Вибрационные извещатели

Охранные извещатели вибрационные – компонент комплекса устройств системы безопасности, предназначенный для выявления попыток механического воздействия на конструкции с целью их взлома.

Описываемые устройства применяются для выявления попыток взлома/разрушения/преодоления практически любой конструкции (заборы, стены, перекрытия, двери, окна, сейфы и так далее), независимо от толщины и вида материала, использованного для их изготовления.

Главная задача вибрационных извещателей, это обнаружение вибраций, их классификация и подача тревожного сигнала, в случае получения данных сходных с таковыми при действиях, направленных на нарушение целостности или иной способ преодоления преград, являющихся охраняемыми конструкциями (см. Охранная сигнализация для дома).

Принцип работы вибрационных извещателей

Любая из моделей вибрационных извещателей состоит из чувствительного элемента и блока обработки сигнала. При возникновении вибраций конструкции, в чувствительном элементе происходит формирование аналогового сигнала (электрический заряд) определённой силы.

Сигнал улавливается блоком обработки, усиливается, фильтруется (для устранения помех) и обрабатывается алгоритмами анализа. Тревожное оповещение активируется при выявлении запрограммированных пороговых значений вибрации или обнаружении более точных данных, таких как спектр, амплитуда и временной показатель воздействия.

Передача сигнала на устройство сбора информации осуществляется посредством использования проводных или беспроводных каналов передачи данных. Передаваемый сигнал может быть цифровым или аналоговым, что делает возможным подключение описываемых приборов к охранным комплексам всех спецификаций без потребности в использовании дополнительных преобразователей.

Типы вибрационных извещателей

Вибрационные извещатели классифицируются по принципу действия чувствительного элемента, конструкции корпуса, количества контролируемых точек конструкции, типу обрабатываемого и передаваемого сигнала и типу используемых каналов связи.

Типы чувствительных элементов:

Оптический – чувствительным элементом является приёмная оптическая схема. Прибор состоит из лазерного излучателя малой мощности, который посылает лазерный луч на охраняемый объект, луч отражается и воспринимается приёмником.

В основе принципа лежит эффект Доплера, который подразумевает изменение длинны волны лазерного луча при возникновении колебаний (движения вдоль оси луча), даже столь незначительных. Система определяет длину волны отражённого луча и после анализа выдаёт соответствующую реакцию.

Стоимость приборов, работающих на основе оптических датчиков сравнительно высока.

Отдельным подвидом являются оптоволоконные кабели. Такие кабели представляют собой светопроводящую систему. Состоят оптоволоконные кабели из двух частей с разной преломляющей способностью – гибких стеклянных микро волокон, образующих сердцевину и стеклянной или пластиковой «изоляции».

По кабелю пропускается луч света, который распространяется по сердцевине, так как свет не может выйти за её пределы из-за полного отражения на границе двух сред с разными показателями преломления. Проходящий луч образует кривую из отражений, преломлений под определённым углом.

При любых деформациях, происходит сдвиг показателей луча на выходе, что и регистрирует система. Оптоволоконные кабели подходят для применения на протяжённых (около 2000 метров) охраняемых зонах.

Пьезоэлектрический – чувствительный элемент являет собой инертную массу, подвешенную на упругих соединителях содержащих пьезоэлектрические материалы. Пьезоэлектрические материалы индуцируют электрический заряд под действием деформации.

При возникновении колебаний, инертная масса приходит в движение и подвергает деформации вышеуказанные подвешивающие соединители и в них индуцируется электрический заряд. Этот заряд является аналоговым сигналом, который в дальнейшем и обрабатывается электроникой.

Трибоэлектрический – работа такого чувствительного элемента основана на трибоэлектрическом эффекте. Трибоэлектрический эффект – индукция электрического заряда при трении проводников и изоляции. В качестве чувствительного элемента выступает телефонный, коаксиальный или специальный сенсорный кабель.

Сенсорные кабели могут оснащаться дополнительными подвижными магнитными элементами и состоять из нескольких подвижных изолированных проводников в диэлектрической смазке, что обеспечивает большую чувствительность. Деформация кабеля вибрацией или за счёт прикосновений провоцирует индукцию электрического заряда, что и регистрируется системой.

Такие изделия наилучшим образом подходят для обеспечения охраны ограждающих конструкций. Один сенсор может обеспечивать контроль заграждений протяжённостью до 500 метров. Характерна для таких устройств низкая цена за одну единицу контролируемой площади конструкции.

Виды по типу совмещения чувствительного элемента и блока обработки сигнала:

• Моноблочная система – чувствительный элемент и блок обработки сигнала заключены в один общий корпус;
• Система с выносным датчиком – датчик и блок обработки сигнала имеют отдельные корпуса и сообщаются проводным соединением. Установка блока анализирующей электроники может производиться в удобном месте, монтаж непосредственно на охраняемой конструкции не обязателен.

Разделение по количеству одновременно контролируемых точек:

Однопозиционные – прибор оснащён одним сенсором и может одновременно контролировать только одну точку (круг, радиусом которого является дальность действия сенсора). Может исполняться в виде моноблока или с выносным датчиком.

