели чувствительности, избирательности по соседнему каналу, интермодуляции.
Средства радиосвязи должны относиться к классу профессиональных (жесткая программная установка данных, минимально необходимое количество органов управления радиостанцией и др.) и обеспечивать:
работу в жестких условиях эксплуатации;
функциональные возможности сканирования каналов и передачи идентификационного признака, тоновое и кодовое шумоподавление, режим энергосбережения;
наличие в составе носимых радиостанций аккумуляторов емкостью не менее 1200 мАч.
Для защиты информации от прослушивания в радиостанциях может применяться скремблер – плата шифрования речевых сообщений. Она предназначена для изменения речевого сигнала при передаче и его восстановления при приеме с помощью определенных алгоритмов и ключей, заложенных в скремблере.

5.3. Системы оповещения
Проектируя комплекс систем и средств физической защиты, нужно уделять внимание не только вопросам взаимодействия тех или иных инженерных подсистем здания, но и координации действий людей. Можно с уверенностью сказать, что коммуникация всех людей, находящихся в опасной зоне или вовлеченных в разрешение ситуации, не менее важна, чем оперативное срабатывание какой-либо подсистемы безопасности.
Своевременное сообщение людям информации о возникновении внештатных ситуаций и путях эвакуации – задача системы громкого оповещения.
Начнем с настольного оборудования. Этот ряд открывают малогабаритные усилители (мощность до 20 Вт), которые в сочетании с пультом громкой связи и абонентскими переговорными устройствами громкой связи позволяют организовать комбинированную систему как передачи речевого сообщения, так и ведение переговоров. В данной конфигурации пульт выполняет функции предварительного усилителя, источника сигнала (встроенный микрофон), коммутатора 4 зон (рис.5.3). Такая система с успехом может использоваться, например, на небольшом объекте. При использовании недорогих (~10 – 12 $) малогабаритных настенных и потолочных громкоговорителей СМ – 200 можно организовать передачу речевых сообщений в нескольких десятках близко расположенных комнат.


Рис.5.3. Вариант структурной схемы речевой трансляции и переговоров на базе настольного оборудования

Более мощными системами являются малогабаритные мно-гофункциональные усилители (мощность до 40 Вт). Эти компактные приборы могут с успехом применяться для озвучивания небольших объектов и строений. Они позволяют подключить один – два микрофона и источник линейного сигнала. Пример простейшей системы трансляции приведен на рис.5.4. Немаловажным преимуществом данных усилителей является наличие специального входа от миниАТС, что позволяет применять их для оперативного объявления большим количеством операторов с обычного телефонного аппарата.


Рис.5.4. Структурная схема многофункциональной системы трансляции

Системы с более мощными многофункциональными усилителями (мощность 60 – 120 Вт) оборудованы микрофонными и линейными входами, причем первый вход является приоритетным над остальными: сигнал, поступающий на первый вход, автоматически блокирует остальные источники сигнала. Кроме этого, системы содержат сигналы "гонг" и "сирена", а также селектор зон трансляции на N направлений. На базе данных усилителей можно создать небольшую систему трансляции, позволяющую осуществлять объявления выборочно в различные зоны, например, по отдельным этажам или отдельным помещениям – торговый зал, комната охраны и т.д. (рис.5.5).
Эти системы, по сути, являются готовыми радиоузлами для организации систем вещания. Все перечисленные устройства являются функционально завершенными элементами небольших трансляционных систем. Однако для создания больших, разветвленных сетей оповещения и трансляции с большим количеством зон обслуживания имеется оборудование, позволяющие построить систему любой конфигурации в соответствии с требованиями заказчика (рис.5.6).
К этому оборудованию можно отнести:
усилители мощности на 240 Вт и 360 Вт;
предварительный усилитель (6 микрофонных входов);
селектор на 16 зон оповещения.
При необходимости увеличения мощности возможно последовательное соединение по входу до 5 усилителей мощности с суммарной мощностью до 1800 Вт.


