Проектирование систем безопасности

Продолжение таблицы 3.1

Продолжение таблицы 3.8

Продолжение таблицы 3.9

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Институт радиоэлектроники и информационных технологий – РтФ

Кафедра радиоэлектронных и телекоммуникационных систем

Допустить к защите

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ

Выпускная квалификационная работа на соискание учёной степени бакалавра техники и технологии по направлению 210300 - Радиотехника, профиль Радиоэлектронные системы

210300 000000 002 ПЗ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Екатеринбург 2011 
ОГЛАВЛЕНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы наряду с ростом количества преступлений наметилась тенденция к изменению качественных характеристик преступных посягательств. Преступления стали более дерзкими, вырос процент вооруженных разбойных нападений и ограблений. Нынешние преступники, как правило, хорошо технически оснащены и подготовлены.

Повышенный интерес криминальных сообществ к экономическим объектам, характеризующимся наличием значительных денежных средств, материальных или культурных ценностей (особенно это касается банков, офисов, музеев, складов, баз, крупных универмагов и т.п.), вызвал необходимость комплексного подхода к решению проблемы обеспечения их безопасности.Это, в частности, подразумевает применение интегрированных средств охраны (ИСО), включающие в себя средства видеоконтроля, охранно-пожарной сигнализации и контроля доступа, инженерные средства защиты и т.п., объединенные общей системой управления и предназначенные для совместной работы.

В соответствии с Законом Российской Федерации «О безопасности» безопасность – это состояние защищенности жизненно важных интересов личности, общества и государства от внутренних и внешних угроз. Система безопасности в общем случае может быть определена как совокупность сил и средств, а также мер экономического, нормативно-правового, организационного и научно-технического характера, направленных на обеспечение безопасности людей, их собственности и всей сферы жизнедеятельности от угроз природного, техногенного, криминогенного и иного характера.

Поскольку угрозы могут проявляться комплексно, то целесообразно тесное взаимодействие, а в ряде случаев и объединение (интеграция) автономных систем безопасности. А по причине интенсивного применения в таких системах средств вычислительной техники и связи, тесно увязанных в «человеко-машинные» комплексы, такие системы можно отнести к классу автоматизированных систем управления.

По статистике, наиболее опасными угрозами объекту в России являются преступное посягательство человека и возникновение пожара. Одним из фактов комплексного проявления этих угроз могут служить пожары по причине поджогов.

На практике большое распространение получили автоматизированные интегрированные системы безопасности объектов, называемые комплексными системами безопасности. Именно на объектовом уровне в настоящее время может быть достигнута максимально степень интеграции отдельных (автономных) систем безопасности.

Применительно к объекту понятие противокриминальнаябезопасностьтрактуется как состояние защищенности объекта, характеризующееся допустимым уровнем риска или угроз различного типа, обеспечиваемое комплексом защитных мер.

Комплексная система безопасности – организационно-техническая система, состоящая из алгоритмически объединенных подсистем, обеспечивающих защиту объекта от нормированных угроз различной природы. Этосовокупность организационных мероприятий и действий подразделений охраны, служб безопасности и технических средств, направленных на обеспечение установленного режима, порядка и правил поведения; предотвращение, обнаружение и ликвидацию угроз жизни, среде обитания, имуществу и информации, а также, поддержания работоспособности технических средств и систем на охраняемом объекте с целью ограничения или предотвращения вторжения нарушителя для осуществления опасных несанкционированных действий на объекте, приводящих к частичному или полному нарушению функционирования объекта.

В состав комплексной системы охраны и безопасности объекта входитупорядоченная совокупность взаимодействующих средств – специально подготовленного персонала, совместимых электрооборудования, радиоэлектронных приборов и устройств (сигнализации, связи и оповещения, контроля иуправления доступом, производства поиска и досмотра, защиты информации, пожарной автоматики), средств технической укреплённости и инженерной защиты, а также средств транспорта, выполняющих общую функцию назначения и подчиненных алгоритмам жестко регламентированных норм и правил.

Технические комплексные системы безопасности – совокупность взаимосвязанных и обладающих технической, программной и эксплуатационной совместимостью технических средств и/или систем, обеспечивающих выполнение задач комплексной системы безопасности.

Интегрированная система охраны и безопасности объекта строится на основе единого программно-аппаратного комплекса с общей информационной базой и единой базой данных.

