Микропроцессорные охранные системы оптического видения

Государственное общеобразовательное  учреждение высшего профессионального  образования

Санкт-Петербургский  национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики

Институт холода и биотехнологий

Кафедра автоматики и  автоматизации технических процессов

 

 

 

 

Реферат

«Микропроцессорные охранные системы оптического видения»

По курсу «Микропроцессорные охранные системы»

 

 

 

 

 

Проверил

к.т.н., доцент      ___________В. Б. Данин

 

Выполнил 

студент группы и6251 (№зач. кн. 122046)  ___________П.П. Воронко

 

 

Санкт-Петербург

2013

Содержание

 

 

 

 

1. Введение

Стационарные системы охранной сигнализации

В последнее время  в нашей стране, да и, пожалуй, во всём мире стала наиболее актуальна проблема безопасности объекта, а также проблема информационной безопасности. Системы электронных охранных сигнализаций являются одним из главных препятствий на пути несанкционированного проникновения на объект.   

Современные интегрированные  системы безопасности

В связи с широким  использованием современных электронных  компонентов и цифровых методов  обработки информации происходит существенная "интеллектуализация" технических средств охраны. Эти средства перестают быть просто вспомогательными и приобретают новые свойства, что оказывает существенное влияние на организацию охраны и её уровень. Современные технические средства охраны могут быть использованы в виде полностью интегрированной системы или системы, состоящей из функционально независимых компонентов:

• охранная сигнализация,
• система контроля доступа в помещение с проверкой полномочий,
• система телевизионного наблюдения,
• контрольные и другие устройства.

Тенденции развития электронной техники  и электротехники на базе микроминиатюризации  требуют применения широкой номенклатуры маломощных и малогабаритных устройств  и изделий (преобразователей трансформаторов, усилителей, фильтров, стабилизаторов, выпрямителей и так далее), выполненных на новой конструктивной основе ЭРЭ. Достижения науки и техники на современном этапе развития в области электронной техники позволяют значительно уменьшить массогабаритные характеристики рассматриваемых электронных устройств.

Система централизованной охраны

Охранные системы большой ёмкости  обычно применяются для обеспечения безопасности крупных предприятий, банков, гостиниц и характеризуется тем, что обслуживают от нескольких сотен до нескольких тысяч датчиков (извещателей). При этом контролировать нужно не только датчики как средства обнаружения криминальной акции, но различного вида устройства управляющие работой системы.

Особенностью организации охраны промышленных объектов является то, что непосредственно на территории объекта нет охранников. Задержание злоумышленников осуществляют оперативные группы специального подразделения милиции (вневедомственной охраны), либо какого-либо частного охранного агентства. Оперативные группы действуют  по указаниям оператора центрального пульта охраны. В этом случае функциональные возможности пульта определяют эффективность системы в целом, а сам пульт обычно реализуется на базе ПЭВМ с развитым программным обеспечением.

Система централизованной охраны организуется с помощью передачи извещений.

2. Классификация систем систему передачи извещений

По информационной ёмкости (количеству охраняемых объектов) систему передачи извещений (СПИ) подразделяют:

• на систему с постоянной информационной ёмкостью,
• с возможностью наращивать. 

По информативности СПИ подразделяют на системы :

• малой информативной ёмкости - до 2-х видов извещений,
• средней информативной ёмкости - от 3-х до 5 видов извещений,
• большой информативной ёмкости - свыше 5 видов извещений.

По типу используемых линий (каналов) связи СПИ подразделяют на системы, использующие:

• телефонные сети,
• специальные линии связи,
• радиоканалы,
• комбинированные линии связи и др.

По количеству направлений передачи информации СПИ подразделяют на системы:

• с однонаправленной передачей информации,
• системы с двунаправленной передачей информации (использованием обратного канала).

По способу отображения поступающей на ПЦН информации СПИ подразделяют на системы :

• с индивидуальным или групповым отображением информации в виде световых и звуковых сигналов,
• с отображением информации на дисплеях,
• с применением условной обработки и накоплением в банке данных.

С охраняемых объектов могут передаваться следующие виды извещений:

• "проникновение",
• "неисправность",
• "взятие",
• "снятие",
• адреса объектов и прочая служебная и диагностическая информация. 
3. Элементная база

3.1. Описание датчиков

В стационарных охранных сигнализациях  используется множество датчиков —  от самых простых (контактных) до сложных, представляющих собой практически самостоятельные интеллектуальные электронные устройства (объемные датчики). Без датчиков не обходится ни одна охранная система.

Рассмотрим назначение и основные особенности датчиков, используемых в стационарных охранных системах, а так же в нашем проекте.

3.1.1. Извещатели разбития стекла

Извещатели разбития стекла предназначены  для защиты от проникновения путем  разрушения стеклянного полотна  окон или витрин. По принципу действия они делятся на три типа: контактные, пьезоэлектрические и акустические.

При применении контактных извещателей  на поверхность стекла наносится  слой проводящего материала (это  может быть, например, фольга) и при  его разрушении этот материал разрывает  электрическую цепь, вследствие чего и принимается решение о наличии вторжения.

При применении пьезоэлектрических извещателей  на поверхность стекла приклеиваются  специальные небольшие пьезоэлектрические модули и при его разрушении генерируются акустические колебания, на основе которых  и принимается решение о наличии  вторжения (принцип их действия аналогичен звукоснимателю для виниловых дисков).

