Stanowisko badawczo-dydaktyczne bezprzewodowego Systemu Sygnalizacji Włamania i Napadu

Transkrypt

1 PAŚ Jacek 1 ROSIŃSKI Adam 2 WIŚNIOS Michał 3 Stanowisko badawczo-dydaktyczne bezprzewodowego Systemu Sygnalizacji Włamania i Napadu WSTĘP Zgodnie z wytycznymi Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego zawartymi w standardach kształcenia dla kierunku studiów technicznych, bardzo istotną rolę w procesie dydaktycznych spełniają zajęcia dydaktyczne w laboratoriach. Są one bardzo istotnym aspektem dydaktycznym, który uzupełnia praktycznie wiedzę uzyskaną przez studentów podczas zajęć prowadzonych w formie wykładów, ćwiczeń i projektów. Na większości wyższych uczelni publicznych najczęściej laboratoria opracowane są jako rzeczywiste stanowiska pomiarowe, które są podbudowane symulacją komputerową z wykorzystaniem odpowiednich programów. Na wyższych uczelniach niepublicznych najczęściej laboratoria opracowane są jako stanowiska komputerowe, wyposażone w odpowiednie oprogramowanie służące do symulacji. Powodem stosowania tego typu rozwiązań jest fakt, iż zaprojektowanie, uruchomienie i późniejsza eksploatacja rzeczywistych stanowisk laboratoryjnych wymaga znacznych nakładów finansowych. Nie zawsze uczelnie prywatne mogą w zakresie finansowym zrealizować tego typu rzeczywiste stanowiska laboratoryjne. W Wojskowej Akademii Technicznej na Wydziale Elektroniki na I stopniu studiów (zarówno stacjonarnych jak i niestacjonarnych) jest prowadzony kierunek Elektronika i telekomunikacja [9]. W ramach niego są realizowane następujące specjalności: inżynieria systemów bezpieczeństwa, systemy cyfrowe, systemy informacyjno-pomiarowe, systemy radioelektroniczne, systemy teledetekcyjne, systemy teleinformatyczne, systemy telekomunikacyjne. Studenci na specjalności Inżynieria systemów bezpieczeństwa kształcą się zarówno na studiach stacjonarnych, jak i niestacjonarnych. W ramach zajęć prowadzonych w grupie przedmiotów specjalnościowych poznają różnego rodzaju elektroniczne systemy bezpieczeństwa (m.in. Systemy Sygnalizacji Włamania i Napadu, Systemy Kontroli Dostępu, Systemy Monitoringu Wizyjnego, Systemy Sygnalizacji Pożaru, Dźwiękowe Systemy Ostrzegawcze). Zajęcia są prowadzone w formie wykładów i uzupełnione przez ćwiczenia i laboratoria, gdzie student może praktyczne zapoznać się z omawianymi systemami. Z uwagi na dość mały zakres wyboru gotowych zestawów laboratoryjnych, autorzy artykułu zdecydowali się na opracowanie autorskiego stanowiska badawczodydaktycznego z zakresu bezprzewodowych Systemów Sygnalizacji Włamania i Napadu. 1. SYSTEMY SYGNALIZACJI WŁAMANIA I NAPADU System Sygnalizacji Włamania i Napadu (SSWiN) ma za zadanie wykryć i zasygnalizować stan zagrożenia mienia i osób. Norma europejska EN :2006 Alarm systems Intrusion and holdupsystems Part 1: System requirements, która ma jednocześnie status Polskiej Normy PN-EN :2009 Systemy alarmowe - Systemy sygnalizacji włamania i napadu - Wymagania systemowe, zawiera wykaz części składowych (elementów), które powinien zawierać SSWiN [6]: centralę alarmową, jedną lub więcej czujek, 1 Wojskowa Akademia Techniczna Wydział Elektroniki; Warszawa; ul. gen. S. Kaliskiego 2. Tel.: , JPas@wat.edu.pl 2 Politechnika Warszawska Wydział Transportu; Warszawa; ul. Koszykowa 75.Tel.: , adro@wt.pw.edu.pl 3 Wojskowa Akademia Techniczna Wydział Elektroniki; Warszawa; ul. gen. S. Kaliskiego 2. Tel.: , mwisnios@wat.edu.pl 1500

