ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ СТРОЕНИЯ ОХРАННОЙ И ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ И ТРЕБОВАНИЯ К НЕЙ. (УКР)

Загальні принципи побудови систем охоронної сигналізації і вимоги до  них.

 Розглянемо загальну структурну схему організації охорони об'єкту з допомогою технічних засобів.

Рис. 1.1. Структурна схема системи охоронної (пожежної сигналізації).

ПВ – пристрій виявлення порушника – джерело первинної інформації про режим (стан) об'єкту, визначає наявність порушників з заданою імовірністю. Ним є охоронний (пожежний) сигналізаційний датчик (оповіщувач), який встановлюється безпосередньо на об'єкті, що охороняється, позначається ДС, ДО, ДП, ОП, ІП.

ППІ – пристрій передачі інформації про виявлення порушення.

Найпростіший пристрій передачі інформації являє собою 2-х (3-х) провідну лінію або радіоканал. Провідна лінія може називатися лінією телесигналізації, лінією пожежної сигналізації або просто – з’єднувальною лінією. Позначається ЗЛ.

ПОВ – пристрій обробки і відтворення інформації про виявлення порушення. Ним є концентратор (сигналізатор, сигнальний пристрій, приймально-контрольний пристрій, пульт управління і індикації, станційний апарат і т. п.), який встановлюється в приміщенні – місці несення служби черговим (оператором). В окремих випадках може встановлюватися об'єктовий приймально-контрольний прилад (ПКП).

СЗОІ – система збору і обробки інформації включає в себе ППІ і ПОВ.

Розглянемо спрощену принципову схему охоронної (пожежної) сигналізації.

До складу кожного структурного елементу схеми сигналізації входить велика різноманітність технічних засобів. Для введення основних понять організації побудови системи охоронної (пожежної) найпростіші з них зображені на рисунку 2.2.

Рис. 1.2. Принципова схема об’єктової охоронної сигналізації.

Сигналізаційний датчик (СД) – призначено для перетворення впливу порушника на чутливий елемент (ЧЕ) на електричний сигнал.

З’єднувальна лінія (ЗЛ) – призначена для передачі сигналу від сигналізаційних датчиків на пристрій обробки і відтворення інформації про їхній стан, в окремих випадках для передачі живлення на СД, а також команд дистанційного контролю їхньої працездатності.

Пристрій обробки і відтворення інформації (ПОВ) – призначено для перетворення сигналу від сигналізаційного датчика на сигнал «ТРИВОГА». Звичайно це звуковий і світловий сигнали.

Принцип роботи охоронної (пожежної) сигналізації засновано на контролі пристроєм обробки і відтворення інформації стану сигналізаційних датчиків і, при їх спрацюванні, видачі сигналу «Тривога» у вигляді звукового і світлового сигналів.

Як правило, на  об’єкті, що охороняється, встановлюється декілька СД. Кола підключення СД на об'єкті можуть включати в себе напівпровідникові діоди, конденсатори, резистори, а також елементи грозозахисту і інші прилади, що виключають безконтрольне проникнення на об’єкт порушника (який застосовує різного роду хитрощі), а також зменшуючи кількість недійсних спрацювань.

Сукупність СД і кіл їхнього підключення на об’єкті утворюють шлейф сигналізації.

В залежності від конструкції сигналізаційні датчики в шлейфі можуть підключатися послідовно,  паралельно або змішано.

Шлейф, підключений до з’єднувальної лінії, утворює промінь сигналізації.

Підключенням двох шлейфів сигналізації паралельно до загальної з’єднувальної лінії променя (для окремих концентраторів) може утворюватися два незалежних канали (наприклад, охоронний і пожежний).

Великі об'єкти, що мають зовнішні периметри (склади, території складів, парків і т. п.) обладнуються периметровими технічними засобами охорони (ТЗО).

Побудова системи охоронної сигналізації.

Сигналізаційне блокування групи об’єктів з підключенням променя сигналізації до одного приймально-контрольного приладу (ПКП) є недоцільним, так як це знижує точність визначення місця порушення. Застосування же декількох ПКП (на кожний об’єкт) підвищує вартість охоронної сигналізації.

