ОХРАНА ПЕРИМЕТРА: РАЗРАБОТКА, ПРОИЗВОДСТВО, ИНСТАЛЛЯЦИЯ ТСО
Radescan

Новые разработки ЗАО "Фирма "ЮМИРС" в области радиоволновых извещателей.

Основной специализацией ЗАО "Фирма "ЮМИРС" являются охранные радиоволновые извещатели, используемые вне помещений, хотя надо отметить, что в настоящее время предприятие успешно выпускает и реализует ряд других изделий.

Предприятие непрерывно проводит работы по модернизации существующих изделий и созданию новых. Основная цель проведения таких работ, - достижение максимальной эффективности при эксплуатации изделий. Основной критерий при этом - оптимальное соотношение цена/качество. Количественные оценки этого критерия, иногда проводимые эксплуатирующими организациями не всегда корректны по причине недостаточной статистики, а оценки производителей и их дилеров обычно и по вполне понятным причинам носят субъективный характер. Поэтому, не делая попыток проведения таких оценок, приведем основные принципы технических решений, направленных на достижение поставленной цели.

Затраты на эксплуатацию изделий охранной сигнализации складываются из затрат на приобретение техники, монтаж и последующее обслуживание, включающее профилактические работы и ремонт.

Затраты на приобретение наших изделий легко оценить и сопоставить с затратами на приобретение аналогичной продукции других производителей. И мы можем Вас заверить, что потребители уже оценили наши низкие цены. Доказательством данного утверждения является постоянно растущий спрос на изделия нашего предприятия. Затраты на монтаж и пусконаладочные работы приблизительно равны для всех подобных изделий, хотя следует отметить, что малые габариты и вес извещателей нашего производства снижают требования к опорам для их крепления (как следствие - снижение стоимости опор), а минимизация регулировочных операций направлена на уменьшение времени проведения работ, требующих наибольшей квалификации, вплоть до полного их исключения. Затраты на профилактические работы необходимо оценивать для каждого изделия в отдельности, но в общем можно отметить, что снижение количества регулировочных операций и их упрощение - задача, ставящаяся при всех разработках проводимых на предприятии.

Более подробно остановимся на затратах на ремонт, отражающих в определенной мере качество изделий, включая и качество эксплуатационной документации. Общий принципиальный подход предприятия заключается в достижении максимального качества с минимальными затратами. Рассмотрим изделие как комбинацию трех основных составляющих, определяющих его качество: алгоритм функционирования, элементная база и конструктив.

Сложные алгоритмы, заложенные в аналогичные изделия специального назначения, разработанные и выпускавшиеся до 90-х годов прошлого века, обеспечивали высокие тактико-технические характеристики. Примером такого удачного изделия является двухпозиционный радиоволновый извещатель РЛД-73. Но реализация подобных алгоритмов на дискретных элементах с обязательной военной приемкой делала цену изделия совершенно не приемлемой для широкого круга потребителей. Аналогичные изделия 90-х годов при попытке снижения стоимости потеряли ряд функций, заложенных в алгоритмах предшественников. И только в последние годы использование в отечественных разработках импортных элементов повышенной интеграции (в частности микроконтроллеров) позволило не только использовать все лучшие достижения прошлых лет, но и значительно усложнить алгоритмы функционирования. При этом извещатели приобрели возможности автоматической адаптации к изменению внешних условий, это особенно актуально для извещателей, эксплуатируемых вне помещений. Одновременно исключены некоторые операции регулировки, ранее осуществлявшиеся эксплуатирующим персоналом. Все это реализовано в информационной технологии DIGILON, используемой в новых разработках нашего предприятия.

Надежность изделия в основном определяет элементная база, и она же в большой степени определяет его стоимость. Стоимость комплектующих импортного производства в индустриальном исполнении, в основном применяемых в изделиях нашего производства, несколько ниже по сравнению с ценой на отечественные аналоги. А если сравнивать их с ценами на отечественные КИ с военной приемкой, применяемые в изделиях специального назначения, то экономия зачастую составляет даже не разы, а десятки и сотни раз. Например, микросхема 1401УД2 с военной приемкой стоит примерно 200 рублей, а ее импортный аналог в SMD исполнении около 3 рублей. При этом надо учитывать, что надежность отечественных элементов, даже с военной приемкой, в настоящее время крайне низка. Еще большую экономию дает использование выше упомянутых элементов повышенной интеграции. Технологии монтажа применяемых элементов, как правило, предусматривают автоматическую установку, что повышает качество изделий и снижает затраты на производство, а следовательно их цену.

