ВВЕДЕНИЕ
Тема выпускной квалификационной работы - «Разработка конструкции и технологического процесса изготовления платы генератора высоковольтных импульсов».
Актуальность темы заключается в том, что основной тенденцией развития систем охраны на генераторах высоковольтных импульсов является безопасность при случайном контакте и мощное воздействие при целенаправленном проникновении на объект. Это и объясняется существенными преимуществами электронных средств периметровой защиты пред традиционными заборами.
Цель работы: изучение принципа работы конструкции, а так же углубиться и изучить тему периметровых систем охраны
Объект изучения: периметровая система охраны - это комплекс оборудования, обеспечивающий безопасность объекта за счёт препятствию проникновения на территорию объекта посторонних лиц и злоумышленников.
Предмет изучения: показать все плюсы и минусы периметровой системы охраны
Структура работы: в проекте рассматриваются три устройства, предназначенные для подачи звуковых сигналов тревоги при нарушениях условий охраны закрытых помещений, автомобилей и приусадебных участков, на основании анализа выбирается оптимальный вариант и производится электрический расчет, расчет надежности, выбирается и проектируется оптимальный вариант технологического процесса изготовления платы блока питания периметровой защиты, рассматриваются вопросы техники безопасности и охраны труда
Разработчики периметровых средств на генераторах высоковольтных импульсов и систем обнаружения за полувековую историю их развития использовали практически все физические принципы построения таких систем - от простейших контактно - обрывных средств до сложных компьютеризированных комбинированных систем.
Задачи работы: разработка периметровых средств охраны на генераторах высоковольтных импульсов является очень сложной задачей. Сигнал от появления человека в таких системах чрезвычайно мал и составляет, как правило, сотые доли процента от контролируемого параметра. Но еще хуже то, что наряду с сигналом от проникновения человека в системе возникают вредные, паразитные сигналы от громадного числа внешних дестабилизирующих факторов - помехи. Природа их возникновения самая разнообразная - метеовоздействия (дождь, снег, туман, гроза, ветер и так далее), индустриальные помехи - электрические и радио- наводки, вибрации, акустический шум. Кроме того, система подвержена воздействию растительности в ближней зоне, миграции животных и птиц. Все эти и еще множество других источников помех могут вызывать частые ложные тревоги и полную потерю доверия к охранной системе. Поэтому при создании любой периметровой системы обнаружения приходится уделять пристальное внимание изучению различных помех и выработке методов и алгоритмов защиты от них. Традиционные методы типа частотной фильтрации не дают достаточного эффекта, так как, как правило, частотные спектры сигнала и помех перекрываются. Приходится использовать более сложные алгоритмы, основанные на анализе «тонкой структуры» сигнала - длительности, наклона фронтов, периодичности и других характерных особенностей. Вот почему разработка периметровых сигнализаторов требует длительных полигонных исследований, парка регистрирующей аппаратуры, компьютеризированных комплексов для разработки различных алгоритмов различения сигнала и помехи. А это требует больших финансовых и кадровых ресурсов, которые могут позволить себе только очень крупные компании. Новые фирмы, рискнувшие выйти на рынок периметровых средств сигнализации, могут позволить себе, как правило, создание какой либо модернизации по известному прототипу. Такое положение не только у нас в России, но и за рубежом. Несколько известных фирм, в основном израильских и американских, удерживают прочное лидерство на протяжении многих лет и не дают «прорваться» посторонним.
Рассмотрены все достоинства и недостатки, выбрана одна периметровая система охраны, наиболее подходящая по характеристикам, чем все остальные.
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
Раннее обнаружение нарушителя - задача превентивной системы охраны (ПСО). В 1915 году немецкая пограничная служба установила электрический барьер вдоль границы с Бельгией и Голландией. Быстро убедившись, что постоянное пропускание тока в заграждении такой длины обходится очень дорого, немцы начали включать ток время от времени. Многие шпионы и пленные, пытавшиеся наудачу пройти через барьер, были убиты током. В конце концов, была изготовлена резиновая одежда, предохраняющая от поражения электрическим током. Одежда была черного цвета, и поэтому носившие ее практически были невидимы с наступлением темноты. Было лишь одно неудобство: несколько комплектов такой одежды было добыто германской полицией и впоследствии всех, кто в такой одежде оказывался по соседству с заграждением или у кого во время обыска находили сходную одежду, почти наверняка расстреливали. В дальнейшем союзники вынуждены были прибегнуть к промышленному шпионажу, чтобы выяснить, по какому графику ток выключался.
