Мы не будем давать готовых рецептов проектирования систем сигнализации – их просто нет, поскольку все объекты различны и конкретные задачи конкретных заказчиков тоже будут различаться между собой. Да, и конфигурация системы в значительной мере будет зависеть от фирмы – поставщика/производителя.
А вот некоторые главные моменты, с пониманием которых надо выходить и на заказчика, и на поставщика, постараемся дать. И начнем с самого массового датчика (сигнализатора) – геркона.
Что такое геркон простыми словами
Само название – это сокращение от «герметичный контакт». И это действительно классический сухой контакт, размещенный в изолированной оболочке, заполненной азотом или другим инертным газом, исключительно с целью предотвращения коррозии и увеличения за счет этого срока службы (Рис.1)
Управляющей системой сухого контакта «геркон» является постоянный магнит, который входит в состав комплекта. При этом регламентируется расстояние от корпуса геркона до корпуса магнита, при котором происходит надежное срабатывание контакта. Обычно оно составляет до 0,5 – 1 мм.
А также указывается материал поверхности установки. Для металлических поверхностей существует отдельная группа герконов.
Герконы бывают нормально разомкнутые, нормально замкнутые и переключаемые (с двумя подвижными контактами).
Поскольку работает геркон в связке с управляющим магнитом, надо определиться, какое положение геркона считать «нормальным» — с приложенным магнитом в пределах рабочего расстояния или без управляющего магнита.
Мы будем считать нормальным состояние, которое имеет сухой контакт без действия управляющей системы, т.е. без магнита. Тогда на рис.1 считаем геркон нормально разомкнутым, на рис 2 – нормально замкнутым. При поднесении магнита такой геркон разомкнется.
С переключаемыми герконами все понятно – один контакт при поднесении магнита замкнется, другой разомкнется. После отнесения магнита на расстояние, превышающее рабочее, геркон возвращается в исходное состояние. На этом понятие «геркона» заканчивается.
Применение герконов в охранной сигнализации
Герконы имеют очень широкое распространение во всех сферах электротехники, электроники, радиотехники. Например, в качестве обычного выключателя аппаратуры, помещенной в герметичный корпус. Но самое массовое применение они получили в системах сигнализации, в первую очередь, для контроля дверей, окон, люков, шкафов и т.п. – всех механических преграждающих доступ устройств.
Сам геркон устанавливается на стационарной части, магнит – на подвижной.
Главные достоинства геркона, как охранного датчика – его максимальная простота, очень высокая надежность (минимальное заявляемое производителями число гарантированных срабатываний – 100 000, но в реальности эта цифра больше), не требует питания.
А теперь переходим к системам сигнализации.
Аналоговая (неадресная) сигнализация на герконах
В таком исходном виде герконы используются в т.н. аналоговых системах сигнализации – датчики в таких системах имеют на выходе сухой контакт, который срабатывает при тревожной ситуации.
Называть такой датчик пассивным, поскольку он не требует питания, не совсем корректно. Он именно аналоговый, поскольку его выход – сухой контакт, не имеющий никакого сигнала на своих клеммах, а только состояние – замкнутый или разомкнутый.
Одно из состояний соответствует норме, другое – тревоге. Многие активные датчики, требующие для своей работы электропитания, тем не менее, могут быть исключительно аналоговыми, если на выходе имеется исключительно сухой контакт, положение которого отражает состояние датчика.
Например, аналоговые объемные датчики, аналоговые датчики разбития стекла и проч.
Принцип аналоговой охранной сигнализации в абсолютном большинстве случаев строится на обрыве цепи т.н. охранного шлейфа. Намного реже – на замыкание, поскольку злонамеренный обрыв линии инициирует сигнал тревоги. В противном случае всю линию шлейфа потребуется надежно защитить от намеренного обрыва, который попросту отключит весь шлейф.
В аналоговых системах шлейф в режиме охраны представляет собой замкнутую цепь, подключенную к сухим контактам приемно-контрольной панели (Рис.3)
В закрытом положении дверей, окон и т.п. магнит вплотную располагается к геркону и замыкает его цепь.