2 jeden lub więcej sygnalizatorów i/lub systemów transmisji alarmu, zasilacz podstawowy, zasilacz rezerwowy. Połączenia pomiędzy elementami systemu powinny spełniać określone wymagania [1,3,13], a zarazem muszą także zawierać się w dopuszczalnych przez producenta parametrach. Ogólnie można je podzielić na połączenia przewodowe lub bezprzewodowe. Należy tutaj nadmienić iż większość stosowanych jeszcze kilkanaście lat temu rozwiązań wykorzystywała połączenia przewodowe. Obecnie bardzo wiele rozwiązań oferowanych na rynku umożliwia wykorzystanie transmisji bezprzewodowej. Najczęściej wykorzystuje się częstotliwości transmisji 433 MHz i 866 MHz. W rzeczywistości spotykane są często systemy mieszane a więc takie gdzie transmisja sygnałów odbywa się zarówno drogami przewodowymi jak i bezprzewodowymi [11,12]. Centrala alarmowa stanowi serce systemu sygnalizacji włamania i napadu. Do niej przesyłane są informacje o stanie poszczególnych linii wejściowych (np. z czujek), linii wyjściowych (np. obciążenia wyjść) czy dane wprowadzane przez użytkownika, konserwatora (a wcześniej podczas instalacji systemu instalatora). W zależności od typu centrali alarmowej informacje mogą być przesyłane bezpośrednio do płyty głównej centrali alarmowej lub też do modułów, realizujących określone funkcje (np. rozszerzeniowe wejść, rozszerzeniowe wyjść, interfejsy drukarek, obsługa urządzeń bezprzewodowych, itd.). Norma PN-EN :2009 Systemy alarmowe - Systemy sygnalizacji włamania i napadu - Część 1: Wymagania systemowe określa stopień zabezpieczenia, którą powinny spełniać systemy sygnalizacji włamania. Są one następujące: stopień 1: Ryzyko małe (zakłada się, że intruz ma minimalną wiedzę na temat systemu alarmowego i posiada łatwo dostępne narzędzia w ograniczonym wyborze), stopień 2: Ryzyko małe do średniego (zakłada się, że intruz ma minimalną wiedzę na temat systemu alarmowego i posiada ogólno dostępne narzędzia i przenośne urządzenia, np. multimetr), stopień 3: Ryzyko średnie do wysokiego (zakłada się, że intruz zna biegle system alarmowy i posiada złożony zestaw zaawansowanych narzędzi i przenośnego sprzętu elektronicznego), stopień 4: Ryzyko wysokie (ma zastosowanie, gdy bezpieczeństwo ma priorytet nad wszystkimi innymi czynnikami. Zakłada się, że intruz posiada zdolności bądź środki by szczegółowo zaplanować włamanie i posiada zestaw dowolnego sprzętu, łącznie ze środkami do zastąpienia kluczowych elementów elektronicznego systemu alarmowego). Po określeniu stopnia zabezpieczenia jaki system sygnalizacji włamania i napadu ma spełniać, dobiera się urządzenia, które spełniają założone wymagania. Oczywiście norma podaje jakie elementy muszą być zastosowane. Z tego też m.in. względu spotyka się różne rozwiązania konstrukcyjne central alarmowych i urządzeń [8,10]. Projektanci SSWiN stosują takie typy central i urządzeń, które mają certyfikat zgodności z co najmniej takim samym lub wyższym stopniem normy PN-EN :2009, jaki jest wymagany dla danego chronionego obiektu. 2. AUTORSKIE STANOWISKO BADAWCZO-DYDAKTYCZNE BEZPRZEWODOWEGO SSWIN W celu umożliwienia studentom poznania właściwości bezprzewodowych Systemów Sygnalizacji Włamania i Napadu, opracowano autorskie stanowisko badawczo-dydaktycznego. Umożliwia ono poznanie konfiguracji, programowania i funkcjonalności bezprzewodowych urządzeń, takich jak m.in. czujki, sygnalizatory. Jako element główny wykorzystano centralę alarmową INTEGRA24 firmy Satel, do której to dołączony jest moduł kontrolera systemu bezprzewodowego [5]. Umożliwia to komunikację z innymi urządzeniami bezprzewodowymi. Widok stanowiska laboratoryjnego został przedstawiony na rys. 1. Płyta główna centrali alarmowej INTEGRA24 jest jednostką sterującą całej instalacji. Posiada m.in.: 4 wejścia, 2 wyjścia wysokoprądowe, 2 wyjścia niskoprądowych, port RS-232. Ta wersja pozwala na zaprojektowanie systemu, który możne zawierać 1 partycję i 4 strefy. 1501