Рис.5.5. Вариант структурной схемы системы трансляции

Рис.5.6. Вариант схемы системы озвучивания
конференц-зала

И, наконец, о громкоговорителях, являющихся завершающим звеном любой звукоусилительной системы. В настоящее время выпускается несколько десятков типов громкоговорителей различной мощности и конструкции:
потолочные громкоговорители от 1 до 10 Вт;
настенные громкоговорители от 0,5 до 10 Вт;
всепогодные рупорные громкоговорители в алюминиевых и пластиковых корпусах (10 – 30 Вт), благодаря высокому уровню звукового давления эти громкоговорители могут использоваться для озвучивания больших площадей;
прожекторные громкоговорители мощностью 10 – 20 Вт, которые позволяют озвучивать небольшим количеством протяженные объекты.


Рис.5.7. Вариант системы аварийного оповещения на основе РС

Заметим, что в настоящее время в связи с увеличением техногенной опасности и опасности терактов ужесточаются требования к системам оповещения о пожаре и к действиям по гражданской обороне. Системы пожарной сигнализации должны иметь выход на специализированные голосовые автоинформаторы, которые автоматически воспроизведут предварительно записанное сообщение в ту зону, где сработал пожарный датчик. Данные системы должны иметь не только сертификат соответствия, но и пожарный сертификат. Основу таких систем может составлять либо специальный модуль, либо персональный компьютер (рис.5.7), при этом появляется множество дополнительных возможностей, стоимость программного обеспечения и аппаратной части на 16 – 32 зоны составляет порядка 800 – 1600 $.
Оборудование, о котором рассказано выше, выпускается как российскими, так и корейскими, тайваньскими, немецкими и японскими производителями. Отечественные системы речевого оповещения выпускаются на оборонных предприятиях, что обусловливает его высокое качество и надежность.
5.4. Системы охранного освещения
Согласно "РД 78.36.003 – 2002 МВД России. Инженерно-техническая укрепленность. Технические средства охраны. Требования и нормы проектирования по защите объектов от преступных посягательств" системы охранного освещения должны соответствовать следующим требованиям:
Периметр территории, здания охраняемого объекта должен быть оборудован системой охранного освещения согласно ГОСТ 12.1.046 – 85.
Охранное освещение должно обеспечивать необходимые условия видимости ограждения территории, периметра здания, зоны отторжения, тропы наряда (путей обхода).
В состав охранного освещения должны входить:
осветительные приборы;
кабельные и проводные сети;
аппаратура управления.
Система охранного освещения должна обеспечивать:
освещенность горизонтальную на уровне земли или вертикальную на плоскости ограждения, стены не менее 0,5 лк в темное время суток;
равномерно освещенную сплошную полосу шириной 3 – 4 м;
возможность автоматического включения дополнительных источников света на отдельном участке (зоне) охраняемой территории (периметра) при срабатывании охранной сигнализации;
ручное управление работой освещения из помещения КПП, помещения охраны;
совместимость с техническими средствами охранной сигнализации и охранного телевидения;
непрерывность работы на КПП, в помещении и на постах охраны.
5. Сеть охранного освещения по периметру объекта и на территории должна выполняться отдельно от сети наружного освещения и разделяться на самостоятельные участки в соответствии с участками охранной сигнализации периметра и/или охранного телевидения. Сеть охранного освещения должна подключаться к отдельной группе щита освещения, расположенного в помещении охраны или на КПП. Допускается установка щита освещения на внешней стене КПП со стороны охраняемой территории. Щит освещения должен быть закрыт на висячий (навесной) замок и заблокирован охранной сигнализацией.
Осветительные приборы охранного освещения могут быть любого типа: подвесные, консольные, прожектора и другие типы. В качестве источника света рекомендуется использовать лампы накаливания напряжением 220 В. При использовании черно-белого охранного телевидения, могут применяться инфракрасные прожекторы для подсветки территории, периметра.
Светильники охранного освещения по периметру территории должны устанавливаться не выше ограждения. Магистральные и распределительные сети охранного освещения территории объекта должны прокладываться, как правило, под землей или по ограждению в трубах. При невозможности выполнить данные требования воздушные сети охранного освещения должны располагаться достаточно глубоко на территории объекта, чтобы исключить возможность повреждения их из-за ограждения.
В ночное время охранное освещение должно постоянно работать. Дополнительное охранное освещение должно включаться только при нарушении охраняемых участков в ночное время, а при плохой видимости – и в дневное.
Лампы охранного освещения должны быть защищены от механических повреждений.

