Pobierz najnowszy numer

Newsletter

Zapisz się do naszego Newslettera, aby otrzymywać informacje o nowościach z branży!

Jesteś tutaj

Czas jako kryterium skuteczności przebiegu procesu neutralizacji zagrożeń w systemach nadzorujących

Printer Friendly and PDF

lead.jpgNieustanny rozwój technologii teleinformatycznych daje użytkownikowi coraz to bardziej wyrafinowane środki techniczne umożliwiające nadzór i kontrolę nad chronionym obiektem. Wykorzystanie nowych technologii ma następujący cel: skrócić czas potrzebny na neutralizację zaistniałego w obiekcie zagrożenia. W artykule przedstawiona została analiza czynników wpływających na przebieg procesu przekazywania informacji oraz na czas neutralizacji zagrożenia. Artykuł ten stanowi wstęp do przedstawienia możliwości zastosowania elementów współpracujących z siecią telefonii mobilnej i Internetem w systemach nadzoru nad stanem chronionego obiektu.

Wstęp

Od systemów zabezpieczających i nadzorujących stan chronionego obiektu wymaga się nie tylko skutecznych rozwiązań umożliwiających wykrycie różnych możliwych zagrożeń. Ważne jest również szybkie i precyzyjne skierowanie informacji o wykrytym zagrożeniu do odpowiednich komórek organizacyjnych i grup użytkowników systemu. Przez użytkowników systemu należy rozumieć zarówno osoby bezpośrednio odpowiedzialne za nadzór nad chronionym obiektem (właściciel obiektu, ochrona obiektu), jak i odpowiednie służby zewnętrze (policja, straż pożarna). Wynika z tego, że każdy system nadzoru musi posiadać bloki funkcyjne skupiające elementy odpowiedzialne za:

  • detekcję zagrożenia,
  • komunikację między komórkami organizacyjnymi i użytkownikami systemu,
  • fizyczną neutralizację zagrożeń.

Schemat funkcyjny systemu nadzoru nad stanem chronionego obiektu został przedstawiony na rys. 1.

rys1.gif
Rys. 1. Schemat funkcyjny systemu nadzoru nad stanem chronionego obiektu

Skuteczność systemu i podjętych przez niego działań jest zatem ściśle związana z czasem przebiegu sygnału informacyjnego od detektora do służb odpowiedzialnych za neutralizację zagrożenia. Im krótszy jest czas pomiędzy chwilą wykrycia zagrożenia a reakcją użytkownika systemu na dane zagrożenie, tym większa jest szansa na ograniczenie szkód wywołanych tym zagrożeniem. Ze względu na liczbę elementów w blokach odpowiedzialnych za detekcję i fizyczną neutralizację zagrożenia wyróżnić można następujące warianty systemów nadzoru nad stanem chronionego obiektu (rys. 2):

  • system 1:1 (jeden detektor – jedna komórka organizacyjna systemu odpowiedzialna za neutralizację),
  • system 1:M (jeden detektor – M komórek systemu odpowiedzialnych za neutralizację),
  • system N:1 (N detektorów – jedna komórka systemu odpowiedzialna za neutralizację),
  • system N:M (N detektorów – M komórek systemu odpowiedzialnych za neutralizację).

 rys2.gif

Rys. 2. Warianty systemów nadzoru ze względu na liczbę elementów odpowiedzialnych za detekcję zagrożenia (D) i neutralizację zagrożenia (N): a) system 1:1, b) system 1:M, c) system N:1, system N:M, SPI – system przekazywania informacji

