Aktywne bariery podczerwieni

Ochrona zewnętrzna (nazywana również peryferyjną lub obwodową) obiektów stacjonarnych wymaga zastosowania specjalnych środków technicznych, które muszą poprawnie działać w odmiennych warunkach środowiskowych niż występujące wewnątrz pomieszczeń dozorowanych. Wśród oferowanego na rynku sprzętu można wydzielić cztery podstawowe typy:
- systemy detekcji wizyjnej (precyzyjna analiza obrazu z kamer),
- systemy do instalacji w podłożu (ciśnieniowe, światłowodowe, elektromagnetyczne),
- systemy ogrodzeniowe (mechaniczne sensory przełącznikowe, mikrofalowe sensory elektretowe, ogrodzeniowe systemy detekcji światłowodowej),
- systemy barierowe (elektrostatyczne, pasywne kurtyny podczerwieni, aktywne bariery podczerwieni, aktywne bariery mikrofalowe).

Jednym z ciekawszych rozwiązań są aktywne bariery podczerwieni wykrywające intruza na zasadzie zjawiska tłumienia energii ukierunkowanej wiązki promieniowania elektromagnetycznego z zakresu częstotliwości promieniowania optycznego. Bariera taka składa się przeważnie z dwóch elementów: nadajnika emitującego promieniowanie z zakresu bliskiej podczerwieni 750-2500nm i odbiornika. Każdy typ barier podczerwieni pracuje na swojej długości fali. Oznacza to jednak, że kilka barier jednakowego typu produkowanych przez tego samego producenta pracuje na identycznej częstotliwości co może, w pewnych warunkach, powodować ich wzajemne zakłócanie się. W niektórych typach barier można ustawić jedną z czterech wstępnie ustawionych długości fali, co eliminuje w pewnym zakresie tę wadę.

Bariery można sklasyfikować np. pod względem liczby wiązek występujących w jednym torze. Są więc tory 1 lub 2 wiązkowe. Na rynku występują również tory 4 wiązkowe. Emisja wiązki promieniowania podczerwonego ma charakter impulsowy. Zwykle przerwa między impulsami promieniowania wynosi 50 - 500ms. Zmiana czasu przerwy umożliwia regulację selektywności reakcji toru na różne zakłócenia (np. szybko biegnący człowiek powoduje przerwę 50ms, zeskakujący kot z muru - 150ms, wolno idący człowiek - ok. 350ms). Ustawiając więc wartość czasu przerwy uzyskuje się reakcję jedynie na pewne zjawiska.

Do formowania i koncentracji wiązki podczerwieni w odbiorniku i nadajniku powszechnie wykorzystuje się rozwiązania oparte na technice luster lub soczewek.

Ze względu na specyfikę warunków pracy bariery i sposób detekcji intruza, instalacja barier musi spełniać następujące wymagania:
- tor powinien znajdować się tam, gdzie istnieje prawdopodobieństwo pojawienia się intruza;
- inne źródła promieniowania podczerwonego powinny być przesunięte o co najmniej 3° w stosunku do osi optycznej toru;
- tor nie powinien być ustawiony zbyt blisko muru, gdyż możliwe jest przeskoczenie toru;
- liście mogą powodować fałszywe alarmy - tory powinny być ustawiane z dala od krzewów i drzew;
- solidny i stabilny wspornik to podstawa właściwej instalacji (przy torze 100m, odchylenie się odbiornika lub nadajnika zaledwie o 1° jest jednoznaczne z możliwością nie wykrycia obiektu o wielkości 1,8m);
- tor nie może być instalowany w miejscach, w których mógłby być zachlapany wodą morską lub z kałuży;
- optymalne działanie toru uzyskuje się dla wiązek znajdujących się na wysokości 0,7-1,0m. (brak fałszywych alarmów powodowanych przez małe zwierzęta);
- szyby i inne płaszczyzny mogą powodować odbijanie się części wiązek i zakłócać pracę układu. Podobny efekt może się pojawić, gdy w sąsiedztwie zainstalowane są kolejne tory;
- wszelkie ruchome obiekty są w stanie zakłócić pracę toru;
- urządzenia nie powinny być instalowane w miejscach, w których mogą zostać przypadkowo uszkodzone;
- odległość między nadajnikiem a odbiornikiem powinna być zawsze mniejsza niż zasięg toru podawany przez producenta;
- do podłączenia toru należy stosować przewody o odpowiednim przekroju i umieszczać je w rurkach chroniących przed uszkodzeniem, minimalna odległość od instalacji 230V to 30cm;
- wszelkie prace powinny kończyć się procesem testowaniem działania toru.

