Способ контроля несанкционированного доступа на объект с использованием инфракрасного датчика в энергоэффективных беспроводных сетях
METHOD FOR CONTROLLING UNAUTHORIZED ACCESS TO OBJECT USING INFRARED SENSOR IN ENERGY-EFFICIENT WIRELESS NETWORKS

Изобретение относится к области МКП G08B 13/19, G08B 25/10, а именно - к применению способов обнаружения инфракрасного излучения в системах сигнализации, в которых местонахождение вторжения в охраняемую зону передается на центральную станцию с использованием систем беспроводной передачи.
Известна «Система охраны периметра «Радиорубеж», описанный в патенте RU №129283, МПК G08B 25/00, опубл. 2013 г. (аналог 1). Система содержит блок средств обнаружения и блок сбора и отображения информации. Блок средств обнаружения содержит датчики движения, работающие на различных физических принципах, включая пассивные инфракрасные датчики (ИК). Связь между всеми датчиками движения и блоком сбора и отображения информации осуществляется с помощью радиоканала связи 433 МГц. Система обеспечивает расширение зоны охраны и мониторинга объектов, с которыми нет проводных линий связи. При обнаружении нарушителя датчики формируют тревожное извещение и передают его через соседние датчики, работающие в этом случае в качестве ретрансляторов, в блок сбора и отображения информации. Обработка информации в системе осуществляется с возможностью использования интеллектуальных алгоритмов для достижения максимальной вероятности обнаружения и минимального количества ложных тревог.
Сходными существенными признаками являются: датчики, работающие на различных физических принципах, блок сбора и отображения информации, связь между всеми датчиками и блоком сбора и отображения информации с помощью радиоканала (отсутствие проводных линий связи).
Недостатком системы является применение узкополосных каналов в диапазоне 433 МгЦ и низкая экнергоэффективность системы, требующая применения для датчиков питания от внешней батареи.
Известен «Мобильный комплекс технических средств охраны», описанный в патенте RU №2427039, МПК G08B 13/19, опубл. 2011 г. (аналог 2). Комплекс содержит пункт управления, периметровую охранную систему. Периметровая охранная система, состоит из N локальных постов охраны, каждый из которых содержит пассивное инфракрасное средство обнаружения, а также передатчик и приемник двухпозиционного радиолучевого средства обнаружения, тепловизор и датчик обнаружения приближения нарушителя к локальному посту охраны (обрывное средство обнаружения). Все средства обнаружения и наблюдения имеют в своем составе радиопередатчики, передающие информацию в пункт управления. Данный комплекс обеспечивает контроль наземного и воздушного пространства охраняемой территории.
Сходными существенными признаками являются: пункт управления, периметровая охранная система, состоящая из локальных постов охраны, периметровые средства обнаружения (радиолучевые, пассивные инфракрасные, обрывные).
Недостатками системы являются:
1) отсутствие двусторонней радиосвязи между пунктом управления и остальными составными частями комплекса, что ограничивает функциональные возможности комплекса (пункт управления обеспечивает односторонний прием радиосигналов и в нем отсутствует возможность настройки составных частей комплекса и управления ими);
2) передача информации в комплексе осуществляется на одной радиочастоте радиоканала связи, что усложняет одновременный прием сигналов срабатывания от средств обнаружения и видеоинформации от средств наблюдения.
3) эксплуатация мобильного комплекса предполагает развертывание в условиях наличия внешнего питания для локальных постов охраны.
Известен «Способ беспроводного обнаружения открывания объекта контроля», описанный в патенте RU №2697946, МПК G08B 13/19, опубл. 21.08.2019 г. (аналог 3), который заключается в том, что в зоне расположения объекта контроля устанавливают беспроводной PIR датчик, с помощью которого с использованием LPWAN или NB IoT технологии отправляют сообщения на базовую станцию, установленную в зоне распространения радиосигнала беспроводного PIR датчика. С помощью базовой станции принимаются от беспроводного PIR датчика каждое сообщение, обрабатываются и отправляются на сетевой сервер. С помощью сетевого сервера принимаются от базовой станции каждое сообщение, обрабатываются и отправляются на электронное устройство пользователя. Каждое сообщение от беспроводного PIR датчика содержит идентификационные данные беспроводного PIR датчика и полезный сигнал, а полезный сигнал содержит сигнал контроля работоспособности при закрытом положении объекта контроля или сигнал тревоги при открывании объекта контроля.
Сходными существенными признаками способа, описанного в патенте, и предлагаемого способа являются: использование энергоэффективной сети LPWAN беспроводных датчиков, базовой станции (центрального поста охраны), электронного устройства пользователя (мобильного пульта охраны), а также использование показаний датчика для осуществления анализа сигналов с последующей передачей информации на центральный пост охраны.