Pomimo tego, że we wszystkich tych modelach rola elementów odpowiedzialnych za przekazywanie informacji jest taka sama (powiadomienie konkretnej komórki systemu w przypadku zadziałania danego detektora), wraz ze wzrostem liczby detektorów i służb algorytm przesyłu sygnału informacyjnego komplikuje się. Ponadto na skomplikowanie procedury komunikacyjnej wpływa liczba ogniw pośredniczących w przekazywaniu informacji (rys. 3). Przeważnie podczas wzrostu liczby ogniw pośredniczących w procesie przekazywania informacji rośnie liczba rodzajów mediów wykorzystywanych w tym procesie. Podczas realizacji zadań powierzonych poszczególnym blokom funkcyjnym mogą być wykorzystane komórki systemowe z udziałem ludzi lub techniczne (sprzętowe). Przewaga czynnika ludzkiego nad czynnikiem sprzętowym wynika między innymi z wpływu inteligencji i doświadczenia człowieka. Natomiast czynnik sprzętowy przewyższa czynnik ludzki precyzyjnością i powtarzalnością pomiaru.

rys3.gif
Rys. 3. Warianty systemów nadzoru ze względu na liczbę ogniw pośredniczących w przekazywaniu informacji o wystąpieniu zagrożenia: a) system jednoetapowy, b) system dwuetapowy, c) system n-etapowy

Istotne staje się zatem wyposażenie systemów nadzoru w środki techniczne, dzięki którym proces przekazywania informacji o stanie obiektu na drodze system – ­użytkownik ­odbywa się automatycznie, według pewnego ustalonego wcześniej algorytmu działania, najlepiej z wyeliminowaniem zbędnych ogniw pośredniczących i ograniczoną rolą czynnika ludzkiego. Ponadto ważne jest, aby aktualna informacja o stanie obiektu, zarówno w stanie normalnej pracy jak i w stanie wykrycia zagrożenia, była dostępna na każde żądanie użytkownika w trybie pracy on-line, aby nie była ograniczona do pewnego obszaru oraz była przeznaczona i skierowana tylko do wybranej grupy odbiorców.

Z przedstawionych wymagań najwięcej kontrowersji budzi ograniczenie roli człowieka w procedurze przekazywania informacji. O ile od strony technicznej jest to jak najbardziej wykonalne, trudno zrealizować to od strony formalno-prawnej, szczególnie w zakresie związanym z odpowiedzialnością karną za nieuzasadnione wezwanie służb i organów państwowych. W przypadkach, gdy konieczne jest wezwanie służb zewnętrznych, rola człowieka jest nieodzowna.

rys4.gif
Rys. 4. Proces procedury neutralizacji zagrożenia:
tr – czas związany z wykryciem zagrożenia,
ti – czas związany z przekazywaniem informacji  zagrożeniu,
tn – czas związany z fi zyczną neutralizacjązagrożenia przez odpowiednie komórki systemu

 

Czynniki wpływające na czas trwania procedury neutralizacji zagrożenia

W procesie przekazywania i interpretowania strumienia informacji w systemie nadzorującym najistotniejszym parametrem, za pomocą którego można dokonać oceny skuteczności działania takiego procesu, jest czas, jaki upłynie od momentu zaistnienia zagrożenia do momentu jego zneutralizowania. Jest to czas związany z realizacją trzech następujących procesów (rys. 4):

  • procesu wykrycia zagrożenia przez system nadzorujący,
  • procesu przekazywania informacji użytkownikowi systemu o wykryciu zagrożenia,
  • procesu działania odpowiednich komórek odpowiedzialnych za neutralizację zagrożenia.

Proces wykrycia zagrożenia ma związek z możliwościami zastosowanych w systemie nadzorującym elementów detekcyjnych. Podczas projektowania systemu dąży się do realizacji następujących zasadniczych celów:

  • wykrywania jak największej liczby zagrożeń,
  • minimalizowania czasu reakcji systemu na wystąpienie zagrożenia.

Ze względu na założony arbitralnie przez projektanta poziom prawdopodobieństwa wystąpienia w chronionym obiekcie danego typu zdarzeń proces wykrywania zagrożenia jest charakteryzowany przez skończoną liczbę zagrożeń, na które system reaguje. Liczba wykrywanych zdarzeń jest zatem ściśle związana z liczbą elementów detekcyjnych w systemie, która z kolei ma związek z kosztem instalacji systemu. Na realizację drugiego celu, polegającego na zminimalizowaniu czasu reakcji systemu na wystąpienie zagrożenia, mają wpływ zarówno parametry techniczne elementu detekcyjnego, jak i miejsce, w którym dany element został zamontowany.

Przedział czasowy, który określa prawidłowo przebiegający proces wykrywania zagrożenia, może zatem zostać opisany zależnościami:

tr ∈ ( t1 , t2 ) , (1)

tr ≥ t0 = 0 , (2)

t1 →  0 , (3)

gdzie:

t0 – moment wystąpienia zagrożenia w chronionym obiekcie,

t1 – minimalny czas reakcji systemu związany z najmniej czasochłonną procedurą identyfikacji przewidzianego zagrożenia,

t2 – maksymalny czas reakcji systemu związany z najbardziej czasochłonną procedurą identyfikacji przewidzianego zagrożenia.

W procesie identyfikacji występujących w obiekcie zaburzeń (rozumianych jako stany nieprawidłowe lub nadzwyczajne) mogą zaistnieć trzy sytuacje związane z nieprawidłowym przebiegiem procesu wykrywania zagrożenia. Pierwsza taka sytuacja występuje w przypadku urzeczywistnienia się zagrożenia, na którego identyfikację system nie został przygotowany. Wtedy:

tr →  +∞ . (4)

Druga jest związana z pierwszą i ma miejsce w przypadku, gdy wystąpiło zagrożenie, na które system jest niewrażliwy, ale przez eskalację tego zagrożenia w obiekcie wystąpi zagrożenie, które jest już rejestrowane. Taka sytuacja może mieć miejsce wtedy, gdy w obiekcie wystąpi pożar, a z powodu braku systemu sygnalizacji pożarowej informacja o wszczęciu alarmu może być podjęta przez czujkę służącą do regulacji temperatury w pomieszczeniu po znacznym przekroczeniu jej górnej wartości progowej. Wtedy:

tr ∈ ( t2 , +∞ ) . (5)

Trzecia sytuacja nieprawidłowego przebiegu procesu wykrywania zagrożenia ma miejsce w przypadku wykrycia przez system zagrożenia, które nie nastąpiło. Wtedy:

tr ≤ 0 . (6)

Najistotniejszy z punktu widzenia sprawności przebiegu procesu neutralizacji zidentyfikowanego zagrożenia jest proces polegający na jak najszybszym przekazywaniu informacji o wystąpieniu zagrożenia do odpowiednich służb odpowiedzialnych za likwidację konkretnego rodzaju zagrożenia. Na czas trwania tego procesu ma wpływ wiele czynników. Najważniejsze z nich to:

  1. związane z zastosowanym algorytmem powiadamiania:
    • skomplikowanie algorytmu powiadamiania,
    • stopień zindywidualizowania procedur dla poszczególnych zagrożeń,
    • wykorzystanie wielowątkowych i alternatywnych dróg przesyłu informacji,
    • wykorzystanie scentralizowanego lub rozproszonego systemu podejmowania decyzji,
    • liczba kroków (etapów) związanych z realizacją procesu przekazywania informacji,
    • dostosowanie algorytmu działania do występującej w otoczeniu obiektu sytuacji,
    • konieczność autoryzacji i wzajemnego uwierzytelniania podjętych działań;
  2. związane ze sposobem przekazywania informacji:
    • rodzaj medium przesyłu informacji,
    • zakres przekazywania informacji,
    • przepustowość kanału przesyłu informacji;
  3. związane z wpływem czynnika ludzkiego:
    • doświadczenie użytkowników systemu,
    • aktualny stan psychofizyczny osoby związanej z procesem przekazywania informacji,
    • poziom zaangażowania i chęci do współpracy ludzi uczestniczących w procesie przekazywania informacji,
    • poziom wzajemnego zaufania osób biorących udział w procesie przekazywania i uwierzytelniania informacji.

