INTEGRATED SECURITY SYSTEM PERIMETER LOCAL SITE SERVER
Сервер локального участка периметра интегрированного комплекса безопасности

Изобретение относится к области средств технической охраны объектов
Известна (US, патент 9917735, опубл. 13.03.2018) система охраны периметра с использованием большой агрегации данных в сети датчиков. Система содержит сенсорную сеть, которая содержит два или более узла, соединенных друг с другом по проводной/беспроводной сети, и сконфигурирована для передачи и приема данных датчиков, а также большой блок управления данными, сконфигурированный для распределения и хранения данных датчиков. Данные в сети передают путем установки адресов назначения в данных датчиков в качестве адреса большого блока управления данными. Большой блок управления данными содержит коллектор, сконфигурированный для агрегирования наборов принятых данных датчиков и блок обработки распределения, сконфигурированный для диспергированного хранения данных агрегированных датчиков с использованием распределенной файловой системы Hadoop (HDFS), а также для анализа и обработки агрегированных данных датчиков, хранящихся в HDFS, с использованием MapReduce.
Недостатком системы является отсутствие возможности анализа событий угроз с учетом физического принципа работы датчиков, расположения их на местности, а также в зависимости от времени года, времени суток, метеоусловий и оперативной обстановки на объекте охраны, связанной с возникновением угроз. Другим недостатком системы является отсутствие возможности комбинирования данных, поступающих от разных датчиков, что снижает функциональную надежность системы.
Известны (US, заявка 2016/0352759, опубл. 01.122016) способ и система мониторинга и контроля информационной безопасности. Система содержит: множество датчиков безопасности; модуль сбора данных, сконфигурированный для получения событий от каждого из множества источников; модуль кластеризации, сконфигурированный для объединения каждого из источников в один или несколько кластеров на основе количества ответов датчика безопасности на события из этого источника; модуль обучения классификатора, сконфигурированный для обучения классификатора с источниками и кластерами, к которым они принадлежат; модуль реконфигурации датчика, сконфигурированный для перенастройки датчика безопасности на основе классификатора. Каждый датчик безопасности содержит процессор, память, интерфейс связи с модулем сбора данных. Память содержит команды и множество хранящихся в ней сигнатур атаки. Процессор определяет один или несколько ответов на основе сигнатур атаки.
Недостатком системы является отсутствие возможности анализа событий угроз с учетом физического принципа работы датчиков безопасности, расположения их на местности, а также в зависимости от времени года, времени суток, метеоусловий и оперативной обстановки на объекте охраны, связанной с возникновением угроз. Другим недостатком системы является отсутствие возможности комбинирования данных, поступающих от разных датчиков безопасности, что снижает функциональную надежность системы.
Известна (RU, патент №2637400, опубл. 04/12/2017) интеллектуальная сеть технических средств обнаружения с возможностью образования виртуальных средств обнаружения для комбинирования тревожных сообщений. Используемая в сети система содержит центральный пункт управления (ЦПУ) и множество технических средств обнаружения (ТСО) общей численностью т, работающих на разных физических принципах и связанных между собой и с ЦПУ в одноранговую радиосеть, выполненную с возможностью автоматической перестройки маршрутов передачи информации по критерию наилучшего качества радиосвязи. В состав ЦПУ входят центральный процессор с графическим монитором, радиомодем, работающий на частоте одноранговой радиосети, и коммуникационный модуль с возможностью связи с другими устройствами с помощью линии интерфейса. ТСО размещены на охраняемой территории и сгруппированы территориально по несколько ТСО численностью от двух до п в пунктах охраны, образующих в промежутках между ними участки контроля охраняемой территории с их номерами. В состав каждого ТСО включены: радиомодем, работающий на частоте одноранговой радиосети, датчик тревожной сигнализации, работающий на одном из физических принципов, и коммуникационный модуль с возможностью связи с ЦПУ. Все коммуникационные модули каждого ТСО объединены между собой и с ЦПУ с помощью линии интерфейса. Интеллектуальная сеть ТСО выполнена с возможностью образования, функционирования в течение определенного времени и последующей ликвидации виртуальных средств обнаружения (ВСО) из числа ТСО на каждом из участков контроля, которые функционируют по определенному алгоритму обработки информации с учетом последующего комбинирования в ЦПУ тревожных сообщений, поступающих от ВСО, в зависимости от времени года, времени суток, метеоусловий и оперативной обстановки на объекте охраны, связанной с возникновением угроз. Датчики тревожной сигнализации могут находиться в «спящем» (sleep) режиме, обеспечивающим режим малого энергопотребления. Центральный процессор с графическим монитором выполнены в виде автоматизированного рабочего места оператора (АРМ), которое обеспечено архивной памятью, системой тревожного оповещения и необходимым комплектом программного обеспечения с возможностью отображения на плане местности ВСО и сформированного обобщенного сигнала «Тревога».