Относительно конструктивных особенностей нашей техники. Как основной материал для изготовления корпусов используется ударопрочные типы пластмасс, и это значительно снижает стоимость изделий. Не снижает ли это прочность, а значит надежность и долговечность изделий по сравнению с аналогами, сделанными из металла? Давайте немного порассуждаем на эту тему.

Во-первых, полностью металлический корпус для радиоволновых извещателей не приемлем. Как минимум излучающая поверхность обязательно выполняется из радиопрозрачного материала (той же пластмассы). При этом еще и возникает проблема сочленения деталей из разнородных материалов (снижение прочности конструкции в местах сочленения, проблема герметизации и т.п.)

Во-вторых, прочность применяемых материалов достаточно высока, что подтверждается соответствующими испытаниями. Кстати, при этом можно вспомнить, что многие наружные детали кузовов автомобилей, работающих в гораздо худших условиях, выполнены из пластмассы.

В-третьих, меры по дальнейшему повышению прочности корпусных деталей оправданы только в исключительных случаях. Практически же, срок службы изделий определяется не прочностью корпуса, а элементной базой, имеющей ограниченный, хотя и достаточно большой средний период наработки на отказ. В частности, к таким элементам относятся электролитические конденсаторы. Также, особенно в последнее время, достаточно важным стал фактор морального старения изделий. Конечно, смена выпускаемых моделей в рассматриваемой области идет не так быстро как во многих других областях техники, в которых уже превалирует концепция одноразовых изделий. Тем не менее, следует учитывать, что и на нашем предприятии существенная модернизация такого, например изделия, как "Радий-2", за пять лет выпуска проходит уже второй раз. Конечно, все сказанное не отрицает желания некоторых потребителей иметь изделие повышенной вандалоустойчивости, и разработка такого изделия поставлена в план НИОКР нашего предприятия.

Что же касается эксплуатационной документации, то в данном случае экономия не уместна и работа по совершенствованию ее с учетом наиболее часто задаваемых вопросов потребителей ведется непрерывно.

Далее более подробно остановимся на некоторых новых разработках нашего предприятия в области радиоволновых извещателей, в которых в полной мере или в большее части реализуются описанные выше принципы.

В этом году закончены работы по модернизации на основе информационной технологии DIGILON уже широко известных на отечественном рынке двухпозиционных извещателей "Радий-2". Основное отличие модернизированных извещателей от старых - значительное упрощение регулировок. При юстировке блоков исключено применение каких-либо приборов, нужно просто направить блоки друг на друга "на глаз". Это достигнуто применением относительно широко направленных антенн при повышении чувствительности приемного тракта методами цифровой фильтрации. Существующее мнение, что при этом расширяется ширина зоны обнаружения, а, следовательно, и требуемой при установке зоны отчуждения - ошибочно. У всех аналогичных извещателей ширина зоны обнаружения значительно уже зоны, определяемой диаграммой направленности антенны. Ширина зоны обнаружения приблизительно равна половине диаметра первой зоны Френеля (формулу для расчета радиуса зон Френеля смотри ниже).

formula.gif

, где:
n - номер зоны Френеля, ? - длина волны,
а1 - расстояние от передающего блока до места пересечения зоны,
а2 - расстояние от приемного блока до места пересечения зоны.

Практически полностью исключена операция регулирования порогов обнаружения, эту функцию взял на себя процессор приемного блока. Надо отметить, что в настоящее время ряд производителей разрабатывает извещатели, в которых регулирование осуществляется при помощи прилагаемого контрольного пульта, что позволяет, по их мнению, более точно настроить те же пороги. По нашему мнению, это не целесообразно по нескольким причинам.

