Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Новейшие технические решения в объемных охранных извещателях

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Новейшие технические решения в объемных охранных извещателях

Специалистам не читать! Мы собираемся рассмотреть последние технические решения, используемые ведущими производителями извещателей в своих новейших модельных рядах. Традиционно пояснения постараемся сделать "на пальцах", поэтому просим профессионалов не обращать внимания на отдельные упрощения, для нас главное – добиться понимания сути описываемых принципов и функций
А.Ю. Сизов
Технический директор компании "Сатро-Паладин"

В современных объемных извещателях, как правило, используется эксклюзивная технология обработки сигнала и специальный дизайн оптической системы, что обеспечивает постоянную чувствительность для всех элементарных зон детектирования и стабильное определение движущихся теплых тел во всей зоне обнаружения. Остановимся на применяемых технических решениях подробнее.

Сферическая линза

Ведущие производители извещателей уже несколько лет применяют сферические линзы, имеющие серьезные преимущества перед цилиндрическими. Если мы рассмотрим структуру обычной цилиндрической линзы (рис. 1), плоской в вертикальном разрезе, то заметим, что часть микролинз, формирующих элементарные зоны обнаружения, расположены не оптимально относительно чувствительного элемента.


Постоянная чувствительность извещателя
Некоторые микролинзы, формирующие элементарные зоны обнаружения обычной цилиндрической линзы извещателя, располагаются не перпендикулярно направлению излучения тепловой энергии от обнаруживаемого объекта и не обеспечивают оптимальной фокусировки этого излучения (рис. 2).

В случае сферической линзы, все микролинзы располагаются перпендикулярно направлению теплового излучения от объекта и обеспечивают более оптимальную фокусировку тепловой энергии на чувствительном элементе. Размер зоны обнаружения для извещателей со сферическими линзами составляет 15–18 м, против 9–12 м для извещателей со стандартными цилиндрическими линзами. Сферическая конструкция линзы более приспособлена для обеспечения постоянной чувствительности извещателя для всех элементарных зон детектирования.

Дополнительно преимуществом сферической линзы можно считать ее более жесткую конструкцию, определяющую большую стабильность оптических характеристик линзы.

Исключение "слепой" зоны
Конструкция извещателей с цилиндрической линзой не позволяет просто реализовать обнаружение непосредственно под извещателем (исключить "слепую" зону). Приходится делать отдельную линзу в нижней части извещателя. В случае сферической линзы стоит лишь добавить дифрактивное зеркало – сама конструкция линзы уже готова к обнаружению объектов непосредственно под извещателем. Да и без зеркала "слепая" зона извещателей со сферической линзой существенно меньше такой же зоны извещателей с цилиндрической линзой.

Удобство монтажа
Для обычного извещателя может потребоваться подстройка платы с чувствительным элементом по высоте, да и диапазон высот установки извещателя, как правило, невелик. Структура зоны обнаружения извещателей со сферическими линзами исключает необходимость подстройки платы извещателя и позволяет устанавливать извещатели на высоте 1,8–2,4 м.

Цифровая обработка сигнала

До сих пор многие извещатели имеют сдвоенный чувствительный PIR-элемент, который позволяет обеспечить хорошую чувствительность при движении человека по касательной к извещателю.

Методы повышения чувствительности
Сдвоенный чувствительный элемент разделен пополам по вертикали. Одна его половина выдает сигнал положительной полярности, другая – отрицательной. В результате амплитуда результирующего сигнала удваивается. Однако при движении на извещатель или от него чувствительность последнего не так высока, поскольку по вертикали деления чувствительного элемента нет.

Большинство инсталляторов правильно предпочитают устанавливать извещатели так, чтобы наиболее вероятная траектория движения нарушителя пересекала зону обнаружения извещателя поперек. Современные извещатели используют счетверенные PIR-элементы и имеют хорошие характеристики обнаружения при движении людей во всех направлениях, так как чувствительный элемент разделен пополам не только по вертикали, но и по горизонтали.