Przedział czasowy określający prawidłowo przebiegający proces przekazywania informacji o wykryciu zagrożenia przez system detekcyjny do momentu powiadomienia odpowiedniej komórki odpowiedzialnej za neutralizację konkretnego typu zagrożenia opisuje zależność:

ti ∈ ( t3 , t4 ) , (7)

ti ≥ 0 , (8)

gdzie:

t3 – czas rozpoczęcia procedury powiadamiania odpowiednich służb,

t4 – maksymalny czas powiadamiania odpowiednich służb o wykrytym przez system detekcyjny zagrożeniu. Można przyjąć, że:

t1 ≤ t3 ≤  t2 , (9)

ponieważ procedura wysyłania informacji przez część detekcyjną systemu powinna rozpocząć się bezzwłoczne po wykryciu zagrożenia, nie szybciej niż wynosi minimalny czas reakcji systemu związany z najmniej czasochłonną procedurą identyfikacji przewidzianego zagrożenia i nie wolniej niż wynosi maksymalny czas reakcji systemu związany z najbardziej czasochłonną procedurą identyfikacji przewidzianego zagrożenia.

Występujące w procesie przekazywania informacji anomalie to przypadki związane z nieprawidłowym działaniem elementów odpowiedzialnych za przekazywanie informacji. W odróżnieniu od pozostałych procedur (związanych z procesem detekcji zagrożenia i procesem działania odpowiednich służb) tych anomalii może być dużo i są związane w zasadzie z każdym z wymienionych czynników wpływających na przebieg procesu przekazywania informacji. Najistotniejsze przypadki to:

  • brak lub zanik medium odpowiedzialnego za przekazywanie informacji,
  • nieprawidłowa interpretacja stanu normalnego,
  • brak reakcji na dochodzące sygnały o zaistniałym zagrożeniu,
  • zapętlenie się procedury przekazywania informacji,
  • nieprawidłowe przekazywanie informacji między elementami systemu powiadamiania,
  • brak uzyskania autoryzacji i uwierzytelnień (ich uzyskanie jest konieczne do podjęcia dalszego działania).

Wiele przypadków nieprawidłowego przebiegu procesu przekazywania informacji odnosi się do sytuacji, w których kluczowe jest zachowanie i postępowanie człowieka. Zachowanie to często bywa irracjonalne, niejednokrotnie wręcz niemożliwe do przewidzenia, a przez to trudne do określenia w ramach sztywnych procedur. Dlatego, o ile jest to możliwe i pozwalają na to środku techniczne i prawne, dąży się do wyeliminowania czynnika ludzkiego z tego procesu.

Czas związany z fizyczną realizacją procesu neutralizacji zagrożenia to czas reakcji odpowiednich komórek organizacyjnych systemu, odpowiedzialnych za wykonanie powierzonego zadania (służb ochrony, policji, straży pożarnej, sąsiadów) od momentu otrzymania informacji o zagrożeniu do momentu jego neutralizacji. Czas procesu neutralizacji zagrożenia można określić przedziałem czasowym:

tn ∈ ( t5 , t6 ) , (10)

tn ≥ 0 , (11)

gdzie:

t5 – minimalny czas potrzebny do rozpoczęcia fizycznej neutralizacji zagrożenia,

t6 – maksymalny czas potrzebny do zakończenia fizycznej neutralizacji zagrożenia.

Również w przypadku określania czasu związanego z procesem neutralizacji możemy wyróżnić trzy anomalie. Jednak w odróżnieniu od sytuacji występującej w procesie wykrywania zagrożenia przez system, w której wszystkie anomalie są niekorzystne dla użytkownika, w tym przypadku jedna sytuacja jest korzystna. Występuje ona w przypadku opisanym następującym warunkiem:

0 ≤ tn ≤  t5 . (12)

Taka sytuacja może wystąpić, gdy służby mające zneutralizować dane zagrożenie podejmą akcję przed upływem przewidzianego minimalnego czasu potrzebnego do rozpoczęcia fizycznej neutralizacji zagrożenia (np. patrol policji był świadkiem wtargnięcia intruza do chronionego obiektu i zareagował, zanim otrzymał formalne zgłoszenie wynikające z procedury działania systemu). Może zaistnieć również sytuacja, w której służby podejmą próbę neutralizacji zagrożenia pomimo tego, że faktycznie zagrożenia nie było. Wtedy:

tn ≤ t0 = 0 . (13)

