Ольга Николаевна
Должность:Редактор
Группа:Команда портала
Страна:Украина
Регион:Харьков
13.06.2013
0
1761
1

Исследовательская работа по физике: «Охранная система».

Россия,Московская область,г. Реутов

МБОУ " СОШ№6

Учитель физики

Лукьянчук Валентина Ефимовна

Исследовательская работа по физике: «Охранная система».

I. Введение.

Бывают моменты, когда помещения остаются без присмотра. В этот момент личное имущество становится уязвимым. Обеспечения своей безопасности и безопасности своего имущества – задача, которая не зависит от времени суток, от места и погодных условий. Современные системы безопасности, такие как охранная сигнализация, применяются практически во всех сферах жизнедеятельности человека – в банках и государственных учреждениях, в школах, больницах, на коммерческих объектах и пр. Задача обеспечения безопасности на высоком профессиональном уровне не простая и требует определенных знаний и опыта от исполнителя. Существует множество охранных систем. Они различаются принципом действия и характеристиками.

Нам захотелось узнать больше об охранных системах, об их развитии, истории их использования, перспективах развития охранных систем.

Мы считаем свою работу актуальной, так как в современном мире повышается роль охранных систем безопасности. Установка охранных систем может служить источником безопасности для людей и имущества.

Цель работы – сбор информации об охранных системах и различных технологиях изготовления, изучение простейших схем охранных устройств.

Задачи научно-практического исследования:

1)Изучить и систематизировать материал из различных источников о развитии и применении охранных технологий, теорию и практическое применение охранных систем.

2)Выявить особенности функционирования охранных систем, ознакомиться с их основными типами.

3)Сформировать практические навыки в работе с электрическими цепями в области электротехники.

4)Практическое изготовление охранного устройства.

II. Основная часть.

 1. Охранные устройства.

 Кардинальные изменения в экономической, политической жизни России на рубеже XX–XXIвеков, развитие рыночных отношений, интенсивная миграция, вхождение страны в мировое пространство неизбежно сталкивают общество с вызовами и рисками эпохи. В этих условиях повышается опасность противоправных действий со стороны криминальных структур.

Именно в таких условиях угрозы здоровью, жизни и имущества многократно возрастает роль средств оповещения, сигнализации и организации защиты мирных граждан, их жилья и материальных средств от внезапного нападения и не санкционированного проникновения в охраняемые зоны.

Важную роль в повышении безопасности жизни людей, сохранении их имущества, жилья играет изучение и использование доступных средств и способов защиты. Например, сегодня, в условиях экономического и технического роста благосостояния граждан, не представляет большого труда оснастить свои комнату, квартиру, автомобиль, дачный участок средствами видеонаблюдения, сигнализации, кодовыми замками, превратив их в охраняемый объект, максимально затруднив проникновение или нападение на свою территорию.

2. Виды охранных устройств.

Любая система охранной сигнализации состоит из датчиков (извещателей), которые непосредственно контролируют охраняемую зону, а в случае тревоги выдают электрический сигнал, приемно-контрольных приборов, которые обрабатывают этот сигнал с помощью встроенных микропроцессоров и определяют все дальнейшие действия (включение сирены или автодозвона), а также исполнительных устройств, к которым относятся звуковые или световые оповещатели, блоки индикации, принтеры для распечатки протокола событий и т.п.  Обычно все датчики объединяются в зоны, когда какой-либо объект или часть объекта контролирует группа датчиков.

Извещатели, применяемые в системах охранных сигнализаций различаются по типу обнаруживаемых тревожных событий:

  • на движение (инфракрасные активные и пассивные, радиоволновые линейные и объемные, ультразвуковой);
  • на открытие (магнитоконтактные);
  • на разбитие стекла (акустические, ударно-контактные);
  • на приближении или прикосновение (емкостные);
  • на тряску (вибрационные);
  • на преступное нападение (тревожные кнопки и педали, «кукла»);
  • а также бывают совмещенными или комбинированными.

По способу передачи данных на прибор датчики делятся на проводные или беспроводные.