Недостатком известного технического решения является его низкая функциональная надежность, вызванная отсутствием возможности обмена информацией в среде big data между ТСО и ЦПУ, а также возможности обучения и прогнозирования работы сети на основе большой аналитики данных и анализа событий угроз с учетом физического принципа работы датчиков тревожной сигнализации, расположения их на местности, времени года, времени суток, метеоусловий и оперативной обстановки на объекте охраны, связанной с возникновением угроз.
Известен (RU, патент 2647630, опубл. 16.03.2018) интегрированный комплекс инженерно-технических средств охраны. Он состоит из уровня оконечных устройств, уровня систем, и уровня систем сетевого компьютерного управления, причем уровень систем включает систему обнаружения и защиты от проникновения, содержащую микропроцессоры-контроллеры, связанные со своими оконечными устройствами и через систему передачи данных связанную с уровнем систем сетевого компьютерного управления, систему охранного телевидения, связанную с телевизионными камерами уровня оконечных устройств и через систему передачи данных, связанную с уровнем систем сетевого компьютерного управления, систему охранного освещения со средствами освещения уровня оконечных устройств через систему передачи данных, связанную с уровнем систем сетевого компьютерного управления, систему пожарной сигнализации с оконечными устройствами обнаружения возгорания/задымления, оповещения персонала, автоматической выдачи сигналов управления на системы автоматического пожаротушения, оповещения, дымоудаления, связанную через систему передачи данных с уровнем систем сетевого компьютерного управления, систему контроля и управления доступом с оконечными устройствами средств контроля доступа, через систему передачи данных связанную с уровнем систем сетевого компьютерного управления, включающего автоматизированные рабочие места и удаленные рабочие места, центральный и резервный серверы, блок сбора, обработки реакции системы сетевого компьютерного управления на изменения обстановки и внешние воздействия на уровне систем, причем оконечные устройства системы обнаружения и защиты от проникновения включают периметровое вибрационное средство обнаружения, содержащее корпус, в котором установлен усилитель заряда, выполненный с возможностью соединения его входа с двумя чувствительными элементами и соединенный с дифференциальным усилителем с программируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу полосового фильтра и входу фильтра низкой частоты, а выход полосового фильтра подключен к входу фильтра низкой частоты и входу фильтра высокой частоты, причем выход усилителя заряда, выходы фильтров низкой частоты и фильтра высокой частоты подключены к входам микропроцессора-контроллера, к выходам которого подключены два генератора импульсов тревоги, при этом микропроцессор-контроллер выполнен с возможностью разделения сигнала по пяти программно-реализованным в нем каналам обработки сигнала и дальнейшего их объединения в две группы сигналов с выводом каждой группы на отдельный выход микропроцессора-контроллера и на свой генератор импульсов тревоги.
Недостатком известного решения следует признать возможность работы только со "своими" датчиками. Отсутствие единого конструктива для размещения оборудования различных подсистем, отсутствие единой системы питания. Два последних пункта, по сути, отдаются на откуп проектировщикам, которые сами должны выбрать решение задачи.
Данное техническое решение принят в качестве ближайшего аналога.
Техническая проблема, решаемая использованием разработанного сервера, состоит в разработке ассортимента охранных систем.
