DETECTIE ANTIEFRACTIE INTERIOR

1. Concepte si terminologie de specialitate

In acest capitol introductiv sunt prezentate notiunile ce stau la baza oricarui sistem de securitate.

Elementele constitutive ale unui sistem de securitate sunt: senzorii, centrala, dispozitivele de avertizare si dispozitivele de comunicare la distanta.

Senzorii sunt dispozitive ce preiau o informatie.

Centrala este o unitate de automatizare ce proceseaza informatiile preluate de la senzori in functie de starea sistemului (activat, dezactivat, etc).

Elementele de sistem - un sistem antiefractie este structurat pe zone si partitii.

1.1. Elementele de structura a sistemelor de alarma

a)      centrala de alarma: gestioneaza informatiile de la senzori si proceseaza aceste informatii in functie de starea sistemului. Rolul principal al oricarei centrale de efractie este de a semnaliza (optic, acustic si/sau la distanta) detectarea unei intruziuni in spatiul protejat.

b)      perifericele: tastaturi, module expandoare, etc.: au rolul de extindere a numarului de intrari si comanda sistemului (activare/dezactivare, oprire alarme, citire jurnal de evenimente, etc.)

c)      dispozitivele de avertizare: sirene, flash-uri (optice si acustice)

d)      dispozitivele de comunicare la distanta: comunicatoare telefonice cu mesaj vocal sau digital, interfete seriale sau TCP/IP.

1.2. Terminologie de specialitate:

Se vor prezenta definitiile pentru urmatoarele concepte:

a). Conceptul de zona. Din punct de vedere electric, zona reprezinta o intrare a centralei de alarma. Din punc de vedere sistemic, zona reprezina un spatiu bine delimitat care este protejat impotriva efractiei.

b). Conceptul de partitie (arie). Partitia reprezinta o multime de zone care sunt activate si dezactivate simultan, de catre acelasi utilizator.

c). Coduri de : instalator, master si utilizator - au diferite roluri functionale in utilzarea sistemului.

Installer - codul de instalator are rolul de a permite accesul la functiile de programare ale sistemului. In majoritatea cazurilor, codul de instalator permite de asemenea analiza jurnalului de evenimente din memoria centralei.

Master - utilizator principal - activare, dezactivare, programare coduri, omitere zone, etc..

User - armare, dezarmare

2. Principii de detectie si tipuri de detectoare

Rolul acestui capitol este de a familiariza cursantii atit cu tipurile de detectoare existente cit si cu principiile si fenomenele fizice ce stau la baza unui anumit tip de detector.

2.1. Detectoare pasive

1. Detectia in infra-rosu: se bazeaza pe efectul fotoelectric. Un corp cu diferenta de temperatura fata de mediu, in miscare, genereaza un flux variabil in spectrul infrarosu care este detectat de senzor, acesta generind o alarma. Acest principiu de detectie este cel mai des utilizat datorita costurilor scazute ale detectoarelor si eficientei deosebite a detectiei.
2. detectia de vibratii: (senzor piezo-electric, bobina cu miez variabil, senzor inertial (contact cu greutate). Exista modalitati diferite de detectare a unei tentative de efractie in cazul in care se protejeaza pereti, suprafete vitrate etc. La o incercare de perforare a unui perete se genereaza unde mecanice de joasa frecventa de o anumita intensitate. Acestea pot fi detectate de citeva tipuri de senzori cum ar fi: senzorul piezo (care transforma vibratiile in semnal electric), o bobina cu miez magnetic variabil (utilizat foarte des in sistemele de alarma auto) sau un senzor inertial, acesta din urma fiind cel mai putin sensibil.
3. detectia de spectru acustic: tentativa de efractie prin spargerea unui geam generaza un semnal sonor cu un spectru specific in domeniul frecventelor inalte.
4. detectia de presiune: - folosita pentru protejarea unor obiecte sau pentru prevenirea accesului unei persoane in spatiul protejat.

Tipuri de detectie activa

a. detectia cu ultrasunete pe baza efectului Doppler : folosita pentru senzorii activi cu ultrasunete

b. detectia pe baza efectului Doppler utilizind radiatie electromangetica in spectrul microundelor.

c. bariere IR- absorbtia semnalului de la emitator functie de distanta si conditii de mediu.