Иммунитет к животным
Наиболее известны 2 способа обеспечения иммунитета к животным для объемных извещателей. Способ 1. Используется довольно давно и основывается на применении линз со специальными зонами обнаружения. Подразумевается, что животное находится на полу и/или не попадает в зону обнаружения. Либо благодаря специальной линзе чувствительность в нижней части зоны обнаружения делается ниже.

Способ 2. Основывается на цифровой обработке сигнала. Задается порог уровня сигнала, и, если сигнал ниже этого порога, делается вывод, что это животное. Однако и в данном случае необнаруживаемые животные не должны приближаться к извещателю ближе чем на 1,8 м.

В современных извещателях используется цифровая обработка сигнала и имеется возможность задавать порог необнаружения животных с весом 15 или 25 к г. Существуют извещатели с двумя чувствительными элементами и двумя оптическими системами – для таких устройств порог иммунитета к животным может быть до 38 кг. Но правило "не ближе, чем на 1,8 м2 действует и для самых "навороченных" извещателей.

Скорость движения объекта
Многие знают, что, если двигаться очень медленно, объемный извещатель может не сработать. Это связано с необходимостью исключения ложных тревог из-за относительно медленных изменений температуры окружающей среды.

С приходом в обработку сигнала цифровых технологий стало проще реализовывать фильтрацию сигналов от движущихся объектов и отделять их от медленных изменений температуры. К сожалению, большинство производителей не указывают диапазон скоростей для обнаружения движения в паспортах, но для предыдущего поколения извещателей движущиеся объекты обнаруживались, если скорость их движения была выше 30 см/с. Значение 15 см/с встречалось не часто. Сейчас значение 15 см/с должно быть уже типовым.

Двусторонняя температурная компенсация

Объемный извещатель реагирует на разницу температур человеческого тела и окружающей среды. Понятно, что чем ближе температура окружающей среды к температуре тела человека, тем слабее будет сигнал и тем больше его нужно усиливать, чтобы чувствительность извещателя была постоянной во всем диапазоне рабочих температур (см. рис. 4).


Простейшие извещатели мало известных производителей зачастую используют одностороннюю температурную компенсацию. Ее реализация получается проще и дешевле – достаточно использования аналоговых термочувствительных элементов.

Однако если температура окружающей среды превысит температуру тела человека (обычно принимается от +30 до +33 °C) и начнет расти дальше, то разница температур будет увеличиваться, но усиление сигнала тоже будет расти. Это может привести к неоправданному увеличению количества ложных тревог из-за излишнего уровня усиленного сигнала. Двусторонняя температурная компенсация подразумевает снижение коэффициента усиления сигнала при увеличении температуры окружающей среды выше температуры человеческого тела.

В современных извещателях используется алгоритм двусторонней температурной компенсации. Увы, в паспортах на извещатели зачастую не удается найти указания, какой метод температурной компенсации в них используется, и определить его можно только при детальном анализе электрической схемы извещателя.

Технология ASIC

Современные извещатели используют технологию ASIC (Application-Specific Integrated Circuit). Под этим подразумевается исполнение схемотехники извещателя на базе заказной микросхемы. Такие технологии доступны только весьма крупным компаниям, и основными их преимуществами являются повышение надежности (вероятность выхода из строя одной микросхемы ниже вероятности выхода из строя одного из нескольких отдельных элементов) и снижение стоимости конечного изделия – за счет уменьшения стоимости сборки печатной платы (меньше элементов). Если вам раньше приходилось считать надежность РЭА (радиоэлектронной аппаратуры), вы знаете, что наименьшую надежность имеют не элементы, а пайки. Используя специализированную микросхему, можно минимизировать количество паек и повысить надежность изделия.

Интересный парадокс. Извещатели известных производителей оказываются дешевле и надежнее, чем извещатели "мелких" производителей.

Адаптивный подсчет импульсов

Вообще-то, это тоже можно отнести к специализированной обработке сигнала – регулировка количества импульсов для срабатывания была в большинстве извещателей и ранее. Но в современных извещателях уже используется адаптивный алгоритм подсчета импульсов сигнала от чувствительного элемента. Если сигнал слабый, решение о выдаче сигнала тревоги принимается после получения нескольких импульсов. Если сигнал сильный – достаточно и одного импульса. Впрочем, нередко оставляется возможность выбора количества импульсов вручную.