Пассивные инфракрасные (ПИК)извещатели— один из самых распространенных типов охранных устройств. Принцип действия основан на регистрации изменений потока теплового излучения, возникающих при пересечении человеком чувствительных зон, преобразовании ИК излучения в электрический сигнал и проведении анализа сигнала по амплитуде и времени. В простых ПИК извещателях обработка сигнала производится аналоговыми методами, в более сложных — цифровыми с помощью встроенного процессора.Различают объемную (Приложение фото1), линейную (Приложение фото2) или поверхностную (Приложение фото 3) зоны обнаружения.

ПИК извещатели бывают как настенными (Приложение фото 4), так и потолочными (Приложение фото 5). Настенный – самый распространенный тип установки. Потолочный тип извещателей обычно применяется в малогабаритных помещениях или там, где существуют препятствия для горизонтального распространения инфракрасных лучей. Для постановки под охрану помещения с находящимися внутри кошкой или собакой существуют извещатели со специальными линзами с защитой от домашних животных.

Инфракрасные активные извещатели представляет собой оптическую систему из ИК-излучателя и ИК-приемника, которая позволяет сформировать невидимый глазом рубеж охраны протяженностью до 100 метров. Предназначен для охраны внешних рубежей и протяженных периметров охраняемых объектов. Принцип действия активного ИК датчика извещателяснован на формировании излучателем импульсного ИК излучения, которое улавливается приемником. В момент пересечения охраняемого рубежа нарушителем, ИК излучение перестает попадать на приемник и датчик формирует сигнал тревоги.

Бывают как однолучевыми (например СПЭК-8) (Приложение фото 6), так и многолучевыми (например СПЭК-7-2, СПЭК-7-6). При количестве лучей более двух уменьшается возможность появления ложного срабатывания, т.к. формирование сигнала тревоги происходит только при одновременном пересечении всех лучей.

Радиоволновые объемные извещатели предназначены для обнаружения проникновения в охраняемую зону и допускают маскировку материалами, пропускающими радиоволны (ткани, древесные плиты) (Приложение фото 7, 8).Электромагнитное поле СВЧ диапазона, создаваемое извещателем, не оказывает вредного воздействия на организм человека на расстоянии более 50 мм. В извещателе реализован принцип обнаружения человека по регистрации доплеровского сдвига частоты отраженного сверхвысокочастотного (СВЧ) сигнала, возникающего при движении человека в электромагнитном поле, создаваемым СВЧ модулем.

Линейные радиоволновые извещатели обеспечивают обнаружение человека, пересекающего зону обнаружения. Извещатель состоит из передающего и приемного блока, которые размещаются на противоположных концах охраняемого участка. Передающий блок излучает электромагнитные колебания в направлении приемного блока. Приемный блок принимает эти колебания, анализирует амплитудные и временные характеристики принятого сигнала и в случае их соответствия заложенной в алгоритме обработки модели «нарушителя» формирует тревожное извещение (Приложение фото 9).

Линейные радиоволновые извещатели в отличие от объемных, обнаруживающих движение нарушителя внутри зоны обнаружения, формирует тревожное извещение при пересечении зоны. Поэтому для таких извещателей важна не ширина зоны обнаружения, а ширина зоны отчуждения для движения человека и транспортных средств, за пределами которой извещатель не выдает тревожного извещения.

Объемные ультразвуковые извещатели (такие как, например, «Витрина») успешно используется для охраны музейных ценностей в Государственном Эрмитаже, Государственном Русском музее и других музеях страны (Приложение фото 10). Они предназначены для обнаружения проникновения (попытки проникновения) в охраняемую витрину (объем), перемещения предметов в охраняемом объеме. В состав извещателя входят блок обработки сигнала (БОС), акустический излучатель, акустический приемник. Излучающий элемент извещателя, размещенный в блоке излучателя представляет собой ультразвуковой преобразователь, работающий в режиме ультразвука и преобразующий электрическое напряжение с частотой 40 Гц, вырабатываемое генератором БОС в акустические колебания воздуха в охраняемом объеме. Чувствительный элемент извещателя, расположенный в приемнике представляет собой пьезоэлектрический ультразвуковой приемный преобразователь акустических колебаний в переменный электрический сигнал. С выхода приемника сигнал поступает в схему БОС, которая в зависимости от заложенного в нее алгоритм, формирует то или иное извещение.