Организацию работы комплексной системы безопасности и функционирование входящих в нее технических подсистем обеспечивают компании.

Компанией может являться государственная организация, ассоциация и/или частное охранное предприятие, специально утверждаемые для оказания услуг в сфере охраны.

Современные системы охраны и безопасности в зависимости от отношения компании к защищаемой собственности подразделяют наведомственные и вневедомственные.

По форме организации защиты объекта выделяют пять основных видов охраны,обеспечиваемых с помощью ресурсов какого-либо из специализированных подразделений: войскового, милицейского, военизированного, сторожевого, а также частного предприятия, имеющего лицензию органов внутренних дел.

При любом виде охраны одних людских ресурсов недостаточно, и технические средства охраны (ТСО) играют важную роль в обеспечении комплексной безопасности.

Темой настоящей выпускной работы является разработка проекта для оборудования ТСО конкретного объекта. При этом учитывались тактические и технические требования к оснащению объекта средствами ТСО.

Объект исследования – интегрированная система охраны.

Предмет исследования – средства системы безопасности: средства охранного телевидения, средства охранно-пожарной сигнализации и контроля доступом.

Целью данной выпускной квалификационной работы является проектирование системы безопасности объекта.

Для достижения поставленной цели в данном проекте необходимо решить следующие задачи:

• выявление категорий значимости зон объекта, их характеристик
• выбор структуры системы безопасности
• подбор средств системы безопасности и вариантов оборудования зон объекта данными средствами.

1. Обзор литературы

В данном проекте разрабатывается система безопасности объекта, объединяющая средства охранной и пожарной сигнализации, контроля и управления доступом и видеонаблюдения. Но основное внимание в разработке интегрированной системы охраны уделено подсистеме видеонаблюдения. Основная ценность систем охранного телевидения (СОТ) состоит в том, что они позволяют получить визуальную картину происходящихна охраняемом объекте событий, обладающую высокой информативностью и объективностью. При этом сотрудник охраны — оператор СОТ — находится не в потенциально подвергаемой нападению зоне, а в безопасном дежурном помещении, что создает ему условия для объективного анализа получаемой информации и принятия обдуманного решения.

1. Назначение и основные характеристики СОТ

В многочисленной литературе, посвященной техническим средствам охраны в целом и телевизионным системам в частности, для обозначения одного и того же понятия авторы часто используют различные термины. Конечно, можно спорить о целесообразности, удобстве и привычности их применения, однако точки над «и» расставил ГОСТ Р 51558 «Системы охранные телевизионные. Общие технические требования и методы испытаний», принятыйГосстандартом России еще в 2000 году [10]. Чтобы избежать путаницы в этом важном вопросе, ниже приводится необходимый перечень понятий, введенных этим ГОСТом и используемых в настоящей пояснительной записке.

Телевизионная система замкнутого типа— совокупность технических средств, обладающих конструктивной, параметрической, информационной, программной и эксплуатационной совместимостью и обеспечивающих реализацию замкнутого телевидения.

Замкнутое телевидение — телевидение, используемое в различных отраслях науки и техники и, в отличие от вещательного, не предназначено для массовой аудитории зрителей.

Охраняемый объект — территория, здание, сооружение или помещение, оборудованные действующими средствами охранной сигнализации и охраняемые специальными подразделениями.

Сцена — часть охраняемой зоны либо прилегающей к ней территории, анализ изображения которой производится одной телевизионной камерой.

Цель — находящийся в пределах сцены объект (человек, имущество), поведение (состояние) или индивидуальные характеристики которого могут (должны) быть определены оператором с помощью системы.

Стандартная цель — человек, человек-нарушитель (ЧН), весом 50–70 кг, ростом 165–180 см, одетый в белый хлопчатобумажный халат.

Техническое средство (ТС) СОТ — конструктивно и функционально законченное (аппаратно-программное) устройство, входящее в состав системы.

Тревожное событие— проявление угрозы на охраняемом объекте.

Система охранная телевизионная— телевизионная система замкнутого типа, предназначенная для получения телевизионных изображений (со звуковым сопровождением или без него), служебной информации и извещенийо тревоге с охраняемого объекта.

Исходя из определения, системы охранного телевидения в комплексе инженерно-технических средств охраны выполняют роль поставщика информации. Конечно, установленные в нарочито заметных местах видеокамеры убеждают потенциальных нарушителей отказаться от преступных намерений, но в целом самостоятельно СОТ не задерживают преступников и панацеей в отношении безопасности объектов от физическогопроникновенияне являются. Они решают четко очерченный круг задач, без которых современный комплекс физической защиты объектов просто немыслим. Специалисты выделяют следующуюфункциональностьСОТ [13]:

• визуальный контроль рубежей охраны;
• наблюдение за обстановкой на пунктах пропуска на объект персонала и транспорта;
• приоритетное отображение тревожных событий;
• верификация (подтверждение истинности) тревожной ситуации;
• обнаружение нарушителей;
• идентификация обнаруженных объектов (нарушителей, единиц транспорта и других целей);
• получение дополнительной информации о количестве нарушителей и возможном направлении их движения;
• формирование звуковых/световых оповещений об обнаружении нарушителей с целью привлечения внимания дежурной службы к этому факту (сигнализация о несанкционированных действиях);
• функциональное участие в процедурах приема (сдачи) под охрану объектов, допуска лиц и транспортных средств на объект (с объекта);
• документирование и архивирование критически важных для обеспечения безопасности на объекте событий;
• контроль и документирование действий сил охраны и персонала объекта.

Приведенный перечень убеждает даже скептически настроенного потребителя, что СОТ обладают рядом функций, которые не под силу другим электронным системам безопасности. Например, самое современное, интеллектуальное средство обнаружения не в состоянии идентифицировать человека или определить номерные знаки автомобиля. Каждая из решаемых СОТ задач сама по себе важна для обеспечения безопасности на охраняемых объектах. Совокупность всех возможностей, предоставляемых охранным телевидением, гарантирует комплексный подход к организации их физической защиты.

Не следует думать, что телевизионная система повышает эффективность комплекса охраны только путем тотального контроля событий во всех жизненно важных точках объекта в реальном масштабе времени. СОТ играют важнейшую роль в профилактике правонарушений, в анализе причин уже произошедших инцидентов, в расследовании совершенных преступлений.

В зависимости от решаемых на объекте конкретных задач, системы охранного телевидения могут иметь различную структуру и находиться в различных состояниях. Соответственно различают:

• состояние наблюдения — система выполняет функции, достаточные для просмотра сцены оператором, либо ручного сопровождения цели;
• состояние охраны — система выполняет функции, достаточные для автоматического и при необходимости ручного сопровождения цели;
• состояние тревоги — является результатом реагирования системы на тревожное событие.

Как любые сложные технические системы, СОТ имеют широкий перечень тактических, технических и экономических характеристик, в соответствии с которыми эти системы классифицируются [10,12].

Одним из важнейших критериев классификации СОТ является уровень значимости системы видеонаблюдения. Все системы подразделяются на классы, в зависимости от категории значимости охраняемых объектов:

• высший— системы этого класса предназначены для охраны таких объектов, несанкционированное проникновение на которые может принести к крупному или невосполнимому материальному ущербу, создать угрозу здоровью и жизни большого количества людей, находящихся на объекте или за его пределами, а также привести к другим серьезным последствиям. К таким объектам могут относиться хранилища банков, вредных и радиоактивных веществ, места хранения оружия и боеприпасов, наркотических веществ и т.д.
• средний— класс СОТ, предназначенный для охраны объектов, несанкционированное проникновение на которые может привести к значительному материальному ущербу или подвергнуть опасности здоровье людей. К таким объектам относятся кассовые залы банков, подъезды инкассаторских автомобилей и пути проноса денег, автостоянки, склады и помещения с ценными материалами и т.д.
• общего применения— используются на всех остальных объектах, например: торговые залы магазинов, служебные помещения учреждений, места скопления большого количества людей и т. д.

Категория значимости объекта предъявляет к охранной системе наблюдения особые требования, например: наличие аудиоканала, автоматическое сопровождение цели, резервирование электропитания, вывод на экран служебных сообщений и т. д.