Дополнительная защита от ложных тревог

Ширина зоны обнаружения часто ограничивается 90 град. Потому что в большинстве случаев объемные извещатели устанавливают в угол помещения, чтобы максимально защитить всю его площадь. Если бы ширина зоны обнаружения была бы более 90 град., то извещатель "видел бы" стены помещения. А на стенах могут иметься нагретые (солнце или пр.) участки, могущие вызвать ложные тревоги. Большинство современных объемных извещателей имеют ширину зоны обнаружения (для типовой линзы) именно 90 град.

Удобство установки

Из всех типов шлейфов охранных сигнализаций чаще всего используется шлейф с одиночным оконечным резистором. Это заводская установка многих контрольных панелей. При подключении извещателя в такой шлейф возникает трудность установки оконечного резистора; одним концом он зажимается в клемме извещателя, а ко второму концу нужно подключить провод шлейфа. Для решения данной проблемы подключения в современных извещателях имеется дополнительная клемма, в которую можно зажать резистор и второй провод шлейфа.

Выходные контакты

Раньше в качестве выходных контактов извещателей применяли механические реле. В современных моделях используют твердотельные полупроводниковые реле. На первый взгляд может показаться, что такое решение более опасно в части чувствительности к грозовым разрядам, наводящим сильные напряжения на длинных линиях охранных шлейфов. Однако применение современных технологий защиты сделали твердотельные реле очень надежными. Опыт их применения уже доказал, что количество отказов извещателей по вине выходного реле сократилось. За счет более низкого потребления самого реле потребление извещателей тоже удалось снизить с типовых 20 мА до примерно 10 мА.

В качестве напоминания

Несколько слов о других типах извещателей.

Комбинированные извещатели
Некоторые современные извещатели выполняются по комбинированной технологии. Они используют для обнаружения движения человека сразу два физических явления:

  1. определение движения теплого тела – его главный недостаток заключается в возможности возникновения ложных тревог из-за циркуляции потоков теплого и холодного воздуха;
  2. радиолокационный метод – использует СВЧ-излучение, для которого воздух прозрачен, но определяется любое движение.

Комбинирование этих двух технологий и работа обоих таких каналов по логике И позволяет существенно снизить уровень ложных тревог. Такие извещатели часто применяются на больших объектах или объектах, где условия обнаружения нарушителей крайне сложны (работающие кондиционеры, вентиляция и пр.).

Среди современных извещателей есть и простые комбинированные, а есть и имеющие дополнительный выход, формирующий сигнал тревоги при попытке маскирования извещателя предметом, располагаемым на расстоянии ближе 60–80 см от извещателя. Наличие СВЧ-канала позволяет реализовать функцию защиты от маскирования извещателя одним из наиболее простых способов.

Совмещенные извещатели
Совмещенным называется извещатель, в корпусе которого расположены два и более независимых извещателя. В типовом случае это – объемный извещатель и извещатель разбития стекла. Питание у них общее, а выходные реле – разные. Цель производства совмещенных извещателей – экономия на производстве одного корпуса, единой печатной платы, при монтаже и т.д.

Особенности ИК-канала мы уже рассмотрели. Про канал акустического извещателя разбития стекла можно сказать следующее: в современных изделиях используется фазочастотный цифровой метод обработки сигнала, и звук анализируется на наличие двух составляющих – глухой удар по стеклу и звон разбившегося стекла. Определение наличия этих двух составляющих в короткий промежуток времени позволяет минимизировать ложные тревоги от звонких звуков, скажем, при ударе бокалов друг о друга. Вот, пожалуй, и весь основной набор новых технических решений, применяемых в современных охранных извещателях, а также основные параметры, которые полезно учитывать при выборе конкретной модели.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #4, 2011
Посещений: 7100


  Автор
Сизов А. Ю.

Сизов А. Ю.

Технический директор компании "Сатро-Паладин"

Всего статей:  7

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций