§ 1. Особенности построения и тенденции развития современных технических средств охранной сигнализации (тсос)

Решение задач обеспечения безопасности объектов все в большей мере опирается на широкое применение технических средств охранной сигнализации. При выборе и внедрении ТСОС на объектах уделяется особое внимание достижению высокой защищенности аппаратуры от ее преодоления. Производители ТСОС предлагают различные способы реализации этой задачи: контроль вскрытия блоков, автоматическая проверка исправности средств обнаружения и каналов передачи информации, защита доступа к управлению аппаратурой с помощью кодов, архивирование всех возникающих событий, защита информационных потоков между составными частями ТСОС методами маскирования и шифрования и др. Как правило, современные ТСОС имеют одновременно несколько степеней защиты.

Таким образом, одной из главных задач при проектировании ТСОС является создание средств защиты от обхода их злоумышленником и это является сложнейшей многоплановой задачей.

Системы охранной сигнализации фиксируют факт несанкционированного доступа на охраняемую территорию, передают сигнал тревоги, например, на пульт охраны и включают исполняющие устройства.

включают:

• датчики;

• пульт-концентратор;

• исполняющие устройства.

Датчик – чувствительный элемент, преобразующий контролируемый параметр в электрический сигнал.

Особенность датчиков для систем охранной сигнализации состоит в том, что они регистрируют, в основном, неэлектрические величины. Измерение неэлектрических величин – сложная задача и при этом датчики должны обеспечивать высокую надежность и достоверность контроля. Надежность датчиков обеспечивается, в основном, цифровыми методами обработки сигналов. Датчики объединяются в зоны. Под зоной понимается один или несколько датчиков, охраняющих определенный объект или участок объекта.

Пульт-концентратор – центральное устройство системы охранной сигнализации. Он выполняется на базе микропроцессора. Все функции системы определяются программой микропроцессора. Параметры программы задает пользователь, в зависимости от его полномочий, со специального пульта. Пульты-концентраторы могут подключаться к персональным ЭВМ для обработки и регистрации сигналов тревоги, автоматического анализа состояния датчиков и функционирования всей системы. Пульты-концентраторы могут принимать и передавать сообщения по телефонной сети через коммуникационный модуль в автоматическом режиме.

Большинство систем охранной сигнализации дополняются датчиками пожарной безопасности. Наиболее развитые системы могут включать другие подсистемы и дополняться, например, пультами дистанционного управления.

По способу подключения датчиков к пультам-концентраторам охранные устройства разделяются на проводные и беспроводные.

В проводных системах связь между всеми устройствами системы осуществляется по кабелю. При высокой надежности проводных систем они менее гибкие, чем беспроводные.

В беспроводных системах каждый датчик оснащается собственным передатчиком, а пульт-концентратор – многоканальным приемником. Приемник и передатчик могут быть встроенными, либо выполненными в виде отдельных модулей. Беспроводные системы охранной сигнализации более удобны при монтаже и использовании. Они могут дополняться сервисными устройствами дистанционного управления.

Очевидно, создание программно-аппаратных средств защиты ТСОС от обхода невозможно без глубоких и исчерпывающих знаний о структуре построения, функциональных возможностях и принципах работы ТСОС.

Динамика мирового развития ТСОС диктует необходимость изучения структурного и функционального построения не только современных ТСОС, но и отслеживание тенденций развития аппаратуры в перспективе. Такой мониторинг позволяет проводить упреждающие разработки ТСОС, аналоги которых ожидаются к появлению в ближайшее время.

Технические средства охранной сигнализации входят в состав комплекса технических средств охраны наряду с техническими средствами наблюдения, средствами управления доступом и вспомогательными средствами, объединенными общей оперативно-тактической задачей. Как правило, это автоматизированные системы охраны.

В свою очередь комплекс ТСО в совокупности с инженерными средствами охраны, объединенные для решения общей задачи по охране объекта, образуют законченный комплекс инженерно-технических средств охраны.

Под комплексом ТСОС понимается совокупность функционально связанных средств обнаружения, системы сбора и обработки информации и вспомогательных средств и систем, объединенных задачей по обнаружению нарушителя.

