Vibracioni senzori - Čegrtaljka

Opis

Senzori za detekciju vibracija, ugrađuju se direktno u mrežu zaštitne ograde, a služe da detektuju vibracije koje se pojavljuju na ogradama, uključujući i njena pokretanja izazvana prilikom sečenja, penjanja ili podizanja na ogradu.

Princip rada

Postoje dva osnovna tipa detektora kao senzora vibracija na ogradama: elektromehanički ili inercioni senzori, kod kojih pripadajući procesor signala ima akumulaciono kolo za prikupljanje električnih impulsa, pa je u stanju da momentalno prepozna otvaranje postojećih kontakata elektromehaničkih prekidača, i piezoelektrični, kod kojih pripadajući procesor signala reaguje na amplitudu, trajanje i učestalost poslatih električnih signala, koji se formiraju na tim detektorima. Mehanički ili inercioni senzori (senzori tipa „čegrtaljka“) se smeštaju u kućišta sa antivandal konstrukcijom i montiraju direktno na pletivo žičane ograde, koja se štiti. Sastoje od klatna sa tegom tačno definisane mase, koji se pokreće kada njihova kućišta počnu da vibriraju zajedno sa narušenom ogradom. Ako je to pokretanje izazvano sa dovoljnim momentom sile, onda se klatno ljulja (sa jedne na drugu stranu) amplitudama koje su primerene mogućnosti da se trenutno otvaraju i zatvaraju postojeći električni kontaktni slogovi. Otvaranjem i zatvaranjem tih kontakata generišu se impulsni električni signali, koji se onda šalju do kontrolera sistema, na analizu i eventualno podizanje alarma. Piezoelektrični senzori se takođe smeštaju u antivandal kućišta i montiraju direktno na žičanu ogradu. Koristeći dobro poznati Piezoelektrični efekat, oni mehaničku energiju ljuljanja ograde, nastalu za vreme pokušaja upada preko ograde, konvertuju u analogne električne signale različitih amplituda i vremena trajanja. Znači, za razliku od impulsnih signala nastalih otvaranjem i zatvaranjem kontakata na elektromehaničkim senzorima, piezoeletrični senzori od vibrirajućih aktivnosti na tkanju ograde stvaraju analogne električne signale, koji srazmerno sa amplitudama i snagom tih vibracijama variraju po amplitudi i učestalosti. Zajedničko za obe primene je, da pokušaj provale stvara mehaničke vibracije na mreži ograde, a koje se dovoljno razlikuju od vibracija takozvanih pozadinskih aktivnosti (redovno stanje). Senzori sa detektorima tih vibracija, smešteni na ogradi, vrše njihovo sakupljanje, pa se električni signali iz njihovih pretvarača putem spojnih veza šalju u signal procesore, koji se obično nalaze na ulazu sistema. Kod elektromehaničkih sistema se učestalost, kojom se senzorski kontakti otvaraju i zatvaraju kod nekog događaja, upoređuje sa pozadinskim i ambijentalnim kretanjima, pa se alarm podiže samo ako ta učestalost generisanih električnih impulsa pređe postavljeni prag. Kod piezoelektričnih sistema se, pored analize amplituda i učestanosti stvorenih analognih električnih signala, vrši i diferencijalna analiza stanja nekoliko susednih detektora, da bi se utvrdilo da li se događa ambijentalna ili provalna aktivnost, kada se i podiže alarm.

Primena

Uobičajeno je da se takvi senzori ugrađuju direktno na pletivo ograde u intervalima od 3 metra (koliko obično iznosi jedan panel ograde) i međusobno na red povezuju električnim kablom, radi dovođenja napajanja i slanja adresa svojih lokacija. Redovno se instaliraju na visinama od približno 1,5 metar od tla. Preporučena dužina zone iznosi 100 metara, za sisteme sa elektromehaničkim senzorima, dok se kod sistema sa piezoelektričnim senzorima te zone mogu formirati sa dužinama od po 600 metara.

Za pouzdanu detekciju provale na ogradi, naročito kod inercijalnih detektora, veoma su važni pravilna instalacija i razmak između detektora. Ograda lošeg kvaliteta, sa klimavom mrežom stvaraće previše pozadinskih aktivnosti (savijanje, uvijanje, ljuljanje), često generišući neželjene alarme i šaljući eventualno malo pouzdanih pravih alarma. Takođe, raznovrsni vremenski uslovi mogu dovesti do toga da podešenost osetljivosti bude iznad ili ispod nužnog praga pouzdanosti. Na kraju, kod ovakvih sistema i sami položaji uglova ograde predstavljaju poseban izazov za detekciju vibracija upada, a zbog ojačanih nosača i čvršćih temelja koji se obično koriste na njenim uglovima, detekcija je još teža.