Во-первых, сигнал на входе приемного блока есть результат интерференции прямого и отраженных от окружающих предметов, в том числе - от земли (подстилающей поверхности). При изменении условий (рост травы, выпадение или таяние снега, намокание при дожде или последующее высыхание и т.п.) происходит изменение условий распространения радиоволн, меняется величина сигнала (иногда очень значительно), меняется и характер модуляции этого сигнала при пересечении охраняемого участка человеком. Обнаруживаемые изменения принятого сигнала могут меняться при этом в несколько раз, поэтому точно настроенный в определенных условиях извещатель вскоре может потерять свою основную функцию: обнаружение нарушителя. Практически это неоднократно наблюдалось на действующих объектах: в зоне обнаружения в некоторых местах появлялись "дыры", что требовало регулярного контроля и дополнительного регулирования. Пороги, задаваемые процессором модернизированного изделия, гарантируют обнаружение человека в условиях, определенных в руководстве по эксплуатации.

Во-вторых, ручное регулирование требует высокой квалификации исполнителя, что в условиях обычного для служб эксплуатации дефицита квалифицированных кадров приводит к неустойчивой работе извещателей.

И, наконец, в-третьих, появление в комплекте дополнительного пульта контроля просто увеличивает стоимость изделия.

При этом мы учитываем, что есть и исключения, в которых наличие функции точной ручной регулировки оправдано. В конце концов, есть люди, которым этот процесс просто нравиться, поэтому в планах последующей модернизации есть введение такой функции, но только в виде дополнительной необязательной опции.

paint1.jpgВозросла информативность извещателя, теперь индикатор на приемном блоке отображает сигналы о снижении напряжения питания ниже допустимого уровня и недостатке запаса по уровню сигнала на входе приемного блока. При этом надо отметить, что за счет расширения динамического диапазона приемного тракта этот запас увеличен примерно на 3 дБ по сравнению с предшествующей модификацией.

Изменился дизайн корпуса, разработанного и изготавливаемого по кооперации за рубежом. Его вид приведен на рисунке 1.

Кроме того, необходимо добавить, что в производимом в настоящее время извещателе "Радий-ДМ" используются те же технические решения и тот же конструктив.

Необходимо напомнить, что одним из главных преимуществ радиоволновых извещателей является объемная невидимая, а поэтому трудно преодолимая зона обнаружения. Кстати говоря, перекрытие смежных участков при установке извещателей на протяженном периметре осуществляется именно с целью сохранения этого преимущества.

Для извещателей 3-х сантиметрового диапазона (9,5-10,5ГГц) это свойство сохраняется примерно до 30м, при меньшей длине охраняемого участка при правильной регулировке порогов создаваемая извещателем зона уже легко преодолевается, а требуемое перекрытие смежных участков "съедает" большую часть зоны обнаружения. Для извещателей, работающих на более высоких частотах, это расстояние еще больше. "Радий-ДМ" использует частоту 2,5ГГц и обеспечивает надежную охрану объектов именно при использовании на участках малой протяженности.

В этом же году начат серийный выпуск нового однопозиционного радиоволнового извещателя "Агат-СП5У" и проведена сертификация первой сорокаметровой модификации. "Агат-СП5У" разрабатывался на базе технических решений, использованных в выпускаемом ранее нашим предприятием извещателе "Агат-СП4У". В процессе выпуска и эксплуатации извещателя "Агат-СП4У" были выявлены несколько его существенных недостатков. В частности, это - значительная неравномерность чувствительности извещателя по дальности, что не позволяло установить оптимальную чувствительность, а значит, и снижало помехоустойчивость извещателя. Другим существенным недостатком была нестабильность работы используемого СВЧ генератора в диапазоне рабочих температур. Для устранения этих недостатков потребовались существенные изменения функциональной схемы, полностью изменена конструкция СВЧ модуля. Одновременно был осуществлен переход на импортную элементную базу с использованием технологии SMD монтажа. Несколько упростилась регулировка извещателя. Увеличена охраняемая площадь. Полностью изменена конструкция как самого извещателя, так и юстировочного узла, что также упростило регулирование.