2.3. Tipuri de detectoare

1. Contactul magnetic (releul reed): principiu de detectie, aplicatii, limitari

Contactele magnetice sunt comutatoare NC/NO care detecteaza miscarea unui magnet amplasat pe un corp ce trebuie protejat (fereastra, usa).

Contactele magnetice sunt compuse din doua parti: un releu amplasat pe partea interioara,fixa a ferestrei/usii si un magnet amplasat pe partea mobila. Cind usa este inchisa, contactul este in starea NC, el trecind in starea NO prin deschiderea usii.

Aceste tipuri de detectoare sunt utilizate dupa cum am aratat pe usi, ferestre, containere, etc. pentru a detecta deschiderea acestora. Nu ofera un grad de securitate ridicat (se poate intra prin sppargerea geamului de ex.), de aceea se recomanda a fi utilizate in conjunctie cu alte tipuri de detectoare (ex. PIR, detectoare de geam spart, etc).

Poate genera alarme false in cazul in care usa sau fereastra nu se inchid corect si poate fi sabotat prin utilizarea unui magnet mai puternic.

2. Detector PIR: principiu de detectie, aplicatii, limitari

Detectorul PIR este un detector volumetric, in sensul ca supravegheaza un anumit volum al unei incaperi. Principiul de detectie a fost enuntat anterior. Constructiv, dispozitivul are o masca frontala cu lentile Fresnell, prin care senzorul analizeaza in functie de numarul de lentile (12-15 sau chiar mai multe in functie de complexitatea senzorului) fluxurile infrarosii din incapere. In momentul in care un corp cald tranziteaza un astfel de spot, piroelementul genereaza un impuls electric care este analizat si procesat de partea electronica a senzorului. In functie de dispunerea spoturilor se intilnesc senzori cortina, senzori cu spot lung sau senzori volumetrici obisnuiti.

Acest tip de senzori are o foarte larga gama de aplicatii fiind pratic cei mai utilizati detectori in sistemele de securitate antiefractie.

Detectoarele obisnuite se instaleaza in general la 2 - 2,3 m de la poadeaua incaperii si au un unghi de detectie de 90 - 105⁰. Se instaleaza de regula in colturile incaperii pentru a asigura o protectie completa. Raza de detectie pe spoturile centrale este in general de 12m, ceea ce face suficienta instalarea unui singur senzor intr-o incapere obisnuita.

In cazul in care spatiul protejat prezinta anumite particularitati se pt utiliza celelalte tipuri de lentile prezentate; ex. In cazul unui coridor lung (pina la 30 - 35m) se poate utiliza un senzor cu spot lung iar in cazul in care intentionam sa protejam o suprafata vitrata mare la efractie din exterior putem utiliza senzori cortina.

Limitarile acestor tipuri de detectoare deriva din principiul de detectie: nu pot detecta un corp cu temperatura apropiate de mediu (diferente de max. 2-3⁰C) si sunt susceptibile la alarme false generate de curenti de aer (atit calzi cit si reci). De asemenea, senzorii pot fi usor obturati de catre usi sau ferestre deschise (sticla obisnuita este opaca la radiatia IR).

Fig.1 Caracteristica PIR

Fig.2 Caracteristici de acoperire in functie de amplasament

R

Fig. 3 Caracteristica de detectie a unui senzor PIR

3. Detector de socuri: principiu de detectie, aplicatii, limitari

Detectoarele de socuri sunt destinate in general unor aplicatii speciale, cum ar fi protectia peretilor tezaurelor dar si a unor suprafete vitrate. Detectoarele de socuri contin un traducator care transforma semnale de tip acustic in semnale electrice. In general, aceste detectoare contin un traducator piezo dar exista si alte tipuri de traducatoare.

Raza de detectie este variabila, functie de natura materialului din care este construit peretele protejat. Majoritatea producatorilor asigura o raza de acoperire de aproximativ 5m pentru pereti de beton. Aceste detectoare sunt sensibile la alarme false cum ar fi ciocanituri in pereti sau zgomote de reparatii din restul cladirii, ceea ce face ca utilitatea lor sa fie extrem de redusa si specifica.

La instalarea acestor detectoare trebuie analizata structura peretilor protejati: atit materialul de baza (beton, caramida, lemn, etc.) cit si materialul de acoperire sau izolatie. Spre exemplu, instalarea unui senzor de soc pe un perete de beton armat acoperit cu un strat izolator antifonic de polistiren expandat trebuie realizata prin aplicarea senzorului de soc pe strucrtura de baza a peretelui, inainte de acoperirea acestuia cu polistiren. De asemenea, trebuie luat in calcul un coeficient mult mai mare de absorbtie a sunetelor.

4. Detectoare de geam spart: principiu de detectie, aplicatii, limitari.

Detectoarele de geam spart functioneaza pe principiul analizei sunetului produs de spargerea unei suprafete vitrate. Acest sunet are in componenta sa armonici superioare la o anumita intensitate sonora ceea ce face ca sunetul sa poata fi distins de alte zgomote din mediu. Acest tip de senzori este mult mai indicat pentru protejarea suprafetelor vitrate decit senzorii de vibratii intrucit nu sunt sensibili la zgomotele exterioare (de regula de joasa frecventa). Senzorul se monteaza la o distanta de pina la 5m de suprafata vitrata si are a acoperire de aprox. 6 metri.

Principala limitare consta in faptul ca un geam poate fi taiat fara a genera zgomotul specific de spargere. Se recomanda ca atit detectoarele de socuri cit si detectoarele de geam spart sa fie utilizate in consjunctie cu elemente de detectie volumetrica.

Fig. 4 Instalare tipica a unui detector de socuri

5. Detectoare de presiune: principiu de detectie, aplicatii, limitari

Detectoarele de presiune sunt dispozitive care genereaza alarma in cazul in care detectorul inregistreaza o diferenta de apasare. Pot fi utilizate atit pentru detectia unui intrus cit si pentru protectia unor obiecte. Aplicabilitatea lor este destul de redusa si se rezuma la aplicatii specifice (muzee, etc). Pot fi ocolite fizic in cazul in care se cunoaste amplasarea acestora.

6. Senzori audio: principiu de detectie, aplicatii, limitari

Senzoriia udio sunt utilizati pentru a detecta zgomotele produse de un intrus intr-un spatiu protejat si sunt utilizati in general (dar nu in mod exclusiv) in aplicatii de interior, de la holuri de intrare la zone critice de stocare si procesare de date.

Senzorul este compus din doua dispozitive: unitati de captare montate pe pereti sau tavane si o unitate de amplificare care cuprinde si partea de procesare a sunetelor.Unitatile de captare sunt microfoane care colecteaza sunetul pentru analiza zgomotului iar circuitul de analiza si procesare poate fi calibrat pentru un prag al zgomotului specific unei tentative de efractie. In cazul in care un anumit nivel al zgomotului este detectat in zona monitorizata pentru un interval de timp prestabilit, dispozitivul genereaza alarma.

Aplicatii: senzorii audio se instaleaza in zone in care zgomotul produs de o tentativa de efractie depaseste zgomotul normal existent in mediu. In cazul in care in zona exista zgomot de fond la un anumit nivel si nu se efectueaza calibrarea senzorului pentru a compensa zgomotul existent, acesta nu va putea diferentia zgomotul natural de cel produs de un intrus. Tipic, senzoriia udio se folosesc in conjunctie cu alte tipuri de detectoare (PIR, microunde), pentru a creste probabilitatea de detectie. Intrucit un senzor audio nu este afectat de schimbarile de temperatura si lumina fluorescenta nu are nici un efect asupra caracteristicilor de detectie a senzorului, utilizarea sa impreuna cu un sistem de detectie a miscarii pe baza amprentei termice (PIR sau camera video) poate oferi atit detectie / inregistrare audio si video a unei efractii.

Limitarile detectorului sunt legate de nivelul de zgomot si de zgomotele accidentale care pot genera alarme false. De asemenea, un infractor avizat poate reduce nivelul de zgomot al tentativei de efractie sub nivelul de detectie.

