Systemy alarmowe, jakie produkty wybrać?

Jak zaprojektować system alarmowy? Do stworzenia takiego, jaki będzie stosowny do naszych potrzeb nie wystarcza analiza samych zagrożeń. Utrzymanie bezpieczeństwa to nie tylko przeciwdziałanie ryzyku ale także umiejętność przewidywania sytuacji i dobra znajomość zalet i ograniczeń cechujących możliwe komponenty systemu.

Podstawą każdego projektu efektywnego systemu alarmowego jest wiedza na temat działania i prawidłowego stosowania czujek alarmowych. Dobrze zaprojektowana struktura musi nie tylko skutecznie wyrywać intruzów, ale też być odporną na fałszywe alarmy, wynikające ze złego doboru i umiejscowienia czujek. Poza tym nietrafny wybór miejsc montażu detektorów nie tylko zmniejsza efektywność pracy systemu, ale może w prowadzić w skrajnych przypadkach do całkowitego uniemożliwienie wykrywania intruzów. W związku z tym żelazną regułą pracy specjalisty w dziedzinie systemów alarmowych jest przestrzeganie pięciu poniższych zasad.

1. Metody montażu i środowisko pracy urządzenia muszą być zgodne z zaleceniami producenta.
2. Jeśli montowane urządzenia mają regulację czujności wykrywania, trzeba zadbać by realizowała minimalne kryteria wykrywania.
3. Przewody instalacji alarmowej muszą być umieszczone jak najdalej od głównych przewodów energetycznych, sieci telefonicznych i komputerowych.
4. Kaliber przewodów systemu alarmowego musi być dobrany odpowiednio do prądu jaki będą one przewodzić (minimalne spadki napięcia).
5. Połączeni elektryczne instalacji powinny mieć minimalną rezystencję styku i jak największą rezystencję izolacji.

Choć przedstawione powyżej zasady wydają się oczywiste, ich znajomość i przestrzeganie to jedynie część wskaźników warunkujących efektywność systemu alarmowego. Instalacja sprawna w działaniu i odporna na fałszywe alarmy działa zgodnie z założeniami pracy stosowanych czujek i detektorów. Ich znajomość jest więc konieczna do wyeliminowania jakże częstych, lecz możliwych do uniknięcia błędów. Przyjrzyjmy się najczęściej stosowanym komponentom i zasadom ich użytkowania.

Czujki mikrofalowe

Działanie czujek mikrofalowych jest związane z tzw. efektem Dopplera. Praca detektorów tego typu polega na impulsowej emisji promieni mikrofalowych o częstotliwości około 10,5 GHz. Sygnał alarmowy jest wzbudzany przez zmiany w częstotliwości odebranych fal, odbitych od poruszającego się obiektu. Ponieważ detektory korzystają z efektu Dopplera, najlepiej reagują na ruch w kierunku do czujki lub od niej. W związku z tym należy przewidzieć możliwe ruchy intruza i na tej podstawie wybrać miejsce montażu czujki tak, by ewentualny ruch odbywał się w jej kierunku, lub od niej. Nie koniec jednak na tym – wybierając miejsce montażu należy pamiętać, że promieniowanie mikrofalowe ma zdolność przenikania przez niemetalowe przedmioty, w tym na przykład ściany i okna. Alarm może więc zostać wzbudzony przez wykrycie ruchu poza strefą ochronną systemu, szczególnie że przy zasięgu wykrywania intruzów od kilku do kilkudziesięciu metrów (w zależności od jakości i rodzaju detektora) czujnik wykrywa ruch człowieka na małym dystansie ale ruch dużego metalowego obiektu – na przykład ciężarówki – z odległości kilkuset metrów. Urządzenia wysokiej klasy są odporne na to zjawisko, ale przy wyborze tańszych komponentów rozmieszczenie czujek musi być sensownie przemyślane. Znaczną zaletą czujek mikrofalowych jest brak reakcji na ruch powietrza. Detektory wykorzystujące ten rodzaj promieniowania są całkowicie odporne na przeciągi, zakłócenia termiczne i pracują prawidłowo bez względu na warunki atmosferyczne. Instalując czujki mikrofalowe kierujemy się więc następującymi zasadami:

• Dbamy by detektory nie były skierowane bezpośrednio na niemetalowe powierzchnie otaczające obszar chroniony, czyli okna i przeszklone drzwi, szczególnie gdy wychodzą one na przykład na pobliską ulicę.
• Unikamy instalowanie czujek w kierunku metalowych przedmiotów i powierzchni, ponieważ będą one odbijać fale i utrudniać wykrywanie ruchu.
• Unikamy montażu detektorów w najbliższym otoczeniu plastikowych rur z wodą inaczej ruch wody będzie wywoływać fałszywe alarmy.