По уровням освещенности СОТ разделяются на классы:

• класс I— системы, работающие при дневном освещении, т.е. в диапазоне освещенностей от полного солнца (105лк) до заката (50 лк);
• класс II — системы, работающие при низком освещении, т.е. в диапазоне освещенностей от полного солнца (105лк) до сумерек (приблизительно 4 лк);
• класс III— системы, работающие при лунном свете, т.е. в диапазоне освещенностей от полного солнца (105лк) до четверти лунного света безоблачной ночью (0,1–0,4 лк);
• класс IV — системы, работающие при свете звезд, т.е. в диапазоне освещенностей от полного солнца (105лк) до света звезд безоблачной ночью (0,0007–0,002 лк);
• класс V— инфракрасные системы, т.е. системы, в которых используются инфракрасные источники подсветки в дополнение к существующему уровню освещенности (например, для работы в полной темноте).

Диапазон уровней освещения, соответствующий данной классификации, приведен на рисунке1.1.

Рисунок1.1. Суточные и погодные изменения уровней освещения

Примеры типичных уровней освещенности для помещений и искусственно освещаемых объектов приведены в таблице1.1.

Таблица1.1 – Типичные уровни освещенности

По условиям эксплуатации системы охранного телевидения или части этих систем различают для работы:

• в закрытых отапливаемых помещениях;
• в закрытых неотапливаемых помещениях;
• под навесом на улице в условиях умеренно-холодного климата;
• на улице в условиях умеренно-холодного климата;
• в особых условиях (низкие температуры, осадки, ветровая нагрузка, повышенная влажность, запыленность, вибрации).

Легко заметить, что современные СОТ должны быть работоспособны в любых реальных условиях эксплуатации и при любых разумных уровнях освещенности. В первую очередь это обеспечивается применением специализированных видеокамер, установкой дополнительных кожухов (с обогревом), элементов грозозащиты и других автоматических устройств.

По функциональным характеристикам СОТ классифицируют по следующим группам:

• с ограниченными функциями;
• с расширенными функциями;
• многофункциональные.

Классифицировать СОТ можно также по типу сигналов в среде передачи:

• аналоговые системы используют полностью аналоговые сигналы. При этом для записи и хранения информации используются видеомагнитофоны с регулируемой скоростью записи, для возможности увеличения времени записи. В настоящее время такие системы мало распространены в связи с высоким уровнем развития компьютерной техники;
• полуцифровые системы используют аналоговые видеокамеры, сигнал которых оцифровывается регистраторами, или DVR (DVR —digitalvideorecorder или цифровой видеорегистратор). Аналоговый сигнал поступает на вход DVR, где преобразуется в цифровой. После этого сигнал может быть сжат, преобразован, передан и т.д;
• цифровые IP-cистемы строятся на специальных IP-камерах. Сигнал передается по TCP/IP сетям.
• Наиболее важные числовыетактические характеристики СОТ связаны с качеством формируемого изображения и условиями эксплуатации и скорости работы систем. К ним принято относить:
• Разрешениеформируемого изображения (в ТВЛ — телевизионных линиях);
• отношение сигнал/шум формируемого изображения;
• минимальный уровень освещенности охраняемой сцены;
• геометрические и нелинейные искажения изображения;
• минимальный размер обнаруживаемой цели;
• время реагирования системы на тревожное событие.

Кроме числовых значений, изображения СОТ можно охарактеризовать территориальными, эргонометрическими и другими параметрами:

• количество подключаемыхвидеокамер;
• Удаленностьвидеокамер от регистрирующей аппаратуры;
• эргономичность и удобство применения;
• степень автоматизации;
• степень интеграциис другими техническими средствами охраны.

Приведенные технические характеристики являются интегральнымидля всей системы охранного телевидения в целом. На их значение в той или иной мере влияют характеристики конкретных технических средств и устройств, входящих в систему. Физические определения и числовые значения тактико-технических характеристик ТС СОТ, которые вносят свой вклад в функциональность и качество работы систем охранного телевидения, будут рассмотрены в последующих главах пособия.

Бесспорно, сложные, высокотехнологичные, наукоемкие, территориально распределенные системы охранного телевидения работают в условиях взаимодействия с внешней средой, которая оказывает неблагоприятное влияние на качество формируемого изображения и процесс передачи видеоинформации. Кроме того, наСОТ может быть нацелено и деструктивное воздействие нарушителя. Квалифицированный и хорошо оснащенный ЧН имеет в арсенале широкий спектр атак — от акта вандализма с физическим разрушением ТС СОТ, до тонкого интеллектуального и скрытного информационного воздействия, вызывающего сбои в работе системы, искажения или полную потерю изображения, удаление архивных записей. Вне зависимости от функциональных характеристик СОТ они должны обеспечивать надежнуюкруглосуточную работу. В связи с этим системы должны отвечать ряду специфических требований:

• устойчивости к несанкционированному доступу (НСД);
• надежности;
• устойчивости к внешним воздействующим факторам;
• электро- и пожаробезопасности;
• электромагнитнойсовместимости;
• ремонтопригодности.