Trzecia sytuacja nieprawidłowego przebiegu procesu fizycznej neutralizacji zagrożenia występuje w przypadku braku reakcji odpowiednich służb na zgłoszenie o wystąpieniu zagrożenia. Wtedy:

 tn →  +∞ . (14)

Podsumowanie

Głównym zadaniem systemu nadzoru nad stanem chronionego obiektu jest skuteczne przeprowadzenie procesu neutralizacji zagrożenia. W tym celu dąży się do ograniczenia do minimum czasu, jaki upłynie od momentu wykrycia zagrożenia do momentu jego opanowania lub zlikwidowania. To czas reakcji systemu nadzorującego na zaistniałe zagrożenie ma największy wpływ na rozmiar szkód powstałych w obiekcie.

Przeprowadzenie szybkiego procesu neutralizacji zagrożenia oparte jest na zoptymalizowaniu trzech procesów – procesu detekcji zagrożenia, procesu fizycznej neutralizacji zagrożenia przez odpowiednie komórki systemu oraz łączącego te dwa etapy procesu przekazywania informacji między komórkami systemu. W procesie detekcji zagrożenia dąży się do wyposażenia systemu w czujniki umożliwiające wykrycie różnych możliwych zdarzeń. Proces przekazywania informacji powinien charakteryzować się czytelnym algorytmem powiadamiania – takim, w którym informacja o danym zagrożeniu przekazywana jest w sposób prawidłowy i niezawodny do odpowiednich komórek systemu. Na skuteczność procesu fizycznej neutralizacji zagrożenia ma wpływ dobór odpowiednich środków (ilościowych i jakościowych), jakie są przewidziane do likwidacji zagrożenia.

Ograniczenie ogniw pośredniczących w procesie przekazywania informacji nie tylko ma wpływ na przejrzystość algorytmu powiadamiania, ale także skraca czas niezbędny do powiadomienia odpowiednich komórek systemu. Od systemów komunikacyjnych wymaga się szybkiego i jak najpełniejszego przekazu informacyjnego, który dociera do użytkownika. Dzięki temu użytkownik wie, co dzieje się w chronionym obiekcie. Ponadto ważne jest, aby proces ten był niezależny od czynników zewnętrznych, a czas powiadamiania był powtarzalny. Dąży się do wykorzystania takich nośników informacji, które eliminują ogniwa uzależnione od czynnika ludzkiego, ponieważ zachowanie czynnika ludzkiego w systemie nadzoru jest najbardziej nieprzewidywalne.

dr inż. Marcin Buczaj
Politechnika Lubelska
Katedra Inżynierii Komputerowej i Elektrycznej

Bibliografia

  1. Nawrocki W., Komputerowe systemy pomiarowe, WKiŁ, Warszawa 2006.
  2. Szulc W., Rosiński A., Systemy sygnalizacji włamania, część I, w: Zabezpieczenia nr 2/2009.
  3. Kargul D., Tendencje rozwoju współczesnych technik zabezpieczenia mienia stosowanych w budownictwie, praca dyplomowa, Politechnika Lubelska, Lublin 2009.
  4. Daniluk M., Tendencje rozwoju nowoczesnych technik zabezpieczenia mienia w motoryzacji, praca dyplomowa, Politechnika Lubelska, Lublin 2007.
  5. Ożga B., Wykorzystanie systemów GSM i GPS do
  6. monitorowania położenia obiektu, praca dyplomowa,
  7. Politechnika Lubelska, Lublin 2007.
  8. www.wikipedia.org

Zabezpieczenia Nr 6/2009

Wszelkie prawa zastrzeżone. Kopiowanie tekstów bez zgody redakcji zabronione / Zasady użytkowania strony