Основными тенденциями развития современных систем безопасности (СБ) являются процессы автоматизации, интеграции и информатизации на основе искусственного интеллекта [1].
Наиболее полно эти тенденции проявляются в развитии современных датчиков тревожной сигнализации (ДТС) для систем безопасности.
Для большей наглядности при проведении анализа на рис. 1 приведены схемы обобщенных систем безопасности и жизнеобеспечения (СБЖ) объекта и человека.

Рис. 1. Схемы обобщенных систем безопасности и жизнеобеспечения человека и объекта

Обеспечение безопасности и жизнедеятельности включает в себя широкую сферу деятельности, направленную на защиту от различного вида угроз,
источником которых (и объектом защиты) могут выступать три основные части: человек, природа и техногенная среда (все, что создано человеком).

Известно, что при организации системы физической защиты объекта используется классический принцип последовательных рубежей,
при нарушении которых угрозы будут своевременно обнаружены и их распространению будут препятствовать надежные преграды.
Такие рубежи (зоны безопасности) должны располагаться последовательно, например, от забора вокруг территории объекта до главного, особо важного помещения.
  Оптимальное расположение зон безопасности и размещение в них эффективных технических средств защиты (обнаружения и противодействия) и составляют основу концепции физической защиты любого объекта. Как правило, при организации системы физической защиты объектов наиболее часто используется трехрубежная схема физической защиты (рис. 2).

Рис. 2. Типовая трехрубежная схема физической защиты объекта

Как известно, основным звеном системы физической защиты является подсистема обнаружения (охранной сигнализации), состоящая из датчиков (извещателей), средств передачи извещений, приемно-контрольных приборов и пультов централизованного наблюдения.

Важнейшим компонентом подсистемы обнаружения являются датчики тревожной сигнализации, характеристики которых определяют основные параметры всей системы защиты.
Поскольку каждый рубеж защиты выполняет свои задачи и имеет свои особенности, дальнейший анализ датчиков тревожной сигнализации,
используемых в системах физической защиты объектов, проведен с учетом этих особенностей.

Датчики тревожной сигнализации для обеспечения физической защиты объектов

При конструировании системы защиты одной из центральных задач является выбор оптимальных средств оповещения и, в первую очередь, датчиков тревожной сигнализации. В настоящее время разработано и используется большое количество самых разнообразных датчиков тревожной сигнализации.
Рассмотрим кратко принципы действия, отличительные особенности и способы применения наиболее распространенных из них.
Классификация современных датчиков тревожной сигнализации для обеспечения физической защиты представлена на рис. 3.

Рис. 3. Классификация современных датчиков тревожной сигнализации для обеспечения физической защиты помещений

Краткая характеристика и особенности использования датчиков тревожной сигнализации.

По результатам анализа рынка технических средств обеспечения безопасности, в частности, датчиков тревожной сигнализации для систем физической защиты объектов, ниже приведены их основные возможности и особенности использования при организации системы защиты (табл. 1).

Таблица 1. Сравнительные характеристики датчиков тревожной сигнализации

Физические принципы функционирования современных датчиков

Основные принципы функционирования современных датчиков и их особенности приведены в табл. 2.

Таблица 2. Основные принципы функционирования современных датчиков

Анализ технических характеристик современных датчиков показывает, что по мере внедрения микропроцессоров ДТС становились все более интеллектуальными (обладающими искусственным интеллектом) [2]. В настоящее время хорошие интеллектуальные возможности имеют так называемые датчики с двойной технологией, т.е. комбинированные датчики. Эти возможности можно проиллюстрировать на примере микропроцессорного охранного датчика двойной технологии DS970 фирмы Detection Systems.

