Czujki są najważniejszymi elementami systemu alarmowego. Mają zasadniczy wpływ na jego skuteczność i niezawodność. Ich właściwy dobór oraz umiejscowienie zależy od wielu czynników, dlatego te czynności wymagają doświadczenia zawodowego oraz zrozumienia zasady działania stosowanych urządzeń. Rozmaite wytyczne projektowe oraz tzw. „kodeksy praktyki” mogą zawierać jedynie ogólne, podstawowe zasady doboru urządzeń i ich miejsca instalacji. Nie skupiają się one na konkretnych rozwiązaniach technicznych, dlatego podstawowym punktem odniesienia staje się dokumentacja opracowana przez producenta danego urządzenia. Powinna ona zawierać zbiór informacji niezbędnych do zapewnienia prawidłowych warunków pracy urządzenia.
Projektowanie systemu alarmowego powinno rozpoczynać się od ustalenia wymagań formalnych, jakie musi spełniać cała instalacja – ze względu na oczekiwania inwestora, uwarunkowania formalno-prawne lub te, które zostają narzucone przez ubezpieczyciela. Obecnie w całej Europie coraz więcej zainteresowanych powołuje się na normy branżowe serii EN50131. Ten zestaw norm określa wymagania wobec całego systemu alarmowego – od wymagań systemowych, poprzez wymagania dotyczące poszczególnych komponentów systemu (w tym czujek), aż po zalecenia dla projektanta i wykonawcy instalacji. Normy z serii EN50131 zawierają czterostopniową klasyfikację systemów alarmowych od stopnia 1 (Grade 1), aż po stopień 4 (Grade 4). Im wyższy stopień zabezpieczenia, tym lepsza skuteczność działania poszczególnych urządzeń i jakość zabezpieczenia przed nieupoważnioną ingerencją (sabotażem). Stojąc przed zadaniem zaprojektowania systemu zabezpieczenia w odpowiednim stopniu, należy pamiętać o ogólnej zasadzie mówiącej o tym, że komponent spełniający wymagania normy właściwe dla najniższego stopnia ochrony narzuci stopień ochrony, jaką zapewni cała instalacja (lub jej część, jeżeli jest wydzielona), będąc jej „najsłabszym ogniwem”. Dlatego do wykonania instalacji spełniającej wymagania normy EN50131 dla odpowiedniego stopnia zabezpieczenia należy wybrać elementy spełniające wymagania dotyczące tego lub wyższego stopnia. Oczywiście dotyczy to również czujek.
Fot. 1. Firma SATEL proponuje swoim klientom czujki magnetyczne, zarówno do montażu powierzchniowego, jak i wpuszczanego. Nowością w ofercie są również czujki ze wzmocnioną, hermetyczną metalową obudową, doskonale sprawdzające się w miejscach szczególnie podatnych na mechaniczne uszkodzenia – np. przy bramach garażowych
Fot. 2. Czujki ruchu służą do wykrywania obecności włamywacza na obszarze chronionym. Firma SATEL oferuje rozmaite czujki ruchu różniące się designem, wielkością i konstrukcją, co umożliwia dopasowanie ich do konkretnych systemów i wymagań użytkowników
Wybór właściwego rodzaju czujek w zależności od zagrożenia jest jedną z czynności wymagających wyobraźni, doświadczenia oraz wiedzy technicznej. Na tym etapie należy wziąć pod uwagę cały szereg czynników: od położenia chronionego obiektu w terenie po sposób wykorzystywania go na co dzień. Jednak poza specyficznymi przypadkami, wymagającymi zastosowania bardzo nietypowych i niejednokrotnie indywidualnie opracowanych rozwiązań, większość systemów sygnalizacji włamania wykorzystuje typowe i powszechnie dostępne rodzaje czujek.
Nawet najprostsze czujki, takie jak kontaktronowe czujki otwarcia drzwi i okien zwane popularnie kontaktronami, wymagają znajomości kilku „sztuczek”, jeżeli mają bezawaryjnie pracować przez wiele lat.