В рассматриваемом способе, применение LPWAN позволяет устранить недостатки организации радиоканалов связи, т.к. конечные устройства (датчики), работающие в таких сетях обеспечивают длительную работу от встроенного источника питания в течение нескольких лет, большой (несколько километров) радиус действия, резервированный приём сигналов несколькими базовыми станциями, высокую защищенность от преднамеренных и случайных помех, быстрое развертывание охранного периметра. Эти преимущества достигаются, как справедливо указывают авторы способа, в случае применения для удаленного контроля и пресечения контроля и пресечения несанкционированного вскрытия, например, технологических дверей, крышек люков и т.п.
Предлагаемый способ не позволяет обеспечить необходимую энергоэффективность и автономность эксплуатации беспроводных датчиков в условиях обитаемых или жилых помещений. Это связано с тем, что такие объекты предполагают чередование длительных периодов работы в неохраняемом режиме и режиме охраны. При этом, владелец, покидая помещение, посылает с мобильного устройства в адрес сервера сообщение о переводе объекта в режим охраны, а при желании использовать помещение - сообщение о снятии с охраны. Сервер извещает владельца о принятии объекта на охрану или выключении охраны. Тревожные сообщения пользователю формируются сервером только в режиме охраны. В случае снятия с охраны, центральный пульт не формирует тревожных сообщений пользователю и игнорирует сообщения от ИК датчиков. Вместе с тем ИК сенсор в случае движения на объекте будет вызывать посылку сигнала тревоги на центральный пульт как в режиме охраны, так и в случае снятия с охраны, что не является энергоэффективным решением и приводит к многократному увеличению потребления энергии батареи.
Указанный недостаток может быть устранен в предлагаемом способе за счет использования при постановке и снятии с сигнализации свойств беспроводного ИК сенсора.
Принципиальная схема устройства беспроводного ИК сенсора представлена на фиг. 1. ИК датчик для работы в сети LPWA состоит из чувствительного элемента 1, контроллера 2, радиомодуля с антенной 3. Чувствительный элемент 1 подключается на вход контроллера 2 устройства, который в свою очередь подключается к радиомодулю 3, обеспечивающему доступ к радиосети.
Предложенное в способе устройство работает следующим образом:
ап
ИК датчик после установки на объекте и активации в сети может находиться в двух режимах - сторожевом и нейтральном. В сторожевом режиме контроллер 2, обнаружив сигнал от сенсора 1, формирует тревожный сигнал для отправки по радиоканалу, а затем переходит в нейтральный режим. В нейтральном режиме контроллер 2 анализирует сигналы сенсора 1, но не отправляет тревожные сигналы при обнаружении движения. Только после истечения настраиваемого промежутка времени Т устройство автоматически переходит в сторожевой режим и сообщает об этом на центральный пульт/сервер.
ап
ап
ап
ап
ап
ап
В реальных существующих устройствах интервал времени Т может быть задан в диапазоне от 1 до 60 минут. Если Т минимально, то в этом случае в режиме снятой охраны, при наличии движения на объекте, конечное устройство (ИК датчик) будет формировать около 500 пакетов за 8-часовой интервал, а при максимальном Т - около 10. Это означает, что количество отправляемых пакетов и, как следствие, время автономной работы без замены источника питания в зависимости от Т изменяется в 50 раз. Установка с помощью настроек более экономного режима с максимальным временем Т приводит к тому, что объект, после его перевода в режим охраны и выдачи сигнала на постановку, будет находиться в неохраняемом режиме значительное время, а минимальное Т приведет к быстрому истощению источника питания. Например, устройства (например, MS0101 компании Вега-Абсолют) имеют гарантированное количество пакетов, отправляемых устройством до замены источника питания - 9000. Это означает, что время жизни устройства без замены батареи может изменяться в зависимости от настроек от 18 до 900 суток.
Предлагаемый подход реализуется в системе, структурная схема которой приведена на фиг. 2. На мобильное устройство пользователя 4 устанавливается программное обеспечение (приложение), которое не только может принимать сигналы от сервера 5, но и передавать на сервер 5 сообщение о режиме объекта («снять с охраны», «поставить на охрану»). Сервер 5 принимает сообщение и формирует для передачи в адрес ИК датчика 6 команды, задающие длительность пассивного режима в зависимости от режима. Далее команды передаются через средства коммуникации 7 и базовые передающие/принимающие станции 8 на ИК датчик 6.
ап
Если от приложения пользователя получен сигнал о постановке на охрану, сервер 5 формирует и передает сообщение, устанавливающее для параметра Т минимальное значение, получает от датчика 6 подтверждение о выполнении команды, формирует сообщение пользователю об исполнении команды, переходит в режим извещения о поступлении тревожных сообщений пользователя.
ап
Если от приложения пользователя получен сигнал о снятии с охраны, сервер 5 формирует и передает сообщение, устанавливающее для параметра Т максимальное значение, получает от датчика 6 подтверждение о выполнении команды, формирует сообщение пользователю об исполнении команды, переходит в режим игнорирования сообщений извещения о поступлении тревожных сообщений от ИК датчика 6.