Библиографический список
Официальные документы
1. Правила физической защиты ядерных установок и пунктов хранения ядерных материалов. Постановление Правительства РФ от 07.03.97 №264.
Основные государственные стандарты и
руководящие документы
ГОСТ 26342-84 «Средства охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации. Типы, основные параметры и размеры».
ГОСТ Р 51558-2000 «Системы охранные телевизионные. Общие технические требования и методы испытаний».
ГОСТ Р 51241-98 «Средства и системы контроля и управления доступом. Классификация. Общие технические требования. Методы испытаний».
РД 78.36.003-2002 МВД России «Инженерно-техническая укрепленность. Технические средства охраны. Требования и нормы проектирования по защите объектов от преступных посягательств».
Монографии, учебники и учебные пособия
1. Волхонский В.В. Системы охранной сигнализации: СПб: Экополис и культура, 2000. – 164с.
2. Волхонский В.Д., Волхонский В.В. Системы контроля и управления доступа: СПб: Экополис и культура, 2003. – 165с.
Абрамов А.М., Никулин О.Ю., Петрушин А.Н. Системы управления доступа. – М.: Издательство “Оберег – РБ”,1998. – 192с.
Гарсия М. Проектирование и оценка систем физической защиты. Пер. с англ. – М. Мир: ООО ”Издательство АТС”,2002. – 386с.
Оленин Ю.А. Основы систем безопасности объектов: Учебное пособие. Часть 1. – Пенза: ПГУ,2002. – 122с.
Магауенов Р.Г. Системы охранной сигнализации: основы теории и принципы построения. – М.: Горячая линия Телеком, 2004. – 367 с.
Оленин Ю.А. Системы и средства управления физической защитой объектов: Монография. Пенза: Информационно-издательский центр ПГУ, 2002. – 212с.
Системы и средства управления физической защитой объектов: Монография. Под. ред. Охенина Ю.А. Пенза: Информационно-издательский центр ПГУ, 2003. – 256с.
Волхонский В.В. Устройства охранной сигнализации ч. I: 3-е изд. доп. и перераб. СПб: Экополис и культура, 2000. – 239с.
Волхонский В.В. Устройства охранной сигнализации ч. II: 3-е изд. доп. и перераб.: СПб: Экополис и культура, 2002. – 185с.
11. Технические средства охранно-пожарной сигнализации: Нилов В.А., Членов А.Н., Шакиров Ф.А. – М.: НОУ “Такир”, 1998. – 147с.
12. Геузберг Ю.М. Охранное телевидение – М.: Горячая линия – “Телеком”, 2005. – 312с.
Дамьяновский В. CCTV. Библия охранного телевидения. – М.: ООО “ИСС”, 2002. – 852с.
14. Кухаренко А.П. и др. Радиоэлектронные системы безопасности. Системы сигнализации техногенных угроз, бытовые и промышленных объектов: Учебное пособие. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000. – 57с.
15. Кухаренко А.П. и др. Радиоэлектронные системы безопасности. Комплексная безопасность объектов: Учебное пособие. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2002. – 96с.
Статьи в журналах и на сайтах в Интернете
Бялый М. Охранные извещатели. //Все о вашей безопасности. №1, №2, 2005.
Андреев С.П. Комбинированные датчики охранной сигнализации. Сайт «Специальная техника» http://st.ess.ru/.
Дука Е. Системы и оборудование охраны периметров. //Системы безопасности. №6, 2003.
Журин С. Панин О. Средства охранного телевидения в системе безопасности: тактика применения и выбор основных компонентов. //Мир и безопасность. №6, 2003.
Синилов В. Охранное телевидение в системе безопасности объекта. //Скрытая камера № 3, 2003.
Энциклопедия «Цифрового видео». Объективы: основные оптические характеристики //Цифровое видео, №1, 2002.
http://www.fbgroup.ru/.
Колпаков А. Цифровые (компьютерные) системы видеоконтроля. http://www.sec.ru.
Синилов В.Г. ПОСТОРОННИМ В... Системы контроля и управления доступом //Скрытая камера. №3, 2004.
http://www.alas.ru.
Абалмазов Э.И. Антитеррор. Современные методы и средства борьбы с терроризмом. //SS, март – апрель 1997.
Васильев А. Интегрированные системы безопасности: основные признаки иперспективы развития. – [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Левин А.Д. Рекомендации по выбору источников бесперебойного и резервногопитания для аппаратуры ОПС и связи. – [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Воробьев С.В., Овчинников А.М. Некоторые варианты организации оперативнойрадиосвязи служб безопасности и охраны. Сайт «Специальная техника» – [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]/.
Сверчков А. Что такое системы речевой трансляции и аварийно-пожарногооповещения. //Скрытая камера. №13(20), 2003.










