Pobierz najnowszy numer

Newsletter

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

Jesteś tutaj

Akustyczny detektor stłuczenia szkła AD 800-AM przeznaczony do stosowania w systemach o stopniu zabezpieczenia 3 – pierwsze światowe opracowanie

Printer Friendly and PDF

Polski Komitet Normalizacyjny opublikował w 2011 roku Specyfikację Techniczną PKN-CLC/TS 50131-7:2011 będącą polską wersją specyfikacji technicznej CLC/TS 50131-7:2010. Specyfikacja ta zawiera wytyczne dotyczące stosowania systemów sygnalizacji włamania i napadu. Podaje m.in. przykłady rodzajów zabezpieczeń różnych elementów obiektów chronionych w zależności od wymaganego stopnia zabezpieczenia. W przypadku stopnia zabezpieczenia 3 punkty takie jak zewnętrzne drzwi, okna i inne otwory muszą być chronione nie tylko przed otwarciem, ale i przed penetracją. Statystyki VdS dotyczące włamań jednoznacznie wskazują na to, że to przez nie włamywacze dostają się do obiektów najczęściej, przy czym przez okna i szklane drzwi włamywacze dostają się w 79% przypadków włamań do domów jednorodzinnych i w 46% przypadków pozostałych włamań. W 2012 roku ukazała się norma EN 50131-2-7-1 dotycząca akustycznych detektorów stłuczenia szkła. Podano w niej m.in. wymagania dotyczące zastosowania takiego detektora przy stopniu zabezpieczenia 3.

W niniejszym artykule opisany jest detektor AD 800-AM spełniający wymagania stawiane dla urządzeń stosowanych przy poziomie zabezpieczenia 3. Zapewnia on skuteczną detekcję zbicia szkła w oknach, oszklonych drzwiach i innych przeszkodach szklanych. Dziewięciometrowy zakres działania oraz szeroki kąt widzenia (160°) sprawiają, że jeden detektor może chronić wiele okien i drzwi.

Tab. 1. Poziomy zabezpieczenia wg PKN-CLC/TS 50131-7
Objaśnienia: O = otwarcie, P = penetracja (ochrona struktury w celu wykrycia włamania lub usiłowania włamania), S = przedmiot wymagający specjalnej uwagi,  T = zasadzka, pułapka (ochrona wybranych obszarów, w których występuje duże prawdopodobieństwo wykrycia)

 

AD 800-AM jest pierwszym detektorem zgodnym z wymaganiami normy EN 50131-2-7-1 dla systemów o stopniu zabezpieczenia 3. Detektor został w całości opracowany przez polskich projektantów i jest produkowany w Polsce.

Artykuł ukazuje podstawowe różnice pomiędzy akustycznymi detektorami stłuczenia szkła przeznaczonymi do systemów o stopniu zabezpieczenia 2 i 3. Wprawdzie zaprojektowanie detektora o właściwościach odpowiednich dla stopnia 3 jest trudniejsze, ale właściwości te znacznie podnoszą poziom zabezpieczenia chronionego obiektu.

Podstawowe różnice pomiędzy detektorami przeznaczonymi dla systemów o stopniu zabezpieczenia 2 i 3 

Detektor przeznaczony dla systemów o stopniu zabezpieczenia 3 powinien mieć kilka funkcji więcej niż detektor dla stopnia zabezpieczenia 2.

Dodatkowy przekaźnik USZKODZENIE

W przypadku stopnia 3 detektor powinien być w stanie rozróżniać i sygnalizować więcej zdarzeń niż detektor dla stopnia 2. Przesyłanie komunikatów o zdarzeniach do centrali alarmowej odbywa się najczęściej za pomocą kluczy-przekaźników.

Standardowy detektor odpowiedni dla stopnia 2 ma najczęściej dwa przekaźniki:

  • WŁAMANIE – otwarty styk sygnalizuje włamanie lub brak napięcia zasilania,
  • SABOTAŻ – otwarty styk sygnalizuje sabotaż detektora (otwarcie pokrywy).

Detektor odpowiedni dla systemów o stopniu zabezpieczenia 3 powinien mieć 3 przekaźniki:

  • WŁAMANIE – otwarty styk sygnalizuje włamanie lub brak napięcia zasilania,
  • SABOTAŻ – otwarty styk sygnalizuje sabotaż detektora (otwarcie pokrywy, oderwanie od podłoża),
  • USZKODZENIE – otwarty styk sygnalizuje niskie napięcie zasilania lub błąd autotestu.