Технический результат, достигаемый при реализации разработанного технического решения, состоит в повышении эффективности охраны.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать сервер локального участка периметра интегрированного комплекса безопасности разработанной конструкции. Он содержит корпус, в котором установлены источник питания на 48 - 56В, источник питания на 24В, магистральный коммутатор, содержащий в том и числе оптический порт, блок обработки сигналов с установленным модулем связи и модулем питания, модуль защиты входного напряжения, подключенный к сети электропитания, при этом корпус сервера выполнен в виде двух вложенных друг в друга шкафов, внутренний из которых термостатирован, в нижней части термостатированного корпуса установлена корзина с объединительной платой для установки плат контроллеров, принимающие информацию от периферийным устройств охранно-пожарной и тревожной сигнализаций, охранного телевидения и управления доступом и выполняющие функции коммутации и защиты цепей, в нижней части внешнего корпуса установлены кросс-платы для подключения периферийного оборудования, при этом все кросс-платы имеют заводскую коммутацию с платами контроллеров, установленных в корзине внутреннего корпуса, внутри термостатированного корпуса установлены источники питания, блок обработки сигналов, модуль защиты входного напряжения, блок регулятора температуры, на входе электропитания в сервер установлен модуль защиты сети, вход электропитания подключен через модуль защиты сети к источникам питания 48 - 56В и 24В, выход источника питания на 24В подключен к объединительной плате нижней корзины и к кросс-платам подключения оборудования, требующего питание 24В, выход источника питания 48 -56В подключен к магистральному коммутатору и кросс-платам подключения оборудования, требующего питание 48-56В, к входам блока обработки сигналов подключены выходы контроллеров к входам которых подключаются периферийные устройства охранно-пожарной и тревожной сигнализаций, охранного телевидения и управления доступом, при этом входы магистрального коммутатора выполнены с возможностью подключения выхода блока обработки сигналов, выходов плат видеорегистраторов, а оптический порт магистрального коммутатора подключен к автоматизированному рабочему месту (АРМ) или к оптическому порту другого сервера, выступая при этом в качестве ретранслятора сигналов.
Так же он может дополнительно содержать модуль контроля шлейфов и речевой связи, модуль контроля шлейфов и доступа, модуль концентратора, модуль коммутации сигналов оповещения, модуль питания, плату управления нагрузками, видеосервер для подключения аналоговых видеокамер формата AHD, модуль приемника видеосигналов формата AHD, коммутатор РоЕ для подключения IP видеокамер, SIP VOIP шлюз 4-хканальный.
Сервер разработанной конструкции выполняет функции сбора, обработки и трансляции сигналов, поступающих с датчиков охранно-пожарной и тревожной сигнализаций, охранного телевидения, организации речевой связи и оповещения на локальные участке периметра, предпочтительно, но не исключительно, участков территорий аэропортов, вокзалов.
Сервер предназначен для эксплуатации в диапазоне температур от минус 50°С до 50°С, в условиях воздействия осадков и пыли. Это обеспечивается за счет особой конструкции корпуса, состоящего их двух, вложенных друг в друга шкафов, по типу "матрешки".
Во внутреннем термостатированном корпусе размещено электронное оборудование, внешний герметичный корпус служит для защиты оборудования от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды (осадков, пыли) и в качестве радиатора-теплообменника. В нижней части внешнего корпуса размещены платы подключения цепей питания и линий связи.
Температурный режим во внутреннем корпусе поддерживается следующим образом. При достижении верхнего температурного порога автоматически включается устройство охлаждения - нагнетающий и вытяжной вентиляторы, обеспечивающие охлаждение внутреннего корпуса за счет циркуляции воздуха в пространстве между внешним и внутренним корпусами и теплообмена его с внешней средой. При достижении нижнего температурного порога (0 0С) автоматически включается устройство подогрева. Защита сервера от нагрева прямыми солнечными лучами обеспечивается дополнительным металлическим экраном.
Сервер предназначен для сбора, преобразования и передачи информации на пункт централизованного наблюдения.