7. Detectoare ultrasonice: principiu de detectie, aplicatii, limitari

Detectorul activ ultrasonic este un senzor de miscare care emite ultrasunete in spatiul protejat si reactioneaza la schimbarea energiei reflectate. Principiul de detectie are la baza efectul Doppler; un corp in miscare produce o deviatie de frecventa detectata de senzor.

Aplicatii: tipic, senzorii ultrasonici se monteaza pe tavan sau pereti si pot fi utilizati in conjunctie cu alte tipuri de detectoare pasive (ex. PIR) pentru cresterea probabilitatii de detectie. Detectoarele ultrasonice nu sunt afectate nu sunt afectate de temperatura. De asemenea, undele ultrasonice nu depasesc limitele spatului protejat deci nu detecteaza miscari din exterior.

Limitari: undele ultrasonice sunt mascate de obiectele care exista in spatiul protejat (rafturi, etc.) ceea ce creeaza zone "mascate". Din aceasta cauza, amplasarea senzorului trebuie facuta in urma unei analize atente a spatiului protejat. De asemenea, trebuiesc evitate schimbari puternice de temperatura sau uniditate care determina scaderea performantelor electrice ale circuitelor. Senzorul este sensibil la factori de mediu care genereaza alarme false cum ar fi: curenti de aer generati de instalatiile de incalzire sau conditionare a aerului, sunete create de tevi, soneria telefonului, etc.

De asemenea, capacitatea de detectie a miscarilor orizontale lente este redusa, ceea ce presupune o calibrare atenta a acestuia. Un infractor bine echipat poate analiza zonele de acoperire a detectorului si le poate evita.

Fig5. Detectorul activ ultrasonic

8. Detectoare cu microunde: principiu de detectie, aplicatii, limitari

Detectoarele cu microunde sunt senzori activi care genereaza un cimp electromagnetic in spatiul protejat. Orice miscare a unui corp care reflecta radiatia electromagnetica este sesizata si genereaza alarma. Principiul de detectie este tot efectul Doppler ca si in cazul detectoarelor active ultrasonice. Senzorii transmit semnale in banda X generate de o dioda Gunn care nu are efecte nocive asupra oamenilor sau echipamentelor sensibile (pacemakere, etc.). Puterea semnalului este de asemenea extrem de redusa, semnalul avind o bataie de maximum 100m in linie dreapta. Deviatia de frecventa masurata prin efect Doppler este de cuprinsa intra 20 si 120Hz. Aceasta gama este corelata cu miscarea unui corp uman; orice alte frecvente fiind excluse.

Emitatorul si receptorul sunt amplasate in aceeasi carcasa. Aria de acoperire este reglabila in funcite de sensibilitatea receptorului. Acest reglaj este deosebit de important intrucit microundele trec de regula prin pereti, char si cei din beton armat.

Detectoarele cu microunde se pot utiliza atit la interior cit si la exterior, nefiind sensibile la variatii termice sau curenti de aer. Sun detectoare sensibile, greu sau imposibil de mascat dar au ca problema principala imposibilitatea delimitarii spatiului protejat.

In conditiile in care exista surse electromagnetice de frecvente apropiate (banda X) apar limitari de utilizare. Zonele iluminate cu tuburi fluorescente pot genera alarme false; ciclul de ionizare creat de astfel de lampi putind fi interpretat de detector ca o alarma falsa.

Senzorul poate fi mascat cu obiecte metalice mari, care reflecta radiatia electromagnetica in spectrul mentionat.

Fig. 6. Carcteristici de directivitate a detectoarelor cu microunde

Fig. 7 Caracteristica de acoperire a senzorilor cu microunde

9. Detectoare duale PIR / microunda: principiu de detectie, aplicatii, limitari

Aceste tipuri de detectoare combina doua tehnologii de detectie pentru a imbunatati fie sensibilitatea senzorului fie a reduce pe cit posibil alarmele false in functie de logica sau/si utilizata pentru analiza.

Prin utilizarea logicii sau se obtine un senzor greu mascabil dar sensibil la toate tipurile de alarme false mentionate la cele doua tipuri de detectoare.

Prin utilizarea logicii si se obtine un detector mai putin sensibil, a carui arie de detectie este delimitata de granitele naturale existente (pereti, geamuri), insensibil la curenti de aer ceea ce determina o rata foarte redusa a alarmelor false.