Кухаренко Анатолий Павлович,
Румянцев Константин Евгеньевич,
Соловьев Дмитрий Николаевич


Физическая защита объектов
телекоммуникаций


Учебное пособие







Ответственный за выпуск Кухаренко А.П.
Редактор Бронзов В.О.
Компьютерная верстка Захарова И.В.








ЛР № 020565 от 20 июня 1997 г. Подписано к печати 21.05.2007
Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная.
Офсетная печать. Усл. п. л. – 18. Уч.-изд. л. – 16,2.
Заказ №194. Тираж 100.

Издательство Технологического института
Южного федерального университета
Таганрог, 28, Некрасовский, 44
Типография Технологического института
Южного федерального университета
Таганрог, 28, Энгельса, 1









13PAGE \* MERGEFORMAT141615




Рис.2.16. Геофонные датчики
и анализаторвибросейсмической периметральной системы Psicon фирмы Geoquip (Великобритания)


Рис.2.17. Электрошоковая система


Рис.2.23. Пример
примененияультразвукового извещателядля охраны музейной ценности


Рис.2.24. Варианты блокирования помещения спомощью радиоволнового датчика


Рис.2.31. Емкостный
охранный извещатель ПИК


Рис.2.32. Внешний вид
комбинированного датчика движения


Рис.3.5. ПЗС-матрица 1/3"


Рис.3.9. Кэширование фотоприемника формата 1/2" объективом
формата 1/3


Рис.3.14. Определение угла обзора


Рису.3.15. Peгулиpовкa диaфpaгмы объeктивa


Рис.3.18. CS/C-кольцо


Рис.3.19. Кpeплeниe объeктивa нa кaмepу видeонaблюдeния


Рис.3.27. Видеопринтер


Рис.3.28. Устройство
инфракрасной подсветки


Рис.3.29. Термокожух


Рис.3.31. Компьютерная
система видеоконтроля


Рис.4.3.Cчитывaтeль мaгнитныx кapт


Рис.4.4. Бecконтaктнaя кapтa (интepфeйcwiegаnd)


Рис.4.5.Cчитывaтeлькapт wiegаnd


Рис.4.7. Идентификатор iButton


Рис.4.8. Ключ tоuсh-mеmоry


Рис.4.10. Идентификатор eToken R2


Рис.4.12. Элeктpомexaничecкиe зaмки


Рис.4.13. Элeктpомaгнитный зaмок


Рис.4.14. Доводчик


Рис.4.15. Шлюз-pотaнт


Рис.4.17. Туpникeт полноpоcтовой


Рис.4.18. Видеодомофон


Рис.4.20. Портативный металлоискатель


Рис.4.19. Стационарный металлоискатель


Рис.4.21. Переносной рентгеновский комплекс “Шмель-90/К”


Рис.4.23. Портативный обнаружитель паров взрывчатых веществ 'Пилот-М'


