ШЛЮЗОВАЯ КАБИНА

Полезная модель относится к области технических средств безопасности, в частности, к шлюзовым кабинам, предназначенным для предотвращения несанкционированного проникновения на объект, организации автоматического контроля прохода посетителей или сотрудников строго по одному, с одновременным обнаружением у входящих наличия оружия или других запрещенных металлических предметов.
Из уровня техники известны следующие решения.
Так из описания к патенту РФ № 149591 (опубликован 04.03.1997 г.) известна шлюзовая досмотровая кабина в системах контроля и управления доступом, которая содержит встроенные весы для взвешивания досматриваемого во время сканирования и снабжена устройствами персональной идентификации.
За наиболее близкий аналог к патентуемому решению принята конструкция кабины для предотвращения несанкционированного проникновения на объект, которая содержит автоматические двери, металлодетектор, весовую платформу, световую индикацию прохода, систему голосового оповещения, датчик присутствия (см. патент США № 6472984, опубликован 24.10.2002 г.).
Недостатками известных решений и наиболее близкого аналога является низкий уровень безопасности объекта, нерациональное расположение металлодетектора, низкая эксплуатационная эффективность вследствие низкой пропускной способности кабины, низкая степень автоматизации управления элементами кабины.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является устранение указанных недостатков, расширение функциональных возможностей, повышение уровня безопасности и надежности работы конструкции при эксплуатации, улучшение потребительских характеристик.
Техническим результатом патентуемого решения является повышение уровня безопасности объекта, на котором установлена шлюзовая кабина.
Технический результат достигается за счет использования шлюзовой кабины, которая содержит основание, на котором установлен двухзонный контактный мат, боковые стенки в виде остеклённой рамы с возможностью изменения их прозрачности, металлодетектор, установленный внутри боковых стенок, двери, выполненные с возможностью перемещения, и установленные в верхней части шлюзовой кабины блок управления шлюзовой кабиной, датчик присутствия, датчики безопасности, систему голосового оповещения и систему защиты от взлома, связанные с блоком управления шлюзовой кабиной, при этом в качестве датчика присутствия используется ультразвуковой датчик, контролирующий объём внутреннего пространства кабины, в качестве датчиков безопасности используются инфракрасные датчики, расположенные с обеих сторон по внешнему радиусу в облицовке шлюзовой кабины над проходом, и предназначенные для определения помехи, препятствующей свободному ходу створок дверей, и направления сигнала на сервопривод для открытия створок дверей, в случае обнаружения помехи, при этом система защиты от взлома включает в себя пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор, который встроен в корпус серводвигателя и управляет работой запирающего механизма, выполненного в виде электромагнитного соленоида с якорем, блокирующим двери, при этом двери блокируются при попытке несанкционированного открытия.
Выполнение основания, на котором установлен двухзонный контактный мат, позволяет определить наличие только одной персоны в шлюзовой кабине, что способствует повышению уровня безопасности объекта.
Наличие боковых стенок, выполненных в виде остеклённой рамы с возможностью изменения её прозрачности, позволяет в режиме эксплуатации шлюзовой кабины при обострении криминогенной ситуации выбрать подходящую тональность остекления на входе, что обеспечивает повышение уровня безопасности объекта.
Наличие дверей, выполненных с возможностью перемещения по определенным алгоритмам, обеспечивают режим шлюзования, что исключает проход одновременно более одного человека, что обеспечивает повышение уровня безопасности объекта.
Наличие металлодетектора, установленного внутри боковых стенок и не видимый глазу, позволяет организовать гласный и негласный досмотр на пронос металла при проходе через шлюзовую кабину, осуществить проход и досмотр одновременно и на одной площади прохода без образования дополнительных площадей прохода или досмотра, что обеспечивает повышение уровня безопасности объекта и дополнительно увеличит пропускную способность шлюзовой кабины с досмотром.
Наличие системы голосового оповещения позволяет без участия оператора осуществлять управление шлюзовой кабиной в различных ситуациях, что обеспечивает повышение уровня безопасности объекта.
Наличие датчика присутствия, в качестве которого используется ультразвуковой датчик, контролирующий объём внутреннего пространства кабины, позволяет обнаружить оставленные в шлюзовой кабине предметы с целью предотвращения возможных попыток нештатных действий, что обеспечивает повышение уровня безопасности объекта.
Наличие системы защиты от взлома, которая включает в себя пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор, который встроен в корпус серводвигателя и управляет работой запирающего механизма, выполненного в виде электромагнитного соленоида с якорем, блокирующим двери, позволяет блокировать двери только при попытке их взлома, а не при каждом их закрытии, что обеспечивает повышение уровня безопасности объекта и улучшение эксплуатационных характеристик кабины.