Внимание! В аналоговых системах сигнализации сухие контакты охранных датчиков включаются в цепь шлейфа ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО!
Шлейф включается на вход (сухие контакты) приемно-контрольной панели. В режиме постановки на охрану приемно-контрольная панель включает входные контакты в положение нормально замкнутые. Если шлейф нигде не разорван, сигнала тревоги не происходит.
Если магнит отходит от геркона, происходит его размыкание, линия шлейфа разрывается и инициируется сигнал тревоги. Выходные сухие контакты переключаются и далее можно подключать к ним любые исполнительные устройства или устройства сопряжения.
Например, организовать автодозвон. Приемно-контрольная панель может иметь и удаленный доступ по сети.
Система очень простая для понимания. Достаточно надежная. Главное, не забывать, что герконы должны устанавливаться внутри охраняемого помещения, а не снаружи, где их можно просто зашунтировать перемычкой, и никакого электрического обрыва контура не произойдет.
Поскольку все входы и выходы, как датчиков (сигнализаторов), так и приемно-контрольных панелей представляют собой сухие контакты, никакое оборудование не имеет привязки к фирме-изготовителю. Максимальная простота пуско-наладочные работ – достаточно произвести аккуратный монтаж, выполнить подключение шлейфов к соответствующим клеммам приемно-контрольной панели и другие требуемые подключения к исполнительным устройствам и устройствам сопряжения, и все заработает.
Но есть и очень существенные ограничения. И в первую очередь – касательно адресности сработки датчика.
Ограничения аналоговых систем
Вся адресность ограничивается не более, чем номером шлейфа, в котором произошла сработка датчика.
В небольших системах этого бывает вполне достаточно. Если стоит задача организовать защиту от проникновения, например, целиком загородного дома, совершенно неважно, каким способом происходит проникновение – через двери, окна и т.п. Просто информации о самом факте достаточно для организации реагирования. В этом случае действительно все охранные датчики можно подключить на один последовательный шлейф, нарушение которого будет означать проникновение на охраняемый объект.
То же самое относится к небольшому количеству объектов, например, отдельных служебных, производственных, хозяйственных и т.п. помещений. Каждое такое помещение защищается своим шлейфом. Срабатывание шлейфа означает проникновение в помещение. Каждый шлейф может быть независимо от других поставлен и снят с охраны с приемно-контрольной панели.
Можно организовать адресность и одного датчика (например, сейфа). Но это потребует организации отдельного последовательного шлейфа.
Общее количество возможных адресов для аналоговой системы ограничивается количеством шлейфов, которые способна поддерживать приемно-контрольная панель.
А если независимых помещений, которые должны иметь отдельный адрес, отдельно ставится и сниматься с охраны, насчитывается десятки? А если это музей, в котором адресность имеет каждая витрина, а то и каждый экспонат?
Каждый шлейф – это пара проводов. Если адресов пятьдесят, на входе в приемно-контрольную панель будет 100 проводов. И действительно, когда все системы сигнализации были исключительно аналоговые, приемно-контрольные панели в постах охраны занимали целые стены. Идентификация адреса тоже требовала отдельных трудозатрат.
Номер сработавшего шлейфа надо было как-то оперативно связать с самим защищаемым этим шлейфом объектом. Рядом с панелями нередко вывешивались плакаты, на которых писалось соответствие номера объекту. А то и просто рядом с лампочкой сигнализации шлейфа прямо на панели писалось название объекта. Но линиями шлейфов кабельные линии сигнализации не ограничивались. Практически на любом объекте охранные датчики были представлены не только герконами. А все другие – объемные, инфракрасные активные, звуковые, ультразвуковые, радиоволновые, вибрационные и т.п. требуют питания, даже, если на выходе они имеют сухой контакт.
В отличие от геркона, этим сухим контактом управляет электрическая схема. Значит, к каждому такому датчику необходимо подвести линию питания и, конечно, предусмотреть его автономную работу. То есть, установить ИБП и от него развести все линии питания к активным датчикам. Вполне возможно, что с учетом требуемой мощности и падения напряжений в линиях, таких ИБП потребуется несколько.