Для обладнання технічними засобами охорони групи об’єктів з виводом ліній телесигналізації на один пульт контролю – створюється система охоронної сигналізації на базі концентратора.

Структурно система охоронної сигналізації являє собою набір сигналізаційних датчиків, підключених до радіальної схеми за допомогою з’єднувальних ліній до пульту контролю, обладнаного концентратором.

Рис.1.3. Структурна схема системи охоронної сигналізації.

Пульти контролю можуть бути місцевими (МКП) і централізованого нагляду (ПЦН).

Місцевий пульт контролю обладнується на території об‘єкту, що охороняється  або в центрі території таких об'єктів:

Пульт централізованого нагляду (спостереження) звичайно розташовується на значній відстані від  об'єктів, що охороняються,  обладнується одним або декількома концентраторами і визначає номер місцевого пульту контролю, з якого надійшов сигнал тривоги:

–     в кімнаті чергового по базі і т.п.

Таку систему охоронної сигналізації (з ПЦН) прийнято називати східчастою.

Виходячи з кількості об’єктів, що охороняються, їх категорії і особливості розміщення, складу чергових служб використовуються різноманітного типу концентратори, на базі яких обладнуються різноманітні системи охоронної сигналізації, що дозволять максимально ефективно здійснювати охорону режимних об’єктів.

Основний принцип побудови систем охоронної сигналізації полягає у тому, що технічні засоби охорони призначені для виявлення, а не відвертання вторгнення порушників і служать, як елемент, який доповнює систему охорони об'єктів, а не замінює її.

Вимоги до систем охоронної сигналізації.

1.   При обладнанні системи охоронної сигналізації і виборі технічних засобів охорони необхідно враховувати специфічні вимоги, що подаються до охорони тих або інших об'єктів, їх характер, особливості і важливість.

2.   Єднальні лінії і внутрішня проводка в приміщеннях повинні виконуватися прихованим монтажом у відповідності з технічними вимогами і нормами на влаштуван лінії зв'язку.

Для пепевірки проводки єднальних ліній рекомендується використати металеві труби.

3.   При введенні повітряної єднальної лінії обов'язково повинна встановлюватися стандартний грозозахист.

4.   При сигнализационном блокуванні будівельних конструкцій «на пролом» проводом ПМВ на кожні 10 кв. Метрів поверхні ,що заблокувалася, рекомендується встановлювати распаечную коробку для швидкого виявлення зламаної дільниці блокування.

5.   Технічне обслуговування і ремонт технічних засобів охорони повинні проводити фахівцями, добре що знають що обслуговуються засоби сигналізації і правила техніки безпеки.

6.   Вчасний і якісний контроль за правильною експлуатацією технічних засобів охорони фахівцями.

Призначення ТА класифікація сигналізаційних датчиків.

Призначення.

Обов'язковим елементом будь-якого сигналізаційного пристрою є пристрій виявлення. Найпростіші пристрої виявлення охорони режимних приміщень - це сигналізаційні датчики (СД).

Сигналізаційний датчик - це спеціальний технічний пристрій, що автоматично виробляє електричний сигнал при наявності зовнішнього впливу на його чутливий елемент (порушником, високою температурою газів при пожежі і т.п.).

СД встановлюються безпосередньо на об'єктах, що охороняються для сигналізаційного блокування найбільш вразливих місць приміщень (дверей, вікон, стін, стель, підлог, коридорів і т.п.), шаф, сейфів, вітрин і т.п. В деяких випадках блокуються зовнішні периметри об'єктів, внутрішній обсяг приміщень.

Самі по собі СД не можуть відображати інформацію про свій стан в зручному для людини вигляді (світло, звук), вони лише перетворюють механічний, тепловий і т.д. вплив на чутливий елемент в електричний сигнал з параметрами, зручними для передачі по лінії телесигналізації і для подальшої обробки концентраторами. Дія цих датчиків заснована на використанні різноманітних фізичних явищ, тому конструктивне виконання СД може бути різним.

Найпростіший датчик являє собою замкнуту або розімкнуту пару контактів.