Под системой сбора и обработки информации (ССОИ) понимается совокупность аппаратно-программных средств, предназначенных для сбора, обработки, регистрации, передачи и представления оператору информации от средств обнаружения, для управления дистанционно управляемыми устройствами, а также для контроля работоспособности как средств обнаружения, дистанционно управляемых устройств и каналов передачи, так и работоспособности собственных составных элементов.

Аппаратура ССОИ подразделяется на:

- станционную, осуществляющую прием, обработку, отображение и регистрацию информации, поступающей от периферийной аппаратуры ССОИ, а также формирование команд управления и контроля работоспособности;

- периферийную, осуществляющую прием информации от средств обнаружения, ее предварительную обработку и передачу ее по каналу передачи на центральную станционную аппаратуру, а также прием и передачу команд управления и контроля работоспособности.

Структура типовых вариантов построения комплексов ТСОС определяется распределением логической обработки информации от средства обнаружения (СО) между станционной аппаратурой и периферийными блоками, а также способом связи между ними и средством обнаружения. На выбор варианта структуры построения комплекса главным образом оказывают влияние следующие факторы:

- качественный и количественный состав обслуживаемых СО и ПБ;

- степень централизации управления ССОИ;

- структурные особенности охраняемых объектов;

- стоимостные и надежностные факторы.

Известны следующие основные способы соединения станционной аппаратуры с периферийными блоками и СО:

1. Радиальный бесконцентраторный

Как правило, комплексы ТСОС с радиальной бесконцентраторной структурой имеют следующие основные особенности:

- простота исполнения и технического обслуживания аппаратной части;

- подключение каждого СО осуществляется по отдельным цепям электропитания, дистанционной проверки и контроля состояния;

- неисправности, возникающие в линиях связи СО и входных цепях станционной аппаратуры, влияют на работоспособность только отдельного канала сигнализации, что при соответствующей организации охраны не влияет на функционирование всего комплекса ТСОС;

- значительный объем и разветвленность кабельных линий.

2. Радиальный с концентраторами. Назначение концентраторов в ССОИ разного типа может отличаться по различным признакам. Кроме функций увеличения емкости аппаратуры и уплотнения передаваемой информации концентраторы могут служить для объединения средств обнаружения по участкам блокирования, автоматической проверки их работоспособности и обеспечения контроля линии связи.

В отдельных системах кроме названных функций в концентраторы закладываются функции предварительной обработки сигналов от средств обнаружения. Через них же осуществляется и электропитание средств охраны.

К особенностям комплексов ТСОС с радиальной структурой с концентраторами можно отнести следующие:

- при постановке на охрану/снятии с охраны какого-либо канала сигнализации подача/снятие электропитания осуществляется на всю группу каналов, подключенных к одному концентратору, т.е. по одной линии связи осуществляется электропитание концентратора и всех средств обнаружения, подключенных к данному концентратору. Это обстоятельство можно не учитывать при малом энергопотреблении СО и малых расстояниях от СО до станционной аппаратуры, однако оно накладывает жесткие ограничения на сопротивление соответствующих соединительных проводов при значительном энергопотреблении или при большой длине линии связи;

- более высокая стоимость аппаратуры по сравнению с аппаратурой комплексов, построенных по радиальной бесконцентраторной схеме;

- при нарушении связи с концентратором теряется информация о состоянии целой группы СО, подключенной к нему.

Основное достоинство комплексов с такой структурой - относительно низкая стоимость кабельных коммуникаций и относительно короткое время их монтажа.

3. Шлейфовый без концентраторов и с концентраторами.