Извещатель "Агат-СП5У" по принципу действия представляет собой доплеровский радиолокатор с селекцией движущихся целей по дальности на основе частотной модуляции излучаемого сигнала. По сравнению с обычными извещателями на основе принципа обычного доплеровского локатора "Агат-СП5У" имеет выровненную по дальности чувствительность. Уровень сигнала от человека на входе обнаружителя примерно одинаков вблизи и на максимальной дальности, что позволяет осуществить его селекцию по амплитудному признаку в сравнении с сигналами, вызываемыми мелкими животными и птицами, качающейся травой и мелкими кустарниками. Важной особенностью функциональной схемы является деление в ней зоны обнаружения на три независимых участка, обработка сигналов в которых ведется независимо друг от друга, что соответственно повышает помехоустойчивость извещателя. Помеховые факторы (например - трава), как правило, распределены по площади всей зоны обнаружения, а нарушитель передвигается на одном конкретном участке.

Определенным недостатком извещателя, который следует учитывать при эксплуатации, является чувствительность к движению птиц и животных в непосредственной близости от излучающей поверхности (до 1-2 м). В принципе получение зоны нечувствительности вблизи антенны не является сложной технической проблемой, но, учитывая, что в этом случае извещатель становится беззащитным к саботажу путем размещения экранирующих или поглощающих предметов у раскрыва антенны, эта функция не была реализована. Вероятно, в следующих разработках она будет введена как дополнительная опция, включаемая или выключаемая эксплуатирующим персоналом.

paint2.jpgРазработаны и подготовлены к выпуску еще два варианта исполнения этого извещателя. От первого варианта они отличаются формой и размерами зоны обнаружения:

"Агат-СП5У" - зона обнаружения типа "конус" (аналог зоны изделия "ФОН-1М") с максимальной дальностью до 40 м; при использовании вне помещений рекомендуется использование для охраны площадок "сверху - вниз".

"Агат-СП5У/1" - зона обнаружения типа "штора" с максимальной дальностью до 60 м; рекомендуется использование для охраны крыш, стен зданий и т.п.

"Агат-СП5У/2" - квазилинейная зона обнаружения с максимальной дальностью до 80 м; рекомендуется для использования в качестве средства охранной сигнализации рубежного типа (например, в местах стыка разнопрофильных зон обнаружения, создаваемых извещателями на основе различных физических принципов, на угловых участках периметров, на участках выходящих на водные поверхности и т.п.). Выпуск "Агат-СП5У/1" уже начат. Внешний вид извещателя приведен на рисунке 2.


В настоящее время заканчивается разработка и изготовление опытной партии нового извещателя "Агат-6", по принципу действия аналогичного извещателю "Агат-СП5У" и имеющего максимальную дальность действия до 20 метров. Этот извещатель разрабатывался, как альтернатива выпускаемым ныне доплеровским радиоволновым извещателям для использования в помещениях в тех случаях, когда требуется повышенная помехоустойчивость, в том числе: к движению мелкие животных и птиц, вибрации, движению транспорта за пределами зоны обнаружения и т.п. У этого извещателя небольшие габариты, привлекательный дизайн. Стоимость его, учитывая сложность некоторых узлов, будет конечно несколько выше, чем у обычных доплеровских извещателей, но существенно ниже, чем у извещателя "Агат-СП5У".

paint3.jpgПредусмотрена возможность использования извещателя на улице. Для этого он имеет пылебрызгозащищенный корпус, встроенные цепи грозозащиты, обеспечивающие защиту от наводимых грозовых импульсов напряжением до 1000В, расширенный диапазон питающего напряжения: от 10,2 до 27 В.

От извещателя "Агат-СП5У" "Агат-6", помимо внешнего вида и габаритных размеров, отличается еще некоторыми особенностями. Обработка сигнала в нем осуществляется микропроцессором с использованием информационной технологии DIGILON. Помимо снижения габаритов и стоимости изделия это позволило увеличить устойчивость извещателя к воздействию люминесцентных ламп. Извещатель допускает наличие в любом месте зоны обнаружения таких ламп при условии их исправности. Снижение максимальной дальности действия обусловлено алгоритмом одноканальной обработки сигнала в отличие от трехканальной - у "Агат-СП5У". Естественно, что при изготовлении извещателя также используется технология поверхностного монтажа. Внешний вид извещателя приведен на рисунке 3.