Більш складний датчик поєднує в собі чутливий елемент (ЧЕ) і електронну апаратуру. Для розуміння ролі і місця сигналізаційних датчиків, що використовуються в охороні об’єктів наведемо їхню класифікацію.

2.2 Класифікація сигналізаційних датчиків.

Сигналізаційні датчики мають велику сітку розгалужень відносно принципів дії, використання, будови і т.і. Для короткої характеристики і порядку використання сигналізаційних датчиків, що використовуються в прикордонних військах України, слід навести наступну класифікацію:

за призначенням:

·                    Охоронні (ДО) – для організації систем (шлейфу, каналу) охоронної сигналізації;

·                    Пожежні (ДП) – для організації системи (шлейфу, каналу) пожежної сигналізації.

за принципом дії:

за загальним принципом дії сигналізаційні датчики поділяються на генераторні і параметричні.

Генераторні – це такі датчики, в яких електричний сигнал спрацювання виробляється (генерується) безпосередньо чутливим елементом при дії на нього.

В подальшому отриманий сигнал посилюється і обробляється електричним блоком датчика.

Параметричні – датчики, чутливий елемент яких змінює свої електричні параметри (опір, ємність, індуктивність і т. п.) при зовнішніх діях на нього.

Для реєстрації зміни електричних параметрів чутливий елемент зондується безперервними або періодичними сигналами спеціального генератора (постійного, змінного або імпульсного струму). За результатами порівняння сигналів з чутливого елементу і опорних сигналів (з генератора) робиться висновок про факт порушення.

За типом і за фізичними принципами дії чутливого елементу сигналізаційні датчики мають велику кількість зразків, основні з яких представлені на рисунку

за видом вихідного сигналу:

в залежності від конструктивного виконання сигналізаційні датчики можуть бути:

–     з релейним (контактним) виходом – датчики, при спрацюванні яких замикаються (розмикаються) їх контакти (у механічних датчиків), або контакти вихідного реле електронного блоку (у електронно-механічних датчиків);

–     з потенційним виходом – датчики, сигнал спрацювання яких видається у вигляді зміни рівня напруги;

–     з логічним виходом – датчики, сигнал спрацювання яких являє собою двійковий код (послідовність логічних «0» і «1»).

Рис.2.1. Класифікація сигналізаційних датчиків.

Висновок. Знаючи класифікацію сигналізаційних датчиків досить легко визначитись з необхідним комплектом для встановлення на об’єктах, що охороняються.

Будова і принцип роботи основних сигналізаційних датчиків

3.1. Будова та принцип дії електроконтактних датчиків.

У системах охоронної і пожежної сигналізації Державної прикордонної служби України найбільш широко застосовуються недорогі і надійні сигналізаційні датчики електроконтактного типу. Розглянемо деякі з них.

Охоронні датчики.

Датчик електроконтактний ДЕК-2 .

Цей датчик призначено для сигналізаційного блокування дверей, вікон, шухляд столів і т.п., виготовлених з будь-яких матеріалів (допустимо і фероматеріалів), що мають рухому і нерухому частину.

Загальну будову ДЕК-2 зображено на рисунку 3.1.

 Рис. 3.1. Загальна будова ДЕК-2.

Принцип роботи датчика засновано на розмиканні електричного кола, що проходить через його рухомі контакти. При спробі проникнення на об’єкт, наприклад, через двері шляхом відкриття їх рухомої частини, шток, що звільнився, під дією пружини висувається і розмикає контакти датчика.

Аналогічну будову і принцип роботи мають сигналізаційні датчики ДЕК-3, ВК-200, ВК-211, МК-1/1.

Ці прості за будовою і порівняно недорогі датчики мають істотний недолік – малий ресурс роботи ( в середньому 50000 спрацювань), який частково усунено в датчиках магніто-контактного типу.

Датчик магніто-контактний  (ДМК-2).

Цей датчик призначено для сигналізаційного блокування дверей, вікон, шухляд столів і інших подібних об'єктів, виконаних з немагнітних матеріалів.

Загальну будову датчика зображено на рисунку 3.2.

Рис. 3.2. Загальна будова ДМК-2.

Принцип роботи датчика засновано на розмиканні електричного кола шлейфа сигналізації, що проходить через магніто-керовані контакти (КЕМ-2) датчика при вилученні від них постійного магніту, закріпленого на рухомий частині об’єкту. Контакти, що утримуються полем постійного магніту розходяться і розмикають електричне коло сигналізації.

Аналогічну будову і принцип роботи має сигналізаційний датчик Д9-Р17. Проте корпус цього датчика виготовлено зі сталі, завдяки чому він може монтуватися і на об’єктах з фероматеріалів.

Датчик інерційний магніто-контактний (ДІМК).

Цей датчик призначено для сигналізаційного блокування скляних поверхонь (вікон, дверей, вітрин і т.п.).

Загальну будову датчика зображено на рисунку 3.3.

Рис. 3.3. Загальна будова ДІМК.

Датчик приклеюється до скла або притискається до нього спеціальною пружиною.

Принцип роботи датчика засновано на розмиканні електричного кола шлейфа сигналізації, що проходить через магнітокеровані контакти датчика при вилученні від нього постійного магніту на рухомій латунній пластинці, викликаного вібрацією скла, або при його руйнуванні.

Пожежні датчики.

Датчик температурний легкоплавкий (ДТЛ).

Цей датчик призначено для обладнання об’єктів, режимних приміщень і т.д. шлейфами пожежної сигналізації.

Загальну будову датчика зображено на рисунку 3.4.

Рис. 3.4. Загальна будова ДТЛ.

Принцип роботи датчика заснований на розмиканні електричного кола шлейфа пожежної сигналізації, що проходить через підпружинені спаяні пластини, внаслідок розм’якшення припою при нагріванні до 92⁰С від полум’я пожежі.

Цей датчик одноразової дії через те, що після запаювання контактів температура плавлення припою змінюється у вищий бік, що не дає можливості використовувати його в подальшому.

Магнітоконтактний датчик “ИП 105 2/1”

Цей датчик призначено для організації пожежних шлейфів і вироблення електричного сигналу при виникненні пожежі в контрольованому приміщенні.

Загальну будову датчика “ИП 105 2/1” зображено на рисунку 3.5.

Рис. 3.5. Загальна будова датчика “ИП 105 2/1”.

Принцип роботи  датчика заснований на розмиканні електричного кола шлейфа сигналізації, що проходить через контакти КЕМ-2, внаслідок послаблення повздовжнього магнітного поля при нагріванні термочутливого фериту до 70⁰С від полум’я пожежі.

“ИП 105 2/1” – датчик багаторазового використання, оскільки після охолодження фериту його магнітні властивості відновлюються.

У технічних засобах охорони і автоматичної пожежної сигналізації використовуються і інші типи сигналізаційних датчиків, що відрізняються за конструкцією і принципом дії. Однак, ефективність і надійність охорони залежить від якості монтажу і правильності вибору сигналізаційних датчиків, у поєднанні з конкретними умовами, характером і особливостями, призначенням і важливістю  об'єктів, які охороняються.

3.3. Будова і принцип роботи електронних сигналізаційних датчиків

Інфрачервоні (оптичні) датчики

Інфрачервоні системи охорони підрозділяються на два типи: активні ІК- датчики і пасивні. Активні променеві ІК-датчики складаються з передавача і приймача випромінювання (інфрачервона частина спектру), розташованого в зоні прямої видимості. При перериванні променя, що потрапляє в приймальний блок, формується сигнал тривоги. Особливістю активних ІК-датчики є можливість створення вузької зони виявлення, що особливо важливо для об'єктів, навкруги яких не можна створити зону відчуження.

Пасивні ІК-датчики засновані на принципі реєстрації теплового випромінювання в діапазоні приблизно від 8 до 14 мкм і мають спеціальні лінзи, які формують просторову діаграму чутливості потрібної конфігурації. Пасивні ІК-прибори простіше в монтажі і настройці, ніж активні, і використовуються звичайно там, де потрібно охороняти відносно короткі ділянки периметра.

Розглянемо детальніше пасивні ІК датчики, оскільки активні відрізняються наявністю додатково джерела ІК випромінення.

ІК-пасивні датчики охоронної сигналізації

Ці датчики призначені в першу чергу для захисту об'єму приміщення, що охороняється. ІК-пасивні датчики, звані також оптико-електронними, відносяться до класу детекторів руху і реагують на теплове випромінювання людини, що рухається.

Принцип дії цих датчиків заснований на реєстрації зміни в часі різниці між інтенсивністю ГИК випромінювання від людини і фонового теплового випромінювання. В даний час ІК-пасивні датчики є найпопулярнішими. Для того, щоб порушник був знайдений ІК- датчиком, необхідне виконання наступних умов:

• порушник повинен перетнути в поперечному напрямі промінь зони чутливості датчика;
• рух порушника повинен відбуватися в певному інтервалі швидкостей;
• чутливість датчика повинна бути достатньої для реєстрації різниці температур поверхні тіла порушника (з урахуванням впливу його одягу) і фону (стіни, підлога).
• ІК-пасивні датчики складаються з трьох основних елементів:
• оптичної системи, що формує діаграму спрямованості датчика і визначаючої форму і вигляд просторової зони чутливості;
• пироприймача, реєструючого теплове випромінювання людини;
• блоку обробки сигналів, що виділяє сигнали, обумовлені людиною, що рухається, на фоні перешкод природного і штучного походження.

ОПТИЧНА СИСТЕМА

Сучасні ІК-датчики характеризуються великою різноманітністю можливих форм діаграм спрямованості. Зона чутливості ІК-датчиков є набором проміння різної конфігурації, що розходиться від датчика по радіальних напрямах в одній або декількох площинах. У зв'язку з тим, що в ІК-детекторах використовуються здвоєні пироприймачі, кожний промінь в горизонтальній площині розщеплюється на два

Зона чутливості детектора може мати вигляд:

• одного або декількох, зосереджених в малому кутку, вузького проміння;
• декількох вузького проміння у вертикальній площині (променевий бар'єр);
• одного широкого у вертикальній площині променя (суцільна завіса) або у вигляді завіси;
• декількох вузького проміння в горизонтальній або похилій площині (поверхнева одноярусна зона);
• декількох вузького проміння в декількох похилих площинах (об'ємна багатоярусна зона).
• При цьому можливо зміна в широкому діапазоні протяжності зони чутливості (від 1 м до 50 м), кута огляду (від 30° до 180°, для стельових датчиків 360°), кута нахилу кожного променя (від 0° до 90°), кількості проміння (від 1 до декількох десятків). Різноманіття і складну конфігурацію форм зони чутливості обумовлено в першу чергу наступними чинниками:

• прагненням розробників забезпечити універсальність при устаткуванні різних по конфігурації приміщень - невеликі кімнати, довгі коридори, формування зони чутливості спеціальної форми, наприклад із зоною нечутливості (алеєю) для домашніх тварин поблизу підлоги і т.п.;
• необхідністю забезпечення рівномірної по об'єму, що охороняється, чутливості ГИК детектора.

ПІРИЙМАЧ

Оптична система фокусує ГИК випромінювання на пироприймач, як яке в ІК-датчиках використовується надчутливий напівпровідниковий піроелектричний перетворювач, здатний зареєструвати різницю в декількох десятих градуса між температурою тіла людини і фону. Зміна температури перетвориться в електричний сигнал, який після відповідної обробки викликає сигнал тривоги.

БЛОК ОБРОБКИ СИГНАЛІВ

Блок обробки сигналів пироприймача повинен забезпечувати надійне розпізнавання корисного сигналу від людини, що рухається, на фоні перешкод. Для ІК-датчиків основними видами і джерелами перешкод, що можуть викликати помилкове спрацьовування, є:

• джерела тепла, установки, що кліматизують і холодильні;
• конвенційний рух повітря
• сонячна радіація і штучні джерела світла;
• електромагнітні і радіоперешкоди (транспорт з електродвигунами, електрозварювання, лінії електропередачі, могутні радіопередавачі, електростатичні розряди);
• струси і вібрації;
• термічна напруга лінз;
• комахи і дрібні тварини.