Pasywne czujki podczerwieni

Ten typ detektora wykrywa zmiany w odbieranym promieniowaniu podczerwonym. Te zaś są wywoływane przez ruch obiektów, których temperatura różni się od temperatury otoczenia minimum o jeden stopień Celsjusza. Mówiąc inaczej, pasywne czujki podczerwieni odbierają ciepło emitowane przez poruszające się obiekty. Dzięki temu, że nie emitują energii jak czujki mikrofalowe, w jednym pomieszczeniu bez wzajemnego zakłócania może pracować wiele pasywnych czujek podczerwieni. Liczba i rozmieszczenie sektorów zasięgu poszczególnych detektorów zależy od układu optycznego, na ogół bazą jest soczewka Fresnela lub zwierciadło. Najlepiej wykrywalną zmianą w promieniowaniu podczerwonym otoczenia jest moment wejścia albo wyjścia intruza z sektora zasięgu. Detektory tego rodzaju również wymagają umiejętności przewidywania sytuacji ponieważ najszybsze i największe zmiany są wywoływane przez ruch intruza pod kątem prostym do granicy sektora zasięgu. Pasywne czujki podczerwieni montuje się więc w taki sposób by najbardziej prawdopodobny kierunek ruchu intruza przecinał sektor zasięgu charakterystyczny dla danego detektora. Skutkuje to maksymalną skutecznością w wykrywaniu ruchu. Nie jest to jednak jedyna zasada instalacji.

Do podstaw należy również:

• Zadbanie, by światło słoneczne (bezpośrednie, lub odbite od płaskich powierzchni) nie padało bezpośrednio na układ optyczny pasywnej czujki podczerwieni.
• Unikanie miejsc montażu w bezpośrednim sąsiedztwie źródeł ciepła (piece, grzejniki, kominki), ponieważ unoszące się ciepło będzie powodować fałszywe alarmy. Odległość detektora od grzejnika powinna wynosić minimum półtora metra.
• Unikanie montażu w pomieszczeniach z nieszczelnymi oknami lub drzwiami – na skutek przy dużej różnicy temperatury między sektorem zasięgu a zewnętrzem może zostać wzbudzony fałszywy alarm.
• Zwrócenie uwagi, czy obiekty zdolne do niewielkich ruchów znajdują się przynajmniej trzy metry od detektora.
• Sprawdzenie, czy którykolwiek z sektorów zasięgu nie jest skierowany bezpośrednio na miejsce, które może szybko zmieniać swoją temperaturę.
• Dbałość o stabilność powierzchni montażowej czujki – powinna oba być stabilna, wolna od wibracji i powolnego przemieszczania.
• Montaż czuje na wysokości przynajmniej 2,2 metra w przypadku pomieszczeń, w których znajdują się małe gryzonie.

Czujki dualne

Urządzenia alarmowe, które posiadają w sobie pasywną czujkę podczerwieni i czujkę mikrofalową określamy mianem czujek dualnych. Sygnał alarmowy zostaje wywołany tylko wówczas, gdy w obu detektorach składowych analizowany sygnał jednocześnie zostaje określony jako wykrycie ruchu. Ten typ detektora został stworzony przede wszystkim z myślą o eliminacji fałszywych alarmów wywoływanych przez przeciągi, skokowe zmiany temperatury, bezpośrednie oświetlenie promieniami słonecznymi i silne źródła ciepła. Eliminacja fałszywych alarmów mających źródła w powyższych zakłóceniach jest zasługą detektora mikrofalowego, odpornego na tego typu czynniki. Z kolei zastosowanie czujnika podczerwieni pasywnej eliminuje kłopotliwą zdolność czujek mikrofalowych do przenikania przez niemetalowe przedmioty i wykrywania ruchu poza strefa ochrony.

Dzięki tak podwyższonej odporności na zróżnicowane możliwości zakłóceń czujki dualne wykorzystywane są do pracy w trudnych warunkach otoczenia. Reguły ich montażu są takie same, jak w przypadku pasywnych czujek podczerwieni przy uwzględnieniu, że czujki mikrofalowe najlepiej reagują na ruch w kierunku od i do czujki.