Rys. 1. Obszar wykrywania ruchu przez
czujkę AQUA Plus
Rys. 2. Obszar wykrywania ruchu przez
czujkę GRAPHITE
Rys. 3 Obszar wykrywania ruchu przez
czujkę AMBER
Rys. 4. Obszar wykrywania ruchu przez czujkę IVORY
Rys. 5. Obszar wykrywania ruchu przez czujkę SILVER
Przede wszystkim, należy umieścić elementy czujki w miejscu, w którym nie będą narażone na odrywanie i zgniatanie. Dotyczy to przede wszystkim okien wyposażonych w zawiasy umożliwiające ich uchylanie. Należy także upewnić się, że w pobliżu miejsca montażu czujki nie ma stalowych elementów ramy okiennej. Z biegiem czasu mogłyby one ulec namagnesowaniu i spowodować nieprawidłową pracę czujki (brak reakcji na otwieranie okna).
Czujki kontaktronowe mogą także być wrażliwe na mocne udary mechaniczne podłoża. Jeżeli rama drzwi lub okna, na której zamontowana ma być czujka, jest narażona na uderzanie ciężkim skrzydłem, warto zastosować dodatkową elastyczną podkładkę, np. cienką warstwę pianki bądź mikrogumy, która powinna skutecznie stłumić mocne drgania mogące doprowadzić do uszkodzenia szklanego elementu kontaktronu.
W przypadku wykonywania instalacji zabezpieczającej w stopniu 3 według normy EN50131 może pojawić się konieczność skorzystania z czujek magnetycznych zdolnych do wykrycia próby ich neutralizacji przez przyłożenie „obcego” magnesu. Takie urządzenia mogą wymagać bardziej precyzyjnego niż zwykłe czujki umiejscowienia magnesu względem sensora.
Równie dużą popularnością wśród instalatorów cieszą się pasywne czujki ruchu typu PIR, które są łatwe w montażu, skuteczne i niezawodne.
Należy jednak pamiętać, że tylko właściwie zamontowane czujki PIR zapewnią niekłopotliwą eksploatację oraz skuteczność działania. Chodzi tu zarówno o lokalizację, jak i sposób przyłączenia.
Rys. 6. Intruz poruszający się w pomieszczeniu emituje promieniowanie z zakresu podczerwieni, które jest odbierane przez czujkę z wykorzystaniem przestrzennego układu wiązek optycznych. Pyroelement zamienia energię promieniowania na sygnał elektryczny analizowany w procesorze sygnałowym, który jest odpowiedzialny za podanie informacji o alarmie.
Rys. 8. Intruz poruszający się w pomieszczeniu emituje promieniowanie z zakresu podczerwieni, które odbierane jest przez tor podczerwieni czujki z wykorzystaniem przestrzennego układu wiązek optycznych. Jednocześnie ruch ten wykrywany jest przez tor mikrofalowy dzięki wykorzystaniu efektu Dopplera. Oba sygnały, z pyroelementu zamieniającego energię promieniowania na sygnał elektryczny, oraz z toru mikrofalowego trafiają do procesora sygnałowego, który na podstawie algorytmu opracowanego w firmie SATEL podejmuje decyzję o sygnalizacji alarmu.
W tym miejscu warto być może przypomnieć podstawowe zasady działania tego typu urządzeń. Wykorzystują one pyrosensor, czyli półprzewodnikowy element przetwarzający natężenie promieniowania podczerwonego na sygnał elektryczny. To promieniowanie podczerwone dociera do pyrosensora za pośrednictwem układu optycznego: soczewek Fresnela lub zwierciadeł, skupiających na powierzchni sensora obrazy fragmentów przestrzeni znajdujących się w polu widzenia czujki. Układ elektroniczny czujki rejestruje szybkie zmiany oświetlenia jej promieniowaniem podczerwonym. Ze względu na zasadę działania całego układu optycznego wraz z sensorem czujki typu PIR są najskuteczniejsze w wykrywaniu ruchu człowieka w kierunku poprzecznym do osi czujki.
Rys. 7. Praktyczne wskazówki dotyczące miejsc montażu, które mogą przyczyniać się do niepoprawnego działania czujek ruchu typu PIR
Z tego powodu czujka powinna być zamontowana w takim miejscu, aby kierunek ruchu z miejsc najbardziej narażonych na wtargnięcie (drzwi, okna) był prostopadły do osi czujki. Czujki PIR z typową optyką najsłabiej wykrywają ruch wzdłuż osi czujki. Dlatego też jednym z kardynalnych błędów jest umieszczanie ich na wprost przewidywanego miejsca wtargnięcia, na przykład naprzeciw okna.