Разумеется, в последнее время  извещатели рассмотренных выше двух типов стали применяться весьма редко, поскольку они существенно  портят дизайн окна. От этого недостатка свободны только бесконтактные акустические извещатели, которые оснащаются высокочувствительным миниатюрным микрофоном, улавливающим звук, издаваемый при разбитии стекла. Эти извещатели крепятся на стену или потолок около окна. При разбитии стекла возникает два типа звуковых колебаний, причем в строго определенной последовательности. Сначала возникает ударная волна с частотой порядка 100 Гц (эту волну вызывает колебание при ударе всего массива стекла в целом), а потом волна разрушения стекла с частотой порядка 5 Кгц. Извещатель детектирует эти волны, и в случае наличия их правильной последовательности принимается решение о наличии проникновения.

3.1.2. Контактные датчики

Контактные извещатели служат для  обнаружения несанкционированного открытия различных механических заградительных конструкций: дверей, ворот, окон и т.д. По принципу действия извещатели этого типа делятся на магнитные и механические.

Магнитные извещатели состоят из двух частей: герконового реле (геркона), устанавливаемого на неподвижную часть конструкции, и магнита, устанавливаемого на открывающийся модуль. Когда открывающийся модуль закрыт, магнит находится вблизи геркона и наводит в нем магнитное поле, удерживающее его контакты в замкнутом состоянии. При открытии магнит удаляется от геркона, размыкая его контакты.

Различают три основных вида магнитных датчиков (по принципу монтажа): накладные, врезные и для металлических дверей. Если обычный магнитный извещатель поставить на металлическую дверь без диэлектрической прокладки, со временем за счет намагничивания металла произойдет так называемое "залипание" геркона: его контакты будут замкнуты независимо от наличия вблизи магнита. Именно поэтому для металлических дверей существует специальный тип магнитных извещателей. В том случае, если необходимо контролировать открытие массивных конструкций (ворот, бронированных дверей сейфового типа), применяются механические контактные извещатели, называемые концевыми выключателями. Принцип их действия весьма прост и основан на чисто механическом замыкании/размыкании контактных групп. Контактные извещатели, в случае их срабатывания, обеспечивают самое быстрое обнаружение вторжения и вследствие простоты устройства самую низкую вероятность ложной тревоги. Однако при этом их наиболее просто обойти, поэтому они должны использоваться совместно с извещателями других типов.

3.1.3. Вибрационные извещатели

Вибрационные извещатели служат для  защиты от проникновения путем разрушения строительных конструкций (например, сверления  стен). Эти извещатели детектируют  и анализируют сейсмические волны, возникающие в массиве конструкций при их разрушении.

3.1.4. Объемные датчики.

Анализ номенклатуры датчиков, предлагаемых крупнейшими производителями систем охранной сигнализации, показывает, что  в классе датчиков для охраны помещений  наиболее популярными являются инфракрасные (ИК) пассивные, комбинированные (в основном ИК + микроволновые). Реже применяются микроволновые, ультразвуковые датчики.

В проекте  охранной сигнализации используем пассивные  ИК-датчики. Этот вид датчиков является самым сложным, пишем их более подробно.

Основу  охранных сигнализаций составляют объемные извещатели. Далее рассматриваются  принципы действия и особенности применения таких датчиков. Эти датчики предназначены в первую очередь для защиты объема охраняемого помещения.

ИК-пассивные датчики, называемые также оптико-электронными, относятся к классу детекторов движения и реагируют на тепловое излучение движущегося человека. Принцип действия этих датчиков основан на регистрации изменения во времени разницы между интенсивностью ИК излучения от человека и фонового теплового излучения. В настоящее время ИК-пассивные датчики являются самыми популярными, они составляют неотъемлемый элемент охранной системы практически каждого объекта.

Для того чтобы нарушитель был обнаружен  ИК-пассивным датчиком, необходимо выполнение следующих условий:

1. нарушитель должен пересечь в поперечном направлении луч зоны чувствительности датчика;
2. движение нарушителя должно происходить в определенном интервале скоростей;
3. чувствительность датчика должна быть достаточной для регистрации разницы температур поверхности тела нарушителя (с учетом влияния его одежды) и фона (стены, пол).

ИК-пассивные датчики состоят  из трех основных элементов:

1. оптической системы, формирующей диаграмму направленности датчика и определяющей форму и вид пространственной зоны чувствительности;
2. пироприемника, регистрирующего тепловое излучение человека;
3. блока обработки сигналов пироприемника, выделяющего сигналы, обусловленные движущимся человеком, на фоне помех естественного и искусственного происхождения.

3.2. Оптическая система

Современные ИК-датчики характеризуются  большим разнообразием возможных  форм диаграмм направленности. Зона чувствительности ИК-датчиков представляет собой набор лучей различной конфигурации, расходящихся от датчика по радиальным направлениям в одной или нескольких плоскостях. В связи с тем, что в ИК-детекторах используются сдвоенные пироприемники, каждый луч в горизонтальной плоскости расщепляется на два.

Зона чувствительности детектора  может иметь вид:

1. одного или нескольких, сосредоточенных в малом угле, узких лучей.;
2. нескольких узких лучей в вертикальной плоскости (лучевой барьер);
3. одного широкого в вертикальной плоскости луча (сплошной занавес) или в виде многовеерного занавеса;
4. нескольких узких лучей в горизонтальной или наклонной плоскости (поверхностная одноярусная зона);
5. нескольких узких лучей в нескольких наклонных плоскостях (объемная многоярусная зона).