Способ дистанционного контроля работоспособности охранных извещателей и устройство для его осуществления
METHOD FOR REMOTE CONTROL OF OPERABILITY OF SECURITY ALARM DEVICES AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Способ и устройство относятся к области технических средств охраны.
Известно, что основная задача любого охранного извещателя - надежное обнаружение нарушителя при отсутствии ложных срабатываний.
Наиболее опасен отказ извещателя, вызывающий потерю его чувствительности и возможность не контролируемого проникновения нарушителя на объект (пропуск цели).
Для исключения этого стремятся как можно чаще проводить контроль работоспособности извещателя, т.е. его способности устойчиво обнаруживать попытки проникновения на охраняемую территорию.
Самый простой способ проверки - контрольные воздействия персоналом, лучше специально подготовленным, т.е. имитация нарушений в зоне обнаружения извещателя и проверка оператором срабатываний на приемно-контрольном приборе (ПКП). Недостаток данного способа в том, что чаще всего извещатели значительно удалены от ПКП и друг от друга и такие проверки из-за значительной трудоемкости не могут быть частыми. А также они зависят от правильности действий и дисциплины персонала, могут приводить к ошибкам и даже к разрушению или преждевременному износу охраняемых объектов, например, окон, решеток, ограждений.
Для обеспечения правильности и постоянства тестовых воздействий иногда используют переносные устройства, имитирующие воздействие при реальном нарушении без повреждения объекта и извещателя. Так, например, для проверки оконного охранного извещателя «Окно-5», используется ручное приспособление в виде пружины с деревянным шариком, прикладываемое к стеклу для оттягивания и нанесения удара [1].
По сравнению с выше описанным ручным способом несомненно намного эффективнее дистанционный контроль, автоматизированный, с периодической подачей команды с ПКП и наблюдением на нем ответного контрольного сигнала и результата тестирования.
Для этого в системе связи извещателя с ПКП предусматривается отдельный провод управления ДК и анализ ответного сигнала извещателя. Например, проверяется выдает ли (и через какое время) извещатель тревогу в ответ на ДК и через какое время снимает сигнал тревоги после снятия ДК. Такой способ достаточно доходчиво описан в руководстве по проверке извещателей, разработанном предприятием СИГМА-ИС (г. Москва) [2].
В извещателях, подключаемых к ПКП по двухпроводным, в том числе цифровым, линиям связи и питания, методика проверки примерно та же, но дополнительный провод ДК отсутствует, что упрощает и удешевляет средство охраны в целом. Здесь примером может служить устройство, описанное в патенте RU №2306611, «Сейсмическое устройство обнаружения движущихся нарушителей» [3]. При беспроводной связи с извещателями команда ДК передается по радиоканалу.
Однако в любом случае при таком автоматическом дистанционном контроле не производится тестового воздействия на сам чувствительный элемент или систему чувствительных элементов, как это делается при ручных проверках (описано выше). То есть по сути проверяется только исправность схемы обработки сигналов чувствительного элемента.
Наиболее близким к заявляемому способу является техническое решение, предложенное в патенте СА 2140585 (Канада) на «Систему проверки чувствительности фото детектора» [4]. Здесь по команде ДК временно увеличивается чувствительность извещателя до (и ниже) уровня шумов, которые должны вызвать его срабатывание и тем самым подтвердить исправность всего извещателя. Но в этом случае достоверность проверки зависит от наличия и определенной стабильности таких шумов соответствующей физической природы. Они могут быть очень низкими и не вызвать срабатывания или высокими, и срабатывание будет даже при низкой чувствительности. В любом случае чувствительный элемент извещателя проверяется не в рабочем режиме, и его правильная работа при истинных нарушающих воздействиях не гарантируется.
Выше описанные недостатки всех способов устраняются в заявляемом способе.
Он отличается тем, что в каждый извещатель, подключенный к приемно-контрольному прибору (ПКП) по кабелю связи с отдельным проводом для включения режима ДК или по двухпроводной линии связи и одновременного питания, или по беспроводной линии связи, внедряют имитатор воздействия, периодически активируемый по команде с ПКП и оказывающий воздействие непосредственно на сам чувствительный элемент извещателя или систему чувствительных элементов аналогичное по физической природе воздействию нарушителя на минимальном уровне.