Oprócz nieoptymalnej skuteczności detekcji takie ustawienie stwarza jeszcze jeden problem. Silne promieniowanie słoneczne, nawet po przeniknięciu przez szybę okna, może zawierać dużo takich składowych podczerwieni, które są rejestrowane przez sensor czujki. Jeśli dodamy do tego ruch przesuwających się po niebie chmur, które mogą przesłaniać i odsłaniać poszczególne fragmenty pola widzenia czujki, powstaje potencjalne źródło trudnych do identyfikacji fałszywych alarmów. Wybierając optymalną lokalizację dla czujek PIR, należy wziąć to pod uwagę.
Innymi potencjalnymi źródłami fałszywych alarmów mogą być wszelkiego rodzaju źródła ruchu masy powietrza o temperaturze innej niż temperatura otoczenia czujki, takie jak na przykład kratki wentylacyjne, wyloty klimatyzatorów czy zwykłe grzejniki. Projektując system, należy uwzględnić te elementy i wybrać takie położenie czujki, które nie narazi jej na oddziaływanie tych czynników.
Tam, gdzie występują wspomniane wcześniej utrudnienia , projektanci i instalatorzy chętnie zastępują czujki PIR urządzeniami dualnymi, łączącymi technologię wykorzystującą podczerwień z detektorem mikrofalowym.
Główną zaletą takiego połączenia jest podwyższona odporność na zakłócenia pochodzące ze wspomnianych źródeł. Typowe czujki dualne alarmują dopiero wtedy, gdy ruch zostanie wykryty za pomocą obu zupełnie niezależnych metod detekcji.
Detektor mikrofalowy wykrywający fale odbijające się od poruszających się przeszkód ignoruje ruch masy powietrza czy bezpośrednie oświetlanie czujki, np. światłem słonecznym. Instalując tego typu urządzenia, trzeba jednak pamiętać, że promieniowanie mikrofalowe jest w stanie przenikać przez cienkie ścianki, np. gipsowo-kartonowe, a więc niewłaściwie wyregulowana czujka może rejestrować (przynajmniej w torze mikrofalowym) ruch zza ściany. Zaskakujące dla niektórych może być też wykrywanie ruchu bezpośrednio za czujką. Wynika to z charakterystyki anten stanowiących element takiej czujki dualnej.
Fot. 3. Czujki dualne (COBALT, SILVER) warto stosować między innymi w nieogrzewanych garażach, pomieszczeniach gospodarczych, salonach wyposażonych w kominek
Fot. 4. Akustyczne czujki zbicia szyby INDIGO są przeznaczone do ochrony obwodowej pomieszczeń zagrożonych włamaniem poprzez rozbicie szyby w oknach lub drzwiach. Dzięki cyfrowej, dwutorowej analizie sygnału są w wysokim stopniu skuteczne i niezawodne. System cyfrowej detekcji wykorzystujący dwie częstotliwości zapewnia skuteczne działanie i odporność na fałszywe zadziałania spowodowane hałasem.
Warto pamiętać także o typowych źródłach sygnału pobudzającego tor mikrofalowy – lampy jarzeniowe lub rury kanalizacyjne umieszczone blisko czujki mogą samoczynnie uruchamiać tor mikrofal, powodując, że cała czujka staje się równie podatna na zjawiska zakłócające jak zwykła czujka PIR.
Do popularnych czujek stosowanych w systemach antywłamaniowych należą także akustyczne czujki wykrywające zbicie szyby. Rolą tych urządzeń jest wykrywanie charakterystycznych dźwięków towarzyszących rozbijaniu szkła.
W zależności od konstrukcji czujki takie mogą reagować na różne parametry dźwięku. Czujki wyższej jakości analizują więcej niż jedną częstotliwość, dzięki czemu są bardziej odporne na typowe hałasy. Z reguły lepiej jednak unikać stosowania czujek akustycznych w pomieszczeniach narażonych na duże natężenie hałasu, np. w halach produkcyjnych czy w okolicach węzłów komunikacyjnych (transport drogowy, kolejowy czy lotniska).
Już na tych kilku przykładach widać, jak wiele czynników należy uwzględnić przy doborze czujek. Wiadomo, że nic nie zastąpi doświadczenia, ale można w miarę szybko i „bezboleśnie” zdobyć cenną wiedzę. W tym celu warto skorzystać ze specjalistycznych kursów, na przykład w ramach Akademii SATEL, które dają wiedzę teoretyczną i dzięki którym można dowiedzieć się o typowych problemach pojawiających się w praktyce, a także o nowoczesnych rozwiązaniach.
Michał Konarski
SATEL
Zabezpieczenia 5/2012