Pobierz najnowszy numer

Newsletter

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

Jesteś tutaj

Mechatronika w systemach bezpieczeństwa. Zasada współzależności

Printer Friendly and PDF

Według statystyk w Polsce systemy alarmowe przyłączone do stacji monitorowania generują ponad trzy miliony alarmów. Oznacza to, że jeden system generuje średnio ponad 30 alarmów rocznie. Większość z nich to alarmy fałszywe czy bezsensowne (z ang. nonsense alarm). Możliwe przyczyny to między innymi niewłaściwy dobór i lokalizacja urządzeń, brak konserwacji, ignorancja personelu. Wiele alarmów wywoływanych jest podczas załączania w dozór lub wyłączania z dozoru systemu alarmowego. Szczególnie często zdarza się to w urzędach, firmach i wszędzie tam, gdzie kontakt z systemem ma wiele osób. Alarm często bywa wywołany na skutek wykrycia przez czujkę ruchu firanki w oknie, które pozostawiono otwarte (fot. 1) lub gdy zostanie naruszona strefa załączona w dozór (fot. 2). Oczywiście niestabilny system, generujący bez przerwy fałszywe alarmy, drastycznie obniża poziom bezpieczeństwa. Niniejszy artykuł przedstawia procedurę stosowaną w Niemczech od dziesiątek lat, której zadaniem jest podniesienie skuteczności systemu alarmowego i zapewnienie jego stabilności. Obowiązująca zasada wymusza na obsłudze określone postępowanie podczas załączania w dozór oraz wyłączania z dozoru systemu alarmowego. Jest to możliwe dzięki odpowiedniej konfiguracji systemu alarmowego oraz wykorzystaniu sprzężonych z systemem alarmowym elementów elektromechanicznych.

Fot. 1. Gdy dochodzi do otwarcia się niedomkniętego okna pod naporem wiatru, czujka kontaktronowa wywołuje alarm. Z kolei firanka poruszana wiatrem może pobudzić czujkę ruchu

 

Zasada współzależności

Zasada współzależności jest od dziesięcioleci stosowana na rynku niemieckim w celu uzyskania najwyższej niezawodności systemów sygnalizacji włamania. Podczas tworzenia systemów alarmowych pojawiał się bowiem problem polegający na tym, że systemy alarmowe można było załączyć w dozór również wtedy, gdy strefy (lub linie dozorowe tych stref) były zablokowane. Niektóre czujki mogły sygnalizować naruszenie, drzwi czy okna – pozostawać otwarte, mogły też pojawić się zakłócenia w systemie (np. brak zasilania z sieci). Wszystko to wpływa na działanie systemu alarmowego. W skrajnym przypadku włamanie mogłoby pozostać niezauważone. Inny problem polega na tym, że w czasie załączania systemu w dozór pobudzona czujka powoduje natychmiastowe włączenie sygnalizacji alarmu, co z kolei powoduje niepotrzebne zamieszanie i panikę obsługi. Można oczywiście wyjść z założenia, że przed każdym włączeniem systemu w dozór użytkownik systemu alarmowego powinien samodzielnie upewnić się, że system jest sprawny i działa bez zakłóceń, lecz doświadczenie potwierdza, że użytkownicy są laikami – bardzo rzadko dysponują odpowiednimi umiejętnościami, a wieczorem, po całym dniu pracy, w chwili załączania systemu mają w głowach tylko jedno – jak najszybsze opuszczenie budynku i udanie się na zasłużony odpoczynek. Celem zasady współzależności jest wymuszenie realizacji procedury, która zgodnie z tą zasadą wymusi sprawdzenie obiektu przed włączeniem systemu w dozór oraz pozamykanie wszystkich okien i drzwi (w większych obiektach często także wyłączenie obwodów elektrycznych, zablokowanie wind itp.).

Fot. 2. Jedną z najczęstszych przyczyn alarmu jest naruszenie załączonej w dozór strefy

 

Ma to szczególne znaczenie wówczas, gdy system obsługuje instytucję, obiekt komercyjny itp. Wszędzie tam, gdzie taka zasada obowiązuje, osoby odpowiedzialne za bezpieczeństwo, również właściciele firm, mogą być pewni, że obiekt opuszczany przez podległych pracowników zostanie prawidłowo zabezpieczony. Jak wspomniano, istotą zasady współzależności jest to, że system sygnalizacji włamania nie dopuści do włączenia w dozór strefy lub całego obiektu, jeżeli okna i inne otwory, np. klapy oddymiające, nie zostaną zamknięte. Zamknięcie oznacza w tym przypadku nie tylko domknięcie skrzydła, ale także przekręcenie klamki w przypadku okna i zamknięcie wszystkich zamków w przypadku drzwi (rys. 1).