Ну, и если не исключены какие-то злонамеренные действия со стороны самих сотрудников, необходимо защитить всю кабельную трассу от возможного вмешательства изнутри.
То есть аналоговые системы для больших объектов требуют гигантских объемов монтажных работ.
Ну, и гигантскими становятся и размеры приемного оборудования. Поэтому, сегодня аналоговые системы встречаются исключительно на небольших обособленных объектах. При этом приемно-контрольные панели могут иметь и сетевой выход, например, для вывода данных на центральный пульт охраны.
Адресная сигнализация: адресная метка и СМК
А теперь о цифровых системах сигнализации вообще и адресных СМК в частности.
Представим себе этакую мини аналоговую сигнализацию на один шлейф с одним единственным охранным датчиком в виде геркона (Рис.4).
Последовательный шлейф подключен к мини контроллеру, который анализирует его состояние и обрыв цепи воспринимает, как тревогу. Схема контроллера по сигналу тревоги выдает на выходные контакты некий специальный код тревоги, а также свой уникальный адрес в виде другого кода.
Кроме того, он выдает свой адрес во внешнюю линию подключения по пришедшему по ней же коду запроса и посылает по ней код своего состояния.
Если геркон находится в замкнутом состоянии и шлейф не оборван, по запросу он вместе с адресом выдает код отсутствия тревоги.
Естественно, для работы всей схемы анализа состояния входных сухих контактов с геркона, формирования кода состояния и отправки данных, необходимо питание. Выходные клеммы подключения линии обмена данными являются входными клеммами подключения внешнего питания. А само питание подается по той же линии, по которой происходит обмен данными.
Такой мини контроллер носит название адресной метки. Схема подобного устройства действительно «мини» и легко размещается на плате, которая просто устанавливается в едином корпусе с герконом. В результате получаем уже не просто герметичный контакт – геркон, а адресный сигнализатор магнито-контактный (СМК).
Принципиально важно для понимания – аналоговые системы оценивают тревогу по состоянию шлейфа; цифровые – по состоянию каждого датчика в привязке к его адресу. И в отличие от аналоговых систем, подключение устройств к линии шлейфа осуществляется ПАРАЛЛЕЛЬНО!
Параллельное подключение позволяет реализовать передачу питания ко всем подключаемым устройствам по линии самого шлейфа. В зависимости от интерфейса передачи данных к одной линии шлейфа может быть подключено до 255 устройств (256-е – панель приемно-контрольная, к которой и осуществляется подключение).
ППК – панель приемно-контрольная – «сердце»(или «мозг») всей цифровой сигнализации.
Именно с нее формируется и отправляется запрос на датчики, она принимает и оценивает всю информацию от подключенных к шлейфу устройств. Время отклика измеряется миллисекундами, поэтому, никакое значимое событие «без внимания» не останется – никто не успеет очень быстро открыть и закрыть за собой дверь. Она же выдает команды на подключенные исполнительные устройства, интегрирует систему с СОТ и СКУД, если необходимо.
Возможности по подключению огромного количества адресных датчиков к единственному шлейфу просто грандиозно экономят кабельную продукцию и на порядки сокращают габариты приемного оборудования. Если ППК допускает подключение хотя бы двух шлейфов, возможно полное резервирование всей линии, подключив параллельный шлейф кольцом. При подключении шлейфов к ППК лучами, каждый шлейф способен поддерживать максимальное количество устройств для данного конкретного интерфейса.
Например, имея на входе панели всего 4 входных клеммы для подключения двух шлейфов, можно получить систему адресной сигнализации на 510 датчиков.
Передача питания по линии шлейфа в сочетании с минимальным потреблением подключаемых устройств позволяет существенно экономить на источника бесперебойного питания. В большинстве случаев бывает достаточно одного единственного, подключаемого к приемно-контрольной панели.
Для снижения нагрузки на оператора можно группировать конкретные адреса датчиков по разделам, если нет необходимости идентифицировать каждый датчик из некоей группы, охраняющей один и тот же объект.
