Podsystemy diagnostyczne w systemach sygnalizacji włamania i napadu (cz. 1)

lead.jpg Podczas eksploatacji systemów sygnalizacji włamania i napadu (SSWiN) występują różnego rodzaju czynniki zewnętrzne, które powodują, że każdy z systemów po pewnym czasie od chwili uruchomienia znajduje się w innym stanie technicznym. Wynika z tego konieczność podejmowania określonych decyzji eksploatacyjnych w odniesieniu do tych systemów. Ułatwienie zarządzania procesem eksploatacyjnym wymusiło na producentach urządzeń wyposażanie ich w coraz bardziej zaawansowane podsystemy diagnostyczne, umożliwiające określenie stanu technicznego i podjęcie racjonalnych działań w celu zwiększenia gotowości realizacji zadań przez te systemy. Niniejszy artykuł przedstawia ewolucję podsystemów diagnostycznych stosowanych w SSWiN. W cz. 1 omówione zostaną związane z nimi postanowienia normy PN-EN-50131-1:2007 oraz geneza podsystemów diagnostycznych, natomiast w cz. 2 zaawansowane podsystemy diagnostyczne, stosowane głównie w SSWiN o strukturze rozproszonej

Wymagania stawiane podsystemom diagnostycznym

Chociaż stosowanie norm nie jest obowiązkowe, prawie wszystkie firmy produkujące urządzenia SSWiN uwzględniają już na etapie projektowania wbudowane podsystemy diagnostyczne. Zwiększa to koszt produkcji, ale dzięki temu możliwe jest spełnienie wymagań zawartych w odpowiednich normach. Jednocześnie projektant, instalator, użytkownik i konserwator SSWiN dostają system, który ma możliwość określenia uszkodzenia poszczególnych jego podsystemów lub elementów.

Norma europejska EN 50131-1:2006 „Alarm systems – Intrusion and hold-up systems – Part 1: System requirements”, która ma jednocześnie status Polskiej Normy PN-EN 50131-1:2007 „Systemy alarmowe - Systemy sygnalizacji włamania i napadu - Wymagania systemowe”, zawiera wskazania dotyczące uszkodzeń systemu. Podaje ona definicje i skróty, m.in.:

  • stan uszkodzenia: stan systemu alarmowego uniemożliwiający normalne działanie systemu alarmowego sygnalizacji włamania lub jego części,
  • sygnał/komunikat uszkodzenia: informacja wytwarzana wskutek uszkodzenia.

Przytoczone definicje są niezwykle istotne, gdyż jeśli np. wystąpi stan uszkodzenia, to oznacza to, iż SSWiN nie w pełnym zakresie spełnia stawiane mu wymagania dotyczące zapewnienia ochrony osób i mienia. Taki stan jest niedopuszczalny z punktu widzenia użytkownika systemu, ale nie jest możliwe całkowite wyeliminowanie go spośród stanów eksploatacyjnych, które mogą wystąpić w rzeczywistych warunkach pracy. Jednak dzięki informacjom pochodzącym z podsystemów diagnostycznych możliwe jest szybkie zareagowanie na powstałą sytuację i podjęcie odpowiednich działań zmierzających do usunięcia awarii i jednocześnie przywrócenia stanu zdatności systemu, serwisant ma ułatwione zadanie w poszukiwaniu miejsca uszkodzenia, a jednocześnie uzyskuje w pewnym stopniu (zależnie od zastosowanego podsystemu diagnostycznego) wiedzę dotyczącą rodzaju i wielkości uszkodzenia.

Systemy alarmowe sygnalizacji włamania zawierają najczęściej następujące części składowe:

  • centralę alarmową,
  • jedną lub więcej czujek,
  • jeden lub więcej sygnalizatorów i/lub systemów transmisji alarmu,
  • jeden lub więcej zasilaczy.