Многопозиционные – блок обработки сигналов оснащён разъёмами для подключения нескольких датчиков, каждый из которых контролирует отдельную точку.

Разновидности по типу обрабатываемого сигнала:

С обработкой аналогового сигнала – системой собирается, усиливается, фильтруется и обрабатывается аналоговый сигнал. Такие устройства сравнительно более дешёвые из-за сравнительно простой встраиваемой электроники, но обладают более низкой точностью.

С обработкой цифрового сигнала – получаемые данные оцифровываются при помощи встроенного аналого-цифрового преобразователя, усиливаются, фильтруются и поддаются алгоритмам анализа. Такие приборы довольно точны, часто имеют заложенные сравнительно сложные алгоритмы анализа данных.

Виды по типу выходного сигнала:

Аналоговые – данные отправляются, на системы сбора и контроля информации (пульт охраны, блок управления сигнализацией и так далее), в аналоговом виде (замыкание или размыкание цепи). Такой вариант прост и надёжен в использовании. Ещё такие устройства сравнительно дешёвые, что обусловило их популярность.

Цифровые – выходные данные имеют вид двоичного кода. Хороши такие приборы для организации сложной высокоинформативной радиоканальной системы охраны с возможностью интеграции её в локальную сеть и организации удалённого доступа к данным посредством сетевых ресурсов.

Используемые каналы связи:

• Проводные – объекты, собирающие информацию из даных извещателей, подключены к ним посредством проводного соединения. Передаваемая информация может быть как в аналоговом, так и в цифровом виде;
• Беспроводные – датчики оборудованы встроенными модулями беспроводных технологий передачи данных, например, Wi-Fi или GSM (см. Охранная GSM сигнализация). Передаваемая информация преимущественно заключена в двоичный код, хотя встречаются и модели, работающие с аналоговыми радиочастотными технологиями.

По сложности процессов анализа, можно условно разделить все модели устройств на:

Срабатывающие после превышения порогового значения параметров вибрации. Зачастую такие алгоритмы применяются для аналоговых схем обработки данных. Схемы для подобных алгоритмов наиболее просты для реализации и поэтому изделия работающие на них сравнительно дешевле.

Тревога включается на основе результатов обработки данных алгоритмами высокой сложности, которые учитывают периодичность возникновения вибраций, их частоту и амплитуду.

Методы настройки устройства под параметры конструкции:

Автоматическая/полуавтоматическая подстройка – первичная калибровка и последующие подстройки устройства под параметры охраняемой конструкции и условия окружающей среды происходят в автоматизированном режиме и/или с необходимостью ввода переменных параметров. Наиболее часто, такой функцией владеют цифровые приборы, работающие на микропроцессорах;

Подстройка за счёт сменных фильтров – подгонка системы к параметрам охраняемых сооружений путём подбора сменных фильтров (электронных схем фильтрации сигнала). Вариант применим для всех типов материалов и толщин охраняемых сооружений и при этом сравнительно дешёвый.

Достоинства и недостатки

Охранные вибрационные извещатели обладают следующими достинствами:

• Обнаружение попытки проникновения на охраняемый объект. В то время как другие типы извещателей, направлены на констатацию факта проникновения;
• Применение на протяжённых контролируемых конструкциях одного чувствительного элемента (если речь идёт о кабельных чувствительных элементах), что позволяет применять меньшее количество оборудования на единицу охраняемой площади;
• Дешевизна организации охраны, относительно стоимости оборудования на единицу площади. В особенности, это выражается при использовании кабельных чувствительных элементов на протяжённых участках;
• Скрытность монтажа и эксплуатации;
• Если речь идёт о извещателях с проводными чувствительными элементами, то определяются не только разрушительные действия, но и попытки обхода (как пример, перелезание через забор) конструкций, препятствующих проникновению;
• Высокие показатели чувствительности и устойчивости к помехам;
• Возможность построения систем с определением зоны и конструкции, которую пытаются преодолеть. Протяженность и точность определения зоны нанесения разрушительного воздействия, при попытке проникновения, граничит с зоной охвата датчика.

Эксплуатация вибрационных извещателей

Так как ключевая функция охранных извещателей на основе вибрационных датчиков, это обнаружение преднамеренного разрушительного воздействия на охраняемые конструкции, то применяются они для объектов с повышенной вероятностью попыток проникновения.

Возможна организация полной и зональной блокировки конструкции. Первый вариант подразумевает совмещение и пересечение радиусов действия датчиков по всей площади охраняемой конструкции. Зональная блокировка подразумевает монтаж извещателей только в местах предположительно возможного проникновения.

При выборе поверхностей конструкций для зональной блокировки, приоритет стоит отдавать тем участкам, которые потенциально предпочтительны злоумышленниками для проникновения (двери, окна, заборы, ворота, сейфы, перекрытия зданий, стены хранилищ ценностей и других сооружений, предположительно предпочтительных для проникновения путём разрушения).

Монтировать вибрационные извещатели (для устройств с кабельными чувствительными элементами применимо не всегда) следует с внутренней стороны охраняемого периметра. Стоит постараться выбрать место монтажа, в котором риск случайных механических повреждений будет минимальным.