Rys. 1. Spełnienie warunku współzależności (LD – linie dozorowe)

 

Realizacja funkcji współzależności

Nieodłącznym elementem związanym z zasadą współzależności jest funkcja mechanicznego blokowania dostępu do strefy załączonej w dozór. Jak już wspomniano, jedną z najczęstszych przyczyn wywołania alarmu jest naruszenie strefy (fot. 2), która znajduje się w stanie dozoru. Bywa tak w wyniku roztargnienia czy braku informacji o tym, że dana strefa jest włączona w dozór. Zasadę ilustruje algorytm pokazany na rys. 1.

Rys. 2. Sposób kontrolowania zamknięcia drzwi. Zarówno drzwi główne, jak i pomocnicze muszą być domknięte i zaryglowane przed załączeniem strefy, do której prowadzą. W trakcie załączania strefy następuje zablokowanie drzwi, które uniemożliwia przypadkowe wejście i wywołanie fałszywego alarmu. Dzięki kontroli zaryglowania zagwarantowane jest także zamknięcie wszystkich drzwi

 

Zablokowanie wstępu do strefy załączonej w dozór dotyczy przede wszystkim drzwi do niej prowadzących. W tym przypadku stosuje się blokadę elektromechaniczną. W obiektach bardziej rozbudowanych do danej strefy mogą też prowadzić windy, sterowane za pomocą pilota bramy garażowe itp. W takich przypadkach stosuje się także odcięcia obwodów elektrycznych. Warto wspomnieć o sterowaniu klapami w kanałach wentylacyjnych, które w przypadku załączenia systemu w dozór powinny przyjąć pozycję „zamknięte”, jeżeli kanałem wentylacyjnym również można dostać się do chronionej strefy. W przypadku blokowania drzwi wejściowych konieczna jest kontrola zamknięcia drzwi. W tym celu drzwi wyposaża się w czujniki potwierdzające domknięcie skrzydła, a także zablokowanie zamkami pomocniczymi (zwykle w drzwiach stosuje się więcej niż jeden zamek). Bywa, że do danej strefy prowadzi więcej niż jedno wejście. W takim przypadku zasada współzależności dotyczy także drzwi pomocniczych. Strefę można załączyć w dozór wtedy, gdy wszystkie wejścia są zamknięte (zablokowane i zabezpieczone przed nieuprawnionym wejściem). Sposób nadzorowania drzwi głównych i pomocniczych pokazuje rys. 2.

Rys. 3. Sposób kontrolowania zamka za pomocą czujnika rygla. W żółtym polu prezentowany jest stan styków. Na rysunku przedstawiono kolejne sekwencje: 1 – drzwi otwarte, 2 – drzwi domknięte, klucz przekręcony raz, 3 – drzwi domknięte, klucz przekręcony dwukrotnie. W stanie 3 drzwi są całkowicie zablokowane

 

Czujki stosowane w drzwiach

Czujka kontaktronowa

Jest to czujka stosowana najczęściej. Warto podkreślić, że jest to powszechnie znany rodzaj czujki. Znane jest jej działanie, a także miejsce montażu w drzwiach. W przypadku stosowania zasady współzależności, czujka ta pełni jednak przede wszystkim pomocniczą funkcję. Pozwala wyegzekwować zamknięcie drzwi.

Czujnik rygla

Najczęściej w drzwiach zamykających strefę stosuje się dwa zamki – główny i pomocniczy. Dobiera się zamki różnego typu. Realizacja procedury współzależności wymaga dozorowania zamków pomocniczych. Do tego celu służy montowany w futrynie czujnik rygla, który załącza styk elektryczny wtedy, gdy rygiel zamka pomocniczego zostanie wsunięty do końca (zwykle potrzebne są dwa przekręcenia klucza – rys. 3). Montaż czujnika rygla zwykle nie jest skomplikowaną czynnością w przypadku drzwi wykonanych z profili. W przypadku innych drzwi, np. drewnianych, to zadanie jest nieco trudniejsze. Czujnik rygla zwykle przymocowuje się do szyldu w futrynie (fot. 3).