Магнитоконтактные извещатели предназначены для блокировки дверных и оконных проемов, а также для блокировки других конструктивных элементов зданий и сооружений. Извещатели состоят из магнитоуправляемого датчика на основе геркона и задающего элемента (магнита) (Приложение фото 11). Магнитоконтактные извещатели отличаются друг от друга по типу установки, материалу из которого они изготовлены, а также величине рабочего зазора, при котором извещатель находится в дежурном режиме. Существуют специальные извещатели типа ДПМГ для металлических ворот с увеличенным зазором.

Акустические охранные извещатели предназначены для обнаружения разрушения листовых стекол различных марок: обычного, закаленного, армированного, трехслойного «триплекс» (Приложение фото 12). Чувствительный элемент таких извещателей представляет собой конденсаторный электретный микрофон со встроенным предусилителем на полевом транзисторе. Микрофон преобразует звуковые колебания воздушной среды в электрические сигналы. Электрический сигнал с микрофона поступает на полосовые усилители и далее на микроконтроллер. Микроконтроллер в соответствии с заданным алгоритмом работы производит контроль акустических сигналов, контроль работоспособности электронной схемы извещателя, контроль напряжения питания и формирование соответствующих извещений. При установке извещателя все участки охраняемого стекла должны быть в пределах его прямой видимости.

Ударно-контактные извещатели обеспечивают регистрацию разрушения стеклянного полотна различной толщины и устойчивы к неразрушающим воздействиям на стекло в виде низкочастотных колебаний от работы автотранспорта, раскатов грома и т.п. (Приложение фото 13).Принцип действия ударно-контактных извещателей основан на регистрации размыкания подвижных контактов датчика вибрации, возникающих при разрушении стекла. Извещатель фиксирует появление двух составляющих продольных и поперечных высокочастотных колебаний стеклянного полотна при его разрушении.

Принцип действия емкостных охранных извещателей (Приложение фото 14) основан на регистрации значения, скорости и длительности изменения ёмкости чувствительного элемента, в качестве которого используется подключенные к извещателю предметы или провод, размещённый на конструктиве охраняемого проёма.

Извещатель выдаёт сигнал тревоги при изменении электрической ёмкости охраняемого металлического предмета по отношению к земле, вызванными приближением человека к этому предмету.

Этот тип извещателя можно использовать и как для контроля периметра здания через натянутые провода (при касании или приближении нарушителя ёмкость схемы увеличится и извещатель сигнализирует «тревога)» так и, например, для охраны сейфов, металлических шкафов (извещатель ПИК).

Вибрационные извещатели служат для защиты от проникновения путем разрушения различных строительных конструкций: бетонных стен и перекрытий, кирпичных стен, деревянных (рамы и двери) и потолочных покрытий, а также сейфов, металлических шкафов и банкоматов. Принцип действия вибрационных датчиков основан на пьезоэлектрическом эффекте, который состоит в изменении электрического сигнала при вибрации пьезоэлемента. Электрический сигнал, пропорциональный уровню вибрации, усиливается и обрабатывается схемой извещателя по специальному алгоритму, чтобы отделить разрушающее воздействие от помехового сигнала. Основными характеристиками таких извещателей является чувствительность к вибрации (Приложение фото 15).

Такие элементы тревожной сигнализации, как кнопки и педали (КНС-1 , ИО-102-1/1А) чаще обычно используют на объектах, находящихся под охраной милиции и служат для передачи сигнала тревоги на пульт центрального наблюдения. Такие кнопки или педали устанавливают в незаметных местах, например под столом в кассе. Дополнительно для защиты от разбойного нападения часто применяют так называемые «куклы». Например, «Кукла-МГ» предназначена для предотвращения краж из сейфов, касс и т.п., а также для облегчения розыска преступника в случае совершения хищения. Это по сути имитация денежной упаковки, внутри которой установлены капсулы слезоточивого и окрашивающего действия. Срабатывание происходит при натяжении нити с усилием 50 — 100 г, обеспечивая одновременный выброс специальной композиции раздражающего действия и распыление жидкого красящего состава, не смываемого с кожного покрова в течение 2-4 суток.

3. Современные охранные устройства.