Сервер совместно с пунктом централизованного наблюдения обеспечивает следующие функции:
- охранная сигнализация;
- тревожная сигнализация;
- пожарная сигнализация;
- контроль и управление доступом;
- охранное телевидение;
- дуплексная речевая связь;
- оповещение (индивидуальное, групповое, общее);
- управление исполнительными устройствами.
Информация от периферийного оборудования поступает на кросс-платы сервера, выполняющих функции коммутации и защиты цепей. Из кросса вся информация поступает на модули обработки и оцифровки (блок обработки сигналов, видеосервер, VOIP шлюз), где обрабатывается соответствующими модулями, преобразовывается в протокол Ethernet и передается на коммутатор Ethernet.
С коммутатора Ethernet информация по локальной сети поступает на пункт централизованного наблюдения (ПЦН) другим потребителям.
Команды управления, речевая связь и звуковое оповещение со стороны пункта централизованного наблюдения поступают через коммутатор на модуль связи. С модуля связи информация идет на соответствующие контроллеры блока обработки сигналов, откуда после преобразования поступает (через кросс-платы подключения) на внешние устройства.
Сервер сохраняет свою работоспособность при значении входного напряжения от 160 до 250В. На входе сервера установлен модуль защиты сети, который обеспечивает защиту сервера от импульсных бросков по входу 220В. Он является самовосстанавливающимся устройством, при защите от импульсных бросков в пределах указанных параметров. Конструктивно модуль расположен с правой стороны внутреннего шкафа, выше вводного автомата. Индикатор сети ~220 В модуля выведен наружу внутреннего шкафа.
Датчик контроля входного напряжения представляет собой электронное реле с сухими контактами и оптронной развязкой. При нормальном напряжении сети выходные контакты модуля замкнуты. В случае снижения напряжения ниже 160В, контакты размыкаются. Светодиод на плате модуля горит при нормальном напряжении сети, мигает при пониженном и не горит при отсутствии напряжения. Выход датчика контроля входного напряжения подключены на клеммы модуля связи, который передает информацию о состоянии входного напряжения сервера на автоматизированное рабочее место дежурного пульта управления.
Кросс сервера предназначен для коммутации всех сигнальных линий и цепей питания внешних устройств:
- видеокамер внешнего и внутреннего исполнения;
- прибора приемно-контрольного охранно-пожарного (ППКОП);
- шлейфов сигнализации;
- охранных извещателей;
- устройств экстренного вызова;
- управляемых устройств;
- аналоговых телефонов.
Кросс расположен в нижней части внешнего корпуса сервера. В кросс устанавливают платы подключения соответствующих модулей обработки. Платы подключения осуществляют коммутацию внешних цепей, а также защиту цепей от наведенного импульсного напряжения. Коммутация плат подключения модулей (кросс-плат) осуществляется плоскими кабелями с разъемами типа IDC.
Блок обработки сигналов (БОС) предназначен для приема и обработки сигналов, поступающих от периферийных устройств охранно-пожарной и тревожной сигнализаций, охранного телевидения и управления доступом, и передачи на периферийные устройства команд управления от пункта централизованного наблюдения.
БОС построен по модульному принципу. Каждый модуль, входящий в БОС, имеет определенное функциональное назначение. При необходимости увеличение количества параметров в функции охранного телевидения (например, число видеокамер) достаточно нарастить число соответствующих видео модулей. Это обеспечивает гибкое построение интегрированной системы безопасности под конкретные нужды заказчика.
В состав БОС входят:
- кросс-плата с 15 слотами для подключения модулей;
- модуль связи;
- модуль питания МП-1.
Для расширения функциональных возможностей сервер дополняется модулями наращивания, входящими в комплект поставки, определяемой необходимыми функциями:
- модуль питания МП-3;
- модуль концентратора (интерфейса RS-485) - МК;
- модуль контроля шлейфов и речевой связи - МС;
- модуль контроля шлейфов и доступа - МШД;
- модуль контроля шлейфов и речевой связи - МШРС;
- модуль контроля доступа МКД-624
- модуль приемника видеосигналов на 4 канала - ПВС-4;
- модуль коммутации сигналов оповещения МКСО-.