Jednoczesne otwarcie styków przekaźników WŁAMANIE i USZKODZENIE sygnalizuje wykrycie próby zamaskowania detektora. Przesłanie wszystkich informacji o zdarzeniach do centrali alarmowej na jednej linii wymaga jej konfiguracji w trybie 2EOL dla detektora właściwego dla stopnia zabezpieczenia 2 i 3EOL dla detektora właściwego dla stopnia zabezpieczenia 3.

Sygnalizacja niskiego napięcia zasilania

Detektor odpowiedni dla systemów o stopniu zabezpieczenia 3 musi mieć układ detekcji i sygnalizacji niskiego poziomu napięcia zasilania. Przekroczenie tego poziomu jest sygnalizowane otwarciem styków przekaźnika USZKODZENIE.

Autotest detektora

Detektor odpowiedni dla systemów o stopniu zabezpieczenia 3 musi co najmniej raz na 24 godziny wykonać automatycznie test sprawdzający poprawność działania całego toru detekcji. W tym celu powinien być wyposażony we własny generator sygnału akustycznego. Stwierdzenie niesprawności w czasie autotestu powinno być sygnalizowane otwarciem styków przekaźnika USZKODZENIE.

Detekcja i sygnalizacja maskowania detektora

Jest to największa i najtrudniejsza do osiągnięcia różnica pomiędzy detektorami odpowiednimi dla systemów o stopniach zabezpieczenia 2 i 3. Wymaga zastosowania specjalnego układu detekcji różnych sposobów maskowania detektora mających na celu utrudnienie detekcji stłuczenia szkła lub jej całkowite uniemożliwienie. Maskowanie powinno być wykryte w czasie poniżej trzech minut, a więc musi działać równolegle do układu detekcji i nie zakłócać jego pracy. Wykrycie maskowania jest sygnalizowane jednoczesnym otwarciem styków przekaźników WŁAMANIE i USZKODZENIE.

Stopień wykrywalności

Dla użytkownika detektora zbicia szkła ważny jest stopień skuteczności wykrywania. Wymagania oraz sposób weryfikacji opisane w normie nie różnią się zasadniczo dla detektorów odpowiednich dla systemów o stopniach zabezpieczenia 2 i 3. Badania są przeprowadzane w pomieszczeniu o określonych wymiarach, w odległościach (minimalnej i maksymalnej) określonych przez producenta. Typy użytego w trakcie testów szkła również są określone przez producenta detektora.

Podczas testu używa się dziewięciu detektorów umieszczonych w różnych miejscach w pomieszczeniu testowym i wykorzystuje się różne typy szkła. Tłuczone jest szkło o minimalnej grubości i minimalnej wielkości tafli, o maksymalnej grubości i maksymalnej wielkości tafli, o standardowej wielkości tafli (0,8 m×1 m) i minimalnej grubości oraz o standardowej wielkości tafli i maksymalnej grubości.

Wymagane jest wykrycie przez detektor stłuczenia w co najmniej 16 przypadkach na 18 możliwych w każdej kombinacji. Podczas żadnego z kolejnych dwóch stłuczeń testowych ten sam detektor nie może pomylić się więcej niż jeden raz. A zatem dla danego typu szkła algorytm jest sprawdzany minimum 54 razy (2×3×9) i minimalna łączna ilość poprawnych detekcji nie może być mniejsza od 48 (88,9 %).

W niezależnych badaniach przeprowadzonych przez autorów wykonano ponad 7300 testów algorytmu na 50 detektorach i uzyskano 100% poprawnych detekcji stłuczenia szkła.

Odporność na sygnały zakłócające

Równie ważną, a nawet ważniejszą, cechą detektora jest jego odporność na różnorakie sygnały zakłócające. Im większa odporność, tym mniej fałszywych alarmów. Związane z tym i określone przez normy EN i przepisy VdS wymagania wobec detektorów są bardzo rygorystyczne. W czasie badań na odporność żaden z detektorów nie może pomylić się nawet jeden raz – nie może wygenerować fałszywego alarmu. Wymagana jest zatem całkowita odporność na zdefiniowane sygnały zakłócające.

W niezależnych badaniach algorytmu przeprowadzonych przez autorów wykonano ponad 7300 testów algorytmu na 50 detektorach i wykazano stuprocentową odporność na sygnały zakłócające. Skrócony opis testów odporności podano w tab. 2.