Информационной основой управления в современных системах физической защиты являются средства наружного и внутреннего (в помещениях) обнаружения нарушителей. Современная концепция физической охраны и защиты объектов реализует следующие направления:
§ необходимость применения ПСО;
§ выбор системы ПСО;
§ компоненты ПСО;
§ инфракрасные средства обнаружения (ИКСО);
§ виброчувствительные средства обнаружения (ВСО);
§ сейсмоакустические средства обнаружения (ССО);
§ магнитометрические средства обнаружения (МСО);
§ емкостные средства обнаружения (ЕСО);
§ обрывные средства обнаружения (ОСО);
§ системы охранной сигнализации (СОС);
§ быстроразвертываемые комплексы;
§ периметровые системы телевизионного наблюдения;
§ системы сбора и обработки информации и приемно-контрольные пульты;
§ блоки и системы питания, включая дистанционное управление;
§ специализированные запирающие устройства;
§ специальные заграждения и задерживающие устройства;
§ вспомогательные системы;
Периметровые средства охраны (ПСО) обычно исполняют роль средств раннего наружного предупреждения, что обеспечивает для их пользователя главное преимущество -- исключение фактора внезапного нападения, выигрыш во времени для организации реагирования сил охраны, обеспечение возможности пресечения преступной акции до ее реализации. Вместе с тем нет никаких технических ограничений на применение ПСО внутри крупногабаритных помещений (ангаров, складов, производственных корпусов и тому подобное), если пользователя устраивают цена и внешний вид аппаратуры.
Необходимо отметить, что ПСО, предназначенные для работы на открытом воздухе, обладают повышенной конструктивной и функциональной надежностью по сравнению с аппаратурой, предназначенной для эксплуатации в комнатных условиях, однако, по этой же причине они обычно имеют и более высокую стоимость.
1.1 Выбор периметровой системы охраны (ПСО)
За многолетнюю историю эксплуатации в конструкциях ПСО практически опробованы все известные физические способы обнаружения. Создана масса оригинальных образцов, перечисление которых заняло бы немало места. Но, как показывают результаты эксплуатации, на практике преимущественно используется сравнительно ограниченное число физических способов обнаружения, типов и модификаций ПСО, поскольку в сложных климатических условиях России многие образцы не выдержали испытаний климатом и временем.
Выбирая ПСО, следует внимательно изучить технические условия эксплуатации конкретного ПСО относительно требований стандартов, климатических условий района эксплуатации, рельефа местности и пространственной конфигурации рубежей физической защиты. Особое внимание следует уделить стыковочным параметрам аппаратуры по съему информации, электропитанию, способам автоматического, ручного и натурного контроля работоспособности. Обязательным условием эффективной защиты является анализ возможности сопряжения по пространству зоны обнаружения ПСО и формы охраняемого рубежа.
Как все-таки сделать правильный выбор? Процесс выбора пространственной структуры периметровой системы, оптимального состава компонентов, способов энергопитания, съема и структуры обработки сигнальной информации для принятия решений и команд, управляющих силами реагирования и средствами инженерной физической защиты, осуществляемый в проектах создания СФЗ для крупных объектов, получил наименование «стадии и этапы разработки концептуального (технико-экономического) и рабочего (инженерного) проекта управления защитой». Обычно в основе оптимального выбора лежат критерии «эффективность - - стоимость» в двух альтернативах: первая -- получить заданную эффективность физической защиты (вероятность пресечения злоумышленных акций) и при этом минимизировать затраты на создание и эксплуатацию системы; вторая -- при ограниченных затратах создать периметровую систему, обладающую максимально возможной эффективностью. При оценке затрат следует помнить крылатую фразу: «Мы не настолько богаты, чтобы покупать дешевые вещи», то есть, приобретая технику для ПСО, следует помнить, что ПСО, в основном, рассчитаны на многолетнюю эксплуатацию. Прежде всего нужно осуществить оценку совокупных затрат стоимости аппаратуры, монтажа, пусконаладочных работ и эксплуатационных расходов (обслуживание, ремонт, срок службы, способы контроля работоспособности, регламенты обслуживания, потребление электроэнергии и многое другое). Очень часто высокая цена периметровой техники обусловливает ее высокую надежность и существенно более низкие затраты на пусконаладочные инженерно-монтажные и эксплуатационные расходы, а в итоге -- прямую экономию материальных и финансовых средств пользователя в процессе многолетней эксплуатации.
1.2 Компоненты ПСО
Настоящий раздел охватывает практически полный перечень компонентов систем периметровой охраны, получивших широкое применение в практике физической защиты и охраны объектов России.
Устойчивое место на рынке охранных технологий занимают радиотехнические средства обнаружения (РСО). Их отличительными особенностями являются объемная невидимая зона обнаружения, высокая устойчивость к биологическим помехам, воздействию дождя, ветра, тумана, изменению освещенности и солнечной радиации, грозовым разрядам, росе, инею, обледенению, индустриальным и транспортным вибрациям, акустическим ударам и шумам, многим другим видам помех. К недостатку следует отнести наличие источников радиоизлучения. Вместе с тем, уровень мощности радиоизлучения лучших образцов РСО сегодня не превышает долей милливатта при специальных видах модуляции, радиоизлучения, что весьма затрудняет возможность их обнаружения и обеспечивает полную безопасность обслуживания в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.006-84.