Czujki w oknach

Wyposażenie okna czy drzwi balkonowych w czujkę otwarcia wydaje się oczywiste, jednak zasada współzależności ma związek z dodatkowymi wymaganiami. Zwykle czujka montowana w oknie sygnalizuje stan, w którym skrzydło okna znajduje się w świetle ramy. Zasygnalizuje zatem stan zamknięty zarówno wtedy, gdy okno zostanie domknięte i zablokowane (przekręcona klamka), jak i wtedy, gdy pozostanie tylko domknięte. W drugim przypadku napór wiatru może spowodować odchylenie się skrzydła okna, co niechybnie będzie skutkować alarmem. Bardzo często pozostawienie otwartego okna może spowodować szkody nie tylko wynikające z włamania (okazja czyni złodzieja), ale także inne, na przykład spowodowane przez wdzierający się deszcz, wiatr czy mróz. Znane są też przypadki pożaru spowodowanego przez zabłąkane race sylwestrowe. Aby uniknąć niepotrzebnych alarmów i jednocześnie zagwarantować, że okna zostaną zamknięte, zanim dana strefa zostanie opuszczona, należy wymusić na opuszczających zamknięcie (a nie tylko domknięcie) skrzydeł okien.

Fot. 3. Na zdjęciu widoczny jest czujnik zamknięcia rygla

 

Element sprężynujący

Najprostszym rozwiązaniem jest zastosowanie sprężyny odpychającej. Nie jest to czujka sensu stricto, ale bardzo prosty element składający się z obudowy, sprężyny i kulki. Jego zadaniem jest odpychanie skrzydła okna w taki sposób, aby wówczas, gdy skrzydło okna nie jest domknięte do końca i zablokowane (przekręcona klamka), czujka kontaktronowa sygnalizowała stan otwarcia (rys. 4). Gdy skrzydło okna jest zaryglowane, nie ma sygnału z czujki kontaktronowej.

Rys. 4. Idea wykorzystania sprężynującego elementu odpychającego skrzydło okna

 

Specjalistyczne okucia budowlane

Projektanci i wykonawcy systemów zabezpieczeń mają kłopot, jeżeli inwestor decyduje się na zastosowanie takiego systemu w ostatniej chwili. Nie ma już wtedy zbyt wielkiego pola manewru. Z pewnością instalacje wykonane w ostatniej chwili, w dużym pośpiechu i w bardzo trudnych warunkach (gotowe ściany, gotowa stolarka itd.) nie będą w pełni profesjonalnie zrealizowanym systemem. Często można zaobserwować szablonowo zrealizowane systemy tego typu – kilka czujek ruchu, sygnalizator, czujki kontaktronowe tylko na drzwiach itp. Jeśli jednak jest czas na przemyślenie projektu, warto skorzystać z rozwiązań dużo bardziej niezawodnych, a do tego bardzo estetycznych. Wystarczy, że okna i drzwi balkonowe będą wyposażone w mechanizm elektromechaniczny od razu zintegrowany z czujnikiem zamknięcia (fot. 4). Tego typu rozwiązanie zapewni wszystkie funkcje wymagane w związku z zasadą współzależności. Wartością dodaną jest to, że zaoszczędza się sporo czasu, gdyż nie trzeba montować czujek kontaktronowych na oknach, i unika się ryzyka uszkodzenia ramy. Ponadto zwykle okucia tego typu mają zwiększoną odporność na włamanie. Po zamontowaniu okna ze ściany wystaje kabel, który należy odpowiednio przyłączyć do instalacji. Koszt okucia wyposażonego w czujkę nie jest dużo wyższy, a bywa, że przy dostawie kilku okien cena nie wzrośnie.

Elementy blokujące

Zamek blokujący

Pierwsze szkice zamka zgodnego z zasadą współzależności pochodzą z 1928 roku. Był to stosunkowo prosty mechanizm z wbudowanymi stykami elektrycznymi. Oryginalna niemiecka nazwa zamka blokującego to Blockschloss. Takie zamki są bezwzględnie wymagane przy zabezpieczaniu dużych wartości pieniężnych, głównie w skarbcach, i odpowiadają najwyższej klasie zabezpieczeń wg VdS. Zamek blokujący jest skomplikowanym urządzeniem elektromechanicznym, którego konstrukcję przedstawiono na fot. 5. Jest wyposażony w układ elektroniczny [6] odpowiedzialny za komunikację z centralą alarmową [8], sterowanie blokadą rygla oraz nadzorowanie zamka przy jakiejkolwiek próbie sabotażu.

Fot. 4. Przykład okucia okiennego firmy GU zintegrowanego z czujnikiem magnetycznym

 

Rygiel zamka [2] jest przesuwany ręcznie za pomocą klucza i wkładki [3]. Przekręcenie klucza jest możliwe tylko wtedy, gdy pozwoli na to mechanizm blokujący rygiel [1]. Pozycję wkładki śledzą czujniki [4]. Blokowanie rygla następuje wówczas, gdy system nie jest gotowy do włączenia w dozór – wtedy nie można przekręcić klucza. Kiedy system jest włączony w dozór, blokada rygla nie pozwala przekręcić klucza (blokada otwarcia) tak długo, jak długo strefa jest włączona w dozór. Zamek blokujący może być wyposażony w czujniki chroniące nie tylko sam zamek, ale pośrednio również drzwi, w których jest zamontowany. Jest zabezpieczony przed wykręceniem śruby trzymającej wkładkę [4]. Przed próbą przewiercenia lub przepalenia chronią piezoelektryczne czujniki drgań [5] oraz siatka ochronna [9]. Dodatkowo zamek jest zabezpieczony przed odkręceniem pokrywy [7].