Mikrofonowe czujki stłuczenia szyby

Takie detektory są obecnie najczęściej spotykanym sposobem zabezpieczenia powierzchni szklanych. Ich podstawową zaletą jest łatwość montażu, ponieważ mają one zdolność do ochrony wielu szyb z odległości kilku, a nawet kilkunastu metrów. Ich działanie opiera się na analizie dźwięków odebranych przez mikrofon. Jeżeli impuls zostanie zakwalifikowany jako odpowiadający tłuczonemu szkłu, wtedy zostaje wzbudzony sygnał alarmowy.

Różne rodzaje mikrofonowych czujek stłuczenia szyby mają różne metody kwalifikacji odbieranych dźwięków. Najprostsze tego typu detektory pracują na zasadzie wykrywania częstotliwości 5kHz, najbardziej zbliżonej do dźwięku towarzyszącemu tłuczeniu szyby. W tej klasie czujek układ elektroniczny sprawdza poziom sygnału o częstotliwości 5kHz i przekroczenie ustalonego poziomu natężenia dźwięku stanowi kryterium alarmowe. Tego typu czujki nie powinny pracować w miejscach o zwiększonym natężeniu dźwięku, czyli na przykład nie stosuje się ich do zabezpieczania witryn sklepowych wychodzących na ulicę. Nie stosuje się również tego typu czujek w budynkach mieszkalnych, ponieważ silne dźwięki z mieszkań sąsiednich mogą wywołać fałszywy alarm.

Bardziej zaawansowaną technologicznie klasą mikrofonowych czujników stłuczenia szyby są detektory, które do analizy dźwięku wykorzystują skomplikowane przetworniki analogowo-cyfrowe oraz jednoukładowe mikrokomputery. Na ogół analizują one dźwięki w dwóch zakresach częstotliwości niskich, czyli od około 0,1 do 100Hz oraz wysokich od około 3 do 15kHz. Dzięki temu są znacznie bardziej odporne na rozmaite zakłócenia, a przede wszystkim lepiej wykrywają dźwięki odpowiadające tłuczonemu szkłu. Mogą też pracować w miejscach, gdzie prostsze czujki będą bezużyteczne. Można je montować zarówno na ścianach jak i na sufitach pomieszczeń, których szyby mają być monitorowane. Najlepiej jednak umieszczać je naprzeciw chronionych powierzchni.

Czujki sejsmiczne

Ochrona ścian, sufitów i podłóg, oraz ścian sejfów przed próbami przekroczenia ich metodami inwazyjnymi to zadanie czujników sejsmicznych. Ich zasięg działania to na ogół kilka metrów. Detektory tego rodzaju o najwyższej klasie potrafią prawidłowo reagować na odgłosy wiercenia, eksplozje, uderzenia oraz odgłosy przecinania za pomocą palnika. Prostsze czujki sejsmiczne reagują tylko na jeden wymienionych czynników, przez co w przypadku instalacji w miejscu narażonym na wibracje, czy też silne dźwięki (np. przy przejeździe kolejowym) mogą wywoływać fałszywe alarmy. Detektory takie przytwierdza się do powierzchni, którą chcemy chronić na sztywno i w taki sposób, by nie pozostawić martwych pól, czyli powierzchni niechronionych.

Aktywne czujki podczerwieni

Taki detektor składa się z nadajnika i odbiornika. Nadajnik emituje promieniowanie podczerwone, które w normalnych warunkach bez przeszkód dociera do odbiornika. Sygnał alarmowy jest generowany w chwili odpowiedniego osłabienia mocy sygnału docierającego do odbiornika, czyli na przykład na skutek wejścia intruza w wiązkę promieni emitowanych. Pojedynczy biner nadajnik-odbiornik to tak zwany tor podczerwieni. W przypadku kilku tego typu detektorów ustawionych w jednej linii tworzy się tzw. bariera. Zasięg działania barier zewnętrznych wynosi zwykle od około 100 metrów do ponad kilometra. Co ważne - aktywne czujki podczerwieni należą do grupy detektorów najbardziej odpornych na zakłócenia. W przypadku ich instalacji należy pamiętać, by były solidnie zamocowane.

Czujki ultradźwiękowe

Tego typu czujki działają na identycznej zasadzie co czujki mikrofalowe, tyle że emitują ultradźwięki a nie mikrofale. Ma to rzecz jasna swoje zarówno dobre strony jak i te wymagające odpowiednich rozwiązań już na poziomie planowania. Ultradźwięki nie przenikają przez okna i ściany, ale są bardzo wrażliwe na ruchu powietrza. Dlatego też instaluje się je głównie w szczelnych pomieszczeniach, w których nie ma urządzeń wywołujących wibracje takich jak dmuchawy, wentylatory i inne. Zastosowanie czujek ultradźwiękowych jest więc ograniczone, najczęściej stosuje się je w instalacjach alarmowych samochodów. Podczas montażu najważniejsze jest umocowanie czujki do stabilnej, nie podlegającej wibracjom konstrukcji.

