Światłowodowa czujka obwodowa do zabezpieczania okien i drzwi

Transkrypt

1 BUCZAJ Marcin 1 SUMOREK Andrzej 2 Światłowodowa czujka obwodowa do zabezpieczania okien i drzwi WSTĘP Ochrona i dozór nad obiektem zapewniane przez systemy zabezpieczenia mienia powinny być realizowane w sposób uniemożliwiający potencjalnemu intruzowi dostęp do newralgicznych stref obiektu i osiągnięcie zamierzonych celów. Systemy alarmowe I&HAS (ang. intrusion and hold-up alarm system) wykorzystywane do ochrony obiektów mają za zadanie przekazać użytkownikowi obiektu informacje o zidentyfikowaniu zagrożenia. Celowe staje się takie zabezpieczenie obiektu, aby informacja o wykryciu zagrożenia nastąpiła na możliwie najwcześniejszym etapie powstawania zagrożenia, najlepiej jeszcze przed osiągnięciem przez intruza zamierzonych celów. Taka organizacja systemu alarmowego umożliwia przedsięwzięcie efektywnych środków ochrony mających na celu przeciwdziałanie zaistniałej sytuacji i szybką neutralizację zagrożenia. Wykorzystywane powszechnie systemy alarmowe mają charakter prewencyjny, a zastosowane środki techniczne nie służą do fizycznego powstrzymywania intruza przed wejściem do obiektu. Głównym zadaniem systemów alarmowych jest wykrycie zagrożenia i powiadomienie użytkownika o zaistnieniu zagrożenia, wykrytego na nadzorowanym przez system obszarze. Podstawowym parametrem charakteryzującym skuteczność systemu alarmowego jest czas reakcji systemu na zaistniałe zagrożenie [3]. Z punktu widzenia skutecznej ochrony obiektu istotne jest, aby system alarmowy umożliwiał jak najszybsze oraz niezawodne wykrycie próby wtargnięcia intruza do obiektu. Umożliwia to reakcję, której celem jest przeciwdziałanie zagrożeniu lub ograniczanie rozmiaru szkód, zarówno materialnych (kradzież, dewastacja) jak i niematerialnych (zdrowie i życie), jakie mogą wystąpić w chronionym obiekcie. Ze względu na czas procesu wykrywania zagrożenia ważne jest, aby system nadzoru wyposażony był w skuteczne środki detekcyjne działające zarówno wewnątrz obiektu (detekcja zaistniałej penetracji obiektu), ale również na jego peryferiach i obwodzie (detekcja podjęcia próby penetracji obiektu). Taka organizacja systemu nadzoru umożliwia sprawny przebieg procesu wykrywania zagrożeń [6]. Przedział czasowy t r, określający idealny, prawidłowo przebiegający proces wykrywania zagrożenia może zostać opisany następującymi zależnościami: t t,t r 1 2, (1) t t 0, (2) 1 0 t 0, (3) 1 t 2, (4) t r 0, (5) gdzie: t moment wystąpienia danego zagrożenia w chronionym obiekcie; 0 t 1 minimalny czas reakcji systemu związany z identyfikacją danego zagrożenia; t 2 maksymalny czas reakcji systemu związany z najbardziej czasochłonną procedurą identyfikacji danego zagrożenia. Sam proces wykrycia zagrożenia jest procesem przede wszystkim związanym z możliwościami elementów detekcyjnych zastosowanych w systemie nadzorującym. Decydującym czynnikiem 1 Politechnika Lubelska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki, Lublin, ul. Nadbystrzycka 38A Tel.: ; Fax.: ; m.buczaj@pollub.pl 2 Politechnika Lubelska, Wydział Budownictwa i Architektury, Lublin, ul. Nadbystrzycka 40 Tel.: ; Fax.: ; a.sumorek@pollub.pl 2375

2 określającym skuteczność przebiegu tego procesu jest czas, jaki upłynie od momentu podjęcia próby sforsowania zabezpieczeń do momentu jej wykrycia [4]. Ważne jest, aby czas ten był krótszy od czasu, w którym intruz osiągnie i zrealizuje swoje założone cele (włamanie, napad, dewastacja, sabotaż). Podczas projektowania systemu dąży się do realizacji następujących zasadniczych celów: wykrywania jak największej liczby potencjalnych zagrożeń; minimalizowania czasu rekcji systemu na wystąpienie zagrożenia. Ze względu na założony arbitralnie przez projektanta poziom prawdopodobieństwa wystąpienia w chronionym obiekcie danych typów zagrożeń staje się oczywiste, że proces ich wykrywania charakteryzuje skończona ilość zaburzeń, na które system reaguje (temperatura, ruch, nacisk, kontakt). Liczba wykrywanych zaburzeń jest ściśle związana z liczbą oraz rodzajem elementów detekcyjnych zainstalowanych w systemie. Liczna elementów detekcyjnych i ich rodzaj z kolei ma wpływa na koszt instalacji systemu. Na realizację celu polegającego na zminimalizowaniu czasu reakcji systemu na wystąpienie zagrożenia, mają także wpływ rodzaj i parametry techniczne elementów detekcyjnych oraz miejsce, w którym dany element detekcyjny został zamontowany [3, 4]. W pracy, na przykładzie obiektów budowlanych o charakterze zamkniętym (budynki mieszkalne, budynki gospodarcze, biura, magazyny, hale produkcyjne) przedstawiona zostanie charakterystyka oraz znaczenie poszczególnych stref nadzoru, stanowiących strukturę organizacyjną systemów alarmowych I&HAS. Przedstawiona