Типовые проекты Скачать проект
Форма обратной связи
8 (800) 444-22-51 Звонок по России бесплатный snabsbit@cesis.ru Отдел продаж
Форма обратной связи

Система акустического контроля протяженных объектов

И.О. Шаповал, инженер ЗАО «ЦеСИС НИКИРЭТ» Закрытое акционерное общество «Центр специальных инженерных сооружений научно-исследовательского и конструкторского института радиоэлектронной техники» (ЗАО «ЦеСИС НИКИРЭТ»), г.Пенза

­         В настоящее время одной из самых актуальных и сложных проблем в области построения систем безопасности является проблема своевременного обнаружения нарушителей на объектах большой протяженности, таких как рубежи государственной границы, железнодорожные и авто- магистрали, нефте и газопроводы и др. Актуальность данной проблемы не вызывает сомнения в условиях непрекращающихся попыток незаконного пересечения сухопутной государственной границы, протяженность которой составляет 14 тыс. километров, попыток хищения нефти и нефтепродуктов посредством незаконных врезок в трубопроводы, а также в условиях возросшей террористической активности на железнодорожных и автомобильных магистралях и магистральных участках трубопроводов. В 2009 году произошло более 20 подрывов железнодорожного полотна на территории Российской Федерации, среди которых крушение «Невского экспресса», трагедия, в которой погибли 28 человек, более ста пострадали. Также в последнее время было совершено множество террористических актов на нефте- и газопроводах на территории республик Северного Кавказа. (Из прогноза МЧС РФ чрезвычайной обстановки России в 2010 году: «Количество чрезвычайных ситуаций на магистральном трубопроводном транспорте (нефте-, газо– продуктопроводы) прогнозируется выше уровня 2009 года. В 2010 году прогнозируется увеличение количества случаев загрязнения водных объектов и почвы нефтепродуктами. Этому способствуют высокий уровень износа оборудования перекачки, переработки нефти и нефтепродуктов, значительный объем перевозок нефти и нефтепродуктов различными видами транспорта, а также непрекращающиеся случаи хищения нефти путем несанкционированных врезок в нефтепроводы».) ­         При построении систем безопасности таких объектов используют инженерные заграждения и средства обнаружения, основанные на различных физических принципах действия. В настоящее время на рынке существует довольно большое количество различных средств обнаружения, среди которых основными являются вибросейсмические, радиоволновые, емкостные, инфракрасные, акустические и средства видеонаблюдения. Все они, безусловно, обладают, своими особенностями, достоинствами и недостатками. ­        Вибрационные средства обнаружения в качестве чувствительного элемента используют трибоэлектрический кабель, при колебаниях которого генерируется сигнал о деформации заграждения. Такие средства обнаружения довольно хорошо зарекомендовали себя на объектах, находящихся в городских зонах. Однако, они требуют регулярного осмотра и настройки, что является довольно трудоемкой задачей применительно к периметрам большой протяженности. Также данные средства обнаружения не применимы для охраны железнодорожных и авто- магистралей из-за вибраций, создаваемых транспортом. Нельзя забывать и про животных, которые могут вызвать срабатывание датчика. Но после 3-4 таких срабатываний оператор просто перестанет реагировать на срабатывание такого датчика, а может и вовсе его отключить. ­        Двухпозиционные радиоволновые средства обнаружения работают по принципу создания объемной зоны обнаружения и анализа изменения радиосигнала между передатчиком и приемником. Однако для нормальной работы таких средств необходима зона отчуждения, требующая постоянного обслуживания. ­        Принцип работы емкостных средств обнаружения основан на изменении параметров электрического поля при приближении или прикосновении нарушителя. Такие средства обнаружения обладают довольно низкой чувствительностью и их довольно легко «обойти» при помощи специальных средств. При увеличении же чувствительности средства обнаружения в свою очередь увеличивается и чувствительность к электромагнитным помехам. ­        Инфракрасные средства обнаружения делятся на два вида: активные и пассивные. Принцип действия первых основан на прерывании ИК-лучей между передатчиком и приемником. Принцип действия пассивных ИК-датчиков основан на измерении изменения уровня теплового излучения фона при попадании нарушителя в зону обнаружения. Надежность таких средств резко падает в условиях длительной жары, какую можно было наблюдать этим летом, либо в зимний период, когда нарушитель одет в теплую одежду, или при наличии сугробов, когда нарушитель может преодолеть рубеж под снегом. Также такие средства обнаружения требуют постоянного поддержания чистоты и прозрачности оптической системы, в то время как системы подогрева, необходимые для предотвращения покрытия оптики льдом или инеем, могут вызывать помехи либо неверную работу устройства. ­        Телевизионные средства обнаружения кажутся наиболее эффективным решением проблемы обнаружения. Однако в применении к длинным периметрам такие средства приобретают дополнительные недостатки. Для охраны периметра большой протяженности очевидно требуется большое количество видеокамер (порядка нескольких сотен), что в свою очередь требует большого количества операторов для анализа передаваемых сигналов. Существуют системы охраны, использующие телевизионные детекторы движения либо системы распознавания образов. Эффективность работы таких средств обнаружения напрямую зависит от выбора угла обзора и точности настройки. Все телевизионные средства обнаружения обладают рядом существенных недостатков, таких как необходимость постоянного охранного освещения для обеспечения требуемой освещенности зоны обнаружения, подверженность метеорологическим помехам (туман, дождь), а также высокая стоимость оборудования и обслуживания. В настоящее время технологии создания телевизионных детекторов не достигли необходимого уровня, требуемого для создания надежной системы безопасности. Мы все могли убедиться на своем личном опыте в несовершенстве системы распознавания номеров автомобилей, которую использует ГИБДД. К недостаткам видеонаблюдения также относятся сложности с необходимостью записи большого количества видеоинформации. ­       Для обнаружения нарушителей можно использовать систему на основе акустических датчиков. В системах обнаружения очень важна скорость реагирования. При немедленном реагировании, во-первых, уменьшаются до минимума экономические потери, во-вторых, своевременное прибытие бригады оперативного реагирования может предотвратить противоправные действия нарушителей, а также задержать их на месте преступления, что позволит существенно упростить следственные мероприятия. Однако при большой протяженности охраняемого периметра выезд бригады оперативного реагирования по сигналу тревоги связан с необходимостью преодолевать большие расстояния, в том числе и по неприспособленной для этого местности, что требует больших экономических затрат. Поэтому необходимо минимизировать вероятность принятия неверного решения оператора о срабатывании тревоги, для чего необходимо увеличить количество объективной информации, поступающей оператору для анализа, а также увеличить допустимое время принятия решения оператором. Допустимое время принятия решения оператором, как правило, известно – оно определяется временем преодоления охраняемого рубежа нарушителем и может быть увеличено путем установки дополнительных заграждений (заборов, препятствий из АКЛ и т.д.). На рисунке 1 представлена схема работы системы акустического контроля периметра. ­      При использовании акустического датчика в качестве сигнального существует возможность его использования и в качестве микрофона. При срабатывании сигнала тревоги оператор имеет возможность непосредственно «послушать» сигнал с требуемого участка. Обученный оператор всегда сможет с достаточно большой вероятностью определить, происходит ли преодоление рубежа. Проблема выделения полезного акустического сигнала на фоне шума представляет собой довольно сложную техническую задачу. Сигнал, поступающий с датчика, необходимо предварительно сжать для передачи на АРМ оператора, а затем восстановить по его спектральной характеристике, для чего необходимо разработать соответствующую математическую модель, алгоритмы и необходимое техническое оборудование. Чтобы увеличить информативность сигнала, землю на рубеже можно покрыть специальным настилом, например слоем щебня либо другим малозаметным материалом, который невозможно преодолеть беззвучно. В случае использования такого настила существует возможность создания базы типовых звуковых сигналов для увеличения эффективности функционирования системы и удобства работы оператора. Также несомненным преимуществом данной системы является то, что АКЛ и металлические заграждения сами по себе являются хорошими проводниками звуковых волн, что не требует прокладки дополнительных кабелей. ­      Предложенная система контроля протяженных периметров является надежным средством обнаружения нарушителей, обладающим довольно низкой стоимостью. Она позволяет не только обнаружить нарушителя, но и определить как характер самого нарушителя (человек, животное или транспортное средство), так и характер его действий. При организации охраны протяженных периметров необходима установка довольно большого количества средств обнаружения, что требует довольно больших материальных затрат. Низкая стоимость предложенной системы контроля позволяет максимально минимизировать эти затраты. Однако при использовании данной системы для охраны периметров железнодорожных магистралей существует проблема шума, создаваемого проходящим железнодорожным составом. Решением данной проблемы является увеличение времени преодоления заграждения. Нарушитель не должен иметь возможности преодолеть рубеж во время прохождения поезда. Как было отмечено ранее, время преодоления рубежа возможно увеличить путем установки дополнительных физических заграждений, установкой на них козырьков, АКЛ и других препятствий. ­     Предложенная система находит применение не только для охраны периметров, но также и для организации контроля и обнаружения незаконных врезок и утечек в нефте- и газопроводах, последствиями которых являются загрязнение окружающей среды, большие экономические потери, увеличение времени доставки нефти и газа потребителям и прочие. ­     Литература. 1. Мирошников А.А.. Задача: обнаружение нарушителя при пересечении заграждения. Грани безопасности №6 (48) 2007. 2. Варнеев Н.. Системы охраны периметра – задачи и проблема выбора. БДИ №2 [65] 03-04.2005.