Наличие датчиков безопасности, в качестве которых используются инфракрасные датчики, расположенные с обеих сторон по внешнему радиусу в облицовке шлюзовой кабины над проходом, позволяет определить помеху, препятствующей свободному ходу створок дверей, что обеспечивает повышение уровня безопасности объекта и улучшение эксплуатационных характеристик кабины.
В частности, в верхней части внутри шлюзовой кабины установлено устройство для освещения, что обеспечивает повышение уровня безопасности объекта.
В частности, для изменения прозрачности в остеклённой раме используется электрохромная пленка, что обеспечивает повышение уровня безопасности объекта.
Далее решение поясняется ссылкой на фигуры, на которых изображено следующее.
На фиг. 1 – общий вид шлюзовой кабины.
На фиг. 2 – вид верхней части кабины снаружи с серводвигателем и запирающим механизмом.
На фиг. 3 – вид верхней части кабины снаружи с системой голосового оповещения.
На фиг. 4 – вид верхней части кабины изнутри с датчиками присутствия.
Согласно фигурам шлюзовая кабина представляет собой автоматическое устройство из цилиндрического каркаса 1, который состоит из основания, на котором может быть установлен двухзонный контактный мат 2, позволяющий определить наличие только одного человека в шлюзовой кабине, и служит для обеспечения прохода строго по одному человеку, что обеспечивает повышение уровня безопасности объекта. Сигнал от каждой из зон двухзонного контактного мата 2 по отдельности передается на контроллер с модулями расширения, установленный в блоке управления в верхней части кабины.
Непосредственно к основанию шлюзовой кабины крепятся стационарные боковые стенки 3, которые могут быть выполнены в виде остеклённой рамы, по периметру которой выполнен металлический профиль с вертикальными стойками 4. Также между стёкол боковых стенок 3 может быть вклеена электрохромная пленка (не показана на фиг.), которая позволяет изменять прозрачность остекления шлюзовой кабины по команде оператора. Электрохромная или «умная» пленка выполнена из полимерого материала, обладающего способностью при подаче электрического тока изменять свою прозрачность, светопропускаемость. В основе электрохромной пленки лежит жидкокристаллическое вещество, расположенное между двух пластичных слоёв из специального материала. Работой пленки управляет специализированный контроллер, который может быть установлен вне шлюзовой кабины и позволяет изменять светопропускную способность остекления в диапазоне - 75% (выкл.), 7% (вкл.) под воздействием электрического тока. Так в нужный момент по команде оператора исключается видимость событий за шлюзовыми кабинами (со стороны объекта), что позволяет провести невидимую подготовку ответных действий. Кроме этого в случае необходимости задержания злоумышленника в шлюзовой кабине он может быть по команде оператора (с помощью исключения прозрачности стекол) лишен видимости событий за пределами шлюзовой кабины, что значительно ослабляет его оперативные позиции и обеспечивает повышение уровня безопасности объекта.
На одной из боковых стенок 3 шлюзовой кабины может быть расположена и жёстко закреплена кнопка аварийной разблокировки (не показана на фиг.) для разблокировки человеком первой (входной) двери 6 шлюзовой кабины при нештатной ситуации. Вторая (выходная) дверь 7 при этом остается закрытой или закрывается. Сигнал после активации кнопки поступает непосредственно на серводвигатели (не показаны на фиг.), встроенные в верхней части кабины (серводвигатель, управляющий входной дверью 6 – сигнал открытия, серводвигатель, управляющий выходной дверью 7 – сигнал закрытия).
С внешней стороны боковых стенок 3 шлюзовой кабины на профиле с вертикальными стойками 4 встроены световые индикаторы прохода 5, которые имеют два цветовых режима работы: красный – запрещающий и зеленый - разрешающий. Основное назначение индикаторов 5 заключается в отображение режима работы шлюзовой кабины, что обеспечивает удобство при эксплуатации кабины и дополнительно увеличивает пропускную способность шлюзовой кабины. В дежурном режиме индикаторы 5, как со стороны входа, так и со стороны выхода, не горят. При начале санкционированного прохода с внешней или внутренней стороны индикаторы 5 загораются зеленым цветом, с противоположной стороны – красным. В случае блокировки шлюзовой кабины горит запрещающий красный цвет. При принудительной разблокировке шлюзовой кабины горит разрешающий зеленый цвет. Сигнал управления на индикаторы 5 прохода передаётся посредством проводов от контроллера с модулями расширения, установленного в блоке управления.