10. Bariere IR: principiu de detectie, aplicatii, limitari.

Senzorii IR activi de interior genereaza o cortina de energie IR modulata si reactioneazala o schimbare a modulatiei de frecventa sau intrerupere a energiei IR receptionate. Aceste fenomene se petrec in conditiile in care o persoana violeaza zona protejata.

Barierele IR de interior sunt formate dintr-un emitator de IR si un receptor amplasate in aceeasi carcasa sau in carcase diferite. In cazul in care sunt amplasate in aceeasi carcasa, un set de oglinzi reflectoare sunt utilizate pentru delimitarea spatiului protejat.

Aplicatii: acest sistem este extrem de eficient in detectarea efractiilor. Viteza si directia de deplasare nu sunt importante iar detectorul nu este sensibil la factorii de mediu (curenti de aer, temperatura).

Principala problema consta a acestor bariere consta in acoperirea lentilelor cu praf, ceea ce creeaza si posibilitatea generarii unei alarme false.

Fig. 8. Bariera infrarosu de interior

3. Functii ale centralelor antiefractie

Dupa cum am aratat anterior, centralele antiefractie sunt automate programabile care transforma semnalele de intrare (zone) in alarme si semnalizari in functie de starea sistemului (armat/dezarmat) si tipul de zona care a generat alarma.

3.1.Tipuri de zone si rolul lor: instant, 24h, temporizata

Zonele instant sunt zone tipice de efractie, care genereaza o alarma in cazul in care partitia in care sunt incluse este activata. Pe astfel de zone se instaleaza detectoarele de miscare (oricare din tipurile mentionate mai sus) ce nu sunt instalate pe caile de acces.

Zonele temporizate sunt zone de tip instant care permit accesul pentru un interval de timp in spatiul protejat (de ordinul zecilor de secunde) pentru a dezactiva sistemul. Pe astfel de zone se instaleaza detectoarele ce se afla pe caile de acces spre tastaturile de comanda ale sistemelor.

Zonele de 24 de ore sunt zone care generaza o alarma indiferent de starea partitiei la care sunt asignate. Pe astfel de zone se instaleaza butoanele de panica atac sau detectoarele de incendiu in cazul in care centrala de efractie este folosita pentru un sistem mixt.

3.2.Functii de baza ale sistemelor: armare, dezactivare, omitere zone, avertizare, comunicare, memorare jurnal de evenimente.

Armarea si dezactivarea se refera la schimbarea starii unei partitii de catre utilizator. Unele centrale suporta functii automate.

Omiterea de zone este o functie de sistem utilizata in cazul in care intr-o anumita zona este necesar a permite uneori accesul avind restul partitiei activate sau exista o defectiune ce nu poate fi depanata imediat.

Avertizarea in cazul generarii unei alarme este de doua tipuri: optica si acustica. In general, durata avertizarii este limitata la citeva minute, dupa care sistemul reincepe semnalizarea daca o noua tentativa de efractie este semnalizata. In functie de facilitatile de programare ale centralei se pot limita numarul de semnalizari de efractie intr-un singur ciclu de armare/dezarmare.

Centralele de alarma pot include un comunicator digital sau vocal care permite comunicarea pe linie telefonica a unui mesaj de alarma catre un dispecerat sau abonat telefonic obisnuit.

Memorarea jurnalului de evenimente este o functie extrem de utila atit in intretinerea cit si in analiza unui eveniment. Armari, dezarmari, alarme la care se memoreaza data si ora producerii evenimentului permit analizarea partilor slabe ale sistemului dar si refacerea filmului unui eveniment.

Prevederi legale ce stau la baza proiectarii sistemelor antiefractie.

In functie de importanta obiectivului protejat, normele emise de IGP sunt specifice referitoare la nivelul dotarii si facilitatile sistemului de securitate pentru o varietate de obiective.

Acest fapt nu exclude dotari suplimentare ce pot fi realzate la solicitarea clientilor sau in cazul in care instalatorul considera util acest lucru. Normele nu iau in considerare factori specifici care ingreuneaza detectia si semnalizarea.