К РСО относятся однопозиционные и двухпозиционные радиолучевые средства обнаружения (ОРЛСО и ДРЛСО, соответственно), кабельно - волновые и проводно - волновые средства обнаружения (КВСО и ПВС, соответственно). ОРЛСО и ДРЛСО работают обычно в диапазонах радиоволн не ниже дециметрового. Зона обнаружения (30) имеет объемно-лучевую форму. Обнаружение осуществляется в пределах прямой радиолучевой видимости. Форма 30 определяется диаграммами направленного действия передающей и приемной антенн, и ее геометрические размеры зависят от уровня выставленной чувствительности приемника. КВСО и ДРЛСО работают, как правило, в декаметровом и метровом диапазонах радиоволн. В КВСО объемная 30 формируется вдоль «линии вытекающих волн» (ЛВВ), представленной специальными коаксиальными радиоизлучающими кабелями. Во внешней оплетке таких кабелей прорезаны радиопрозрачные отверстия, поэтому КВСО получили наименование «средства обнаружения на линиях вытекающих волн». В ПВСО объемная 30 формируется между обычными проводными линиями, подвешенными над землей или над заградительными сооружениями.
ОРЛСО обычно производятся в трех вариантах: рубежные, предназначенные для блокирования линейного участка периметра; секторноплощадные -- для блокирования секторной площадки, вплоть до круговой; универсальные -- способные блокировать как линейные, так и секторно - площадные участки рубежа. ДРЛСО представлено приемником и передатчиком, размещаемыми на противоположных сторонах участка рубежа. Для блокирования ломаных рубежей могут быть использованы специальные отражатели зеркального типа и затеняющие экраны. Высокая стабильность 30, автоматический контроль работоспособности, повышенная устойчивость к радиопомехам, пониженная мощность радиоизлучения и ряд других достоинств обусловили преимущественное применение ДРЛСО на периметрах стационарных объектов. К недостаткам следует отнести наличие двух позиций установки прибора. КВСО обычно представлены двумя радиоизлучающими кабелями, прокладываемыми параллельно под поверхностью грунта вдоль блокируемого рубежа. Возможен вариант, когда один из кабелей размещен на заграждении.
ПВСО являются новым классом РСО, появившимся на рынке охранных технологий в начале XXI века, когда наконец-то была решена задача обеспечения помехоустойчивости и объемно - равномерной по чувствительности зоны обнаружения вдоль всей длины проводной линии, подвешиваемой над землей или над заграждениями вдоль рубежа.
1.3 Средства обнаружения ПСО
Инфракрасные средства обнаружения (ИКСО). Действие их основано на способности обнаруживаемых объектов поглощать, отражать и излучать электромагнитное поле инфракрасного (ИК) диапазона радиоволн. Они делятся на два класса: пассивные, регистрирующие ИК- излучение, и активные, основанные на прерывании ИК-луча.
Виброчувствительные средства обнаружения (ВСО). Действие их основано на фиксации механических колебаний, вызываемых нарушителем при разрушении или преодолении заграждения. Следует выделить ВСО, работающие на основе дискретных чувствительных элементов (ЧЭ) или акселерометров и работающие на протяженных ЧЭ в виде специальных виброчувствительных кабелей с использованием пьезоэлектрических, трибоэлектрических, магнитоиндукционных, волоконно-оптических и других физических эффектов.
Сейсмоакустические средства обнаружения (ССО). Действие их основано на фиксации звуковых колебаний инфракрасного (сейсмические) и звукового диапазонов частот. В качестве ЧЭ в различных типах ССО применяются микрофонные и геофонные датчики, объединенные в «косу» или трибоэлектрический кабель. Они представляют собой сложные наукоемкие устройства, использующие изощренные алгоритмы обработки и идентификации сигналов.
Магнитометрические средства обнаружения (МСО). Они используются в двух случаях:
1. для обнаружения Э.Д.С., наводимой при перемещении нарушителем электрического проводника в магнитном поле Земли;
2. при проносе нарушителем намагниченного металлического предмета.
В первом варианте система электрических проводников размещается в качестве физического барьера, а во втором -- используются флюктометры и специальные магниточувствительные кабели, заглубленные в грунт.
Емкостные средства обнаружения (ЕСО). Они относятся к приборам параметрического типа, контролирующим параметры электрической линии (емкость, индуктивность, проводимость). Принцип действия основан на обнаружении изменения электрической емкости линии при приближении к ней нарушителя.
Многолетний опыт эксплуатации ЕСО показал, что они в условиях работы на открытом воздухе наиболее эффективны, если выполнены на конструктивно жестких заграждениях (железобетонные плиты, кирпичные стены и тому подобное), на которых чувствительный элемент представлен жестким конструктивом (например, электропроводом), установленным на изоляторах над полотном основного заграждения.