Сопряжение ППК с компьютером (по RS-485 , линии Ethernet и т.п.) при наличии соответствующего ПО позволяет визуализировать тревожную ситуацию и состояние подключенных к шлейфу приборов на экране монитора – сразу получить информацию с привязкой к детальному плану объекта. Возможно наращивание и модернизация системы, ее масштабирование без прекращения работы простым подключением в шлейф нового устройства и присвоения ему адреса, если максимальное количество еще не исчерпано. Сами адреса могут задаваться по желанию пользователя.
В целом цифровые системы сигнализации несравненно проще в монтаже по сравнению с аналоговыми. Но при этом в разы сложнее в пуско-наладочных работах, требующих детальных знаний в первую очередь по программированию всей задействованной аппаратуры.
С чего начать проектирование адресной сигнализации
Наряду с многочисленными преимуществами, все имеющиеся на сегодняшний день цифровые системы имеют очень существенный недостаток. Никакого единого программного обеспечения ни касательно протокола обмена данными ППК и датчиков, ни по интеграции с компьютером, ни по удаленному доступу и т.п. не существует. Все это — ноу-хау каждого конкретного производителя.
Соответственно, и все применяемое для системы оборудование должно быть от одного производителя. Более того, нередки случаи, когда при модернизации или дооснащении уже работающей системы новая аппаратура этого же производителя оказывается программно не совместимой со старой по причине изменения самого ПО во времени.
Наименования самих приборов также могут отличаться в зависимости от марки производителя. Хотя при этом все они будт соответствовать требуемым регламентам, РД и ГОСТам.
Поэтому, никаких готовых проектных решений не существует. И это в первую очередь необходимо принимать во внимание проектировщику.
Весь процесс проектирования системы начинается с конкретного выбора производителя /поставщика оборудования конкретной марки. «Разношерстную» цифровую систему, как в случае с аналоговой , построить не получится в принципе. Заменить какое-то одно оборудование (даже простейший СМК) по причине, например, более привлекательной цены не получится.
Вполне возможно, что основным критерием выбора марки оборудования будет успешный личный опыт работы. Но в общем случае весь процесс работы над проектом целесообразно вести в личном контакте с производителем/поставщиком.
Перед началом работ над проектом необходимо:
- Внимательно изучить руководящие и нормативные документами, касающиеся требований к системам сигнализации категории объектов, к которой относится объект оснащения, и выяснить у потенциального производителя/поставщика, может ли он выполнить их в полной мере предоставляемым оборудованием.
- Тщательно продумать и прописать потребительский функционал всей будущей системы – количество рубежей охраны,режимы снятия и постановки на охрану, отобажение информации, категории помещений, количествои типы путей проникновения и т.п.
- Определиться с количеством и типами датчиков. В соответствии с этим определить количество адресов по шлейфам.
- Выяснить климатические условия эксплуатации и специфику установки каждой единицы оборудования и оговорить с производителем соответствие характеристик специальным требованиям. Так ранее упомянутый СМК для установки на металлические двери существенно отличается от обычного исполнения для деревянных или пластиковых поверхностей. Как по конструктиву, так и по цене.
- Определиться с группировкой адресов по разделам.
- Выяснить у заказчика все требования по визуальному отображению информации на экране компьютера и согласовать с производителем ПО возможность их реализации.
- Выяснить у заказчика все требования по дополнительным средствам звуковой и световой сигнализации. Определиться с местами установки и типом дополнительного оборудования.
- Выяснить у заказчика требования интеграции со СКУД и СОТ, вопросы сетевого доступа и согласовать с производителем возможности и пути их реализации.
- Совместно с производителем произвести расчет требуемых мощностей питания , определиться с типом ИБП, их количеством и местами установки.
- Совместно с производителем/поставщиком определить точный перечень основного оборудования с указанием конкретных моделей и мест установки.
- Определиться с типами кабелей и местами размещения кабельных трасс , учитывая требования их защиты от злонамеренного или случайного повреждения.
Но даже, проработав этот перечень вопросов, дальнейший процесс собственно проектирования объективно будет проходить в практически постоянном контакте с производителем/поставщиком.
Такова специфика цифровых систем сигнализации.