zostanie również rola elementów detekcyjnych (czujek alarmowych) stosowanych w systemach alarmowych w obwodowej strefie nadzoru w realizacji zadań stawianych systemom sygnalizacji włamania IAS i systemom sygnalizacji napadu HAS. Następnie przedstawiona zostanie koncepcja oraz możliwości zastosowanie w systemach alarmowych i systemach nadzoru nowego rozwiązania technicznego w postaci światłowodowej czujki obwodowej do zabezpieczania okien i drzwi. Światłowodowa czujka obwodowa stanowić ma alternatywę do powszechnie stosowanych celu zabezpieczenia okien i drzwi czujek kontaktronowych (magnetycznych) i stykowych (mechanicznych). Zasadniczą część artykułu to charakterystyka i analiza możliwości światłowodowej czujki obwodowej zastosowanej do zabezpieczania okien i drzwi w porównaniu z alternatywnymi rozwiązaniami technicznymi. 1 SYSTEM ALARMOWY I&HAS JAKO ELEMENT SYSTEMU ZABEZPIECZENIA OBIEKTU, OSÓB I MIENIA Zgodnie z wymaganiami normy PN-EN [1] system nadzoru realizujący w chronionym obiekcie funkcje systemu alarmowego I&HAS (ang. intrusion and hold-up alarm system) powinien zawierać środki do wykrywania, wyzwolenia stanu alarmowego, sabotażu i rozpoznania uszkodzeń w systemie. System alarmowy może również realizować inne funkcje związane z zarządzaniem pracą innych układów pod warunkiem, że nie mają one szkodliwego wpływu na podstawowe funkcje systemu alarmowego I&HAS. Proces przekazywania informacji o wykrytym zagrożeniu w systemach I&HAS przebiega między obiektem dozorowanym a centrum odbiorczym alarmu za pośrednictwem systemu transmisji alarmu. System transmisji sygnału w zależności od stopnia zabezpieczenia systemu I&HAS powinien spełniać określone kryteria dotyczące: czasu transmisji, maksymalnej wartości czasu transmisji, czasu raportowania, dostępności oraz ochrony transmitowanego sygnału. Szczegółowe wytyczne dotyczące kryteriów stawianym systemom transmisji sygnału określa norma PN-EN [2]. Współczesne systemy alarmowe sygnalizacji włamania i napadu I&HAS to instalacja elektryczna, która odpowiada na ręczne lub automatyczne wykrycie obecności zagrożenia (włamania, napadu, próby sabotażu systemu) w zabezpieczanym obiekcie [1, 10]. Technicznie jest to zespół współpracujących urządzeń (również z instalacją przewodową), który ma na celu wykrywanie zagrożeń, wywołanie alarmu oraz inicjowanie przedsięwzięć zmierzających do likwidacji takiego zagrożenia. Przekazanie informacji odbywać się może na wiele sposobów z wykorzystaniem różnych środków przekazu oraz wykorzystania czynnika ludzkiego [4, 5, 8, 9, 11]. Dokonując analizy funkcjonowania takiego systemu można wyodrębnić w nim kilka podstawowych powiązanych ze sobą bloków funkcyjnych (rys. 1): 2376

3 blok analizująco-decyzyjny (zarządzający); blok detekcyjny (wejściowy); blok alarmująco-informujący (wykonawczy); blok zasilający. ZASILANIE blok detekcyjny blok analizujący i decyzyjny blok alarmujący i informujący czujki czytniki klawiatury przyciski MP urządzenie sterujące i obrazujące ATS centrum nadzoru MP sygnalizatory wyświetlacze dialery moduły komunikacyjne MP medium połączeniowe ATS system transmisji sygnału Rys.1. Schemat organizacyjny systemu alarmowego I&HAS Blok detekcyjny to zespół urządzeń, których zadaniem jest wykrycie zmian zachodzących w chronionym obiekcie (zagrożenie, zakłócenie pracy) lub wewnątrz systemu alarmowego (sabotaż, awaria) i przekazanie informacji do urządzenia sterującego i obrazującego (centrali alarmowej) systemu. W bloku detekcyjnym nie następuje podejmowanie decyzji o wszczęciu alarmu, przekazywana jest tylko informacja o zmianie mierzonego lub kontrolowanego parametru (temperatura, zmiana położenia, dźwięk, obraz, wibracje, sabotaż) ponad dopuszczalny zakres lub ustaloną wartość. W zależności od sposobu rozmieszczenia, działania oraz typu poszczególnych czujek struktura bloku detekcyjnego określa przynależność poszczególnych elementów detekcyjnych do poszczególnych, wydzielonych stref ochrony (wewnętrznej, zewnętrznej, obwodowej, terenowej). Każda z tych stref będzie miała do spełnienia w systemie alarmowym inne funkcje związane z realizacją procesu wykrywania i neutralizacji zagrożenia oraz będzie miała wpływ na przebieg procedury alarmowania i neutralizacji zagrożenia. 2 STREFOWA ORGANIZACJA SYSTEMÓW ZABEZPIECZEŃ Ze względu na czas procesu wykrywania zagrożenia ważne jest, aby system wyposażony był w skuteczne środki detekcyjne działające zarówno wewnątrz obiektu (detekcja zaistniałej penetracji obiektu), ale również na jego obwodzie i peryferiach (detekcja podjęcia próby penetracji zabezpieczanego obiektu). Pozwala to na sprawny przebieg procesu wykrywania zagrożeń. W celu dokładnego sprecyzowania zasad działania systemu nadzoru i określenia szczegółowych celów ochrony wprowadzone zostało do terminologii systemów zabezpieczeń pojęcie stref ochrony. Strefy ochrony to wyróżnione na obszarze chronionego terenu obszary na których spoczywa realizacja pewnych specyficznych zadań. W chronionym obiekcie można wyróżnić następujące strefy ochrony: wewnętrzna, obwodowa, zewnętrzna i peryferyjna oraz dodatkowa strefa ochrony miejscowej. Na rysunku 2 przedstawiono typowe rozmieszczenie stref ochrony. Każda z wymienionych stref spełnia w systemie zabezpieczenia inne funkcje i zadania. 2377