Nie jest wymieniony podsystem diagnostyczny. Jednak norma PN-EN 50131-1:2007, w rozdziale dotyczącym funkcjonowania, podaje stwierdzenie, że system alarmowy sygnalizacji włamania powinien zawierać środki umożliwiające wykrycie włamywacza, sabotażu i rozpoznanie uszkodzeń. Oznacza to, że bez możliwości zastosowania podsystemu diagnostycznego nie jest możliwe spełnienie wymagań zawartych w normie. W rzeczywistości nie jest tak do końca, ponieważ przy całkowitej integracji podsystemów w jeden system trudno jest czasem wyróżnić wyraźnie podsystem diagnostyczny. Zazwyczaj jego zadania przejmuje wtedy system zintegrowany, który odpowiada także za wiele innych czynności, np. ustawianie parametrów funkcjonalnych, korektę wpływu zakłóceń elektromagnetycznych itp.

Norma PN-EN-50131-1:2007 wymienia również uszkodzenia, które mają być wykrywane i jednocześnie ma być zapewniona możliwość ich zobrazowania. Należą do nich m.in.:

  • uszkodzenie zasilacza podstawowego,
  • uszkodzenia zasilacza rezerwowego,
  • uszkodzenie łączności (transmisji komunikatów i/lub sygnałów między elementami składowymi systemu alarmowego),
  • uszkodzenie systemu (lub systemów) transmisji alarmu (jeśli jest zastosowany w SSWiN),
  • uszkodzenie sygnalizatora (sygnalizatorów).

Dopuszcza się, by inne rodzaje uszkodzeń były rozpoznawane i obrazowane, pod warunkiem, że nie wpływa to niekorzystnie na rozpoznawanie uszkodzeń wymienionych powyżej. Zazwyczaj podsystemy diagnostyczne mają tak duże możliwości, że nie ograniczają się tylko do wykrywania wymienionych czterech rodzajów niesprawności (co jest bardzo korzystne z punktu widzenia konserwatora systemu).

W przypadku wystąpienia uszkodzenia jest wymagane przesłanie informacji o tym fakcie do alarmowego centrum odbiorczego przez system transmisji alarmu. Gdy system sygnalizacji włamania jest w stanie włączenia, dla klasy zabezpieczenia 1 dopuszcza się rodzaj komunikatu: „Alarm” lub „Uszkodzenie”, zaś dla klasy 2, 3 i 4 musi być to zdefiniowane jednoznacznie, czyli: „Uszkodzenie”. Gdy system sygnalizacji włamania jest w stanie wyłączenia, dla klasy zabezpieczenia 1 i 2 dopuszcza się zastosowanie opcjonalnie komunikatu: „Uszkodzenie”, zaś dla klasy 3 i 4 komunikat „Uszkodzenie” jest obowiązujący.

Geneza podsystemów diagnostycznych

Wymienione w poprzednim rozdziale artykułu zalecenia są zawarte w polskiej normie PN-EN-50131-1. Zanim jednak zostały one tam uwzględnione, już wiele lat wcześniej  zajmowano się diagnostyką. Termin ten pochodzi od greckiego słowa diagnosis – czyli rozpoznanie. Słowo to kojarzone było początkowo w starożytności z medycyną, która zajmowała się rozpoznawaniem chorób na podstawie objawów występujących u chorej osoby. Z upływem lat termin ten rozszerzono, obejmując nim także przedmioty materialne, m.in. urządzenia i systemy. Nadal jednak chodzi o sformułowanie oceny, w jakim stanie znajduje się badany obiekt, na podstawie cech tego stanu – np. wielkości fizycznych lub ekonomicznych (takich jak nakłady finansowe związane z konserwacją SSWiN, zwiększone koszty energii elektrycznej przy doładowywaniu wyeksploatowanego akumulatora itp.), które charakteryzują stan obiektu podczas eksploatacji. W tym celu podczas etapu projektowania systemów zakłada się konieczność zastosowania podsystemów diagnostycznych. Koncepcja ich działania powinna uwzględniać to, jaki charakter będzie miała ich praca:

  • automatyczny czy nieautomatyczny,
  • czy będą mierzone wartości ciągłe czy dyskretne (a może oba rodzaje),
  • jak będzie dokonywana akwizycja mierzonych wartości,
  • jaką strukturę niezawodnościową będzie miał podsystem diagnostyczny i jaki układ samokontroli będzie zastosowany,
  • czy będzie zastosowany układ decyzyjny ułatwiający wnioskowanie diagnostyczne,
  • jak będą prezentowane wyniki pomiarów.