Tab. 2. Testowanie odporności na fałszywe źródła sygnałów wg EN 50131-2-7-1

 

Wymagania dotyczące układu detekcji maskowania detektora odpowiedniego dla systemów o stopniu zabezpieczenia 3

Zasadniczym celem układu antymaskingu jest wykrycie prób uszkodzenia lub zamaskowania układu detekcji tak, aby detektor przestał reagować na dźwięki zbicia szkła w chronionym miejscu. W detektorze akustycznym kluczowym elementem jest mikrofon i na jego ochronie skupiają się wymagania dotyczące sposobu działania układu antymaskingu. Skuteczność ochrony przed maskowaniem jest badana w ośmiu różnych testach sprawdzających skuteczność układu w sytuacjach przedstawionych w tabeli 3. Detektor powinien wykryć maskowanie po nie więcej niż 180 sekundach lub pracować normalnie, wykazując zdolność do detekcji stłuczenia szkła.

Tor detekcji stłuczenia szkła

Schemat blokowy detektora AD800-AM przedstawiono na rys. 1. Widoczny jest na nim tor detekcji stłuczenia szkła i tor detekcji maskowania. Tor detekcji stłuczenia szkła analizuje odebrane z mikrofonu sygnały o częstotliwościach słyszalnych do ok. 12 kHz. Detekcja wykorzystuje analizę sygnatur opisujących „podobieństwo” odebranych sygnałów do dźwięku stłuczenia szkła. Detektor ma wpisaną w pamięci bazę sygnatur wzorcowych będącą wynikiem analizy ponad 2500 stłuczeń różnego typu szkła.

Sygnały z mikrofonu są wstępnie filtrowane i rozszczepiane na wiele strumieni, dla których wylicza się sygnatury. Ostateczna decyzja jest podejmowana na podstawie fuzji równolegle przetwarzanych danych uzyskiwanych wieloma metodami analizy. Dzięki temu dźwięk jest znacznie lepiej rozpoznawany.

Tor detekcji maskowania

Tor detekcji maskowania w AD 800-AM składa się dwóch kanałów. Ich celem jest zwiększenie skuteczności detekcji maskowania oraz zbudowanie podwójnej strefy ochronnej wokół mikrofonu. Tor składa się z kanału akustycznego oraz kanału podczerwieni.

Tab. 3. Testowanie układu antymaskingu wg EN 50131-2-7-1

 

Kanał akustyczny

W kanale tym dokonywana jest analiza sygnałów wysyłanych przez głośnik znajdujący się w pobliżu mikrofonu w komorze pomiarowej. Komora jest otwarta – docierają do niej swobodnie sygnały z pomieszczenia, w którym znajdują się chronione powierzchnie szklane. Do badania używany jest sygnał akustyczny o częstotliwości niesłyszalnej dla człowieka – ok. 20 kHz. Można dzięki temu prowadzić ciągłe akustyczne monitorowanie okolicy mikrofonu bez stwarzania uciążliwości dla słuchacza. Układ sterowania wytwarza w pobliżu mikrofonu barierę ochronną w postaci pola fal stojących o wysokiej częstotliwości. Nie wpływają one na sygnał odebrany z obiektu – układ detekcji stłuczenia szkła je odfiltrowuje. Pole fal stojących ma delikatną równowagę – dowolny obiekt w pobliżu mikrofonu ją zaburza i w ten sposób wykrywa się próby maskowania mikrofonu.

Rys. 1. Schemat blokowy detektora AD 800-AM

 

Aby wyeliminować wpływ temperatury, zawartości CO2 w powietrzu i innych czynników wpływających na szybkość rozchodzenia się dźwięku, zastosowano algorytm generowania pola fal stojących o różnych częstotliwościach. Opracowany algorytm jest czuły i niezawodny – potrafi wykryć niewielkie elementy położone na mikrofon, naklejoną taśmę itp. Oczywiście wszelkie próby uszkodzenia mikrofonu lub głośnika są wykrywane również poprzez stwierdzenie braku pola fal stojących.

Kanał podczerwieni (IR)

Kanał akustyczny chroni mikrofon w bliskim otoczeniu. Aby zwiększyć grubość bariery ochronnej do kilku centymetrów, wokół mikrofonu zastosowano drugi kanał pracujący równolegle i używający promieniowania podczerwonego. W komorę pomiarową wbudowano układ optyczny wykorzystujący podczerwień, który monitoruje otoczenie mikrofonu. Układ wysyła silne impulsy IR i bada ich odbicie. Wysyłany impuls jest wystarczająco silny, aby wygenerować odbicie nawet od materiałów o silnym tłumieniu promieniowania podczerwonego. Pojawienie się odbicia oznacza pojawienie się w okolicy mikrofonu obcego obiektu, a więc próbę maskowania detektora. Układ ma ograniczony zasięg i normalne warunki instalacji detektora nie wpływają na jego pracę. Układ ten wykorzystano do sygnalizacji ewentualnego maskowania – wykrycie pojedynczego odbicia jest sygnalizowanie błyśnięciem diody LED. Do wygenerowania sygnału maskowania potrzebne jest stwierdzenie ciągłego sygnału odbicia przez 160 s.

