Из истории ТСО

Микрофон
Звук разбивающегося стекла человеческое ухо не перепутает ни с чем — казалось бы, что проще: поставил обычный электретный микрофон и слушай охраняемое помещение. Но распознавание звуковых образов — задача непростая, и с помощью частотных фильтров и амплитудных анализаторов отличить разбивающееся стекло от крика птицы удается далеко не всегда, поэтому ложных реакций бывает немало. Однако есть надежда, что скоро умные, обучаемые и дешевые микропроцессоры, встраиваемые прямо в датчики, начнут четко реагировать на запрограммированные звуковые сигналы.

При разбивании стекла, и особенно при открывании или выбивании двери, кроме слышимого звука появляется еще достаточно большой скачок давления в инфразвуковой области. Так вот, его тоже порой используют для фиксации проникновения в замкнутое помещение. Однако и здесь обычный ветер или удар грома создает столь сильную помеху, что ложных срабатываний не избежать. Микрофонные датчики сегодня чаще используются в качестве дополнительных средств охраны, сопрягаемых с другими типами датчиков, что существенно повышает вероятность обнаружения злоумышленника.

Сейсмодатчики
Звуковые колебания распространяются в воздухе, а сейсмические возбуждаются в твердых телах. Разбить окно или проломить стену невозможно, не вызвав их существенной вибрации. Именно эти колебания улавливают пьезокерамические, электромагнитные и инерционно-механические вибродатчики, реагирующие на разрушающий импульс. Сейсмодатчики можно использовать и на открытой территории, поскольку идущий или бегущий человек неплохо сотрясает землю. Только вот, даже используя компьютерную обработку сигналов, далеко не всегда удается отличить взвод солдат от стада кабанов. В охранных системах используются и такие необычные сейсмодатчики, как трибоэлектрические кабели.
 
Оказывается, в любом электрическом экранированном кабеле при его изгибе возникают заряды, обусловленные обычным трением оплетки об изолирующее центральную жилу покрытие. В хороших кабелях с этим эффектом контактной электролизации борются, но вот в плохих или специальных он выражен хорошо. Такой кабель, закрепленный на проволочном заграждении или закопанный в землю, прекрасно пресекает все попытки преодоления охраняемого рубежа. Более того, его можно одновременно использовать для работы магнитометрического охранного датчика, что повышает вероятность обнаружения и понижает уровень ложных тревог, обусловленный пробегающими животными.

Контактные системы
Это самые «древние» датчики охранных систем. Работают, как правило, на разрыв электрической цепи или замыкание двух отдельных проводов. Тонкая микропроволока, охватывающая палаточный лагерь, или алюминиевая фольга, наклеенная на стекло, надежно, хоть и однократно, информируют о своем разрыве, предупреждая об опасности. Заграждения из колючей проволоки легко превращаются в охранную систему огромной протяженности, срабатывающую при попытке перерезать проволоку или при соприкосновении разных линейных фрагментов заграждения. Именно такая система протяженностью более 200 км установлена вдоль зоны отчуждения вокруг Чернобыльской АЭС.

Емкостные системы
На сегодня это одна из самых надежных систем охраны любых периметров, будь то забор вокруг дачи или граница с Китаем. Принцип работы такого датчика предельно прост — изменение емкости охранного ограждения при приближении электропроводящего объекта. Человек — это большой предмет, имеющий вполне приличную электрическую емкость, и если он подходит к ограждению, подключенному к схеме, измеряющей эту самую суммарную емкость, то электроника чувствует изменение величины и фазы переменного тока, используемого для контроля периметра. Электрических схем, чувствительных к изменению емкости, было придумано множество — начиная от уже знакомого нам Терменвокса и заканчивая современными дифференциальными измерителями на микропроцессорах, формирующих зондирующие сигналы и обрабатывающих поступающую информацию. Растущая трава, падающий снег, проливной дождь и даже стаи саранчи — не помеха для такой системы, и только стая ворон или крупное животное могут приводить к ложному срабатыванию однорубежных емкостных систем.
 
Индукционные датчики
Они по принципу действия напоминают емкостные, поскольку и там, и здесь используются низкочастотные электрические сигналы. Злоумышленник, как правило, несет с собой какой-нибудь металлический инструмент или оружие, и тогда система прекрасно отличит человека от тигра или лося, имеющих право переходить границу без визы и загранпаспорта. Кабины-металлоискатели, стоящие в аэропортах, используют тот же принцип изменения индуктивности объемной катушки при приближении к ней или помещении внутрь чего-то ферромагнитного и электропроводящего. Индукционные системы могут быть активными — создающими зондирующее электромагнитное поле, и пассивными — генерирующими полезный сигнал благодаря банальной вибрации ограждающей проволочки в магнитном поле Земли. Активные системы, состоящие обычно из двух протяженных электрических контуров, хорошо чувствуют любое изменение геометрии ограждения, без которой невозможно преодолеть проволочную преграду.