 

Fot. 5. Budowa zamka blokującego (niem. Blockschloß)

 

Element ryglujący

W systemach niższej klasy stosuje się rozwiązanie prostsze, jakim jest zastosowanie elementu ryglującego, czyli elementu z wysuwanym ryglem montowanego w futrynie drzwi. Kiedy w strefie, do której przypisane są dane drzwi, nie ma pobudzonych linii dozorowych (stan gotowości do załączenia w dozór), można podać sygnał do załączenia. Następuje wówczas podanie sygnału na element ryglujący, ten wysuwa rygiel (fot. 6), a strefa systemu alarmowego zostaje załączona w dozór. Od tego momentu nie ma możliwości przypadkowego wejścia do strefy, nawet wówczas, gdy klucz w zamku zostanie przekręcony. W takim przypadku system alarmowy powinien wygenerować alarm wewnętrzny bez wysyłania powiadomienia do stacji monitorowania.

 

Fot. 6. Element blokujący zamontowany w ościeżnicy drzwi. Strzałka wskazuje bolec wsuwany w skrzydło drzwi

 

Zamki elektromechaniczne

Współczesne zamki są coraz częściej wyposażane w elektronikę zmieniającą klasyczne zamki (i wkładki) w zamki elektromechaniczne. Wbudowana elektronika pozwala sterować i monitorować stan zamka. Coraz częściej można także zdalnie skomunikować się z zamkiem. Takie rozwiązania są stosowane w systemach kontroli dostępu, w zamknięciach na drogach ewakuacyjnych itp. Funkcjonalność takich zamków może być wykorzystana także po to, by uzyskać zgodność z zasadą współzależności. W bardziej rozbudowanych zamkach monitorowane są klamki (z każdej strony niezależnie sprawdza się, czy jest nacisk) i wysunięcie rygla. Często nadzoruje się także śrubę mocującą zamek ze względu na możliwe próby sabotażu. Sterowanie takimi zamkami zależy od ich wykonania. Jednym z rozwiązań jest sterowanie sprzęgłem, które przenosi (lub nie) ruch klamki na ruch pióra. W bardziej złożonych zamkach można sterować impulsem elektrycznym wysuwanie i wsuwanie się rygla (fot. 7).

 

Fot. 7. Przykład zamka elektromechanicznego firmy BKS

 

Załączanie systemu alarmowego w dozór

Istotną konsekwencją zastosowania zasady współzależności jest sposób, w jaki włącza się strefę lub strefy w dozór. Zazwyczaj użycie klawiatury wewnątrz załączanej strefy nie ma w tym przypadku zastosowania. Przede wszystkim załączenie strefy może nastąpić dopiero po spełnieniu wszystkich warunków (rys. 1). Nie można zatem załączyć strefy od wewnątrz. Manipulator jest zlokalizowany na zewnątrz strefy. Zwykle jest to urządzenie galwanicznie odseparowane od centrali alarmowej. Coraz częściej stosuje się również rozwiązania z zakresu technik zbliżeniowych. Podstawową czynnością jest jednak przekręcenie klucza, a więc wykonanie naturalnego ruchu, jaki każdy przez lata wykształcił.

Norbert Bartkowiak

Literatura:

  1. D. Kamiński, Trzy miliony alarmów rocznie – czas na wideoweryfikację!, Zabezpieczenia 3/2013.
  2. Niemiecki termin Zwangsläufigkeit znaczy nieuchronność lub wymuszoność. Po wielu dyskusjach i konsultacjach okazało się, że właściwie w polskiej terminologii technicznej w ogóle nie ma odpowiednika tego terminu. Ostatecznie w tej i w innych publikacjach używany jest termin współzależność jako stosunkowo najlepiej oddający znaczenie oryginalnego terminu.
  3. N. Bartkowiak, Zabezpieczenia kanałów wentylacyjnych, Zabezpieczenia 5/2006.
  4. VdS (Vertrauen durch Sicherheit) jest niezależną instytucją, która od dziesięcioleci zajmuje się ochroną przeciwpożarową i innymi systemami zabezpieczeń. Opracowuje zaawansowane koncepcje bezpieczeństwa dla znaczących zakładów przemysłowych i handlowych, czołowych producentów i integratorów systemów komputerowych oraz firm i specjalistów z branży.
Zabezpieczenia 3/2015

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