3 Manipulator INT-TSI umożliwia komunikację między użytkownikiem a SSWiN. Współpracuje z płytą główną central alarmowych INTEGRA. Wyposażony jest w ekran dotykowy 7 o rozdzielczości 800x480. Istnieje możliwość dostosowania informacji prezentowanych na ekranie do potrzeb użytkownika (widżety umożliwiające obsługę manipulatora, sterowanie SSWiN i urządzeniami automatyki podłączonymi do centrali alarmowej). Ma także możliwość wyświetlania obrazów z kamer. Moduł kontrolera systemu bezprzewodowego ACU-100 umożliwia komunikację między centralą alarmową a urządzeniami bezprzewodowymi systemu ABAX. Pozwala to na rozbudowę przewodowego systemu alarmowego o urządzenia bezprzewodowe. W systemie ABAX zastosowano komunikację dwukierunkową w paśmie częstotliwości 868,0MHz 868,6MHz. Bezprzewodowa czujka ruchu PIR APD-100 przeznaczona jest do pracy w ramach dwukierunkowego systemu bezprzewodowego ABAX. Poprzez zastosowanie pyroelementu umożliwia wykrycie ruchu w chronionym obszarze. Bezprzewodowa czujka magnetyczna AMD-100 przeznaczona jest do pracy w ramach dwukierunkowego systemu bezprzewodowego ABAX. Poprzez zastosowanie dwóch kontaktronów umożliwia wykrycie zdarzenia. Bezprzewodowy sygnalizator wewnętrzny ASP-205 przeznaczony jest do pracy w ramach dwukierunkowego systemu bezprzewodowego ABAX. Sygnalizacja może odbywać się zarówno poprzez sygnalizację świetlną (dwa zespoły diod LED) jak też i dźwiękową (przetwornik piezoelektryczny). Wyzwalanie sygnalizacji optycznej i akustycznej może być niezależne. Sygnalizator zewnętrzny sterowany bezprzewodowo ASP-105 przeznaczony jest do pracy w ramach dwukierunkowego systemu bezprzewodowego ABAX. Sygnalizacja może odbywać się zarówno poprzez sygnalizację świetlną jak też i dźwiękową (przetwornik piezoelektryczny). Wyzwalanie sygnalizacji optycznej i akustycznej może być niezależne. Sygnalizator ASP-105 wymaga zasilania napięciem 12V DC. Akumulator 6V 1,2 Ah służy jako awaryjne źródło zasilania. Sterownik bezprzewodowy 230V AC ASW-100E współpracuje z kontrolerem systemu bezprzewodowego ACU-100. Umożliwiają zdalne włączanie i wyłączanie urządzeń podłączanych do gniazda 230V AC. Litera na końcu symbolu odpowiada typowi gniazda w sterowniku: typ E (EURO). Zasilany jest napięciem 230V AC. Tester poziomu sygnału radiowego ARF-100 współpracuje z kontrolerem systemu bezprzewodowego ACU-100. Umożliwia określenie poziomu sygnału radiowego odbieranego przez kontroler z testera oraz przez tester z kontrolera. Dzięki temu możliwy jest wybór odpowiedniego miejsca montażu urządzeń bezprzewodowych systemu ABAX. Pozostałe urządzenia dołączone są przewodowo [7] do płyty głównej centrali alarmowej i nie będą w niniejszym artykule przedstawione. 1502