Совмещенные и комбинированные извещатели позволяют одновременно контролировать 2 различные зоны , как например «СОВА-2» совмещает в себе два независимых канала обнаружения: акустический и пассивный инфракрасный канал. Существует несколько вариантов исполнения данных извещателей как и с общим, так и с двумя независимыми исполнительными реле, соответствующими каждому из каналов обнаружения. Или, например, Сокол-3, в котором совмещены два различных принципа обнаружения человека: принцип регистрации изменения инфракрасного излучения, возникающего при пересечении человеком чувствительных зон, формируемых оптической системой, и принцип регистрации наличия доплеровской составляющей в спектре отраженного сверхвысокочастотного сигнала, возникающей при движении человека в электромагнитном поле, создаваемом СВЧ модулем.  При появлении человека в зоне обнаружения срабатывают оба канала обнаружения (в любой последовательности), при этом выдается извещение о тревоге путем размыкания контактов выходного реле.

Отдельного разговора заслуживает система охраны по радиоканалу. Почти все, у кого есть автомобиль, уже частично знакомы с этим типом сигнализации. Беспроводные системы сигнализации более удобны в монтаже, они не требует прокладки кабеля, т.к. каждый датчик снабжен встроенным элементом питания, а вся информация передается по радиоканалу. Основными характеристиками таких систем является дальность действия.

В системе радиоканала обязательно присутствуют два компонента: приемник и передатчик. Передатчик может быть выполнен в форме брелка или, например, «радиокуклы». «Радиокукла» обеспечивает выдачу сигнала «Тревога» без каких-либо действий персонала. Это особенно важно для сохранения жизни сотрудников при разбойных нападениях. В основном рабочем режиме радиокукла РПД-РК (Приложение фото 16)чувствительна к изменению положения. При наклоне относительно горизонтали или быстром перемещении она передает радиосигналы. Приемники также бывают нескольких типов. Например, приемник RR-701RM производства «Альтоника» можно использовать совместно с карманным передатчиком RR-701T для дистанционного оповещения о тревоге на объекте, для передачи сигналов персонального вызова сотрудникам на территории предприятия, для вызова телохранителя или водителя с помощью носимой тревожной радиокнопки и других подобных задач. Дальность действия в условиях прямой видимости до 1000 м.

С помощью радиоканальных пультов централизованного наблюдения можно создавать систему локальной централизованной радиоохраны различной емкости. Охраняться могут стационарные объекты (дачи, коттеджи, торговые павильоны, склады, гаражи и т.п.); носители тревожных радиокнопок (охранники, персонал и т.п.); автомобили (на охраняемой стоянке, у офиса, на территории коттеджного поселка и т.п.).

Также с помощью карманных брелков и стационарного приемника можно организовывать управление различными механизмами — электрическими воротами, замками, жалюзями, автоматическими шлагбаумами, осветительными приборами. Просто приемник принимает по радиоканалу сигналы от передатчика (радиобрелка) и определенным образом переключает контакты реле.

И самое главное, настройка радиоканальных систем производится очень просто: например, каждая радиокнопка имеет свой индивидуальный код, присвоенный ему при производстве. Перед использованием радиокнопки, необходимо занести ее код в энергонезависимую память приемника (провести «обучение» приемника). Обучение производится по эфиру без дополнительного оборудования.

4. Макет охраняемого объекта.

В условиях криминогенной обстановки многократно возрастает роль средств оповещения, сигнализации, способных обеспечить безопасность жизни людей и их имущества.

В связи с этим была осуществлена попытка воссоздать макет охраняемого объекта. Принцип действия охранной сигнализации заключается в том, что лицо устанавливающее сигнализацию рассматривает места возможного проникновения на объект и оснащает это место охранным датчиком. В случае открытии двери, несанкционированном проникновении  в офис, срабатывает соответствующий датчик, и сигнал передаётся на прибор охранной сигнализации. Включается звуковая и световая сигнализация, оповещая о том, что на объект кто-то проник. В охранной сигнализации используются инфракрасные датчики движения.

Чтобы более наглядно показать принцип работы охранного устройства и его функциональных возможностей, изготовлена его упрощенная модель в соответствующем масштабе. Перевод научно технического текста модель полностью выполняет функциональные задачи, стоящие перед охранной системой. Были взяты две сигнализации, одна из которых  на основе самодельной  двухполюсной схемы.

Основные плюсы этой схемы:

  1. Световое и звуковое оповещение:

При поступлении сигнала от датчика срабатывают две системы оповещения, таким образом, исключается возможность незаметного проникновения.

  1. Простота сборки:

Из-за малого количества деталей схема ничего не теряет по сравнению с более сложными аналогами, и становится более доступной для частного использования.

  1. Возможность усложнения и универсальность схемы:

Контактные пары можно установить на любой вход, окно, сейф или даже мышеловку, таким образом, в результате увеличения кол-ва схем можно собирать информацию со всего дома на один пульт охраны.

Макет условно разделён на несколько зон. Охраняемый объект – всё охраняемое помещение. Пункт контроля – место, куда подаются все сигналы о нарушении целостности системы, там находится диспетчер или охранник. Охраняемая зона 1 – потенциально безопасная зона. Охраняемая зона 2 –потенциально опасная зона, т.к. в этой зоне расположен сейф и она далеко от охраны. Здесь мы расположили датчик. Также датчик расположен на входе в охраняемый объект. Мы использовали сейф в виде мышеловки, чтобы наглядно показать универсальность схемы.

 III ЗАКЛЮЧЕНИЕ

      В данной исследовательской работе мы  преследовали  цель дать наиболее полную, многоаспектную характеристику разработки и внедрения системы охранной  сигнализации.

В исследовательской работе сделан обзор существующих систем ОПС.  Также была выбрана и обоснована схема системы ОПС. Проанализировав  теоретическую базу, мы пришли  к выводам, на основании которых можно с уверенностью заявить, что при внедрении данной системы повысится уровень безопасности охраняемого объекта.

С этой целью мы изготовили свой макет охраняемого объекта с самостоятельно разработанной  электрической схемой охранного устройства. В лабораторных условиях провели испытания работы электрической схемы. Полученные результаты позволяют сделать вывод о возможности использования данной электрической схемы в реальных охранных устройствах.

Данный проект предполагает дальнейшие исследования вопросов электротехники и имеет перспективу для углубленного изучения теоретической части охранных устройств и приобретение практических навыков при работе с электрическими схемами, а так же является замечательной площадкой для  изучения физики и развития патриотизма и любви к малой Родине.

 5.Источники и литература. 

1.      С.А. Бирюков. Применение цифровых микросхем серий ТТЛ и КМОП. М., «ДМК», 1999.

2.      В.Л. Шило. Популярные цифровые микросхемы КМОП. Справочник. М., «Ягуар», 1993.

3.      Р.М. Терещук, К.М. Терещук, С.А. Седов. Полупроводниковые приёмно-усилительные устройства. Справочник радиолюбителя. К., «Наукова думка», 1989.

4.      Ю.А. Быстров, И.Г. Мироненко. Электронные цепи и устройства. М., «Высшая школа», 1989.

5.      Проектирование импульсных и цифровых устройств радиотехнических систем/ под ред. Ю.М. Казаринова. Учебное пособие для ВУЗов. М., «Высшая школа», 1985.

6.      Справочник / под ред. Э.Т. Романычевой. М., «Радио и связь», 1989.

7.  Встреча с учителем физику Лукъянчук Валентиной Ефимовной

8. Встреча с учителем труда Супряга Олегом Наумовичем

9. Сайт: http://www.Wikipedia.org/

 Приложение

 

  

Фото 1. Объемная форма зоны обнаружения 

  

Фото 2. Линейная форма зоны обнаружения

  

Фото 3. Поверхностная форма  зоны обнаружения 

  

Фото 4. Настенный ПИК 

  

Фото 5. Потолочный ПИК 

  

Фото 6. Активный инфракрасный извещательСПЭК-8

  

Фото 7. Радиоволновый объемный извещатель

  

Фото 8. Применение радиоволнового объёмного извещателя  Фон-3М

  

Фото 9. Схема линейного радиоволнового извещателя                  

  

Фото 10. Объемный ультразвуковой извещатель 

  

Фото 11. Магнитно-контактные извещатели                 

  

Фото 12. Акустический охранный

извещатель 

 

Фото 13. Ударно-контактный охранный извещатель Окно-6

  

Фото 14. Емкостный охранный извещатель ПИК

  

Фото 15. Пример защиты сейфа или банкомата с помощью извещателя «Шорох-1»

  

Фото 16. Радиокукла РПД-РК 

 

Фото 17. Схема охранной сигнализации

 

Фото 18. Процесс сборки макета

 

Фото 19.  Проверка макета

 

Фото 20. Макет охраняемого объекта

Комментарии пользователей /0/
Комментариев нет...
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Наши услуги



Мы в соц. сетях

    Персональные сообщения