Мал да удал
Обычно охранные системы ищут «то, не знают что», поскольку и люди, и применяемые ими приспособления — разные, отчего точная настройка системы просто невозможна. Ситуация меняется кардинально, когда мы можем пометить охраняемый объект, наклеив на него специальную радиочастотную, электромагнитную или акустомагнитную этикетку. В этом случае и вероятность обнаружения приближается к абсолютной, и ложные срабатывания практически исключены. Наиболее популярные сегодня радиочастотные метки, вклеиваемые в книги, являются примером дешевого и эффективного применения индукционных датчиков для исключения кражи товара.


Инфракрасные барьеры
Стандартный турникет метро — самая яркая иллюстрация такого рода систем, с той лишь разницей, что для большей незаметности в ИК-барьерах используется не свет обычной лампочки, а инфракрасные светодиоды (примерно такие же, как в пульте управления телевизором). Использование невидимого глазом инфракрасного излучения, а также маскировка излучателей и приемников под детали интерьера делают такую систему охраны не только надежной, но и изящной. Естественно, что такие датчики можно использовать не только для охраны, но и для подсчета посетителей. Именно такой «световой конус» использовался для охраны фальшивой статуэтки в фильме «Как украсть миллион», и поскольку дублирующих систем охраны не было установлено, то пролетавший по воздуху бумеранг, пересекая лучи, приводил к срабатыванию системы.

Пироприемники
Человек — существо теплокровное, а значит, он не только пахнет и дышит, но и излучает инфракрасное «тепло». Конечно, мощность теплового потока, идущего от человека, даже при повышенной температуре, несопоставима с потоком тепла от обычной электроплитки или открытого окна в жаркий солнечный день. Однако чувствительные пироприемники отлично различают его на фоне холодной стены. В таких датчиках, для того чтобы сигнал от нарушителя отличать от просто прогрева помещения, используют специальные линзы Френеля, формирующие многолучевую зону чувствительности. В результате человек при движении пересекает несколько лучей — то попадая, то исчезая из поля зрения приемника и таким образом обнаруживая свое присутствие. В «мирной» жизни такие датчики используются в большинстве автоматически открывающихся дверей.

СВЧ - и ультразвуковые датчики
Как известно, летучие мыши и дельфины неплохо ориентируются, испуская и принимая звуковые колебания. Принцип локации применяется сегодня и при слежении за самолетами, и в медицинских ультразвуковых исследованиях. Охранные датчики, использующие сверхвысокочастотное электромагнитное излучение или ультразвуковые акустические колебания, облучают и озвучивают все охраняемое помещение (голубые лучи на схеме), принимая сигналы, отраженные от стен и шкафов (зеленые лучи). Движущийся человек меняет не только величину отраженного сигнала (желтые лучи), но и его частоту благодаря эффекту Доплера. В результате при интерференции (сложении) сигналов, отраженных от неподвижных стен и подвижного объекта, возникают биения, частота и амплитуда которых являются классификационным признаком для принятия решения об объявлении тревоги.

Видеонаблюдение
Системы технического телевидения позволяют заглянуть куда угодно и записать фоторепортаж о происходивших событиях длиной в месяц на компактный цифровой носитель. Миниатюрная всепогодная видеокамера может быть установлена скрытно или явно, работать как при естественном освещении, так и с инфракрасной ночной подсветкой.

Круговая панорама может быть выведена на один большой монитор с мгновенной автоматической возможностью масштабирования того участка, где произошли значимые изменения картинки. В результате охраннику не надо мерзнуть на ветру и жариться на солнце — он может, сидя в удобном кресле, спокойно обозревать охраняемую территорию на экранах мониторов. Компьютер (после обучения) очень хорошо помогает процессу охраны, поскольку у него может быть не один десяток глаз и мозгов, анализирующих то, что происходит на каждом из охраняемых рубежей. Возможность дистанционного управления и настройки охранной системы — очень удобная функция.