Модуль связи (МС) предназначен для сбора информации от модулей обработки сигналов, преобразования ее в протокол 100Base Т Ethernet и передачу информации через коммутатор в локальную сеть. Кроме этого, МС контролирует вскрытие дверцы сервера и производит оцифровку сигнала датчика напряжения входной сети. Эта информация также передается по локальной сети на ПЦН.
Модуль питания МП-1 предназначен для обеспечения необходимым напряжением питания модулей, установленных в БОС, а также других устройств. МП-1 формирует напряжения значением 5; 7,5; 12; 27 В и током соответственно 1,5; 1,5; 1,0; 1,1 А.
МП-1 имеет настраиваемые выходы «5/7, 5/12» и не настраиваемые выходы. Установка выходного напряжения настраиваемого выхода источника питания производится замыканием джампером соответствующих контактов разъема ХР1. При неустановленном джампере на выходе клеммной колодки устанавливается напряжение значением 5 В.
Модуль питания МП-3 предназначен для питания коммутаторов Ethernet, видеосерверов и других устройств напряжением 5; 7,5; 12 В и током соответственно 1,5; 1,5; 1,0 А. 19
В состав МП-3 входят 3 импульсных источника питания с настраиваемыми выходами. Установка выходного напряжения настраиваемого выхода источника питания производится замыканием джампером соответствующих контактов разъемов. При неустановленном джампере на выходе клеммной колодки устанавливается напряжение значением 5 В.
Модуль концентратора (МК) предназначен для сбора информационных сообщений по линии интерфейса RS-485 от адресных ППКОП и передачи на ППКОП команд управления, а также для обеспечения обмена речевыми сообщениями между ПЦН и ППКОП.
Преобразованная информация от ППКОП поступает на модуль связи и далее на коммутатор.
МК имеет 4 порта интерфейса RS-485 с элементами второй ступени защиты от наведенного в линии напряжения (грозозащита).
Модуль контроля шлейфов и речевой связи (МШРС) предназначен для контроля шлейфов охранно-пожарной и тревожной сигнализации, организации двухсторонней адресной речевой связи с устройствами переговорными и передачи сигналов оповещения на МКСО-4.
Модуль контроля шлейфов и доступа (МШД) предназначен для контроля шлейфов охранно-пожарной и тревожной сигнализации и управления контактами реле.
Магистральный коммутатор предназначен для сбора информации со всех Ethernet портов сервера и передачи их в локальную сеть на АРМ.
Плата управления нагрузками (ПУН) предназначена для коммутирования напряжений питания модулей сервера. В сервере эта плата коммутирует напряжение питания видеосерверов и питания видеокамер.
ПУН состоит из двух реле, управляемых дистанционно из АРМ. Настройки управления реле производятся в АРМ АБД. По команде из АРМ реле могут отключать питание видеосерверов и видеокамер для уменьшения тока потребления при работе от резервного источника питания. Связь ПУН с АРМ осуществляется по сети Ethernet. Конфигурирование IP адреса ПУН производится с использованием программы "ncp.ехе" аналогично конфигурированию IP адреса модуля связи нового образца.
VOIP шлюз служит для подключения аналоговых телефонов в систему IP телефонии. VOIP шлюз имеет 4 порта FSX для подключения аналоговых телефонов и порт Ethernet для подключения к коммутатору.
Блок регулятора температуры и плата нагрева предназначены для поддержания температурного режима во внутреннем отсеке сервера в пределах от 0 до +60°С.
Блок регулятора температуры выполняет следующие функции:
- формирует напряжение 220В на плату нагрева при снижении температуры во внутреннем отсеке сервера ниже 0°С;
- формирует напряжение значением 27 В для питания двух вентиляторов охлаждения при превышении температуры во внутреннем отсеке сервера значения + 38±3°С;
- осуществляет включение сервера (подачу напряжения 220 В на источник питания) при отрицательных температурах только после прогрева сервера с использованием платы нагрева и достижении температуры во внутреннем отсеке сервера значения 0±3°С.