Pošto su detektori vibracija skloni aktiviranju na sva moguća pomeranja ograde, onda se u sistemu neophodno integriše i dodatna oprema za pouzdano analiziranje signala, a prvenstveno radi smanjenja pojave neželjenih alarma. Jedna od metoda je već pomenuto akumulaciono kolo za brojanje električnih impulsa. Sa tim uređajem, osetljivost sistema se definiše putem brojanja električnih impulsa, koje senzori generišu u nekom vremenskom razmaku, a radi podizanja pravog alarma prilikom previšenja nekog, unapred postavljenog, praga. Viši nivo osetljivosti se postiže podešavanjem na odbrojavanje manjeg broja impulsa, u nekom vremenskom razmaku (što dovodi i do većeg broja neželjenih alarma) i niži nivo osetljivosti čekanjem na impulse.

Mehaničke senzore vibracija treba primenjivati samo tamo gde se veoma malo pojavljuju, ili uopšte ne postoje, prirodne ili veštačke vibracije ograde izazvane uticajem okolnog prostora. Zato takvi senzori nisu prikladni ni pouzdani u područjima gde se događa velik broj ambijentalnih, odnosno pozadinskih vibracija, a kao što su: aerodromi, velika gradilišta, blizina železničke pruge, autoputevi ili drugi lokalni putevi. Primenom piezoelektričnih detektora ovakvi problemi se sasvim eliminišu.

Prednosti

Ovakavi sistemi su jeftini, jednostavani su za montažu na ogradi, omogućuju dovoljno precizno lociranje provale (naročito kod piezoelektričnih detektora), pomoću slanja signalnog impulsa i merenjem vremena prostiranja reflektnog signala, za inercijalni tip, te slanja adresa lokacije detektora, za piezoelektrični tip.

Slabosti

Kod elektromehaničkog sistema je veoma slab nivo selekcije signala = visok nivo neželjenih alarma (NAR- Nuisance Alarm Rate), oba sistema su podložana vibracijama od okoline i osetljiva na elektrostatička pražnjenja (munje). Kod ovih sistema je relativno povećan trošak instalacije, jer zahtevaju da se kontroleri, infrastruktura za napajanje i komunikacija instaliraju za rad u spoljašnjim uslovima (na polju delovanja). Sistem sa piezoelektričnim detektorima ovakvu situaciju prevazilazi na takav način, što se jednosmeran napon za napajanje detektora i njihova komunikacija sa kontrolerom obavljaju po istoj 2-provodnoj liniji. Kod mehaničkog sistema je veoma često potrebno spregnuti i jedan ili više anemometara, da bi se dobio podatak za smanjenje osetljivosti sistema za vreme vetrovitog vremena, to jest da se ne bi podizali neželjeni alarmi koje uzrokuje vetar na mreži ograde. Naravno, kad je smanjena osetljivost na vetar, smanjena je i verovatnoća detekcije prave provale.

Potencijalni uzroci neželjenog alarma

Loš kvalitet izgradnje ograde, grane drveća, veće rastinje na ogradi, manje i srednje životinje, razni vremenski uslovi, odnosno sve što može uzrokovati vibracije na ogradi i aktivirati senzore (prvenstveno kod sistema sa inercijalnim senzorima). Zbog toga, u područjima sa mnogo vetra i mnogo životinja, mehaničke senzore vibracija ne treba uopšte koristiti.

Uobičajene metode za prevazilaženje zaštite

Najčešći i najpovoljniji metod da se ograda savlada jeste izbegavanje kontakta sa ogradom premošćavanjem, prokopavanjem tunela ili pažljivim uklanjanjem mreže ograde. Takođe, pokušaj veoma pažljivog penjanja, ili znalačko penjanje uz nečiju pomoć, naročito na krućim mestima uz stubove, ili na mestima gde se ograda „lomi“, u mnogim slučajevima možda ni neće stvoriti nivo aktivnosti potreban za aktivaciju pravog alarma. Jer, provalnik koji poznaje sistem i njegova ograničenja, može uspeti da se popne na ogradu i neprimećen. Manje uobičajena metoda, ali možda najuspešnija od svih izrečenih, je prokopavanje tunela ispod ograde.