Внутри шлюзовой кабины закреплены автоматические передвижные двери 6,7 на входе 6 и выходе 7 из шлюзовой кабины и могут быть выполнены в виде створок, которые открываются последовательно, обеспечивая режим шлюзования, что исключает проход одновременно более одного человека. Двери 6,7 могут быть выполнены одностворчатыми - открываются в одну сторону, или двустворчатыми - в противоположные стороны. В верхней части шлюзовой кабины расположено устройство управления дверьми, в качестве которого может быть использован серводвигатель с оптическим энкондером 8, который позволяет с высокой точностью позиционировать, контролировать и регулировать положение створок в фазах окончания закрытия и начала открытия, уменьшая потери времени на эти процессы и дополнительно повышая тем самым пропускную способность шлюзовой кабины. Серводвигатель с оптическим энкондером 8 взаимодействует с контроллером и с модулями расширения, установленными в блоке управления.
Датчики безопасности (не показаны на фиг.) расположены с обеих сторон по внешнему радиусу в облицовке шлюзовой кабины над проходом. В качестве датчиков безопасности могут быть использованы инфракрасные датчики. Они предназначены для определения помехи препятствующей свободному ходу створок дверей 6,7, что обеспечивает повышение уровня безопасности объекта и улучшение эксплуатационных характеристик. Датчики активны только при закрытии створок. При обнаружении препятствия (механической помехи) датчик посредством проводов подает сигнал непосредственно на сервопривод. Двери 6,7 останавливаются и открываются, дальнейшее закрытие двери возможно только после устранения помехи.
Со стороны входа на объект внутри передней части боковых стенок 3 шлюзовой кабины встроен металлодетектор (не показан на фиг.). Основой конструкции металлодетектора являются чувствительные элементы антенн, представляющие собой индукционные катушки малого размера, помещенные в керамический экран, что позволило произвести скрытную установку металлодетектора в элементы шлюзовой кабины. Антенны металлодетектора размещены внутри вертикальных стеновых стоек 4 шлюзовой кабины, выполненных из металлических профилей, перекрывающих проход и закрепленных изолированно от металлических поверхностей шлюзовой кабины. Для исключения механических колебаний чувствительных элементов в процессе работы шлюзовой кабины в крепеже антенн металлодетектора применено демпферное независимое соединение. Для исключения вредных воздействие на работу металлодетектора подвижные элементы конструкции шлюзовой кабины выполнены из композитных материалов и неферромагнитных сплавов. В силу такого конструктивного решения металлодетектора он неподвижен, не виден глазу и может применяться там, где необходимо скрытое обнаружение предметов поиска, содержащих материалы, обладающие ферромагнитными свойствами (оружие и др.). Такое решение позволяет проводить негласный досмотр на наличие металла у входящего, что невозможно реализовать на других шлюзовых кабинах с пристроенным или находящимся внутри кабины металлодетектором.
Гласный досмотр: досмотр, проводимый с помощью металлодетектора, который виден входящему, а результат досмотра слышен и/или видим входящему и окружающим. Негласный досмотр: досмотр, проводимый в шлюзовой кабине со скрытно установленным в конструкции металлодетектором, который не видим входящему и окружающим, никак не обнаруживает себя при работе и не индицирует для входящего и окружающих признаков результатов досмотра. В этом случае результат досмотра индицируется только у оператора и он может (при наличии металла у входящего) как запретить проход (не открыв выходную дверь 7 шлюзовой кабины), так и пропустить посетителя для принятия соответствующих мер позднее.
Негласный досмотр может также повысить эффективность выборочного контроля входящих. В этом случае выборочная проверка входящих проводится без остановки прохода всех, но с последующим принятием мер к нарушителям. Также такое выполнение металлодетектора не требует дополнительной конструкции для металлодетектора (он убран в конструкцию шлюзовой кабины), что снижает общую стоимость реализации шлюзовой кабины с металлодетектором.
Принцип действия металлодетектора основан на регистрации изменения параметров внешнего магнитного поля в контролируемой области пространства при перемещении в ней предмета поиска. Металлодетектор является прибором пассивного типа, он не создает активного излучения во всем диапазоне частот. В силу этих причин металлодетектор не оказывает при досмотре никакого физического воздействия на организм человека, что позволяет проводить многократные (ежедневные) досмотры без малейшего влияния на здоровье человека, а также досматривать людей с установленными внутри организма приборами без воздействия излучаемым полем на их работу.