Сетевое напряжение 220 В частотой 50 Гц подается через автоматический выключатель на блок терморегулятора. Рядом с выключателем сети расположен индикатор сети с платой грозозащиты.
При первом включении, если при подаче питания на сервер, температура во внутреннем отсеке сервера ниже 0±3°С, то напряжение 220В подается только на плату нагрева, при этом источник питания остального оборудования сервера отключен от сети. Как только температура во внутреннем отсеке сервера превысит 0±3°С, то блок терморегулятора подает напряжение 220 В на источник питания сервера и одновременно отключает напряжение от платы нагрева. В дальнейшем, при понижении температуры во внутреннем отсеке ниже 0±3°С плата нагрева будет включаться без отключения источника питания сервера. Сервер выполняет ряд функций:
1. Конструктивные особенности корпуса позволяют защитить расположенное внутри электронное оборудование от внешних воздействий. Сервер рассчитан для работ при температурах от минус 50 до плюс 50°С. При этом, если защитить от отрицательных температур достаточно легко (обклейка внутреннего корпуса, установка подогрева, то эти же решения становятся проблемой при высоких положительных температурах.
Решение для плюс 50°С заключается в том, что внутренний корпус практически полностью изолирован от внешнего и крепится к нему в 4-х точках. При этом внешний корпус при установленном внутреннем корпусе становится разделен на две половины.
В результате, при повышении температуры во внутреннем корпусе, включаются два вентилятора. Один приточный, второй вытяжной. Вытяжной начинает вытягивать горячий воздух из внутреннего корпуса. Горячий воздух, попадая во внешний корпус, по закону физики, поднимается вверх и соприкасаясь с наружными стенками внешнего корпуса остывает. Далее, опускаясь вниз он втягивается приточным вентилятором во внутренний корпус. Так происходит охлаждение. Испытания показали, что при таком методе вентиляции, разница температур между улицей и внутренним корпусом достигает максимум +10°. Дополнительной защитой от прямых солнечных лучей являются экраны, крепящиеся к наружному корпусу.
Во внутреннем корпусе сервера располагается вся электроника. За счет максимальной интеграции один сервер может решать задачи по системам охранной и тревожной сигнализации, системе контроля доступа, речевой связи, системе оповещения, системе видеонаблюдения, системе управления дежурным освещением или любыми исполнительными устройстве на участке периметра протяженностью до 800 метров. Данная цифра получается исходя из количества видеокамер, подключаемых к одному серверу - 20 шт. и шаге установки видеокмер - 40 метров.
Так же сервер обеспечивает питанием всю подключаемую переферию. Имея в своем составе широкий выбор источников питания (DC 12В, 24В, 48В) он позволяет запитать практически любое подключаемое оборудование. Причем количество выходов питания практически равно количеству входов для подключения оборудования. Это означает, что каждый потребитель может быть запитан от индивидуального защищенного выхода питания.
Сервер может работать как с аналоговыми так и с цифровыми устройствами. Поскольку рынок периферии достаточно насыщен, мы даем возможность подключать практически любое устройство выбранное заказчиком.
Исполнение контроллеров по модульному принципу упрощает ремонт и переконфигурирование серверов. Любой из контроллеров можно свободно переставлять в любой из серверов. Кроме того, разделение контроллеров на два модуля, один из которых является платой подключения с клеммами для подключения перифирии, а второй платой с "мозгами", позволяет производить замену вышедшего из строя контроллера без необходимости отсоединения всех проводов идущих из вне. Это существенно упрощает и ускоряет проведение ремонтных работ.
Использование оптических линий связи и оцифровка всех аналоговых сигналов в сервере позволяет передавать всю информацию о подключенной периферии и давать команды управления, диагностики или конфигурирования с АРМ удаленного на десятки и сотни километров от сервера. По сути к серверу необходимо подвести две линии, одна питания 220 В, вторая связи - оптика. Имея в своем составе магистральный коммутатор уровня L2, сервера можно объединять в кольцо. При этом каждый из серверов может использоваться и как повторитель сигналов от предыдущих серверов.