Данный датчик объединяет в себе пассивный инфракрасный детектор с линзой Френеля и микроволновый детектор на эффекте Доплера. Он имеет два типа диаграммы направленности: стандартную (21х21 м) и "Луч” – 30х3 м. Хорошая адаптируемость к различным внешним условиям достигается за счет независимой регулировки чувствительности каждого из детекторов. Сигнал тревоги формируется при условии, что инфракрасный и микроволновый детекторы одновременно зарегистрировали нарушение в своей зоне охраны. При этом амплитуда и временные параметры сигналов для каждого из детекторов должны соответствовать состоянию тревоги. Далее сигнал от ИК-детектора обрабатывается схемой "Анализатор движения”, проверяющей форму и временные характеристики сигнала. Микропроцессор автоматически подстраивается под скорость движения и амплитуду его сигнала. Этот анализатор не дает ложных срабатываний на возмущения, вызванные горячими и холодными воздушными потоками, работой нагревательных приборов и кондиционеров, воздействием помех от солнечного света, молний и света автомобильных фар. "Анализатор движения” обеспечивает два уровня чувствительности ИК-детектора.

Схема регистрации и обработки сигнала микроволнового детектора идентифицирует и блокирует источники повторяющихся ложных срабатываний и обеспечивает гибкую адаптацию к фоновым возмущениям. Используемый алгоритм работы значительно уменьшает вероятность ложной тревоги и сохраняет высокую надежность регистрации реального нарушения зоны охраны. Кроме всего прочего, данный датчик обеспечивает также "защиту от маскирования”, функцию "контроль присутствия”, защиту от вскрытия и автоматическое самотестирование ИК- и МВ-детекторов.

Характерной тенденцией мирового технологического развития последнего десятилетия явилось зарождение интегральных, в том числе, микросистемных технологий [3]. Инициирующим фактором, способствующим динамичному развитию микросистемной техники, стало появление, так называемых микроэлектромеханических систем – МЭМС, в которых гальванические связи находятся в тесном взаимодействии с механическими перемещениями. Особенностью МЭМС является то обстоятельство, что в них электрические и механические узлы формируются из общего основания (например, кремниевой подложки), причем, в результате использования технологии формирования объемных структур обеспечивается получение микросистемной техники с высокими оперативно-техническими характеристиками (массо-габаритными, весовыми, энергетическими и др), что сразу же привлекло к себе внимание специалистов – разработчиков спецтехники.

Использование МЭМС-технологий в современных электронных системах позволяет значительно увеличить их функциональность. Используя технологические процессы, почти не отличающиеся от производства кремниевых микросхем, разработчики МЭМС-устройств создают миниатюрные механические структуры, которые могут взаимодействовать с окружающей средой и выступать в роли датчиков, передающих воздействие в интегрированную с ними электронную схему. Именно датчики являются наиболее распространенным примером использования МЭМС-технологии: они используются в гироскопах, акселерометрах, измерителях давления и других устройствах.

В настоящее время почти все современные автомобили используют МЭМС-акселерометры для активации воздушных подушек безопасности. Микроэлектромеханические датчики давления широко используются в автомобильной и авиационной промышленности. Гироскопы находят применение во множестве устройств, начиная со сложного навигационного оборудования космических аппаратов и заканчивая джойстиками для компьютерных игр. МЭМС-устройства с микроскопическими зеркалами используются для производства дисплеев и оптических коммутаторов.

Микрокоммутаторы и резонансные устройства, выполненные по МЭМС-технологии, демонстрируют меньшие омические потери и высокую добротность при уменьшении потребляемой мощности и габаритов, лучшей повторяемости и более широком диапазоне варьируемых параметров. В биотехнологии применение МЭМС-устройств позволяет создавать дешевые, но производительные однокристальные устройства для расшифровки цепочек ДНК, разработки новых лекарственных и других специальных препаратов ("лаборатория на кристалле”). Кроме того, необходимо также отметить емкий рынок струйных принтеров, в катриджах которых используются микрожидкостные МЭМС-устройства, создающие и выпускающие микрокапли чернил под управлением электрических сигналов.

По мнению экспертов, развитие микросистемной техники может иметь такое же влияние на научно-технический прогресс, какое оказало появление микроэлектроники на становление и современное состояние ведущих областей науки и техники. В ближайшее время можно ожидать создание микросистемных датчиков для приборов определения различных запахов, что, безусловно, существенно активизирует криминалистику и будет способствовать решению проблемы биометрической бесконтактной идентификации личности и контроля НСД.