При возникновении разного рода внештатных ситуаций оператор может быстро включить акустический контроль помещения и послушать, что там происходит, или, получив сигнал от видеокамеры, посмотреть, кто пришел. Для систем видеонаблюдения, самостоятельно принимающих решение о пересечении охраняемого рубежа, то обстоятельство, что охранник мгновенно может подключиться к процессу принятия решения и в режиме он-лайн оценить ситуацию, является ценнейшим свойством. Оптические системы теленаблюдения приобретают в последнее время все большую популярность, и одна из причин того — колоссальное удешевление как самих телекамер, так и специализированных плат обработки и ввода видеоинформации в центральный процессор.

Доверьтесь специалистам
Вора мало обнаружить — его еще надо и обезвредить. Хорошо, если включившийся свет и завывшая сирена его отпугнут, а что делать в том случае, если этот самый вор знает, как выключить свет и звук, да еще готов к вооруженному сопротивлению? Спецорганы и группа захвата должны первыми узнавать о проникновении вора и тут же выехать на место преступления. Организация всей инфраструктуры и надежных каналов связи — немаловажная составляющая любой системы охраны, а потому потеря связи с объектом — это тоже сигнал тревоги.

Современные технологии организации виртуальных локальных сетей позволяют, используя открытые каналы передачи информации, и в том числе Интернет, организовывать надежные и закрытые для проникновения извне распределенные системы мониторинга и контроля. Причем повсеместное распространение сетей сотовой связи открывает новые беспроводные перспективы построения систем охранной сигнализации для отдельно стоящих особняков, дачных коттеджей и автомобилей. Впрочем, вполне естественно, что те, кто охраняет не частную, а государственную собственность, предпочитают использовать свои физически контролируемые линии связи. Даже при том, что это существенно дороже.

Умный дом
Проще всего охранять отдельно стоящее здание, поскольку все воздуховоды и канализационные колодцы — хозяйские, и он все про них знает. Механические замки пока еще используются, но параллельно с ними все чаще ставят разного рода электронные проверялочки-открывалочки, способные, узнав хозяина, не только открыть дверь и включить свет, но и перевести охранную сигнализацию в режим «хозяин дома» или, при уходе, в режим «никого нет дома». Охраняемых объектов в отдельно стоящем доме не так мало, и здесь возможны необычные варианты. Например, забор, даже если он состоит из живой изгороди, можно превратить в первый рубеж емкостной или индуктивной периметровой охраны. Это будет система раннего предупреждения, включающая свет на крыльце и информирующая хозяев о приходе как приглашенных, так и нежданных гостей. Естественно, что первый рубеж охраны не включает охранную сирену и не посылает SMS-сообщение в полицию о нежелательном проникновении на охраняемую территорию.

Срабатывание объемного СВЧ-датчика, установленного в комнате или гараже, — это уже гораздо более зловещий признак, и тут пора включать сирену и связываться с охранной службой. Современные системы мгновенно и без помех соединяются с центрами охраны и хозяином, посылая им голосовые или текстовые сообщения о происходящем. Видеонаблюдение за прилежащей территорией — тоже совсем не лишняя деталь для «умного дома», поскольку позволяет выяснить, чья же корова сжевала цветы. Причем если к дому подведен Интернет, то, еще находясь на работе или в пути, можно проверить, что осталось в холодильнике и не скучает ли любимая кошка.

«Спасительный» огонь
Воры — это, конечно, плохо, но пожар — гораздо хуже. А значит, задача обнаружения воспламенения важна не менее, чем отлов вора. Многие датчики охранной сигнализации прекрасно справляются и с этой проблемой, поэтому их иногда объединяют с системой пожарного оповещения. Естественно, что для обнаружения возгорания существуют специальные датчики, подчас сопряженные с автоматической системой пожаротушения. И здесь также приходится искать разумный компромисс между ложным срабатыванием и ранним обнаружением опасности.

С точки зрения безопасности объединение системы климат-контроля и охраны в одну сеть с единым управляющим компьютером пока еще требует очень серьезной проработки. А то получится, что сантехник сможет, заодно с регулировкой уровня воды в бачке, подкрутить и порог срабатывания системы сигнализации, чтобы она не будила хозяев, пока не закончится работа по очистке картинной галереи... Интеграция и компьютеризация — это вообще веяние времени, и все будущие системы, даже работающие совершенно автономно, не мыслятся сегодня без микропроцессора, ЖК-дисплея и канала связи с центральным пультом управления.

Комплексный взгляд на охрану — это самый верный подход к проблеме безопасности. Сгореть в инспирированном пожаре может все что угодно, кроме того, что кому-то необходимо было вынести, и очень может быть, что пройдет не один год, прежде чем выяснится, из-за чего, собственно говоря, «разгорелся сыр-бор»…

Владимир Хотеенков, кандидат технических наук