4 OGRODZENIE Peryferyjna strefa ochrony Zewnętrzna strefa ochrony Obwodowa strefa ochrony Wewnętrzna strefa ochrony Strefa ochrony miejscowej Peryferyjna strefa ochrony Obwodowa strefa ochrony Zewnętrzna strefa ochrony OGRODZENIE Rys. 2. Rozmieszczenie obszarów stref ochrony w chronionym przez system alarmowy obiekcie Peryferyjna strefa ochrony jest to strefa terenowa obejmująca obrys chronionego obszaru (najczęściej określona przez różnego rodzaju ogrodzenia działki). Jest najdalej wysuniętą strefą, do której dostęp jest najłatwiejszy oraz potencjalnie istniej możliwość legalnego podejścia przez osoby postronne. Zewnętrzna strefa ochrony to również strefa terenowa, obejmuje obszar pomiędzy ogrodzeniem a budynkami. Jest pierwszą strefą ochrony gdzie nieuprawniony dostęp osób postronnych nie powinien zostać niezauważony przez system nadzoru. Wejście na obszar zewnętrznej strefy ochrony jest ograniczony i jest możliwy po sforsowaniu zabezpieczeń terenowych strefy peryferyjnej. Obwodowa strefa ochrony jest pierwszą strefą wyznaczoną przez elementy architektoniczne chronionego obiektu budowlanego. Szczególnymi elementami obwodowej strefy ochrony są otwory okienne i drzwiowe, przez które możliwy jest dostęp do wnętrza chronionego budynku. Dostęp do obwodowej strefy ochrony jest możliwy po przejściu przez intruza zewnętrznej strefy ochrony. W przypadku przylegania chronionego budynku bezpośrednio do obszarów ogólnie dostępnych (np. ulica, inny budynek) obwodowa strefa ochrony jest pierwszą strefą ochrony obiektu. Obecnie najczęściej w obiektach budowlanych, zwłaszcza obiektach mieszkalnych, otwory okienne i drzwiowe zabezpieczane są przez czujki kontaktronowe lub stykowe, które stanowią podstawowe elementy ochrony obwodowej obiektu. Wewnętrzna strefa ochrony określa obszar wewnątrz chronionego obiektu, w którym są umiejscowione główne cele ochrony (materialne i niematerialne). Dostęp do niej jest możliwy po uprzednim sforsowaniu obwodowej strefy ochrony. Zabezpieczenie wewnętrznej strefy ochrony jest realizowane poprzez użycie elementów detekcyjnych o charakterze obszarowym (np. pasywne czujni podczerwieni, czujki mikrofalowe) w przypadku systemów realizujących zadania stawiane systemom sygnalizacji włamania IAS lub elementów detekcyjnych miejscowych (np. przyciski napadowe) w przypadku systemów realizujących zadania stawiane systemom sygnalizacji HAS. Układy zabezpieczające strefy obwodowe budynku stanowią najczęściej zabezpieczenia służące do detekcji podjętych prób wejścia do obiektu przez otwory okienne i drzwiowe. Strefa ochrony miejscowej to szczególna wyróżniona strefa w wewnętrznej strefie ochrony. Jest to strefa, w której umiejscowione są najbardziej istotne elementy stanowiące najbardziej prawdopodobne cele potencjalnych ataków. Wyposażona jest w dodatkowe elementy detekcyjne zabezpieczające tylko dany chroniony element. 2378

5 W przypadku systemów alarmowych realizujących zadania stawiane systemom sygnalizacji napadu HAS obwodowa strefa ochrony może być jedynym obwodem skutecznej ochrony, a dla systemów realizujących zadania stawiane systemom sygnalizacji włamania IAS może stanowić ważny element umożliwiający skuteczne przeprowadzenie procesu eliminacji zagrożenia. Dlatego ważne jest wyposażenie odwodowej strefy ochrony w elementy detekcyjne umożliwiające skuteczne wykrywanie potencjalnych prób sforsowania dróg dostępu do wnętrza chronionego obiektu. Przez to dostęp do wnętrza chronionego obiektu jest szczelny i w sposób istotny ogranicza możliwość niewykrytego dostępu do newralgicznych obszarów ochrony. 3 ZABEZPIECZENIA OKIEN I DRZWI AKTUALNE ROZWIĄZANIA Okna i drzwi są niezbędnymi elementami wyposażenia budynków o charakterze zamkniętym. Umożliwiają one dostęp do wnętrza obiektu z zewnątrz, realizują zadania związane z doświetlaniem wnętrza obiektu, a także wspomagają proces wentylacji w budynku. Z punktu widzenia systemu zabezpieczeń okna i drzwi są najsłabszym elementem struktury obwodowej strefy zabezpieczeń. Sforsowanie drzwi lub okna stanowi często najprostszy i najdogodniejszy sposób dostania się do wnętrza obiektu budowlanego. Dlatego istotne jest wyposażenie okien i drzwi w skuteczne układy detekcyjne umożliwiające wykrycie prób ich sforsowania. Elementy detekcyjne umożliwiające wykrycie prób sforsowania zamkniętych okien i drzwi w obiektach budowlanych można podzielić na dwie grupy: reagujące na zdarzenie w sposób bezpośredni lub pośredni. Sposób bezpośredni polega na wykryciu braku kontaktu okna lub drzwi z ościeżnicą. Natomiast sposób pośredni polegający wykryciu zaburzeń innych wielkości fizycznych związanych z procesem otwarcia okna lub drzwi, takich jak hałas, ruch. Dotychczas znane sposoby wykrycia próby wejścia do obiektu budowlanego przez sforsowanie zamkniętych okien lub drzwi reagujące na zdarzenie w sposób bezpośredni realizowane są najczęściej za pomocą magnetycznych czujek stykowych (kontaktronów), rzadziej samych układów stykowych. Układ stykowy to prosty obwód elektryczny z ruchomym elementem umożliwiającym zamknięcie (zwarcie) obwodu elektrycznego w przypadku zamykania okna lub drzwi i otworzenie (rozwarcie) obwodu elektrycznego w przypadku otwarcia okna lub drzwi. Konstrukcja magnetycznych czujek stykowych wykorzystywanych do zabezpieczanie okien i drzwi w systemach zabezpieczeń obiektów oparta jest na wykorzystaniu układu kontaktron magnes trwały (rys. 3). Czujka magnetyczna sygnalizuje pojawienie się pobliżu kontaktronu materiału ferromagnetycznego, najczęściej w postaci magnesu trwałego. Zmiana stanu łącznika kontaktronowego następuje w przypadku zaniku działania na układu styków kontaktronu sił pola magnetycznego magnesu trwałego. Wynika to z przesunięcia magnesu względem kontaktronu. Taka sytuacja ma miejsce w przypadku otwarcia okna lub drzwi, na których umieszczona jest magnetyczna czujka stykowa. Elementy magnetyczne (magnesy trwałe) umieszczane są na ruchomych elementach okien i drzwi. Natomiast układ stykowy kontaktronu i przewody umieszcza się na ościeżnicach i innych stałych elementach konstrukcji okien i drzwi. Rys. 3. Elementy detekcyjne umożliwiające wykrycie próby sforsowania okien i drzwi w sposób bezpośredni a) czujka magnetyczna K-1 firmy Satel, b) czujka magnetyczna K-2 firmy Satel [12] 2379

6 Sposób wykrycia próby wejścia do obiektu budowlanego przez sforsowanie zamkniętych okien lub drzwi przez zastosowanie czujek magnetycznych charakteryzuje się koniecznością zamontowania ich w każdym skrzydle wszystkich okien lub drzwi w budynku. Powoduje to konieczność rozprowadzenia znacznej ilości przewodów sygnałowych. Obecne rozwiązania charakteryzuje możliwość zidentyfikowania miejsca zamontowania magnetycznej czujki stykowej oraz możliwość zakłócania pola magnetycznego służącego do sterowania stanem czujki. Natomiast stosowane obecnie układy detekcyjne umożliwiające wykrycie próby sforsowania okna lub drzwi w sposób pośredni to układy reagujące na czynniki towarzyszące procesowi forsowania okna lub drzwi przez intruza próbującego dostać się do wnętrza chronionego obiektu w postaci towarzyszącym forsowaniu okien i drzwi wibracjom (czujki wibracyjne rys. 4.a), występującemu przy biciu szyby hałasowi (czujka zbicia szyby rys. 4.b) oraz przechodzeniu intruza przez strefę zabezpieczenia (aktywna bariera podczerwieni rys. 4.c). Rys. 4. Elementy detekcyjne umożliwiające wykrycie próby sforsowania okien i drzwi w sposób pośredni: a) czujka wibracyjna VD-1 firmy Satel, b) czujka zbicia szyby INDIGO firmy Satel c) aktywna bariera podczerwieni ACTIVA firmy Satel [12] Czujki zbicia szyby są czujkami mikrofonowymi. Czujki zbitego szkła zaliczane są do czujek pasywnych. Wykrycie zaburzenia obywa się na podstawie analizy sygnałów dochodzących do czujki. Czujka nie emituje do otoczenia żadnego sygnału umożliwiającego jej prawidłową pracę. Głównymi elementami czujki zbicia szyby są mikrofon o dużym spektrum rejestrowanych częstotliwości oraz układ analizujący rejestrowane przez mikrofon sygnały akustyczne. W wyniku zastosowania wielostopniowych wzmacniaczy selektywnych, filtrów częstotliwości oraz - coraz częściej obróbki mikroprocesorowej, czujki te są szczególnie czułe na charakterystyczne dźwięki towarzyszące tłuczeniu szkła. Czujki te reagują jednoczesne lub bezpośrednio następujące po sobie sygnały o niskiej częstotliwości związanych z dźwiękiem uderzenia w szybę oraz sygnałem wysokiej częstotliwościach związanych z dźwiękami towarzyszącymi pękaniu szkła. Odpowiednia budowa układu decyzyjnego i analizującego czujki powoduje, że nie reagują natomiast na inne hałasy zewnętrzne. Sposób wykrycia próby wejścia do obiektu budowlanego przez sforsowanie zamkniętych okien lub drzwi przez wykrycie odgłosów towarzyszących zbiciu szyby za pomocą czujek zbicia szyby charakteryzuje się możliwością zabezpieczenia jednocześnie wielu otworów okiennych i drzwiowych w obszarze detekcji określonym przez charakterystykę czujki, wykorzystaniem do wykrycia zbicia szyby w obiekcie budowlanym mniejszej ilości przewodów sygnałowych niż w przypadku zastosowania czujek magnetycznych, ale na skuteczność działania układu detekcyjnego mają wpływ warunki akustyczne panujące w obiekcie, w tym możliwość tłumienia odgłosów zbicia szyby przez intruza, a także przez wyposażenie obiektu w żaluzje okienne, zasłony, firanki oraz meble co ogranicza deklarowany przez producenta obszar detekcji i wymusza zastosowanie większej ilości elementów detekcyjnych. Drugim powszechnie wykorzystywanym układem detekcyjnym umożliwiającym w sposób pośredni wykryć sforsowanie okna lub drzwi i wejście intruza do obiektu jest aktywna bariera podczerwieni. Aktywna bariera podczerwieni to układ, którego trzy podstawowe elementy stanowią nadajnik i umieszczony naprzeciw niego odbiornik podczerwieni oraz układ sterujący (rys. 5). Pojawienie się jakiejkolwiek nieprzezroczystej przeszkody między nimi wywołuje alarm. Pochodnym typem aktywnej bariery podczerwieni jest kurtyna podczerwieni. Składa się ona z kilku torów podczerwieni ułożonych w jednej płaszczyźnie w odległości cm od siebie. Zamiast pojedynczej linii jest chroniona cała powierzchnia. Ze względu na konstrukcję, bariery podczerwieni można podzielić na: pracujące ciągłym strumieniem promieniowania i impulsowe. 2380

7 fotodioda LED Aktywna bariera podczerwieni wiązka promieniowania element światłoczuły Układ sterujący zasilanie sygnał do centrali alarmowej układ optyczny ekran nadajnik odbiornik Rys. 5. Schemat ideowy funkcjonowania aktywnej bariery podczerwieni ABP Sposób wykrycia próby wejścia do obiektu budowlanego przez sforsowanie zamkniętych okien lub drzwi za pomocą aktywnych barier podczerwieni wymusza zastosowanie stosunkowo dużych gabarytowo i wymagających otwartych przestrzeni układów detekcyjnych. Rozwiązanie to w sposób zdecydowany obniża poziom estetyki pomieszczeń oraz charakteryzuje się dużymi możliwościami występowania fałszywych alarmów związanych z przypadkowym lub niezamierzonym przesłonięciem wiązki promieniowania podczerwonego emitowanego między nadajnikiem a odbiornikiem np. przez zwierzęta lub ruchome elementy wyposażenia obiektów budowlanych w postaci zasłon i firanek. 4 KONCEPCJA I ISTOTA DZIAŁANIA ŚWIATŁOWODOWEJ CZUJKI OBWODOWEJ DO ZABEZPIECZANIA OKIEN I DRZWI Magnetyczne czujki stykowe (czujki kontaktronowe) i czujki stykowe wykorzystywane jako elementy detekcyjne umożliwiające wykrycie prób sforsowania zamkniętych okien lub drzwi w obiekcie budowlanym charakteryzują się dużą skutecznością działania, ale ich wadą jest stosunkowo proste sposoby sabotażu ich działania. Czujki stykowe można uszkodzić mechanicznie powodując ich stałe zwarcie lub wykonać obejście elektryczne, gdyż nie posiadają one żadnych wewnętrznych układów interpretacji sygnału. Natomiast pracę czujki magnetycznej można zakłócić zewnętrznym polem magnetycznym. Poza tym elementy detekcyjne w postaci czujek magnetycznych i czujek stykowych, ze względu na ich wykonanie z materiałów metalowych i magnetycznych, można łatwo zlokalizować. Szybka i prosta identyfikacja miejsca zainstalowania elementu zabezpieczeń umożliwia skrócenie czasu obejścia danego zabezpieczenia. Dodatkowo zarówno czujka magnetyczna jak i czujka stykowa wymagają poprowadzenia przewodów sygnałowych od centrali alarmowej lub ekspandera wejść do każdej czujki osobno. Pojedyncza czujka magnetyczna i czujka stykowa może zabezpieczyć tylko jedne przejście (okno lub drzwi). W przypadku zabezpieczania większej ilości okien lub drzwi konieczne jest doprowadzenie znacznej ilości przewodów. Oczywiście możliwe jest grupowanie tych czujek w pojedyncze szeregowe układy umożliwiające wykorzystanie tylko jednej pary przewodów sygnałowych jednak takie rozwiązanie jest kłopotliwe ze względu na zmniejszenie niezawodności takiego obwodu i problemy z identyfikacją miejsca ewentualnego uszkodzenia w tak rozbudowanym obwodzie. Przedstawione wady dotychczasowo stosowanych rozwiązań skłoniły opracowania nowego typu układu zabezpieczenia umożliwiającego zastosowanie w obwodowej strefie ochrony do realizacji zadań związanych z wykrywaniem prób forsowania zamkniętych okien i drzwi w chronionym obiekcie budowlanym. Opracowane rozwiązanie powinno charakteryzować się: dużą odpornością na zakłócenia elektryczne, magnetyczne i elektromagnetyczne; dużą odpornością na możliwość identyfikacji miejsca zainstalowania; wykorzystywać sygnał świetlny jako nośnik informacji o stanie zabezpieczanego elementu; umożliwiać zabezpieczanie wielu elementów przez wykorzystanie jednego obwodu sygnalizacyjnego lub wykorzystanie jednego układu zasilającego i decyzyjnego. 2381

8 Opracowana została idea światłowodowej czujki obwodowej charakteryzującą się wykorzystaniem światłowodu jako elementu umożliwiającego przekazywanie informacji i sygnału świetlnego jako nośnika informacji. Prawidłowość działania czujki polegała na sprawdzaniu ciągłości obwodu światłowodowego przesyłającego sygnał świetlny między nadajnikiem a odbiornikiem. Taki sposób sprawdzania prawidłowości działania czujki jest podobny do sposobu wykorzystywanego w aktywnych barierach podczerwieni. Interpretacja prawidłowej lub nieprawidłowej pracy realizowana jest na postawie analizy korelacji zachodzących między sygnałem wyjściowym emitującym sygnał świetlny w nadajniku a sygnałem wejściowym rejestrowanym w odbiorniku sygnału świetlnego przesyłanego przez światłowód [7]. Schemat blokowy układu zabezpieczeń w postaci światłowodowej czujki obwodowej do wykrywania prób forsowania zamkniętych okien i drzwi został przestawiony na rysunku 6. Przedstawione zostały dwie wersje układu światłowodowej czujki obwodowej w postaci układu jednostykowego i dwustykowego. W układzie zabezpieczania, zwłaszcza okien i drzwi wyróżniono rozwiązanie techniczne zarówno obwodu sterowania czujki, jak i samego zbliżeniowego czujnika zachowania ciągłości obwodu optycznego czujki. Zaproponowane zostały dwa kluczowe rozwiązania. Pierwsze rozwiązanie to układ jednostykowy umożliwiający szeregowe łączenie wielu podobnych jedno stykowych układów. Takie rozwiązanie może być wykorzystane w przypadku łączenia w jeden odwód kilku pojedynczych obwodów stanowiących zabezpieczenia kilku drzwi lub okien znajdujących się w danym pomieszczeniu. Układ ten ma szczególne zastosowanie w drzwiach i oknach, w skrzydłach których poprowadzono światłowód stanowiący część obwodu optycznego. Drugie rozwiązanie to układ dwustykowy czujnika, w którym jeden z elementów detektora stanowi tylko zworę układu światłowodowego. W tym przypadku taki element może być przymocowany do skrzydła okna lub drzwi i nie ma konieczności prowadzenia wewnątrz skrzydła światłowodu będącego częścią układu optycznego. Podłączenie światłowodowe wykonywane jest tylko w ościeżnicy drzwi lub okna. akie rozwiązanie eliminuje konieczność wprowadzania światłowodu do ruchomych elementów drzwi i okien, a przez to umożliwia bardziej niezawodną pracę. Rys. 6. Schemat blokowy światłowodowej czujki obwodowej do zabezpieczania okien i drzwi: a) układ jednostykowy, b) układ dwustykowy; 1 układ zasilania, 2 konektory sygnału informacyjnego, 3 układ formowania sygnału wysyłanego, 4 układ formowania sygnału odbieranego, 5 analizator sygnałów wysyłanego i odbieranego, 6 układ decyzyjny czujki, 7 nadajnik sygnału świetlnego, 8 odbiornik sygnału świetlnego, 9 zbliżeniowy czujnik zachowania ciągłości obwodu świetlnego czujki, 10 - światłowód 2382

9 Przedstawiony na rysunku 6 model światłowodowej czujki obwodowej do zabezpieczania okien i drzwi składa się z trzech zasadniczych elementów: układu sterowania, zbliżeniowego czujnika zachowania ciągłości obwodu światłowodowego oraz światłowodów stanowiących obwód przesyłania sygnału informacyjnego. Zasada działania czujki polega na wysterowaniu i prawidłowej interpretacji sygnałów optycznych generowany i odbieranych przez elementy optyczne czujki (nadajnik optyczny, odbiornik optyczny, światłowody i przez zbliżeniowy czujnik zachowania ciągłości obwodu świetlnego czujki. Zasadniczym elementem czujki jest układ sterowania czujki umożliwiający zasilanie i zarządzanie pracą czujki. Poszczególne elementy odpowiadają za formowanie impulsu świetlnego, jego nadanie, odbiór oraz interpretację. Układ sterowania odpowiada również na komunikację z centralą alarmową. Przekazuje za pomocą linii sabotażowej informacje o stanie czujki (sygnał sabotażowy) oraz za pomocą linii sygnałowej informacji o stanie zabezpieczanego elementu (sygnał alarmowy). Proces interpretacji sygnału świetlnego umożliwiający określenie stanu zabezpieczanego elementu zaczyna się w układzie formowania impulsu. W zależności od wybranego trybu pracy układ formowania impulsu jest w stanie wygenerować sygnał ciągły lub impulsowy. Przeprowadzone analizy wykazały, że lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie sygnału impulsowego (jednoznaczna interpretacja i większe trudności sabotażu działania czujki). Sygnał taki jest emitowany za pomocą nadajnika optycznego do światłowodu. W przypadku niezakłóconej transmisji sygnału w układzie światłowodu i zbliżeniowego czujnika zachowania ciągłości obwodu świetlnego czujki sygnał świetlny dociera do odbiornika optycznego. Sygnały elektryczne umożliwiające wysterowanie nadajnika optycznego i emitowane przez odbiornik optyczny są interpretowane w układzie analizatora sygnałów wysyłanego i odbieranego. Analiza przebiegów czasowych sygnału nadawanego i odbieranego z układu światłowodu umożliwia wykrycie nieprawidłowości w układzie detekcyjnym czujki. Za komunikację z centralą alarmową odpowiada układ decyzyjny. Głównym zadaniem układu decyzyjnego jest wygenerowanie sygnału alarmowego lub sabotażowego, polegającego na wprowadzeniu do linii sygnałowej lub sabotażowej łączącej czujkę z centralą alarmowego sygnału świadczącego o wykryciu nieprawidłowości [7]. 5 OCENA MOŻLIWOŚCI I PRZYDATNOŚCI ŚWIATŁOWODOWEJ CZUJKI OBWODOWEJ W OCHRONIE OBWODOWEJ OBIEKTU BUDOWLANEGO Celem przeprowadzonych badań było przedstawienie światłowodowej czujki obwodowej, jako alternatywy do obecnie stosowanych, do zabezpieczania otworów okiennych i drzwiowych, czujek kontaktronowych i stykowych. Czujki kontaktronowe i stykowe stanowią obecnie podstawowe elementy zabezpieczenia stanowiące ochrony obwodowej chronionego obiektu. Badania nad możliwościami zastosowania światłowodowej czujki obwodowej do zabezpieczania otworów okiennych i drzwiowych zostały przeprowadzone na zbudowanym do tego celu modelu okna. Model okna został wyposażony dodatkowo w standardową czujkę kontaktronową i stykową. Umieszczenie tych elementów w modelu umożliwiła sprawdzenie skuteczności działania układu w różnych konfiguracjach i warunkach. Dzięki temu możliwa była ocena działania tych elementów w różnych przypadkach. Konstrukcja modelu okna została tak opracowana, aby możliwe było wykonanie badań dla występujących w rzeczywistych systemach alarmowych następujących sytuacji: forsowanie okna przez wywarzenie jego skrzydła (zdarzenie 1); forsowanie okna przez otworzenie jego skrzydła (zdarzenie 2); forsowanie okna przez otwór wykonany w części okna, ale bez otwierania jego skrzydła (różne warianty umiejscowienia otworów) (zdarzenie 3); zakłócenie pracy systemu alarmowego przez próby wywołania fałszywego alarmu czujek przez użycie dodatkowego zewnętrznego pola magnetycznego (zdarzenie 4); zakłócenie pracy systemu alarmowego przez próby wywołania fałszywego alarmu czujek przez generowanie zewnętrznych wibracji (zdarzenie 5); zakłócenie pracy systemu alarmowego przez próby sabotowania prawidłowej pracy czujki przez umieszczenie dodatkowych elementów mechanicznych (zdarzenie 6). 2383

10 Skuteczność działania systemu była określana na podstawie prawidłowego (oczekiwanego) zadziałania systemu w różnych wariantach zdarzeń. W przypadku pierwszych trzech zdarzeń oczekiwanym rezultatem było pobudzenie systemu alarmowego. Natomiast w przypadku czwartego, piątego i szóstego zdarzenia oczekiwanym wynikiem było brak pobudzenia. Wyniki przeprowadzonych doświadczeń zostały przedstawione w tabeli 1. Tab. 1. Wyniki badań pobudzanie systemu alarmowego Pobudzanie systemu alarmowego Zdarzenie Czujka Czujka Czujka światłowodowa kontaktronowa stykowa Przedstawione w tabeli 1 testy były przeprowadzone dla warunków, w których nieprzewidziana była możliwość sabotowania poszczególnych układów detekcyjnych podczas próby sforsowania zabezpieczenia. W przypadku testów w bardziej realnych warunkach (dopuszczona ingerencja intruza w system w celu sabotowania jego działania) dla zdarzenia 2 możliwe było dokonanie sforsowania zabezpieczeń bez wywoływania alarmu dla układów wyposażonych w kontaktron, a szczególnie w czujkę stykowej. WNIOSKI Zaletą układu jest zastosowanie sygnału optycznego do kontroli ciągłości obwodu. Sygnał taki może być przesyłany na znaczne odległości. Dodatkowo sygnał ten może być dowolnie modulowany w sposób cyfrowy w postaci sygnału impulsowego o stałej częstotliwości i stałym współczynniku wypełnienia impulsu, sygnału zmiennego losowo lub sygnału zmieniającego się zgodnie z założonym algorytmem, co praktycznie eliminuje możliwość sabotażu. Zaletą układu światłowodowej czujki obwodowej do zabezpieczania okien i drzwi jest również większą niż w przypadku czujek magnetycznych i stykowych odporność na sabotaż. Układ umożliwia zabezpieczenie prawidłowego funkcjonowania układu przed niepowołanym działaniem osób mających na celu sabotowanie działania czujki. Takie działania mogą przejawiać się próbą zamiany lub dołączenia dodatkowych elementów umożliwiających przejęcie kontroli nad pracą elementu detekcyjnego. Podłączenie dodatkowego obwodu optycznego do układu czujki w sposób niezauważalny jest praktycznie niemożliwe. Dzięki zastosowaniu światłowodu i sygnału optycznego do kontroli stanu zamknięcia i domknięcia chronionych elementów trudne jest zlokalizowanie miejsca zainstalowania obwodu sygnałowego, a przez to zakłócenie lub sabotowanie pracy czujki. Streszczenie W artykule zwrócono uwagę na możliwość zastosowania nowego rozwiązania technicznego w postaci światłowodowej czujki obwodowej. Przestawione rozwiązanie ma zastosowanie w systemach alarmowych oraz w systemach sterowania i nadzoru i umożliwia wykrycie próby wtargnięcia intruza do obiektu przy dokonywaniu forsowania zamkniętych okien i drzwi w obiektach budowlanych i logistycznych. Światłowodowa czujka obwodowa zastosowana do zabezpieczenie okien lub drzwi może być alternatywą dla wykorzystywanych powszechnie w tym celu czujek magnetycznych i stykowych. Dotychczasowe rozwiązania w postaci zastosowania do zabezpieczania okien i drzwi czujek magnetycznych (kontaktronowych) lub rzadziej stykowych charakteryzują się łatwością zidentyfikowania miejsca zamontowania tego typu czujki oraz możliwością zakłócania pola magnetycznego służącego do sterowania stanem czujki. Istotą światłowodowej czujki obwodowej zastosowanej do zabezpieczania okien i drzwi w obiektach budowlanych i logistycznych jest wykorzystanie sygnału świetlnego do kontroli stanu zamknięcia okna lub drzwi. Zastosowanie światłowodu i sygnału optycznego do kontroli stanu zamknięcia chronionych 2384

11 elementów utrudnia lub nawet uniemożliwia zlokalizowanie miejsce zainstalowania obwodu sygnałowego, a przez to ogranicza możliwość sabotowania pracy czujki. Dodatkowo sygnał świetlny może być dowolnie modulowany w sposób cyfrowy (sygnał impulsowy, zmienny losowo lub algorytmicznie) co praktycznie eliminuje możliwość sabotażu. Badania przedstawione w artykule dotyczą prezentacji nowego rozwiązania technicznego, jego charakterystyki oraz porównania jego właściwości z istniejącymi rozwiązaniami. The fiber optic of peripheral detector to protect windows and doors area Abstract The article draws attention to use a new technical solution in the form of fiber optic of peripheral detector. Presented solution has used in alarm systems and supervision and control systems. The devices allows the detection of an intruder when he try opening closed windows and doors in building and logistic objects. The fiber optic of peripheral detectors used to protect windows or doors can be an alternative to commonly used for this purpose contact detectors and magnetic detectors. Existing devices to security window and door areas (magnetic detectors and contact detectors) are easy to identify the place of installation of this type of detectors. Thus it is possible interference the magnetic field and impact to control of work of detectors. The essence of the fiber optic of peripheral detector used to protect windows and doors in building and logistic object is the use of a light signal for condition monitoring of closing the window or door. The use of optical fiber and optical signal to monitoring state protected elements makes it difficult or even impossible to locate a place to install the signal circuit and thus reduces the possibility of sabotage of detector. In addition, the light signal can be freely modulated (pulse signal or algorithmically random variable), which virtually eliminates the possibility of sabotage. The research presented in this paper relate to presentation of a new technical solution, its characteristics and to compare its properties with existing solutions. BIBLIOGRAFIA 1. PN-EN :2009 Systemy alarmowe. Systemy sygnalizacji włamania i napadu. Część 1: Wymagania systemowe. Wydawnictwo PKN, Warszawa PN-EN :2001 Systemy alarmowe. Systemy i urządzenia transmisji alarmu. Wymagania ogólne dotyczące systemów transmisji alarmu. Wydawnictwo PKN, Warszawa Buczaj M., Czas jako kryterium skuteczności przebiegu procesu neutralizacji zagrożeń w systemach nadzorujących stan chronionego obiektu. Zabezpieczenia nr 6(70)/2009, s Buczaj M., Eliminacja czynnika ludzkiego przez techniczne środki przekazu informacji w systemach nadzoru nad stanem chronionego obiektu. MOTROL. Motoryzacja i energetyka rolnictwa, 2011, Vol. 13, s Buczaj M., Koncepcja zarządzanego przez mikrokomputer systemu alarmowego nadzorującego stan chronionego obiektu logistycznego. Logistyka 2012, nr 3, s Buczaj M, Strefowa organizacja systemów alarmowych w aspekcie realizacji założonych zadań ochrony w obiektach budowlanych. Zabezpieczenia 5(81)/2011, s Buczaj M., Sumorek A., Układ do zabezpieczania, zwłaszcza okien i drzwi. Zgłoszenie patentowe P , Biuletyn Urzędu Patentowego, Warszawa 2014, Vol. 42, nr 13/2014, s Horyński M., Computer aided design of virtual supervision systems for the electric system in contemporary building, Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa PAN, Lublin 2011, Vol. 11, s Jajdek A., Juda Z., Czujniki. Wydawnictwo WKiŁ, Warszawa Szulc W., Rosiński A., Systemy sygnalizacji włamania. Część 1 konfiguracje central alarmowych. Zabezpieczenia 2(66)/2009, s Szulc W., Rosiński A., Systemy Sygnalizacji Włamania i Napadu stosowane w obiektach transportowych wykorzystujące technologie chmury. logistyka 2014, nr 3, s