Работоспособность комплексов ТСОС с шлейфовой структурой в большой степени определяется исправным состоянием линий связи, поскольку возникновение короткого замыкания в линии полностью нарушает работу комплекса, а в случае обрыва в рабочем состоянии остается только та часть комплекса, с которой поддерживается связь. Учитывая данное обстоятельство, в последнее время используется резервирование соединительных линий и узлов. При этом подача электропитания и связь с устройствами комплекса осуществляется по двум независимым шлейфам. Поэтому при выходе из строя одного из них работоспособность комплекса поддерживается за счет другого. Однако в этом случае стоимость кабельных линий и электромонтажных работ увеличивается практически в два раза. Также на работоспособность комплекса ТСОС со шлейфовой структурой большое влияние оказывает организация электропитания СО, так как питание должно подаваться по ограниченному количеству проводов и должен учитываться суммарный ток потребления всех СО и концентраторов.

4. Смешанная или древовидная структура.

Данная структура системы сбора и обработки информации является комбинацией технических средств, соединенных по радиальной и шлейфовой схемам.

Необходимо отметить, что указанные способы связи периферийных блоков и средств охраны со станционной частью ССОИ могут быть использованы и для организации связи СО с ПБ. Связь ПБ с СО также может быть организована посредством локальной сети, имеющей шлейфовую или древовидную структуру.

Для включения средств охраны на общую магистраль локальной сети необходима разработка специальных блоков сопряжения, устанавливаемых рядом с каждым СО и служащих буфером между сетью и стандартизованными выходными/входными цепями СО в виде контактов реле. Однако, зачастую стоимость такого устройства может быть соизмерима со стоимостью некоторых СО и будет превышать выигрыш в стоимости, получаемый за счет сокращения длины кабелей связи.

При выборе структуры построения комплекса ТСОС и соответствующей аппаратуры ССОИ учитываются:

- категория объекта, оснащаемого комплексом;

- затраты на оборудование объекта;

- уровень подготовленности персонала, которому предстоит работать с устанавливаемым комплексом;

- время поиска и устранения неисправностей и надежность линии связи.

Для комплексов относительно небольшой емкости, как правило, используется радиальная схема соединения периферийных устройств и средств обнаружения со станционной аппаратурой, а для комплексов большей емкости - шлейфовая с концентраторами сигнализационной информации. При этом обработка информации должна осуществляться преимущественно в концентраторах, объединенных со станционной частью по шинной структуре.

Как правило, наиболее предпочтительным является смешанная структура построения комплексов ТСОС:

- для наиболее важных участков блокирования - радиальная структура;

- для менее важных помещений - шлейфовая/магистральная структура.

Отличительной особенностью построения комплексов ТСОС, содержащих многие типы средств обнаружения, являются способы адаптации ССОИ к конкретным типам контролируемых ею СО. При сопряжении СО и ССОИ необходимо согласовать следующие стыковочные параметры:

- напряжение электропитания СО;

- время неустойчивого состояния выходных контактов СО после подачи на него напряжения электропитания;

- тип дистанционной проверки работоспособности СО.

В целях осуществления контроля за действиями оператора по управлению комплексом ТСОС и для удобства оперативной работы в состав комплекса вводится аппаратура хранения и документирования информации. Наибольшее распространение получили накопление информации в специальном оперативном запоминающем устройстве или на жестком диске ПЭВМ с возможностью вывода информации на буквенно-цифровой индикатор и ее распечатывания.

Однако введение в состав комплекса устройств документирования требует предусматривать блоки автоматики, предназначенные для логической обработки и подготовки сигналов управления блоками цифро-печатающего устройства. В последнее время для документирования и систематизации сигнализационной информации в состав ССОИ вводится блок стыковки с ПЭВМ. Сигнализационная информация из ОЗУ ССОИ через этот блок передается в ПЭВМ, где ее можно систематизировать:

- по выбранным каналам;

- по выбранному интервалу времени;

- по видам сообщений.

В комплексах ТСОС передача информации между средствами обнаружения, периферийными устройствам и станционной частью ССОИ может осуществляться по линиям связи разного типа. В зависимости от используемого типа линии связи различают следующие комплексы ТСОС;

- с проводными линиями связи;

- с радиоканалами связи;

- с оптоволоконными линиями связи;

- со специальными линиями связи.

В большинстве современных комплексов ТСОС используются проводные линии связи. В качестве проводных линий могут использоваться специально проложенный кабель, телефонные линии - свободные и занятые, электросеть, телевизионные кабели.

В мобильных комплексах, как правило, обеспечивается организация радиолинии связи между блоками ТСОС. Радиоканалы могут использовать разные частоты, виды модуляции и мощности передатчика. Во всех случаях применения радиолинии связи необходима подача автономного электропитания на периферийные блоки, а значит и на средства охраны.

В ближайшее время в связи с непрерывным снижением стоимости услуг и оборудования систем сотовой связи с большой вероятностью можно предположить, что для передачи данных между устройствами комплекса ТСОС все более широко использоваться каналы сотовой связи. Но этого может и не произойти, если не будут найдены надежные способы защиты сотовой связи при их использовании в системах безопасности и не будут найдены способы обеспечения надежности такой связи.

Использование сотовых систем связи оправдано в случаях, когда необходимо снизить габариты аппаратуры, уровень собственных электромагнитных излучений, а также когда нужно обеспечить большую площадь действия системы. Параметры канала передачи данных позволяют обеспечить передачу речевой или малокадровой видеоинформации, что позволяет реализовать дополнительные функции обеспечения безопасности.

При организации передачи данных по каналам сотовой связи в системах безопасности стационарных объектов обеспечиваются гибкие алгоритмы опроса датчиков, полная автономность обеспечения работоспособности системы. Диспетчерский центр контролирует работоспособность системы путем периодического опроса состояния датчиков. Сигнал тревоги поступает на пульт с задержкой не более 20 с.

В современных линиях передачи информации находят применение и волоконно-оптические линии связи, построенные на основе волоконных световодов. Они по сравнению с проводными линиями связи обладают рядом преимуществ:

- высокая скрытность передачи данных;

- высокая скорость передачи данных;

- высокая помехозащищенность и нечувствительность к электромагнитному излучению;

- малая масса.

Наиболее дорогими компонентами волоконно-оптических систем по сравнению с электрическими проводными являются - разъемы, кабели, коммутаторы, ответвители, переключатели и т.п.

В связи с этим стоимость оптоэлектронных узлов комплексов ТСОС в настоящее время дороже в 3...5 раз их проводных аналогов. Причем, в комплексах с оптоволоконным каналом обмена данными необходима организация автономного электропитания каждого ПБ и СО.

По указанным причинам в настоящее время оптоволоконные линии связи редко используются в комплексах ТСОС стационарных объектов.

На ряде охраняемых объектов требуется применение комплексов ТСОС с высокой степенью защиты соединительных сигнализационных линий от несанкционированного внедрения. В настоящее время для этих целей, как правило, используются ССОИ, обеспечивающие защиту сигналов, передаваемых по линии связи между средствами охраны и ССОИ.

Часто требуется организация охраны ряда рассредоточенных объектов. В этом случае используется система централизованной охраны, как правило, привязанная к станционной и линейной аппаратуре городской телефонной сети и осуществляемая с помощью систем передачи извещений (СПИ). Посредством СПИ информация передается на диспетчерский пункт централизованной охраны.

Под системой передачи извещений понимается совокупность совместно действующих технических средств для передачи извещений о проникновении на охраняемые объекты, служебных и контрольно-диагностических извещений, а также для передачи и приема команд телеуправления.

Структурная схема системы с централизованным наблюдением представлена на рисунке

Объектовое оконечное устройство - это составная часть СПИ, устанавливаемая на охраняемом объекте для приема извещений от ПКП, преобразования сигналов и их передачу по каналу связи на ретрансляторы, а также для приема команд телеуправления от ретранслятора.

Ретранслятор - это составная часть СПИ, устанавливаемая в промежуточном пункте между охраняемым объектом и ПЦО или на охраняемом объекте для приема извещений от объектовых оконечных устройств или других ретрансляторов, преобразования сигналов и их передачи на последующие ретрансляторы или на ПЦН, а также для приема от пульта или других ретрансляторов и передачи на объектовые оконечные устройства или ретрансляторы команд телеуправления.

Пульт централизованного наблюдения - это самостоятельное техническое средство или составная часть СПИ, устанавливаемая на ПЦО для приема от ретрансляторов извещений, обработки, отображения, регистрации полученной информации, а также для передачи на ретрансляторы и объектовые оконечные устройства команд телеуправления.