4 Rys. 1. Widok stanowiska laboratoryjnego bezprzewodowego SSWiN [opracowanie własne] 1503

5 Rys. 2. Schemat blokowy autorskiego stanowiska laboratoryjnego bezprzewodowego SSWiN [opracowanie własne] Przedstawiony na rys. 1 i 2 SSWiN jest zaliczany do grupy układów mieszanych, tzn. część linii wejściowych (np. bezprzewodowa czujka ruchu, bezprzewodowa czujka magnetyczna) jest połączona drogami radiowymi ze specjalnym modułem urządzeń bezprzewodowych. Moduł ten jest połączony z płytą główną centrali alarmowej za pośrednictwem przewodowej magistrali transmisyjnej. Również 1504

6 część czujek (czujka stłuczenia szkła, czujka zalania, programowalna czujka temperatury) jest dołączona do płyty głównej za pośrednictwem klasycznych przewodowych linii dozorowych. Całość systemu może być programowana i nadzorowana przez komputer (z odpowiednim oprogramowaniem) połączony z płytą główną centrali alarmowej za pośrednictwem interfejsu RS Możliwe jest także obsługa systemu poprzez manipulator wyposażony w ekran dotykowy. Na rys. 3 przedstawiono przykładowy poziom sygnału pomiędzy modułem urządzeń bezprzewodowych a testerem poziomu sygnału radiowego. Zagadnienie określenia poziomu sygnału jest niezmierne istotne z punktu widzenia prawidłowego zaprojektowania i diagnostyki całego SSWiN. Rys. 3. Widok okna pomiarowego poziomu sygnału radiowego [opracowanie własne] System Sygnalizacji Włamania i Napadu został wstępnie zaprogramowany w następujący sposób: struktura fizyczna rys. 4, kontroler systemu bezprzewodowego rys. 5. Magistrala manipulatorów Magistrala ekspanderów Rys. 4. Struktura fizyczna [opracowanie własne] 1505

7 Rys. 5. Ustawienia kontrolera systemu bezprzewodowego [opracowanie własne] Studenci w ramach ćwiczeń laboratoryjnych mają za zadanie m.in. [4]: zapoznać się i zidentyfikować urządzenia wchodzące w skład stanowiska laboratoryjnego, przeprowadzić porównanie pomiędzy rzeczywistym stanowiskiem laboratoryjnym, a strukturą fizyczną ukazaną przez oprogramowanie służące do programowania systemu, dodać nowe urządzenia bezprzewodowe, określić możliwości konfiguracyjne bezprzewodowego sygnalizatora wewnętrznego i sygnalizatora zewnętrznego sterowanego bezprzewodowo, ze szczególnym uwzględnieniem sposób zasilania, sprawdź poziom sygnału radiowego odbieranego przez tester ARF-100 z kontrolera ACU-100 (wskazania testera) oraz poziom sygnału radiowego odbieranego przez kontroler z testera (z wykorzystaniem programu DLOADX), przeprowadzić diagnostykę połączeń pomiędzy kontrolerem systemu bezprzewodowego ACU- 100 a urządzeniami bezprzewodowymi, przeprowadzić diagnostykę systemu. W dalszych pracach planuję się uzupełnieni stanowiska o inne urządzenia bezprzewodowe. Przewiduje się także badania z zakresu niezawodności i eksploatacji tych urządzeń [2]. WNIOSKI W artykule zaprezentowano zagadnienia związane z unowocześnianiem procesu dydaktycznego na specjalności Inżynieria systemów bezpieczeństwa, która jest prowadzona na Wydziale Elektroniki Wojskowej Akademii Technicznej. W ramach prac modernizacji laboratoriów autorzy opracowują kolejne stanowiska laboratoryjne z zakresu Systemów Sygnalizacji Włamania i Napadu. Do tej pory stanowiska te wykorzystywały przewodowe media transmisyjne. Jednakże w obiektach rzeczywistych bardzo często są stosowane SSWiN, w których to wykorzystywane są zarówno przewodowe jak i bezprzewodowe media transmisyjne. Dlatego też zdecydowano się na zaprojektowanie, a następnie uruchomienie autorskiego stanowiska badawczo-dydaktycznego bezprzewodowego Systemu Sygnalizacji Włamania i Napadu. Stanowisko to współpracuje (poprzez RS-232) z odpowiednim oprogramowaniem zainstalowanym na komputerze. Wdrożenie przedstawionego stanowiska bezprzewodowego SSWiN umożliwia studentom praktyczne sprawdzenie wiedzy uzyskanej podczas wykładów. Jest to szczególnie istotne w przypadku zastosowania bezprzewodowych czujek i sygnalizatorów, ponieważ na ich prawidłowe funkcjonowanie ma wpływ nie tylko odległość od modułu urządzeń bezprzewodowych, ale także zastosowane materiały budowlane. 1506

8 Streszczenie W artykule zaprezentowano zagadnienia związane z procesem kształcenia studentów na specjalności Inżynieria systemów bezpieczeństwa, która jest prowadzona na Wydziale Elektroniki Wojskowej Akademii Technicznej. Przedstawiono autorskie stanowisko badawczo-dydaktyczne wykorzystywane w celu poznania właściwości funkcjonalnych bezprzewodowych Systemów Sygnalizacji Włamania i Napadu. Dzięki temu studenci mają możliwość sprawdzenia w rzeczywistości zagadnień omawianych teoretycznie, takich jak m.in.: współpraca urządzeń bezprzewodowych (czujki, sygnalizatory) z modułem urządzeń bezprzewodowych. Podczas zajęć laboratoryjnych jest także wykorzystywane wspomaganie komputerowe w postaci oprogramowania służącego do programowania i określania stanu systemu. Słowa kluczowe: system sygnalizacji włamania i napadu, urządzenia bezprzewodowe, stanowisko laboratoryjne Research and teaching stand of wireless intrusion detection system Abstract The article presents issues related to the process of students education on the speciality "Engineering security systems", which is carried out at the Faculty of Electronics of the Military University of Technology. Paper present the stand of research and teaching used in order to understand the functional properties of wireless intrusion detection systems. As a result, students have the opportunity to check the reality of the issues discussed theoretically, such as: cooperation of wireless devices (detectors, sirens) with module wireless devices. During the laboratory classes it is also used a computer support software for programming and identification of system status. Keywords: intruder alarm systems, wireless devices, laboratory stand BIBLIOGRAFIA 1. Dąbrowski T., Bednarek M., Wiśnios M.: Diagnozowanie zagrożeń komunikacji w przemysłowym systemie sterowania. Przegląd Elektrotechniczny 2014, nr Dyduch J., Paś J., Rosiński A.: Podstawy eksploatacji transportowych systemów elektronicznych. Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom Dyduch J., Paś J.: Systemy wspomagające sterowanie procesami eksploatacji transportowych systemów elektronicznych. IX Konferencja Naukowo-Techniczna LogiTrans, Szczyrk Instrukcje laboratoryjne dla studentów Wydziału Elektroniki Wojskowej Akademii Technicznej laboratorium Projektowanie systemów alarmowych. 5. Instrukcje programowania, serwisowe i użytkowników Systemów Sygnalizacji Włamania i Napadu firmy Satel. 6. Norma PN-EN :2009: Systemy alarmowe Systemy sygnalizacji włamania i napadu Wymagania systemowe. 7. Paś J., Rosiński A., Wiśnios M., Berczyński R.: Stanowisko badawczo-dydaktyczne Systemu Sygnalizacji Włamania i Napadu. Logistyka nr 6/ Rosiński A., Rozproszone systemy sygnalizacji włamania i napadu w bazach logistycznych. Logistyka 2010, nr Standardy kształcenia dla kierunku studiów: Elektronika i telekomunikacja. 10. Szulc W., Rosiński A., Systemy sygnalizacji włamania. Część 1 Konfiguracje central alarmowych. Zabezpieczenia Nr 2(66)/2009, wyd. AAT, Warszawa Szulc W., Rosiński A., Wybrane zagadnienia z elektroniki cyfrowej dla informatyków (część II cyfrowa). Wydawnictwo Wyższej Szkoły Menedżerskiej w Warszawie, Warszawa Szulc W., Rosiński A., Wybrane zagadnienia z miernictwa i elektroniki dla informatyków (część I analogowa). Oficyna Wydawnicza WSM, Warszawa Szulc W.; Rosiński A.; Paś J.: Zakłócenia elektromagnetyczne w elektronicznych systemach alarmowych. Zabezpieczenia 2010, nr 1(71). 1507