Для снижения риска саботажа необходимо стремиться к монтажу извещателей таким образом, чтобы минимизировать возможность доступа третьих лиц.

Для контроля светопрозрачных элементов, допустим монтаж на самом стекле (вне зависимости от типа) или на прилегающие конструкции (оконные рамы, прилегающие стены) при условии плотной фиксации элементов относительно друг друга, с применением материалов обладающих высокой акустической проводимостью (разнообразные цементные, гипсовые смеси и так далее).

Для монтажа на пустотелые двери, следует их оббить листом фанеры, а установку проводят как можно ближе к запирающему элементу.

Для этого просверливают отверстие в несущей части (в теле) стены и монтируют чувствительный элемент или извещатель на стальном анкере.

Непосредственно эксплуатацию начинают с настройки и проверки системы. Для настройки, в зависимости от особенностей строения извещателей, подбирают (под особенности охраняемой конструкции) сменный фильтр, или запускают автоматическую настройку с регулировкой чувствительности либо введением переменных данных о параметрах контролируемого сооружения. Настройка проводится по указанной в прилагаемой инструкции схеме.

Указанные устройства применяются в самом широком диапазоне условий окружающей среды. Особенности правил эксплуатации и предосторожности для каждой конкретной модели определяются производителем.

Производители и модели

Geoquip

Компания Geoquip – крупный английский производитель интегрированных систем охраны периметра. Ассортимент продукции компании ориентирован на создание систем наблюдения, регистрирующих вибрационные признаки попыток проникновения.

GEOQUIP GD5000-1Е	GEOQUIP GD5000-2Е	GEOQUIP GCMMB-4
Назначение
Охрана периметральных ограждений	Охрана периметральных ограждений	Охрана периметральных ограждений
Тип чувствительного элемента
Трибоэлектрический «альфа кабель»	Трибоэлектрический «альфа кабель»	Трибоэлектрический «альфа кабель»
Количество одновременно контролируемых зон
1 зона протяжённостью до 300 метров	2 зоны протяжённостью до 300 метров каждая	4 зоны протяжённостью до 300 метров каждая
Метод подстройки системы под параметры охраняемого сооружения
Электронные фильтры	Электронные фильтры	Автоматическая настройка

GEOQUIP GD5000-1Е и GEOQUIP GD5000-2Е – системы сбора и обработки аналогового сигнала от трибоэлектрического чувствительного элемента с применением частотных фильтров для подстройки к особенностям конструкции и условиям окружающей среды.

GEOQUIP GCMMB-4 – система цифровой обработки данных с трибоэлектрического чувствительного элемента, в которой предусмотрено взаимодействие с TCP/IP сетями и компьютером.

Bosch Security Systems

Bosch Security Systems – структурное подразделение немецкой компании Robert Bosch GmbH, одной из ведущих мировых поставщиков в области промышленных, автомобильных и потребительских товаров, в ассортименте которой есть продукция и беспроводного видеонаблюдения и охранного предназначения.

ISN-SM-50	ISN-SM-80	ISP SM 90-120
Назначение
Универсальный	Универсальный	Универсальный
Тип чувствительного элемента
Пьезоэлектрический	Пьезоэлектрический	Пьезоэлектрический
Количество одновременно контролируемых зон
1	1	1
Зона обнаружения
50 м.	80 м.	90-120 м.
Метод подстройки системы под параметры охраняемого сооружения
Полуавтоматический	Полуавтоматический	Полуавтоматический

Описанные модели, представляют собой микропроцессорные однопозиционные устройства, которые позиционируются как средства для защиты широкого спектра конструкций.

ISP SM 90-120 – адресный извещатель, что означает возможность организации охраны с высокой точностью определения места попытки проникновения и/или подключить прибор(ы) к адресным пультам охранных структур.

OPTEX

OPTEX – японская компания, которая разрабатывает и производит звуковые оповещатели, охранные и пожарные извещатели, в том числе и вибрационные.

VIBRO	FD-342	FD-525
Назначение
Защита дверей и окон	Охрана периметральных ограждений	Охрана периметральных ограждений
Тип чувствительного элемента
Пьезоэлектрический	Оптоволоконный кабель	Оптоволоконный кабель
Количество одновременно контролируемых зон
1 зона	2 зоны протяжённостью до 2000 метров каждая	25 зон протяжённостью до 800 метров каждая
Метод подстройки системы под параметры охраняемого сооружения
Автоматический	Полуавтоматический	Полуавтоматический

Представленные модели характеризуются высокими точностью и чувствительностью, обработка сигнала происходит микропроцессорными блоками обработки сигнала.

Модель VIBRO рассчитана для установки на окна и двери, настройка проводится благодаря системе самообучения, что делает монтаж и эксплуатацию максимально простыми.

FD-342 и FD-525 имеют гибкую систему настройки, состоящую из 25 параметров. Предназначены для охраны важных государственных и промышленных объектов, позволяют размещать блок обработки сигналов на расстоянии в 12 (FD-525) -20 (FD-342) километров от охраняемого сооружения.

Фото