5. Interfatarea cu alte sisteme

Interfatarea cu sisteme locale

Centralele de alarma de capacitate medie si mare au si un numar de iesiri programabile. In functie de producator, aceste iesiri pot fi corelate cu evenimente de alarma, cu stari de zona sau la unele modele se pot defini functii logice intre intrari, starea sistemului, data si ora, etc., unele sisteme fiind automate programabile destul de puternice care permit comenzi de automatizare pentru alte sisteme electrice din cladiri cum ar fi: iluminatul, climatizarea, etc.

De asemenea, la centralele de alarma de capacitate ridicata, tipurile de zona si de alarma pot fi definite de instalator, ceea ce ofera sistemelor o flexibilitate ridicata in rezolvarea unor aplicatii specifice.

O problema des intilnita se refera la interfatarea dintre centrala de efractie si emitatoarele instalate de companiile de paza si interventie ce utilizeaza transmisia radio. De preferinta, se vor folosi contacte pe relee care izoleaza din punct de vedere electric cele doua sisteme.

Interfatarea cu sisteme la distanta

Prima forma de transmisie la distanta a evenimentelor de alarma este legata de activitatea de dispecerizare. Pina in prezent, centralele antiefractie erau prevazute cu porturi seriale ce permite conectarea printr-un modem extern sau comunicatoare digitale incorporate.

Dezvoltarea infrastructurilor de date (internet), au dus la aparitia centralelor cu interfata TCP/IP, cu setari de IP si Gateway ceea ce permite realizarea unei conexiuni la distanta pentru transmisia de informatii si controlul sistemelor.

Principii de executie

Fara a intra in detalii, pornind de la existenta unui proiect sau chiar si in lipsa acestuia, prezentam succint etapele de organizare si realizare a unui sistem de securitate.

Organizarea unei instalari

1. Se stabilesc tipurile si pozitiile detectoarelor
2. Se stabileste pozitia centralei, a sistemelor de avertizare si a modulelor expandoare
3. Se stabilesc traseele de cabluri
4. Se defineste jurnalul de cabluri cu semnificatia fiecarei perechi de fire.
5. Se efectueaza lucrarea.
6. Se verifica daca exista scurturi pe perechile de alimentare inainte de conectarea acumulatoarelor si a surselor sistemului.
7. Se alimenteaza, se programeaza sistemul si se verifica functionarea acestuia.

Tipuri de cabluri

Exista trei categorii de cabluri utilizate in instalatiile antiefractie.

1. cablul antiefractie, care include perechi de fire netorsadate, pornind de la o pereche si ajungind la 6 perechi in mod uzual, din care o pereche poate fi de sectiune mai mare pentru alimentare.
2. Cablu pentru magistrala de tip TTL. Este similar cablului de efractie dar sectiunea cablurilor este mai mare. Se poate folosi cu succes cablul utilizat pentru magistralele de incendiu.
3. Cablu de date. Pentru centralele ce utilizeaza protocol de comunicatie RS 485, magistrala de date este de tip linie de comunicatie torsadata cu impedanta de 120 ohmi (cablu UTP cat5).

Principii de conectare

In realizarea conexiunilor trebuie urmarite si realizate cu mare acuratete urmatoarele categorii de conexiuni:

1. amplasarea rezistentelor de cap de linie (EOL - end of line) in detectoare si nu in centrala.
2. Realizarea unui traseu comun de masa, fara intreruperi.
3. Realizarea ecranarii corecte a instalatiei (evitarea buclelor de masa)

Verificari

Pentru realizarea unor sisteme de calitate, in special in cazul in care numarul de zone este ridicat, trebuiesc efectuate urmatoarele teste si verificari.

1. se testeaza fiecare zona in parte, chiar daca centralele sunt prevazute cu functii de autodiagnoza. Prin testare intelegem verificare software sau hardware a fiecarei zone atit in stand-by cit si in alarma.
2. Se verifica activarea si dezactivarea fiecarei partitii si se genereaza cite o alarma in fiecare partitie.
3. Se verifica modul in care utilizatorii au inteles, fiecare in parte, modul de utilizare si procedurile specifice in cazul declansarii unei alarme.