Model funkcjonalny czujki światłowodowej do zabezpieczania okien i drzwi

BUCZAJ Marcin 1 Model funkcjonalny czujki światłowodowej do zabezpieczania okien i drzwi WSTĘP Systemy alarmowe sygnalizacji włamania i napadu I&HAS (ang. Intruder and Hold Up Alarm Systems) wykorzystywane są do wykrywania zagrożeń w postaci prób wtargnięcia intruza do chronionego obiektu. Ich skuteczność zależy przede wszystkim od zastosowanych w układzie elementów detekcyjnych. Obecnie stosowane rozwiązania techniczne umożliwiają realizację tych zadań między innymi przez czujki obwodowe. Czujki obwodowe to układy detekcyjne umieszczane w miejscach potencjalnych prób wejścia do obiektu przez osoby niepożądane. Takimi miejscami, które są szczególnie podatne na próby ich sforsowania w celu wejścia do wnętrza obiektu, są okna i drzwi. Zastosowane w ochronie obwodowej elementy detekcyjne umożliwiają realizację przez system alarmowy zarówno zadań związanych z sygnalizacją prób włamania jak i napadu. Istotne staje się zatem takie wyposażenie systemów alarmowych w środki detekcji potencjalnych zagrożeń, które umożliwią wykrycie próby sforsowania drzwi lub okien, a jednocześnie takich, które są również odporne na próby sabotowania działania czujki oraz działania czynników zewnętrznych [1, 2, 6, 12]. Obecnie do wykrywania prób wejścia do zamkniętego obiektu budowlanego przez otwory okienne i drzwiowe wykorzystywane są przede wszystkim czujki magnetyczne (kontaktrony). To rozwiązanie jest skuteczne w przypadku, gdy chodzi o realizację procesu wykrywania zagrożenia. Ich wada to niewielka odporność na zakłócenia oraz łatwość określenie miejsca zainstalowania czujki. Aspekt związany z możliwością sabotowania działania czujek magnetycznych był kluczowy przy określaniu koncepcji i istoty działania nowego rozwiązania w postaci światłowodowej czujki obwodowej do zabezpieczania okien i drzwi w obiektach budowalnych. Istota działania prezentowanego układu związana jest wykorzystaniem sygnału świetlnego jako nośnika informacji o stanie zabezpieczanego elementu oraz światłowodu jako obwodu umożliwiającego transmisję tego sygnału. Dzięki takiemu rozwiązaniu możliwe jest przesyłanie informacji między nadajnikiem a odbiornikiem sygnału świetlnego oraz analiza sygnału rejestrowanego przez odbiornik poprzez porównanie go z sygnałem emitowanym przez nadajnik. Zakłócenie procesu przesyłu jest interpretowane przez układ decyzyjny jako naruszenie chronionego elementu lub zakłócenie pracy układu detekcyjnego [4, 8, 9, 16]. W artykule skupiono się na przedstawieniu wykonanego rozwiązania technicznego w postaci modelu funkcjonalnego czujki światłowodowej. Model funkcjonalny umożliwia sprawdzenie istotnych aspektów działania czujki i jest pierwszym układem fizycznym w procesie opracowywania końcowego rozwiązania. Przeprowadzone badania związane z działaniem modelu funkcjonalnego związane były z testami podstawowych elementów czujki światłowodowej i skupiały się na dwóch głównych celach badawczych. Pierwszy cel to badania dotyczące doboru i współpracy ze sobą elementów stanowiących obwód świetlny czujki i związane były z prawidłowym funkcjonowaniem nadajnika, odbiornika, światłowodu oraz czujnika zachowania ciągłości obwodu świetlnego. Drugi aspekt to aspekt zarządzania procesem funkcjonowania układu decyzyjnego i układu sterującego pracą czujki. Realizacja tego celu badawczego związana była z określeniem algorytmu programu kontrolera i dotyczyła procedur związanych z wysterowaniem układu nadajnika, rejestracją sygnału z odbiornika i analizą otrzymanych wyników. Określono dwa tryby pracy nadajnika: wysterowanie sygnałem ciągłym i sygnałem impulsowym. Dla obu rozwiązań zaproponowano kryteria umożliwiające identyfikację stanu nieprawidłowego. 1 Politechnika Lubelska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki, 20-618 Lublin, ul. Nadbystrzycka 38A Tel.: +48 81 53-84-301; Fax.: +48 81 53-84-299; E-mail: m.buczaj@pollub.pl 610

1. ROLA CZUJEK OBWODOWYCH W FUNKCJONOWANIU SYSTEMÓW ZABEZPIECZEŃ Struktura współczesnych systemów zabezpieczeń oparta jest na strefowej strukturze organizacyjnej. Struktura strefowa umożliwia selektywne działanie elementów detekcyjnych, ogranicza czas identyfikacji zagrożenia, zwiększa dostępny czas reakcji na zagrożenie oraz zwiększa poziom bezpieczeństwa. Strefy ochrony to wyróżnione na obszarze chronionego terenu obszary, na których spoczywa realizacja pewnych specyficznych zadań. Koncepcja strefowej struktury systemów zabezpieczeń umożliwia przyporządkowanie poszczególnym strefom ściśle określonych zadań związanych z realizacją funkcji związanych z nadzorem i zabezpieczaniem chronionego obiektu oraz umożliwia realizację różnych zadań ochrony w zależności od potrzeb użytkownika [3, 10, 13]. Wykorzystane do detekcji zagrożenia środki mają za zadanie ograniczenie czasu związanego z wykryciem zagrożenia liczonego od momentu jego wystąpienia. Im krótszy czas detekcji zagrożenia tym relatywnie dłuższy czas związany z reakcją na zagrożenie, większe możliwości i skuteczniejszy proces przeciwdziałania na zaistniała sytuację oraz ograniczenie potencjalnych szkód. Systemy nadzoru oparte na strefowej organizacji systemów zabezpieczeń powinny uwzględniać współdziałanie i wzajemne wspomaganie układów detekcyjnych umieszczonych w poszczególnych wyróżnionych obszarach ochrony. W strukturze organizacyjnej systemu zabezpieczeń można wyróżnić następujące strefy: wewnętrzna, obwodowa, zewnętrzna i peryferyjna oraz dodatkowa strefa ochrony miejscowej [1, 2, 3, 4, 9, 13]. Na rysunku 1 przedstawiono typowe rozmieszczenie stref ochrony. Każda z wymienionych stref spełnia w systemie zabezpieczenia inne funkcje i zadania. 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. 1. Rozmieszczenie obszarów stref ochrony w chronionym przez system alarmowy obiekcie 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. 611

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 są 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. 2. IDEA DZIAŁANIA CZUJKI ŚWIATŁOWODOWEJ DO ZABEZPIECZANIA OKIEN I DRZWI Przedstawione wady dotychczas stosowanych rozwiązań skłoniły do 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. Koncepcja światłowodowej czujki obwodowej do zabezpieczania okien i drzwi w obiektach budowlanych przejawia się wykorzystaniem światłowodu i sygnału świetlnego jako nośnika informacji. Zasada 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 [9, 10]. Schemat blokowy układu zabezpieczeń w postaci światłowodowej czujki obwodowej do wykrywania prób forsowania zamkniętych okien i drzwi został przestawiony na rysunku 2. Na rysunku 2a i 2b przedstawione 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. Drugie rozwiązanie to układ dwustykowy czujnika, w którym jeden z elementów detektora stanowi tylko zworę układu światłowodowego. W tym przypadku element stykowy układu optycznego 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. Takie rozwiązanie eliminuje konieczność wprowadzania światłowodu do ruchomych elementów drzwi i okien, a przez to umożliwia bardziej niezawodną pracę czujki [9, 10]. 612

Rys. 2. 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 Przedstawiony na rysunku 2 schemat blokowy 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 generowanych i odbieranych przez elementy optyczne czujki (nadajnik optyczny, odbiornik optyczny, światłowody i 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 za pomocą układów wyjściowych czujki 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 [9, 10]. 613

3. MODEL FUNKCJONALNY CZUJKI ŚWIATŁOWODOWEJ Model funkcjonalny czujki światłowodowej do zabezpieczania okien i drzwi w obiektach budowlanych ma za zadanie umożliwić przeprowadzenie podstawowych testów związanych z działaniem i możliwościami technicznymi głównych elementów czujki. Główny nacisk przy opracowaniu modelu został położony na badania związane z funkcjonowaniem układu optycznego czujki jako istoty działania całego urządzenia i głównego elementu umożliwiającego wykrycie zaburzenia w zabezpieczanym elemencie infrastruktury technicznej. W celu dokonania różnorodnych testów element sterujący pracą układu i układ decyzyjny stanowi karta pomiarowa współpracująca z komputerem i aplikacją zarządzającą pracą modelu. Takie rozwiązanie umożliwia badanie układu optycznego czujki w szerokim spektrum przypadków i nie niesie za sobą konieczności każdorazowej budowy nowego układu fizycznego. Schemat blokowy modelu funkcjonalnego czujki światłowodowej do zabezpieczania okien i drzwi został przedstawiony na rysunku 3. Rys. 3. Schemat blokowy modelu funkcjonalnego czujki światłowodowej do zabezpieczania okien i drzwi: 1 układ zasilania czujki, 2 układ wyjściowych sygnału informacyjnego, 3 układ wyjściowy sygnału sabotażowego, 4 układ decyzyjny i układ sterujący pracą model czujki, 5 światłowody sygnałowe, 6 zbliżeniowy czujnik zachowania ciągłości obwodu świetlnego czujki, N nadajnik sygnału świetlnego, O odbiornik sygnału świetlnego, ZAS przewody zasilające, SYG przewody sygnałowe, SAB przewody sabotażowe Najważniejszym elementem czujki światłowodowej do zabezpieczania okien i drzwi jest jej układ optoelektroniczny. Układ ten stanową dwa elementy optoelektroniczne w postaci nadajnika sygnału świetlnego OTR-1 i odbiornika sygnału świetlnego ORJ-1. Zarówno nadajnik jak i odbiornik są zasilane napięciem 5V, są przystosowane do pracy z sygnałem świetlnym o długości fali 660nm i posiadają trzy konektory sygnałowe umożliwiające zasilanie i wysterowanie elementu [15]. Elementy te zostały przedstawione na rysunku 4. Nadajnik i odbiornik sygnału optycznego umożliwiają wysyłanie i odbieranie sygnału świetlnego do i ze światłowodu wraz ze zbliżeniowym czujnikiem zachowania ciągłości obwodu świetlnego czujki. Wymienione elementy stanowią główne elementy czujnika i umożliwiają wykrycie otwarcie zamkniętych okien lub drzwi. Rys. 4. Nadajnik i odbiornik sygnału optycznego zastosowane w modelu funkcjonalnym czujki światłowodowej do zabezpieczania okien i drzwi 614

Drugim ważnym elementem modelu funkcjonalnego czujki światłowodowej jest współpracująca z komputerem karta pomiarowa. Na potrzeby projektu została zastosowana karta pomiarowa NI USB 6008. Za pomocą układów I/O karty pomiarowej można wysterować nadajnik sygnału optycznego, odebrać i przesłać do analizy sygnał generowany przez odbiornik sygnału świetlnego oraz wysterować układ konektorów wyjściowych czujki SYG i SAB. Karta jest podłączona do komputera za pomocą przewodu USB. Karta współpracuje z aplikacją, za pomocą której można kontrolować, zarządzać pracą oraz monitorować stan całego układu. Aplikacja realizująca założone procesy decyzyjne oraz generująca sygnały decyzyjne oraz sterujące pracą toru optycznego jest zrealizowana w środowisku programistycznym LabVIEW. Schemat blokowy układu badawczego został przedstawiony na rysunku 5. Rys. 5. Schemat blokowy układu badawczego: 1 układ wyjściowych sygnału informacyjnego, 2 układ wyjściowy sygnału sabotażowego, 3 zbliżeniowy czujnik zachowania ciągłości obwodu świetlnego czujki, 4 światłowody sygnałowe Z opisanymi głównymi elementami modelu czujki światłowodowej współpracują elementy umożliwiające prawidłową pracę układu (moduł zasilania) oraz układy umożliwiające realizację standardowych funkcji przypisanych do każdej czujki rzeczywistej wykorzystywanych jako elementy detekcyjne w systemach alarmowych (układy wyjściowe sygnału informacyjnego SYG i sygnału sabotażowego SAB). Rzeczywisty widok, budowa i rozmieszczenie elementów modelu funkcjonalnego czujki światłowodowej do zabezpieczania okien i drzwi wykorzystanego do badań testowych został przedstawiony na rysunku 6. Rys. 4. Model funkcjonalny czujki światłowodowej do zabezpieczania okien i drzwi 615

4. ALGORYTM PROCEDURY DECYZYJNEJ I STEROWANIE PRACĄ UKŁADU Z POZIOMY APLIKACJI STWORZONEJ W ŚRODOWISKU LABVIEW Środowisko programistyczne LabVIEW firmy National Instruments służy do przygotowania oprogramowania systemów pomiarowych służących do pomiarów w obwodach rzeczywistych i wirtualnych. Jest ono kompleksowym programem umożliwiającym projektowanie i modelowanie prostych obwodów jak i nadzorowanie skomplikowanych procesów technologicznych. Środowisko programowe LabVIEW wykorzystuje graficzny język programowania. Umożliwia projektowanie i konstruowanie wirtualnych urządzeń stosowanych w komputerowo wspomaganych systemach diagnostycznych i pomiarowych. Dzięki specjalnemu osprzętowi (np. karty pomiarowe, interfejsy komunikacyjne, dodatkowy sprzęt komputerowy) możliwa jest budowa zestawu mierników i testerów potrzebnych do nadzorowania badanego rzeczywistego układu [5, 6, 7, 11, 14]. Na potrzeby realizowanego projektu została stworzona aplikacja umożliwiająca zarządzanie pracą karty pomiarowej NI USB 6008 i tym samym układem optycznym czujki. Poszczególne kanały karty pomiarowej umożliwiają wysterowanie nadajnika sygnału optycznego, odczyt sygnału generowanego przez odbiornik sygnału optycznego i wysterowanie przekaźnika umożliwiającego przesyłanie sygnału alarmowego do linii sygnałowej. W aplikacji zarządzającej i sterującej pracą modelu układu czujki światłowodowej do zabezpieczania okien i drzwi w obiektach budowlanych można wyróżnić następujące elementy: - interfejs użytkownika (rysunek 6) umożliwia sterowanie, zmianę konfiguracji lub kontrolowanie pracy układu oraz interpretowanie sygnałów rejestrowanych przez kartę pomiarową; - schemat organizacyjny (algorytm działania programu) wewnętrzne powiązanie pomiędzy poszczególnymi elementami aplikacji umożliwiające realizację założonych zadań (rysunek 7); - obsługa I/0 (obsługa urządzeń wejścia i wyjścia) część składowa systemu odpowiedzialna za akwizycję danych od elementów detekcyjnych systemu oraz wysyłanie informacji do urządzeń sterujących pracą elementów wykonawczych. Rys. 6. Interfejs aplikacji sterującej pracą elementów układu optycznego czujki Na potrzeby programu zarządzającego pracą układu optycznego czujki światłowodowej wykorzystane zostały 2 kanały wyjść cyfrowych DO karty pomiarowej NI USB 6008 służące do wysterowania nadajnika OTJ-1 i wysterowaniu przekaźnika SYG oraz 1 kanał wejść analogowych AI mający za zadanie rejestrację sygnału generowanego przez odbiornik sygnału optycznego ORJ-1. Wykorzystanie w projekcie kanału wejścia analogowego AI zamiast dostępnego alternatywnego kanału wejścia cyfrowego DI umożliwiło rejestrację przebiegu czasowego generowanego przez odbiornik ORJ-1 z większą częstotliwością próbkowania oraz z większą dokładnością. Rejestracja sygnału generowanego przez odbiornik ORJ-1 za pomocą wejścia analogowego AI karty pomiarowej umożliwia zatem nie tylko dokładniejsze odwzorowanie badanego sygnału (aspekt badawczy), ale również wprowadzanie do procesu analizy materiału o lepszych parametrach. 616

Algorytm działania programu zarządzającego pracą układu optycznego czujki światłowodowej przewiduje dwa sposoby wysterowania nadajnika sygnału optycznego OTJ-1 czujki. Jeden sposób to wysterowanie nadajnika OTJ-1 sygnałem impulsowym, drugi sygnałem ciągłym. W obu przypadkach algorytm realizuje cztery etapy: - wysterowanie nadajnika optycznego OTJ-1; - rejestracja sygnału generowanego przez odbiornik sygnału optycznego ORJ-1; - porównanie i analiza wartości chwilowych sygnałów z nadajnika OTJ-1 i odbiornika ORJ-1; - wysterowanie układu konektorów wyjściowych czujki SYG. Najważniejszym etapem procedury pomiarowej jest etap związany z analizą porównawczą przebiegów chwilowych nadajnika i odbiornika sygnału optycznego. W obu przypadkach (sygnał impulsowy, sygnał ciągły) wykrycie nieprawidłowości w działaniu układu optycznego i sygnalizacja sygnału alarmowego realizowane było poprzez określenie kryterium granicznego. W przypadku wysterowania nadajnika OTJ-1 sygnałem ciągłym założone kryterium graniczne określało maksymalny czas związany z przerwą w odbiorze sygnału generowanego przez nadajnik. W przypadku wysterowania nadajnika OTJ-1 sygnałem impulsowym kryterium graniczne określało ilość zgubionych kolejnych impulsów przez odbiornik ORJ-1 w porównaniu z impulsami wygenerowanymi przez nadajnik OTJ-1. Algorytm działania programu zarządzającego pracą układu optycznego czujki dla impulsowego i ciągłego sposobu wysterowania nadajnika optycznego OTJ-1 został przedstawiony na rysunku 7. Rys. 7. Algorytm działania programu zarządzającego pracą układu optycznego czujki Realizując podstawowe zasady przekazywania informacji o wykrytym przez czujki zagrożeniu w systemach alarmowych podstawowym sygnałem przekazywanym przez czujkę do urządzenia sterującego i obrazującego pracę systemu alarmowego (centrali alarmowej) jest sygnał wysoki (jedynka logiczna). W przypadku wykrycia zaburzenia lub nieprawidłowego działania czujki generowany jest stan niski (zero logiczne). Takie rozwiązanie umożliwia bardziej niezawodną pracę systemu oraz wykrywanie nieprawidłowości w układzie detekcyjnym w stanie normalnej pracy. Daje to możliwość użytkownikowi na szybkie wykrycie niesprawności układu i reakcję w okresie kiedy obiekt nie jest narażony na zagrożenie. WNIOSKI Testy przeprowadzone na zbudowanym modelu funkcjonalnym czujki światłowodowej przeznaczonej do zabezpieczania okien i drzwi w obiektach budowlanych wykazały prawidłowe i zgodne z oczekiwaniami działanie układu optycznego czujki. Układ ten pełniący rolę detektora umożliwia wykrycie zaburzenia w obwodzie optycznym czujnika spowodowaną przerwą w obwodzie światłowodowym i przesłanie informacji o stanie układu do elementu decyzyjnego. 617

Zaletą zaprezentowanego układu w porównaniu z układami klasycznymi (kontaktrony) jest wykorzystanie sygnału świetlnego jako nośnika informacji w światłowodzie, co umożliwia zwiększenie odporności na zakłócenia zewnętrzne i sabotaż układu detekcyjnego czujek. Zaletą zastosowania sygnału optycznego do kontroli ciągłości obwodu jest możliwość przesyłania takiego sygnału na znaczne odległości. Układ zbliżeniowego czujnika zachowania ciągłości obwodu świetlnego czujki może być oddalony od układu nadajnika i odbiornika układu optycznego i od elementu zarządzającego pracą czujki. Dodatkowo sygnał przesyłany światłowodem może być dowolnie modulowany w sposób cyfrowy w postaci sygnału impulsowego o stałej częstotliwości i stałym współczynniku wypełnienia impulsu oraz może być przesyłany w sposób ciągły. Streszczenie Funkcjonowanie systemów zabezpieczeń instalowanych w obiektach budowlanych skupia się na szybkiej identyfikacji zagrożeń oraz przekazywaniu informacji o zaistnieniu zagrożenia do użytkownika systemu. Wczesne wykrycie zagrożenia umożliwia użytkownikowi podjęcie prawidłowej decyzji umożliwiającej neutralizację zagrożenia i minimalizację potencjalnych strat. Dlatego ważne jest wyposażanie systemów zabezpieczeń w środki umożliwiające skuteczną i szybką identyfikację zagrożenia. Zastosowane środki zabezpieczeń powinny charakteryzować się dużą odpornością na zakłócenia zewnętrzne i próby sabotażu. W artykule przedstawiona zostanie koncepcja nowego rozwiązania technicznego w postaci modelu czujki światłowodowej służącej do zabezpieczania okien i drzwi w obiektach budowlanych. Zaprezentowany układ uzupełnia dostępną obecnie na rynku gamę środków detekcyjnych (czujki stykowe i magnetyczne) wykorzystywanych powszechnie w ochronie obwodowej obiektów budowlanych. Na podstawie analizy ciągłości sygnału świetlnego w światłowodzie układ detekcyjny czujki umożliwia wykrycie prób wtargnięcia intruza na teren chronionego obiektu przez otwarcie zabezpieczonych czujką światłowodową okien lub drzwi. W porównaniu z istniejącymi rozwiązaniami czujka światłowodowa charakteryzuje się większą niezawodnością i odpornością układu detekcyjnego na zaburzenia i próby sabotażu. W prezentowanym w pracy modelu układ decyzyjny i układ sterujący pracą czujki stanowią karta pomiarowa i aplikacja zarządzająca stworzona w środowisku LabView. Na etapie prób związanych z funkcjonowaniem układu takie rozwiązanie daje większe możliwości badawcze. Słowa kluczowe: systemy alarmowe, czujki alarmowe, światłowody, sygnał optyczny Functional model of fiber optic detector to protect area of windows and doors Abstract The functioning of security systems installed in buildings focuses on rapid identification of threats and providing information about the existence of the hazard to the system user. Early detection of hazard allows the user to take a correct decision and enabling eliminating the threat or minimize potential losses. Therefore it is important to equip security systems in equipment enabling to effective and rapid identification of the hazard. Applied of security measures should have a high resistance to external disruption and sabotage. This article shows a new technical solution in the form of fiber optic detector used to protect of area windows and doors in buildings. Presented system complements of available on the market equipment used in the peripheral protection of the buildings (magnetic detectors and contact elements). Fiber optic detector analyzes the continuity of the light signal in the fiber optic and the control equipment in detector allows to detect and alarming about attempts entrance an intruder into the protected object by opening windows or doors. Compared to existing solutions, the fiber optic detector has a higher reliability and a higher resistance to external disruption and sabotage. The decision-making system and control system in the model presented in the article is a measuring card and application developed in LabView environment. At the attempts stage related to the functioning of the system this solution gives you more possibilities to research. Keywords: alarm systems, alarm detectors, optical fibers, optical signals BIBLIOGRAFIA 1. PN-EN 50131-1:2009 Systemy alarmowe. Systemy sygnalizacji włamania i napadu. Część 1: Wymagania systemowe. Wydawnictwo PKN, Warszawa 2009. 2. PN-EN 50136-1-1:2001 Systemy alarmowe. Systemy i urządzenia transmisji alarmu. Wymagania ogólne dotyczące systemów transmisji alarmu. Wydawnictwo PKN, Warszawa 2001. 618

3. Buczaj M., Czas jako kryterium skuteczności przebiegu procesu neutralizacji zagrożeń w systemach nadzorujących stan chronionego obiektu. Zabezpieczenia nr 6(70)/2009, s. 56 61. 4. Buczaj M, Strefowa organizacja systemów alarmowych w aspekcie realizacji założonych zadań ochrony w obiektach budowlanych. Zabezpieczenia 5(81)/2011, s. 46 49. 5. Buczaj M., Buczaj A., The use of LabView environment for the building of the grain dust control system in grain mill. Econtechmod 2012, vol. 1, nr 1, s. 21-26. 6. Buczaj M., Koncepcja zarządzanego przez mikrokomputer systemu alarmowego nadzorującego stan chronionego obiektu logistycznego. Logistyka 2012, nr 3, s. 211 218. 7. Buczaj M., Sumorek A., Horyński M., Styła S., Wykorzystanie środowiska LabView w procesie dydaktycznym z zakresu sterowania ustawieniami kamer PTZ. TTS Technika Transportu Szynowego 2013, nr 10, s. 1613-1623. 8. Buczaj M., Sumorek A., Światłowodowa czujka obwodowa do zabezpieczania okien i drzwi, Logistyka 2014, nr 6, s. 2375-2385. 9. Buczaj M., Sumorek A., Układ do zabezpieczania, zwłaszcza okien i drzwi. Patent nr 219425, Wiadomości Urzędu Patentowego, Warszawa 2015, nr 4/2015. 10. Buczaj M., Koncepcja zarządzanego przez mikrokomputer systemu alarmowego nadzorującego stan chronionego obiektu logistycznego. Logistyka 2012, nr 3, s. 211-218. 11. Chruściel M., LabView w praktyce. Wydawnictwo BTC, Legionowo 2008. 12. Szulc W., Rosiński A., Systemy sygnalizacji włamania. Część 1 konfiguracje central alarmowych. Zabezpieczenia 2(66)/2009, s. 66 73. 13. Szulc W., Rosiński A., Systemy Sygnalizacji Włamania i Napadu stosowane w obiektach transportowych wykorzystujące technologie chmury. Logistyka 2014, nr 3, s. 6140 6144. 14. Tłaczała W., Środowisko LabView w eksperymencie wspomaganym komputerowo. Wydawnictwo WNT, Warszawa 2002. 15. Optical Jacks specyfikacja techniczna optoelementów. Katalog elementów elektronicznych firmy CLIFF 2003. 16. www.satel.pl 619