Предложенное решение и свойства металлодетектора позволяют обеспечить его штатную работу при увеличении ширины прохода до 900мм, что перекрывает существующий разброс ширины выпускаемых шлюзовых кабин (от 550мм до 810мм). Это обеспечивает унификацию технологического процесса изготовления шлюзовых кабин различных размеров, поскольку примененный металлодетектор может быть установлен внутрь конструкции шлюзовых кабин любого типоразмера без всякого изменения конструкции и технологического процесса.
Также проход и досмотр осуществляются одновременно и на одной площади прохода без образования дополнительных площадей прохода или досмотра.
Все преимущества металлодетектора позволяют обеспечить повышение уровня безопасности объекта, а также увеличить пропускную способность шлюзовой кабины в режиме с досмотром. Металлодетектор взаимодействует посредством проводов с контроллером и с модулями расширения.
В верхней части шлюзовой кабины установлена система голосового оповещения 9, которая предназначена для подачи звуковых подсказок посетителю, содержит голосовой модуль и акустический динамик, которые встроены в кабину и взаимодействуют с контроллером через модули расширения. Управляющий контроллер активирует момент звучания того или иного речевого сообщения в соответствии с происшедшими событиями.
Система голосового оповещения 9 воспроизводит речевые сообщения, которые записаны в энергонезависимую память устройства, например:
голосовое сообщение «В шлюзовой кабине находится более одного человека, покиньте шлюзовую кабину» воспроизводится в случае попытки выполнения прохода через шлюзовую кабину более чем одним посетителем;
голосовое сообщение «Помеха в шлюзовой кабине» воспроизводится в случае нарушения алгоритма прохода;
голосовое сообщение «Покиньте шлюзовую кабину и оставьте металлические предметы» генерируется на основании данных встроенного металлодетектора и воспроизводится при попытке проноса посетителем металлических предметов. При этом металлодетектор должен быть включен в соответствующем меню настроек.
Система голосового оповещения 9 позволяет без участия оператора осуществлять управление шлюзовой кабиной в штатных ситуациях: пропускать внутрь посетителя, если нет металлических предметов, или оповещать его о необходимости возврата за пределы шлюзовой кабины командой, эмитирующей голос человека, что способствует повышению уровня безопасности объекта. Также голосовое оповещение посетителя наиболее органично и понятно для посетителя и исключает непонимание и задержки при исполнении.
В верхней части шлюзовой кабины также установлена интеллектуальная система защиты от взлома (не показана на фиг.), благодаря которой передвижная дверь 6 блокируется только при попытке её несанкционированного взлома, а не при каждом её закрытии.
Конструктивной основой технологии интеллектуальной защиты от взлома является использование пропорционально-интегрально-дифференцирующего (ПИД) регулятора, который встроен в корпус серводвигателя, и управляет работой запирающего механизма 10, который жестко закреплен в верхней части кабины и выполнен в виде электромагнитного соленоида с якорем, блокирующим двери 6,7. Суть защиты от взлома состоит в том, что двери 6,7 блокируются только при попытке несанкционированного открытия. Основываясь на постоянном анализе текущих токовых характеристик сервопривода двери 6,7, ПИД-регулятор принимает решение и удерживает запирающий механизм 10 шлюзовой кабины в соответствующем положении (блокировать/деблокировать). В случае возникновения предельного механического воздействия на двери 6,7 по каналу обратной связи ПИД-регулятор подает управляющий сигнал, разрешающий блокировку запирающего механизма 10. Система защиты от взлома позволяет уменьшить время, необходимое для выполнения штатного цикла закрытие/открытие дверей 6,7 и, как следствие, увеличивает пропускную способность шлюзовой кабины, повышает уровень безопасности объекта и дополнительно способствует улучшению эксплуатационных характеристик кабины.
При этом также увеличивается и ресурс работы запирающего механизма 10 поскольку двери 6,7 блокируются только при попытке их взлома, а не при каждом их закрытии.
Для предотвращения попыток оставления посторонних предметов и повышению уровня безопасности объекта, в верхнюю часть шлюзовой кабины вмонтирован по меньшей мере один датчик присутствия 11, в качестве которого может быть использован ультразвуковой датчик, контролирующий объем внутреннего пространства кабины (после выхода из нее человека). Принцип работы датчика присутствия 11 основан на измерении времени прохождения отраженной звуковой волны. Передающая часть посылает сигнал, а приемная часть ловит эхо через определенный промежуток времени. Анализируя промежуток времени, вычисляется расстояние, пройденное звуковыми волнами. Чувствительность датчика присутствия 11 достаточна для определения забытых или преднамеренно оставленных в кабине предметов.