Рис.4.24. Профессиональные дозиметры РМ-1621


Рис.4.25. Дозиметр гамма-излучения наручный РМ-1603A


Рис.4.26. Атоматизированный стационарный монитор


Рис.4.27. Детектор наркотиков IONSCAN 400


Рис.4.28. Прибор VaporTracer2


Рис.5.2. Структурная схема сети радиосвязи



Рисунок 1Root EntryTIMES NEW ROMAN
Times New RomanTIMES NEW ROMAN
Times New Roman, , Протяженные рубежи
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Ђ
·
·
·Ђ
·
·
·Ђ
·
·
·Ђ
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Протяженные рубежи Временные стоянки
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Временные стоянкиТранспортные средства
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Транспортные средстваМалогабаритные объекты
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·0
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Малогабаритные объекты  
·
·
·
·
·я
·Н
·
·
·
·!Ђ
·
·
·
·
·
·3
·d fi
·ay f
·
·ue d
·
·
·
·f
·
·
·
·
·
·
·Cy
·
·
·
·
·
·
·fi
·
TIMES NEW ROMANУгрозы безопасности
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
Times New RomanУгрозы безопасностиTIMES NEW ROMAN
Times New RomanРазбойные
Террористические акции и деверсии
·
·
·
·
·
·
·
·°
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·акции и деверсииУничтожение собственности Техногенные и
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Техногенные и природные
Психологическое на жизнь
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·на жизнь
Техногенные и
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Техногенные и природные
Мошеннические Перехват Агентурная Уничтожение Ввод ложной
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Ввод ложной Кража  
·
·
·
·
·я
·Н
·
·
·
·!Ђ
·
·
·
·
·
·3
·S PG
·
·
·
·
·
·
·
·
·j
·ч
·
·
·я
·
·
·
·
·Ё
·
·
·
·a Ne
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·S Fa
·
·
·
·
·
·
·j
·
·
·
·
·ue f
·
·
·
·
·
·
·Re
·
·
·
·
·n f
·
·an f
·
·ng d
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Bl
·
·
·
·ar
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·an
·
·r
·
·
·
·
·n d
·
·
·
·
·
·
·TIMES NEW ROMAN
Times New RomanПотенциальная Реальная Реализуемая
Осуществленная  
·
·
·
·
·я
·Н
·
·
·
·!Ђ
·
·
·
·
·
·3
·S PG
·
·
·
·
·
·
·
·
·j
·ч
·
·
·я
·
·
·
·
·Ё
·
·
·
·a Ne
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·S Fa
·
·
·
·
·
·
·j
·
·
·
·
·ue f
·
·
·
·
·
·
·Re
·
·
·
·
·n f
·
·an f
·
·ng d
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Bl
·
·
·
·ar
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·an
·
·r
·
·
·
·
·n d
·
·
·
·
·
·
· TIMES NEW ROMANУчасток скрытного
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
Times New RomanУчасток скрытного Участок быстрого Маршрут движения
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Маршрут движения Точка Предмет защиты Начало Критическая точка
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Критическая точка обнаружения
Маршрут Начало вторжения
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Начало вторжения TIMES NEW ROMAN
Times New RomanTIMES NEW ROMAN
Times New RomanTIMES NEW ROMAN
Times New RomanTIMES NEW ROMANВремя движения нарушителей
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
Times New RomanВремя движения нарушителей TIMES NEW ROMAN
Times New RomanTIMES NEW ROMAN
Times New RomanTIMES NEW ROMAN
Times New RomanTIMES NEW ROMAN
Times New RomanВремя выдвижения ПСО
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Время выдвижения ПСО Точка перехвата
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Точка перехвата 
·
·
·
·
·я
·Н
·
·
·
·!Ђ
·
·
·
·
·
·3
·
·
·
·я Fi
·
·
·Ш
·
·
·
·Юf
·
·Z
·
·
·
·м
·мo
·
·
·
·
·
·\
·
·яUND
·ц
·
·
·am F
·
·
·
·Ш
·м
·
·Юf
·ия
·
·
·
·
·
·мo
·
·
·
·
·
·\
·
·PAT
·
·ц
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
· 
·
·л
·
·
·
·
·
·

Приложенные файлы

  • doc 18371217
    Размер файла: 7 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий