Новое слово в охране периметра.

Идея - использования волокна в качестве чувствительного элемента давно витала в воздухе. Первоначально это были системы зонального типа на базе многомодового волокна. Они показали свою эффективность и были разработано хорошее программное обеспечение с использованием нейроанализа. Однако, имеются несколько недостатков. Каждый отрезок волокна является одним датчиком. То есть охраняемый периметр делится на зоны 100-250 метров, на которые разваривается нужное число волокон. Соответственно определить место воздействия можно с той же точностью несколько сот метров, необходимо проводить варку волокон на периметре. а также чувствительность данного метода не позволяет его использовать при прокладке в почву.

Следующим шагом развития технологий является рефлектометр, а точнее говоря когерентный рефлектометр. Чувствительным элементом датчика, является обычный одномодовый оптический кабель, который с высокой  чувствительностью позволяет снимать вибрацию с каждого метра волокна с частотам до 10 кГц. Особенностью систем является простой монтаж кабеля, но сложностью оконечного оборудования. Поэтому данный класс систем экономически выгодно использовать на протяженных периметрах 2 км и более.

Прокладка кабеля может быть осуществлена как на ограждения, в том числе и легких, типа сетчатого, так и в грунте, причем одним кабелем.

Для обеспечения уменьшения количества ложных тревог используются сложные алгоритмы, включающие элементы искусственного интеллекта. При особенно сложных условиях размещения, используются алгоритмы с обучением на примерах с возможностью дообучения.

Система легко интегрируется с другими подсистемами, например, видеонаблюдения. Дополнительные возможности системы помимо автоматического анализа сигналов - прослушивание участка, определение участков, где происходит нагрев кабеля, например, от открытого пламени на расстоянии 10 метров, определение обрыва кабеля, несанкционированное подключение к кабелю  и т.д.

Интерфейс системы представлен ниже.

Оптическое волокно, несмотря на хорошую прозрачность, имеет фундаментальный предел пропускания излучения, связанный с Релеевским рассеиванием. На анализе этого сигнала работают рефлектометры, которые принимают отраженный сигнал с десятков километров волокна, а по времени задержки определяют расстояние до исследуемого участка. При этом центры отражения расположены случайно, тем самым создавая неповторимый отпечаток. Отдельные центры рассеивания не обнаруживаются обычными рефлектометрами, они видят лишь гладкую кривую, но хорошо различимы при облучении лазерным источником, в так называемом когерентном рефлектометре. Данный вид рефлектометра помимо определения места воздействия, обладает чрезвычайно высокой чувствительностью для детектирования воздействия на волокно за счет используемой интерференции. Поскольку расстояния между центрами рассеивания в волокне изменяется под внешними воздействиями: температуры, деформации, вибрации, изгибе и пр, это явление используется, как для снятия сигнала с внешней среды, так и для детектирования вмешательства третьих лиц в оптоволоконную линию.

Когерентный рефлектометр имеет целый ряд возможных приложений:
- охрана периметров, трубопроводом, кабельных линий,
- мониторинг строительных конструкций – наличие трещин, деформаций, вибраций,
- инфраструктурный мониторинг: железнодорожный, автомобильный, метрополитен,
- скважинный мониторинг,
- безопасность оптоволоконных линий связи – детектирование подключение к линии,
- защита акваторий,
- распределенный микрофон,
- противопожарная система
и пр.

Надо сказать, что схема когерентного рефлектометра также содержит множество ноу-хау. В частности, в классическом виде устройство как правило имеет особенности, например, поляризационное затухание, выражающееся в том, что случайном образом может снизится чувствительность сигнала на протяженном участке ( 1 км и более). Эти зоны "бродят" по кабелю также случайно вызывая замирание сигнала на десятки секунд. Или, например, локальные нечувствительности, связанные со случайным характером распределения центров рассеивания. Особенно, грешат этим делом рефлектометры, рассчитанные на большие расстояния без промежуточного усиления. Зона нечувствительности может достигать десятков метров.  Эти проблемы пытаются решить разными способами: использованием двух волокон в одном кабеле, опрос двухчастотным методом и т.д. Мы также работали над этой проблемой и решили их с помощью чирп-эффекта.

Технические характеристики волоконно оптической системы охраны периметра 

Тип сенсора: стандартный оптоволоконный кабель SMF-28
спецкабель на решетках Брега
Длина охраняемого периметра: до 50 км (стандарт)
до 80 км (спецзаказ)
Точность детектирования нарушения охраняемого периметра: ±10 м (на длине до 10 км)
±20 м (на длине до 25 км)
Избирательность: обнаружение шагов в зоне 3м от закопанного сенсора
Интеграция: ModBUS (TCP/IP, Ethernet)
релейные выходы (сух.контакты)
Напряжение питания: ~220В, 50Гц
Потребляемая мощность: 400 Вт
Габаритные размеры блока излучателей: корпус 19” глуб. 800 мм.
Масса блока излучателей: 8 кг.
Габаритные размеры блока обработки: корпус 19” глуб. 800 мм.
Масса блока обработки: 8 кг.

 

Основные особенности волоконно оптической системы охраны периметра

  • Отсутствует активное оборудование на периметре (вдоль охраняемого периметра нет электромагнитного излучения от сенсора), поэтому затруднена или полностью отсутствует возможность обнаружения места прокладки волоконно оптического сенсора-кабеля
  • Волоконо оптический сенсор полностью взрыво- и пожаробезопасен
  • Возможность охраны сложных и протяженных периметров
  • Нечувствительность волоконно оптического сенсора к внешним электромагнитным импульсам, излучениям и наводкам
  • Возможность использовать в качестве сенсора стандартных типов волоконно оптических кабелей связи, имеющих под наружной изоляцией слой прочной и надежной кевларовой оболочки
  • Возможность использовать в качестве сенсора одну из жил уже имеющегося проложенного волоконно оптического кабеля (остальные жилы используются по прямому назначению для телекоммуникационных сигналов в штатном режиме)
  • Возможность интеграции с системами охраны периметра более высокого уровня иерархии (по протоколу MosBUS через TCP/IP соединение или через сухие контакты реле)
  • Интуитивно понятный графический интерфейс на рабочем месте оператора системы охраны
  • Возможность разграничения уровня доступа работающего с системой охраны периметра персонала
  • Ведение журнала наблюдений за состоянием охраняемого периметра с возможностью просмотра и наложения фильтров по видам событий
  • Возможность оповещения системой охраны о возникшей внештатной ситуации по SMS и/или e-mail
  • Привязка границ охраняемого периметра к реальным географическим координатам с помощью GPS
  • Обучаемый комплекс нейроалгоритмов распознавания событий / попыток нарушения охраняемого периметра
  • Возможность включения удаленного доступа к программной части системы охраны
  • Встроенные элементны самодиагностики состояния волоконно оптического сенсора
  • Встроенные средства самодиагностики функционирования программной части системы охраны периметра – при программных сбоях автоматическое восстановление функционирования в течение 60 сек.
  • Защита доступа к программной части волоконно оптической системы охраны периметра программируемым ключом.

Способы монтажа волоконно оптического сенсора системы охраны периметра СВМ-1

1. Укладка волоконно оптического сенора системы охраны периметра СВМ-1 в грунт

При этом способе монтажа волоконно оптический кабель закапывается в грунт на глубину 30 – 50 см. Возможно использование распространенной спецтехники, предназначенной для прокладки волоконно оптических кабелей.

Волоконнно оптический кабель-сенсор в этом случае полностью скрыт от глаз и не поддается визуальному обнаружению.

Укладка волоконно оптического сенора системы охраны периметра СВМ-1 в грунт

2. Монтаж волоконно оптического сенора системы охраны периметра СВМ-1 на легкое ограждение

При этом способе монтажа волоконно оптический кабель закрепляется на легком заборе-ограждении с помощью хомутов, вязальной проволоки и т.д. через равные промежутки.

Волоконнно оптический кабель-сенсор в этом случае можно обнаружить визуально, но поскольку от него нет ответвлений к видеокамерам или устройствам, похожим на датчики, а сам кабель не отличим от коммуникационного кабеля связи, идентификация его как сенсора системы охраны затруднена.

Монтаж волоконно оптического сенора системы охраны периметра СВМ-1 на легкое ограждение

3. Монтаж волоконно оптического сенора системы охраны периметра СВМ-1 на тяжелое или монолитное ограждение

Волоконно оптический кабель закрепляется на бетонном или каменном заборе-ограждении с помощью анкеров, дюбелей через равные промежутки либо жестко устанавливается в штроб с последующей заделкой.

Волоконнно оптический кабель-сенсор в этом случае также визуально виден, но поскольку от него нет ответвлений к видеокамерам или устройствам, похожим на датчики, а сам кабель не отличим от коммуникационного кабеля связи, идентификация его как сенсора системы охраны также затруднена.

Монтаж волоконно оптического сенора системы охраны периметра СВМ-1 на тяжелое или монолитное ограждение