Указанные характеристики СОТ не являются второстепенными, несмотря на то, что они не влияют непосредственно на качество формируемого системой изображения. Тем не менее, не всем им уделялось должное внимание в пособии, вследствие его ограниченного объема и целей, которые преследовали авторы.

2. Обобщенная структура СОТ

Набор технических средств и устройств, составляющих обобщенную структурную схему системы охранного телевидения, объективно и логично следует из назначения и функциональных требований, предъявляемых к СОТ потребителями.Система должна формировать изображения наблюдаемого объекта, транслировать их к месту размещения дежурной службы и отображать на экранах мониторов, архивировать их; привлекать внимание охранника или будить его, если он уснул; позволять оператору управлять системой и устанавливать необходимые настройки. Любая, сложная и простая, большая и малая, распределенная и сосредоточенная в одном кабинете охранная телевизионная система должна иметь в своем составе следующие элементы:

• средства формирования видеоизображения (телевизионные камеры);
• линии передачиизображения,а также линии электропитания, линии передачи дополнительной информации и команд управления;
• устройства коммутации управления;
• устройства регистрации;
• средства отображения и оповещения;
• устройства электропитания.

Согласно ГОСТ Р 51558, в состав системы охранного телевидения могут входить как ТС обязательные для всех СОТ, так и необязательные для конкретных систем устройства. К обязательным для всех СОТ устройствам относятся [10]:

• телевизионная камера (ТК), одна или несколько;
• видеомонитор (ВМ) — устройство отображения изображения;
• линии передачи (ЛП);
• источник питания (ИП).

С использованием только обязательных устройств можно построить простейшую СОТ (см.рис. 1.2).

Рисунок1.2. Простейшая система охранного телевидения

Для расширения функциональных возможностей СОТ применяются необязательные технические средства, которыми являются:

• устройства коммутации и управления видеосигналов;
• устройства обработки и регистрации;
• обнаружители движения;
• видеонакопители;
• другое вспомогательное оборудование.

Деление оборудования систем охранного телевидения на обязательное и необязательное обусловлено историей развития систем видеонаблюдения.

Состав систем видеонаблюдения 1-го поколения являл собой тот минимальный набор технических средств, который обозначен в стандарте как обязательный. Примером таких систем является семейство промышленных телевизионных установок прикладного назначения ПТУ-44 – ПТУ-53. Они включали в свой состав одну или несколько телевизионных камер на основе электровакуумной передающей трубки (видиконе), видеоконтрольное устройство — телевизионный приемник на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) монохромного изображения, линии связи в виде коаксиальных кабелей и некоторое количество блоков питания. Установки комплектовались дополнительным оборудованием в виде пультов управления ТК и устройств коммутации телевизионного сигнала, если в состав системы входило более одной телекамеры.

К системам 2-го поколения принято относить СОТ, которые широко применяются в настоящее время для решения большого круга самых разноплановых задач. В большинстве случаев такая система включает весь перечень как обязательных, так и необязательных ТС (см.рис.1.3). Телевизионные камеры в большинстве современных систем построены на ПЗС-матрицах, а в качестве устройств отображения СОТ используются специализированные мониторы на основе электронно-лучевой трубки и жидкокристаллические (ЖК) видеомониторы как монохромного, так и цветного изображения.

Рисунок1.3. Структура типичной системы охранного телевидения

Системы 3-го поколения стали активно разрабатываться и применяться на практике относительно недавно. Они наделены так называемым распределенным интеллектом. Отдельные технические средства современных СОТ оснащаются самостоятельными схемами обработки видеосигнала, автоматизированными блоками управления с энергонезависимой памятью и другими микропроцессорными устройствами. Современные системы ориентированы на высокую надежность и быстродействие. Они свободно объединяются со средствами охранной пожарной сигнализации, контроля и управления доступом, образуя интегрированные системы безопасности (ИСБ).