Nie spełnienie któregoś z powyższych wymagań może powodować generację fałszywych alarmów lub brak sygnału alarmu. Jeżeli w trakcie testowania działania toru mimo wejścia w linię nadajnik - odbiornik nie ma sygnału alarmu może być to spowodowane przez zjawisko odbicia wiązki promieniowania podczerwonego np. od okien, murów. Należy pamiętać, że wiązka emitowanego promieniowania nie jest równoległa, podobnie jak strefa detekcji promieniowania odbieranego. Odbiornik niestety nie jest w stanie odróżnić wiązki bezpośrednio na niego padającej od wiązki odbitej - w obu przypadkach jest to promieniowanie o identycznej długości fali docierające ze stałą przerwą między impulsami. Obroną przed wiązką odbitą jest np. odsunięcie toru od muru, obrócenie tak aby wiązka lub/i strefa detekcji nie obejmowała muru, ustawienie odbiornika i nadajnika w taki sposób aby intruz musiał jednocześnie przeciąć wiązkę bezpośrednią i odbitą.

Brak generacji alarmu może być spowodowane również wzajemnym zakłócaniem się torów. W przypadku instalowania dwóch i więcej odbiorników zdarza się czasami, że niektóre z nich wykrywają więcej niż jedną wiązkę. Aby taki problem wyeliminować należy przeanalizować możliwość zmiany lokalizacji odbiorników lub zastosować tory o różnej długości fali promieniowania.

Zewnętrzne źródła promieniowania takie jak: słońce, reflektory itp. powodują, że odbiornik wykrywa promieniowanie, które zawiera w sobie również promieniowanie o częstotliwości równej częstotliwości na jaką został zaprojektowany. Należy zauważyć, że takie promieniowanie dociera do odbiornika w sposób ciągły, przez co w przypadku zakrycia nadajnika bariery nie musi wystąpić kryterium alarmu. Idealnym rozwiązaniem jest taka lokalizacja odbiornika, gdzie prawdopodobieństwo pojawienia się zewnętrznego źródła promieniowania dąży do zera. Inną skuteczną metodą jest umieszczenie odbiornika wyżej w stosunku do nadajnika przez co zmusza się odbiornik do "patrzenia" w dół. Nie jest więc możliwe bezpośrednie dotarcie promieniowania od np. wschodzącego na linii horyzontu słońca.

Zła regulacja czasu przerwy między impulsami promieniowania może powodować zarówno fałszywe alarmy, jak i brak alarmów. Zbyt długa przerwa powoduje, że szybko biegnący intruz może nie być wykryty przez odbiornik, gdyż "przecinając" wiązkę akurat uczyni to w chwili przerwy między impulsami. Z kolei zbyt krótka przerwa to wykrywanie również przedmiotów niesionych przez wiatr itp. Innymi czynnikami powodującymi podobne efekty w działaniu torów są zmiany otoczenia. Wymienić tu należy: rozrastające się krzewy i drzewa, przejeżdżające czy parkujące samochody, rozbryzgiwane błoto, unoszone przez wiatr liście i biegające małe zwierzęta. W przypadku barier z dwiema wiązkami tego typu zakłócenia nie powinny generować fałszywych alarmów. W sytuacji, w której mimo wszystko pojawiają się fałszywe alarmy, środkiem zaradczym może być zwiększenie czasu przerwy między impulsami, zainstalowanie torów o większym zasięgu lub zwiększenie wysokości instalacji. Zwiększenie odporności toru na powyższe zakłócenia, przy zastosowaniu toru o większym zasięgu, wiąże się z tym, że taki tor budowany jest z urządzeń generujących wiązki bardziej oddalone od siebie - jednoczesne przerwanie ich przez małe obiekty jest, w takich warunkach, mniej prawdopodobne.

Większość producentów barier podczerwieni deklaruje ich niewrażliwość na zmieniające się warunki atmosferyczne. Zwykle jednak zaleca się aby na obszarach, gdzie zjawisko mgły może mieć charakter bardzo intensywny, stosować tory o większym zasięgu. Dla uniknięcia szronienia można instalować podgrzewacze urządzeń, natomiast jeżeli źródłem fałszywych alarmów jest deszcz lub śnieg, to w ostateczności można zwiększyć czas przerwy między impulsami. Oddzielnym problemem są wyładowania atmosferyczne. W przypadku urządzeń renomowanych firm można mówić o odporności na napięcia indukowane od wyładowań, do wartości 14kV. Jednakże bezpośrednia styczność bariery z piorunem musi kończyć się jej uszkodzeniem.

Obecność w systemie alarmowym barier podczerwieni efektywnie podnosi bezpieczeństwo obiektu. Jednak obiegowa opinia, z jaką można się spotkać w środowisku instalatorów systemów alarmowych, jest taka, że są to elementy drogie i uciążliwe w eksploatacji. O ile z pierwszym członem tej oceny trudno jest polemizować, to w przypadku jej drugiej części często nasuwa się pytanie dotyczące jakości i rzetelności procesu projektowania systemu ochrony obwodowej, wnikliwości analizy potrzeb, zagrożeń, źródeł zakłóceń, zmienności warunków naturalnych i klimatycznych. Niestety złe informacje rozprzestrzeniają się szybciej niż dobre i kilka ewidentnie źle zaprojektowanych instalacji spowodowało, że o tych profesjonalnych instalacjach działających bezbłędnie wcale się nie mówi. A jest ich naprawdę bardzo dużo.