Można tak zaprojektować podsystem diagnostyczny, aby realizował wiele więcej funkcji niż te, które wymieniono. Jednak wszystko zależy od kosztów takiego rozwiązania. Zaletą podsystemów rozbudowanych jest to, iż znacznie obniżają one koszty eksploatacji poprzez:

  • zmniejszenie kosztów związanych z diagnostyką systemów (np. możliwe jest zdalne wykonanie tej czynności poprzez wykorzystanie sieci WAN1, LAN2, GSM3 czy telefonicznej),
  • zmniejszenie czasów przeglądów okresowych dzięki zautomatyzowaniu procesu diagnostycznego,
  • zwiększenie liczby informacji diagnostycznych, a tym samym zwiększenie zakresu badań diagnostycznych i wiarygodności postawionych hipotez,
  • zmniejszenie liczby personelu diagnostycznego (jeśli zastosowano zdalną diagnostykę),
  • otrzymanie informacji o rodzaju uszkodzenia, a tym samym szybsze znalezienie miejsca awarii (szczególnie istotne w przypadku SSWiN o strukturze rozproszonej).

Jak wynika z powyższych rozważań, z jednej strony należy dążyć do stosowania bardzo rozbudowanych i złożonych algorytmicznie podsystemów diagnostycznych, z drugiej zaś koszty takich rozwiązań są znaczne i nierzadko przekraczają koszt samego systemu. Wszystko zależy od tego, gdzie SSWiN ma być zastosowany i jakie dobra materialne i niematerialne będzie chronił (np. materiały radioaktywne, związki chemiczne groźne dla środowiska).

Niezależnie od stopnia złożoności podsystemu diagnostycznego, zazwyczaj najsłabszym punktem jest człowiek (zwłaszcza użytkownik systemu) i to on jest odpowiedzialny za niepodjęcie odpowiednich działań. Wynika to najczęściej z faktu, iż źle przeszkolony lub w ogóle nieprzeszkolony użytkownik SSWiN nie wie, co mu system „pokazuje”. Dlatego też producenci najczęściej ograniczają się do zobrazowania informacji o wystąpieniu uszkodzenia na przeznaczonym do tego celu elemencie systemu (np. przez umieszczenie diody LED4 oznaczonej „AWARIA” na klawiaturze – rys. 1 – lub na tablicy synoptycznej) albo na ekranie monitora przy zastosowaniu nadzoru komputerowego. Użytkownik powinien wtedy, przy wykorzystaniu wiedzy zdobytej podczas szkolenia w czasie przekazywania mu systemu, wykonać odpowiednie czynności przewidziane przez producenta i określić rodzaj uszkodzenia, a następnie wezwać serwis w celu usunięcia awarii.

rys1.jpg
Rys. 1. Przykład prostego zobrazowania wystąpienia uszkodzenia w SSWiN:
z lewej manipulator typu LCD, z prawej manipulator strefowy typu LED

Jeśli SSWiN jest monitorowany, to powinno się przekazać informację o uszkodzeniu i jego rodzaju do alarmowego centrum odbiorczego. Podejmie wtedy ono odpowiednie działania zmierzające do naprawy awarii. Zazwyczaj w przypadku małych obiektów (jakimi są np. domki jednorodzinne) firmy świadczące usługi monitorowania wykorzystują następujące informacje:

  • brak zasilania sieciowego 230 V,
  • awaria akumulatora (za niskie napięcie).

W niektórych typach SSWiN informacje te są zobrazowane osobnymi diodami LED (fot. 1).

fot1.jpg
Fot. 1. Zobrazowanie uszkodzenia zasilania podstawowego i rezerwowego z wykorzystaniem diod LED

dr inż. Adam Rosiński

Zabezpieczenia 6/2008

Literatura:

  1. Będkowski L., Dąbrowski T., Podstawy eksploatacji, cz. II. Podstawy niezawodności eksploatacyjnej, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa 2006.
  2. Instrukcje serwisowe i użytkowników systemów GALAXY, RANKOR, SATEL.
  3. Korbicz J., Kościelny J., Kowalczuk Z., Cholewa W., Diagnostyka procesów. Modele. Metody sztucznej inteligencji. Zastosowania, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2002.
  4. Rosiński A., Proces odnowy systemów nadzoru, Prace naukowe Politechniki Radomskiej 2(20) 2004, Radom 2004.