Устройство для осуществления выше указанных отличий прежде всего должно содержать управляемый имитатор воздействия. Для каждого типа извещателя он должен быть своим (своей физической природы). В отдельных случаях он может быть выносным и относительно сложным, например для имитации движения в зоне обнаружения, но в большинстве случаев может быть встроен в корпус извещателя и технически просто реализуем. Например, для проверки вибрационных датчиков охраны решеток, окон, люков, ворот и т.д. достаточно установить в корпусе в месте присоединения извещателя (его чувствительного элемента) к охраняемому объекту управляемый источник вибраций - небольшой пьезозуммер. Такое же решение применимо в сейсмических и акустических извещателях. В оптических пирометрических извещателях можно использовать источник теплового излучения, например светодиод.
Но в любом случае такой способ и устройство проверки извещателя дает наибольшую уверенность в его полной работоспособности и значительно повышает надежность обнаружения. И он применим в любых извещателях и с любой их связью с приемно-контрольной аппаратурой, в том числе беспроводной.
Не смотря на активное распространение беспроводных технологий, применение проводных соединений остается и так же развивается. Это обосновано и соображениями секретности, и не всегда высокой помехоустойчивостью беспроводных каналов. А иногда из-за экранирования сигнала беспроводная связь просто не возможна.
Наиболее эффективно использовать двухпроводную линию связи и одновременного питания. Здесь чаще всего используют экранированную витую пару. Это связано прежде всего с тем, что распространенные протоколы обмена (RS-485 и др.) и соответствующая стандартная аппаратура ориентированы именно на такие линии. Так, например, реализовано устройство описанное в выше упомянутом патенте RU 2306611 и многие другие.
Это высокоскоростные устройства обмена, предназначенные прежде всего для больших массивов данных, видеоизображений и т.д.
Но в многоканальном (многопозиционном) средстве обнаружения, в котором каждый адресный извещатель самостоятельно выявляет нарушение и формирует сигнал тревоги в линию, для его дистанционного опроса и управления, в том числе в режиме ДК, не требуется частой передачи больших массивов данных. Поэтому применение выше указанных протоколов и экранированных витых пар не оправдано. Это обосновывается еще и тем, что охранная система хоть в какой-то мере подобна измерительной системе или системе автоматического регулирования, но намного менее требовательна к быстродействию. Ее быстродействие должно быть в основном соизмеримо с реакцией персонала, и самое большее, например, с временем включения охранного освещения или (и) видеонаблюдения с учетом максимальной скорости проникновения нарушителя.
То есть пользователь вынужден прокладывать экранированные, уличные, иногда бронированные, кабели с витыми парами, но использовать их не эффективно и не иметь возможности использовать другой двухпроводный кабель, например уже проложенный на объекте. Хотя при требуемых скоростях обмена можно применять и более «медленные» способы передачи данных по любым проводам. Это еще один недостаток выше описанных способов.
Поэтому для использования любой двухпроводной линии предлагается дополнить заявляемый способ следующим.
Команда запуска ДК производится посредством смены полярности питания извещателей один или несколько раз с определенными временными соотношениями полярностей. Питание самих датчиков остается постоянным за счет выпрямления и стабилизации, а команда по цепи питания распознается извещателями и переводит их в режим ДК. При этом ответный сигнал о результате проверки выдается в линию со строго определенной и разной для каждого конкретного извещателя задержкой относительно команды ДК. Прием ПКП ответных сигналов производится с временным разделением каналов с отсчетом от поданной команды ДК в виде частотных, частотно-тональных или импульсно-токовых сигналов.
При такой организации связи скорости передачи не высокие, но достаточные для опроса и контроля извещателей, количество которых на один ПКП может достигать 100 и более. А также становится возможным использование любой двухпроводной линии, а не только в виде экранированной витой пары. Это проверено экспериментально.
Устройство для осуществления заявляемого способа в части применения управляемого имитатора универсально вообще для всех охранных извещателей, с любой связью с ПКП, в том числе с беспроводной. При использовании проводной связи и питания с ПКП оно универсально и в этой части, и в части организации передачи команд и сигналов по двум проводам. Для наглядности далее устройство описывается на примере многопозиционного (многоканального) вибрационного охранного извещателя с общей двухпроводной линией связи и питания.
Работа устройства поясняется схемой на фиг. 1. На ней изображены: Приемно-контрольный пульт 1 с элементами схемы для организации режима дистанционного контроля; источник питания 2 извещателей; переключатель 3 полярности питания; тактовый генератор 4; схема 5 запуска опроса и дистанционного контроля извещателей; формирователь 6 последовательных временных интервалов; разделитель 7 сигналов извещателей; извещатели 8 с двухпроводной линией связи; выпрямитель- стабилизатор питания 9 схемы извещателя; схема 10 приема команд опроса состояния и дистанционного контроля; имитатор воздействия 11; схема 12 управления имитатором; схема 13 управления формированием сигналов в линию связи с нормируемой задержкой; чувствительный элемент 14 извещателя; схема 15 обработки и анализа сигналов чувствительного элемента; формирователь 16 сигналов состояния на приемно-контрольный пульт.
Устройство работает следующим образом.
Схема 5 запуска опроса и дистанционного контроля извещателей периодически дает команды переключателю 3 полярности питания, который в зависимости от вида команды (опрос состояния или дистанционный контроль и опрос состояния) формирует соответствующую команду в линию связи и питания, определенным образом меняя полярность. Одновременно схема 5 запускает формирователь 6 последовательных временных интервалов, который создает смещающееся по времени окно, каждое положение которого соответствует номеру конкретного извещателя в линии. Эти временные процессы синхронизируются тактовым генератором 4. По двухпроводной линии связи и питания команда запуска опроса и дистанционного контроля поступает в извещатели 8.
Выпрямитель - стабилизатор питания 9, независимо от полярности напряжения в линии, обеспечивает стабильное питание извещателя, а схема 10 приема команд распознает в меняющейся полярности команду опроса состояния или команду ДК и последующего опроса. Схема 13 управления формированием сигналов в линию связи с нормируемой задержкой содержит тактовый генератор стабильной частоты. При установке извещателей на объекте в нее заносится номер извещателя, в соответствии с которым она производит определенную (нормируемую) задержку выдачи сигнала состояния через формирователь 16 на приемно-контрольный пульт 1. Установленные временные соотношения и гарантированная в пределах условий эксплуатации стабильность частоты в тактовых генераторах ПКП и извещателей обеспечивают поступление в ПКП ответного сигнала в строго определенном временном окне для конкретного извещателя. А разделитель сигналов 7 в ПКП передает для дальнейшей обработки и индикации уже отдельные сигналы состояния извещателей.
Если по соответствующей команде производится дистанционный контроль работоспособности и последующий опрос состояния извещателя, то схема 10 кроме управления выдачей сигнала в линию предварительно через схему 12 включает имитатор 11. В вибрационном извещателе это, например, пьезозуммер. Если извещатель исправен, то в ответ на воздействие имитатора он выдаст в ПКП сигнал тревоги. Как и в описанных выше методиках этот сигнал не выдается на панель индикации. Может передаваться и другой контрольный сигнал, распознаваемый ПКП как подтверждение работоспособности. Если же сигнал тревоги или иной контрольный сигнал не поступил, то ПКП выдает сигнал неисправности.
С использованием всех описанных выше технических решений разработан, изготовлен и успешно испытан многопозиционный вибрационный охранный извещатель с 64-ми датчиками.
Техническими результатами использования предлагаемых способа и устройства являются, во-первых, значительное повышение надежности работы извещателя и соответственно надежности обнаружения нарушителя. В современных условиях сохраняющихся террористических угроз, криминальных проявлений, как на особо ответственных объектах, так и на любых других, это крайне необходимо. При этом полная проверка извещателей производится быстро, автоматически без трудоемких и субъективных ручных операций. Во-вторых, в предлагаемых способе и устройстве допускается использовать любые двухпроводные линии связи, что расширяет эксплуатационные возможности.
Источники информации:
1. ИЗВЕЩАТЕЛЬ ОХРАННЫЙ ПОВЕРХНОСТНЫЙ УДАРНОКОНТАКТНЫЙ ИО 303-4 «ОКНО-5». Инструкция по эксплуатации. ООО ПКФ «ДУАЛТЕК», Россия, г. Рязань.
2. Дистанционный контроль извещателей. Рекомендации по применению РП 2, СИГМА - Интегрированные Системы, 2007 г.
3. Патент RU 2306611. СЕЙСМИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ. Опубликовано: 20.09.2007, Бюл. №26
4. Patent СА 2140585. SENSITIVITY TEST SYSTEM FOR PHOTOELECTRIC SMOKE DETECTOR. Canadian Patent Database, http://www. ic.gc.ca/opic-cipo/cpd/eng/introduction.html.