При обнаружении постороннего предмета система передает сигнал, который поступает на контроллер с модулями расширения. Дальнейший сценарий работы шлюзовой кабины определен соответствующими алгоритмами.
Использование датчика присутствия 11 способствует автоматическому обнаружению оставленных в шлюзе предметов террористического характера и предотвращает возможные попытки нештатных действий, изменяющих установленный порядок прохода.
В верхней части шлюзовой кабины встроено устройство для освещения (не показано на фиг.) и служит для обеспечения комфортного прохода, также обеспечивает допустимую видимость происходящего внутри кабины, что также обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик. Режим работы освещения выбирается в соответствующем меню настроек шлюзовой кабины, например, свет горит постоянно, свет горит при проходе, а также наличие в кабине постороннего предмета или её неисправности.
Возможность управления несколькими шлюзовыми кабинами с одного пульта управления, который может быть расположен в непосредственной близости от оператора шлюзовых кабин, обеспечивается использованием в составе оборудования шлюзовой кабины контроллера, микропрограмма которого реализует универсальный коммуникационный протокол ModBus. Такое решение позволяет управлять работой до 8 шлюзовых кабин с одного пульта, получая при этом визуализацию событий, происходящих во всех шлюзовых кабинах. Дополнительно такое решение позволяет улучшить эргономику рабочего места оператора шлюзовых кабин, уменьшив число пультов управления до одного пульта управления. И, кроме этого, помимо функции управления (как это было раньше) появляется возможность визуального контроля и записи событий, происходящих в шлюзовых кабинах, что уменьшает неопределенность в разборе нештатных ситуаций.
Возможность интеграции шлюзовой кабины в систему безопасности здания обеспечивается контроллером шлюзовой кабины, микропрограмма которого реализует универсальный коммуникационный протокол ModBus, применяющийся в системах диспетчеризации. Контроллер обеспечивает двухсторонний обмен данными (команды и события) с внешними системами. Это позволяет реализовать всевозможные сценарии работы шлюзовой кабины в рамках общей системы автоматизации здания.
Обеспечение возможности работы шлюзовой кабины в составе интегрированных систем с внешним (по отношению к оператору) управлением позволяет исключить в необходимых случаях человеческий фактор из процесса принятия решения о результате досмотра входящего человека на наличие у него металла. То есть, таким образом, может быть полностью исключен сговор и пронос запрещенных предметов без регистрации этого события в системе безопасности более высокого уровня. Как итог, обеспечение возможности работы шлюзовой кабины в составе интегрированных систем позволяют изменять режимы работы шлюза без оператора шлюзовой кабины с более высокого уровня управления (например: только на вход, только на выход, с контролем на пронос металла и без этого, с негласной проверкой или без и многие другие).
Шлюзовая кабина работает следующим образом.
Принцип работы шлюзовой кабины заключается в том, что первоначально может быть открыта только одна дверь 6,7 (пара двустворчатых дверей), другая при этом остаётся закрытой.
Дежурным режимом работы шлюзовой кабины является ее положение, когда обе ее двери 6,7 закрыты.
При санкционированном доступе (по команде от оператора или от системы контроля и управления доступом) входная дверь 6 открывается. Далее посетитель должен пройти внутрь и встать на центральную зону двухзонного контактного мата 2.
Если при этом металлодетектор включен, то в момент входа осуществляется определение у посетителя наличие запрещенных металлических предметов.
Конструкция двухзонного контактного мата 2 позволяет беспрепятственно находиться на нем только одному посетителю. После того, как посетитель встал на центральную зону мата 2, входная дверь 6 закрывается. При включенном металлодетекторе эта дверь 6 закроется только при условии отсутствия у посетителя металлических предметов. После того, как входная дверь 6 оказалась закрытой, открывается выходная дверь 7 и человек может выйти из шлюзовой кабины.
Опционально внутрь шлюзовой кабины так же можно установить различные дополнительные устройства идентификации посетителя (кодонаборник, биометрические считыватели по пальцу, лицу и т.д.). В таком случае выходная дверь 7 откроется только после успешной вторичной идентификации посетителя.
Нажатие на кнопку аварийной разблокировки приводит к открытию входной двери 6 и закрытию выходной двери 7 вне зависимости от направления первоначального прохода (наружу или внутрь).
Благодаря совокупности всех конструкционных решений достигается повышение уровня безопасности объекта, расширение функциональных возможностей, повышение надежности работы конструкции при эксплуатации, улучшение потребительских характеристик.