Po przeglądzie najważniejszych typów czujek alarmowych i wymuszanych przez ich specyfikę zasad montażu warto zapoznać się z ogólnymi zasadami planowania systemu alarmowego. By plan był skuteczny i po zrealizowaniu gwarantował bezpieczeństwo należy go stworzyć w odpowiednim porządku.

W pierwszej kolejności należy zapoznać się z najbardziej podatnymi na zagrożenia punktami przestrzeni (obiektu), którą chcemy poddać ochronie. Podczas analizy architektury regionu chronionego dla którego powstanie system alarmowy, należy zwrócić szczególną uwagę na:

• Okna piwnicy i świetliki – najprostsze rozwiązania takie jak kraty nie są dla potencjalnego włamywacza większą przeszkodą.
• Drzwi do piwnic i do garażu – najważniejszy jest ich stan oraz wiek. Dla włamywacza solidną przeszkodą będą drzwi masywne drewniane lub zabezpieczone dwumilimetrową stalową blachą. W przypadku drzwi oszklonych należy zastosować szkło pancerne, albo okratowanie.
• Okna, drzwi balkonowe i tarasowe – to punkty najbardziej narażone na włamanie. Nawet stabilne kraty mogą nie być w stanie zapewnić bezpieczeństwa.
• Dach – istnieje możliwość włamania po zdjęciu dachówki. Należy też sprawdzić zabezpieczenie wszelkich wejść i klap dachowych, świetlików i kopuł świetlnych.
• Inne otwory na zewnątrz, np. wentylatory – należy je koniecznie zabezpieczyć.

Najlepszą, najbardziej efektywną ale jednocześnie najdroższą metodą będzie zabezpieczenie wszystkich otworów obiektu i wszystkich pomieszczeń do których można uzyskać dostęp z zewnątrz. Drzwi i okna na ogół chroni się przy pomocy kontaktronów, czyli detektorów wywołujących alarm w momencie otwarcia drzwi lub okna. Wszelkiego rodzaju szyby najlepiej zabezpieczyć za pomocą mikrofonowych czujek stłuczenia. Czujki ruchu i bariery podczerwieni należą do wewnętrznej strefy ochrony i są umieszczane w najbardziej newralgicznych miejscach, do których nie można dostać się z zewnątrz.

Zewnętrzną strefę ochronną obiektu można zabezpieczyć przy pomocy aktywnych barier podczerwieni albo czujek pasywnych z silnym oświetleniem zewnętrznym. Celem zabezpieczeń zewnętrznych jest najczęściej informowanie użytkowników obiektu o zagrożeniach jeszcze przed próba dostania się do wnętrza przez intruza. Decyzje o wyborze typu detektorów należy podejmować ze szczególnym uwzględnieniem miejsca montażu i czynników zdolnych do wywołania fałszywych alarmów.

Podczas konstruowania systemu alarmowego poza doborem odpowiednich czujek alarmowych istotny jest wybór centrali alarmowej. Zależy on od ilości funkcji centrali - liczba linii dozorowych centrali uzależniona jest od liczby planowanych detektorów, w związku z czym przed wyborem centrali należy dokładne określić ile czujek będzie pracować w danym systemie. Łatwo zrozumieć, że centrale alarmową montuje się w miejscu trudno dostępnym, a jeśli instalacja alarmowa nadzoruje pracę zamków szyfrowych, to powinny być one montowane w pomieszczeniach ogrzewanych i suchych. Połączenie centrali z siecią musi uniemożliwiać odłączenie przez osoby niepowołane, poza tym należy zabezpieczyć system awaryjnym źródłem zasilania w postaci specjalnych akumulatorów. Z kolei linie odpowiadające za przesyłanie sygnałów alarmowych muszą być zabezpieczone przed sabotażem.

Według bieżących trendów w branży ochrony stosuje się przynajmniej dwa akustyczne lub akustyczno-optyczne sygnalizatory alarmowe zewnętrzne oraz jeden wewnątrz obiektu, przy czym zewnętrzne sygnalizatory montuje się na wysokości powyżej 4 metrów. W nowoczesnych systemach alarmowych wskazane jest też zastosowanie dialerów telefonicznych do monitoringu i powiadamiania użytkowników obiektu o zagrożeniach alarmowych. Planowanie systemu alarmowego powinno również uwzględniać ułatwiający zarządzanie podział chronionej przestrzeni na strefy ochronne.