Rys. 2.    Detektory AD 800-AM i AD 800. 1 – pokrywa zamka,
2 – podstawa (taka sama dla obydwu modeli), 3 – LED, 4 – mikrofon, 5 – elementy toru IR, 6 – pokrywa z wbudowaną elektroniką, 7 – komora pomiarowa, 8 – głośnik

 

Kanał podczerwieni został wyposażony w filtr światła widzialnego – jest nieczuły na światło widzialne, a dzięki specjalnemu kodowaniu sygnału IR jest też nieczuły na obce promieniowanie podczerwone, nawet o znacznej amplitudzie.

Przyjęcie, że brak odbicia promieni podczerwonych oznacza brak obcego ciała w pobliżu mikrofonu mogłoby skutkować zablokowaniem kanału IR przez zaślepienie lub uszkodzenie układu optycznego znajdującego się w dostępnej z zewnątrz komorze pomiarowej. Aby tego uniknąć, zastosowano lokalny układ detekcji zamaskowania lub uszkodzenia toru IR. Komorę pomiarową umieszczono w niszy o niskich ściankach, które wystarczają do wytworzenia stabilnego sygnału odbicia – charakterystycznego dla tej niszy. Obecność tego sygnału potwierdza prawidłowy stan toru IR i brak maskowania toru IR. Brak tego sygnału oznacza uszkodzenie lub zaślepienie elementów toru IR. Z kolei silne odbicie oznacza wtargnięcie obcego elementu w bliskie otoczenie mikrofonu i próbę maskowania detektora.

Nowa rodzina detektorów AD 800

Detektor AD 800-AM należy do nowej rodziny detektorów AD z serii 800. W jej skład wchodzą dwa detektory: AD 800-AM (przeznaczony do stosowania w systemach o stopniu zabezpieczenia 3) i AD 800 (przeznaczony do stosowania w systemach o stopniu zabezpieczenia 2).

W obu detektorach wykorzystano takie same elementy mechaniczne. Obudowy zaprojektowano z myślą o maksymalnym ułatwieniu pracy instalatora i pracownika serwisu. Obudowa składa się z dwóch części – pokrywy i podstawy. W podstawie umieszczony jest terminal do kabli montowany na zatrzask, który dla ułatwienia instalacji można łatwo wymontować.

Rys. 3. Detektor AD 800-AM po otwarciu.
1 – zamek, 2 – kołki terminalu, 3 – detektor otwarcia i oderwania, 4 – gniazdo interfejsu PC, 5 – przełącznik DIP ustalający tryb pracy, 6 – zatrzaski do wyjmowanego terminalu, 7 – otwory na kable, 8 – haki łączące pokrywę z podstawą

 

Pokrywa zintegrowana z detektorem

Cała część elektroniczna detektora jest zamknięta w pokrywie i niedostępna z zewnątrz, nawet po otwarciu obudowy. Chronione są w ten sposób najczulsze części – mikrofon i generator dźwięku. Pokrywę szybko łączy się z podstawą złączem z kołkami stykowymi i zabezpiecza przed otwarciem pojedynczym zatrzaskiem. Zatrzask może być dodatkowo blokowany wkrętem.

Podstawa z wyjmowanym terminalem

Każdy z detektorów jest wyposażony w inną pokrywę, natomiast podstawy są takie same. Ułatwia to wymianę detektora, gdyż wystarczy wymienić pokrywę. Podstawa może być samodzielnie montowana do podłoża, a znajdujący się w niej terminal do kabla można łatwo wymontować w celu ułatwienia podłączenia przewodów. Podstawa zawiera również elementy zapewniające wykrycie otwarcia pokrywy i oderwania całego detektora od podłoża.

Rozszerzony zakres napięcia zasilania

W obydwu detektorach zastosowano układ zasilania o rozszerzonym zakresie napięcia wejściowego umożliwiający pracę zarówno w instalacjach 12 V, jak i 24 V. Detektory mogą pracować przy napięciu zasilania od 8 V do 30 V.

Wspólne narzędzia testujące

Wszystkie detektory z rodziny AD 800 i AD 700 są przystosowane do współpracy z tymi samymi narzędziami testującymi i wspomagającymi pracę instalatora i pracownika serwisu (tester ADT 700, oprogramowanie wizualizacyjne ADlink).

Jacek Tlaga
Jerzy Tlaga
Waldemar Tlaga
ALARMTECH Polska

 

Zabezpieczenia 3/2016

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