Виділення блоком обробки корисного сигналу на фоні перешкод засновано на аналізі параметрів сигналу на виході приймача. Такими параметрами є величина сигналу, його форма і тривалість. Сигнал від людини, що перетинає промінь зони чутливості ІК-датчика, є майже симетричним двохполярним сигналом, тривалість якого залежить від швидкості переміщення порушника, відстані до датчика, ширини променя, і може складати приблизно 0,02...10 з при реєстрованому діапазоні швидкостей переміщення 0,1...7 м/с. Завадові сигнали в більшості своїй є несиметричними або мають відмінну від корисних сигналів тривалість Зображені на малюнку сигнали носять дуже приблизний характер, в реальності все значно складніше.

УСТАНОВКА І ВИКОРИСТАННЯ ІК-ДАТЧИКІВ

Зупинимося на розгляді деяких особливостей застосування ІК-датчиков

Загальний принцип використовування ІК-датчиків - проміння зони чутливості повинне бути перпендикулярний передбачуваному напряму руху порушника. Місце установки датчика слід вибирати так, щоб мінімізувати мертві зони, викликані наявністю в приміщенні крупних предметів, що перекривають проміння, що охороняється (наприклад, меблі, кімнатні рослини). Якщо в приміщенні двері відкриваються всередину, слід враховувати можливість маскування порушника відкритими дверима. При неможливості усунути мертві зони слід використовувати декілька датчиків. При блокуванні окремих предметів датчик або датчики потрібно встановлювати так, щоб проміння зони чутливості блокувало всі можливі підходи до предметів, що захищаються.

Повинен дотримуватися що задається в документації діапазон допустимих висот підвіски (мінімальна і максимальна висоти). Особливо це відноситься до діаграм спрямованості з похилим промінням: якщо висота підвіски перевищуватиме максимально допустиму, то це приведе до зменшення сигналу з дальньої зони і збільшення мертвої зони перед датчиком, якщо ж висота підвіски буде менше мінімально допустимою, то це приведе до зменшення дальності виявлення з одночасним зменшенням мертвої зони під датчиком.

До помилкових спрацьовувань можуть привести перешкоди теплового, світлового, електромагнітного, вібраційного характеру. Не дивлячись на те, що сучасні ІК-датчики мають високий ступінь захисту від вказаних дій, все ж таки доцільно дотримуватися наступних рекомендацій:

• для захисту від потоків повітря і пилу не рекомендується розміщувати датчик в безпосередній близькості від джерел повітряних потоків (вентиляція, відкрите вікно);
• слід уникати прямого попадання на датчик сонячного проміння і яскравого світла; при виборі місця установки повинна враховується можливість засвічення протягом нетривалого часу рано вранці або на заході, коли сонце низько над горизонтом, або засвічення фарами проїжджаючого зовні транспорту
• на час постановки на охорону доцільно відключати можливі джерела могутніх електромагнітних перешкод, зокрема джерела світла не на основі ламп розжарювання: люмінесцентні, неонові, ртутні, натрієві лампи;
• для зниження впливу вібрацій доцільно встановлювати датчик на капітальних або несучих конструкціях;
• не рекомендується направляти датчик на джерела тепла (радіатор, пекти) і предмети (рослини, штори), що коливаються, у бік знаходження домашніх тварин.

Висновок: отримані знання типових зразків дозволять майбутнім офіцерам-прикордонникам швидко освоїти нові зразки датчиків і правильно їх використовувати по призначенню.

В технічних засобах охорони і автоматичної пожежної сигналізації використовуються і інші типи сигналізаційних датчиків, що відрізняються по конструкціям і принципам дії. Однак ефективність і надійність охорони залежить від якості монтажу і правильності вибору сигналізаційних датчиків, узгоджуючись з конкретними умовами, характером і особливостями, призначенням і важливістю  об'єктів, що охороняються.

Основний принцип побудови систем охоронної сигналізації полягає в тому, що технічні засоби охорони призначені для ВИЯВЛЕННЯ, а не відвертання вторгнення порушників і служать, як елемент доповнення до системи охорони об'єктів, а не замість неї.