По типу используемых линий связи следует выделить СПИ, использующие:

- линии телефонной сети;

- радиоканалы;

- специальные линии связи;

- комбинированные линии связи и др.

Можно утверждать, что в ближайшие годы область охранных технологий продолжит свое бурное развитие, продолжится широкое внедрение передовых средств микропроцессорной и вычислительной техники. Благодаря развитию элементной базы все большее применение при построении отдельных устройств и узлов современных комплексов ТСОС будут находить цифровые электрические схемы, особенно на основе микроконтроллеров.

В системе сбора и обработки информации микроконтроллеры позволяют значительно упростить создание схем обработки информации от СО, от элементов, контролирующих состояние системы, от устройств ввода/вывода за счет разработки специального программного обеспечения. Это, в конечном итоге, заметно снижает габаритные размеры, стоимость и увеличивает унифицируемость систем, что легче и дешевле переработки принципиальных схем узлов ССОИ).

Применение цифровой элементной базы при построении СО позволяет реализовать более оптимальные алгоритмы обработки сигналов от чувствительных элементов СО, что, в свою очередь, приводит к улучшению тактико-технических характеристик, таких как:

- вероятность обнаружения;

- вероятность ложного срабатывания;

- наработка на ложное срабатывание.

Кроме того, отчетливо проявляются тенденции снижения энергопотребления, излучаемых мощностей, габаритных размеров, стоимости СО, улучшения маскирующих свойств СО.

В перспективе процессы обработки, отображения, хранения и документирования информации, обмена информацией с другими системами будут по-прежнему возложены, в основном, на персональные компьютеры. Применение последних достижений компьютерных технологий позволит создавать интеллектуальные системы охранной сигнализации с высоким уровнем автоматизации. Разработка новых способов отображения вплоть до создания трехмерной графической модели охраняемого объекта, на которой отображены все СО, режимы их работы и состояние, откроет возможность повышения наглядности изображения места проникновения нарушителя и направления его движения. Увеличение объемов сохраняемой информации и новые способы ее обработки позволят создавать автоматизированные базы данных. Управление комплексом технических средств охраны, как правило, будет осуществляться с помощью клавиатуры, манипулятора «мышь», сенсорных экранов.

Таким образом, анализ структурных схем построения и схемотехнических решений отдельных блоков показывает, что в последующие годы технические средства охранной сигнализации будут развиваться в направлении создания многофункциональных аппаратно-программных центров сбора и обработки информации, поступающей от разных подсистем, т.е. в направлении создания единой интегрированной системы безопасности объекта. ТСОС будут обладать универсальностью и гибкостью структуры, адаптивно настраиваться на решение конкретных тактических задач. ТСОС будут становиться все более «интеллектуальными», будет повышаться уровень их автоматизации: они смогут самостоятельно, практически без участия оператора, формировать ответные реакции на потоки поступающих событий.

Интегрированные системы безопасности будут представлять собой аппаратно-программные комплексы с общей базой данных. В качестве устройств управления будут использоваться компьютерные терминалы со специализированным программным обеспечением.

Благодаря интеграции отдельных подсистем, применению компьютера в качестве устройства контроля и управления и развитию соответствующих компьютерных технологий обработки информации будут достигаться:

- высокий уровень автоматизации процессов управления функционированием технической системы обеспечения безопасности и реагирования на внешние события;

- снижение влияния человеческого фактора на надежность функционирования системы;

- взаимодействие аппаратуры разного назначения, исключающее противоречивые команды благодаря организации гибкой системы внутренних приоритетов и/или их адаптивной настройки на происходящие в системе события;

- упрощение процесса управления со стороны оператора интегрированной системой безопасности;

- более высокий уровень разграничения прав доступа к информации;

- повышение степени защиты от несанкционированного доступа к управлению;

- общее снижение затрат на создание ИСБ за счет исключения дублирующей аппаратуры;

- повышение эффективности работы каждой из подсистем и реализация ряда других свойств.