Статья "Охранные магнитоконтактные извещатели во взрывозащищенном исполнении для особо важных объектов". Журнал "Приборы", №06/2020
Магдеев В.Ш.
Охранные магнитоконтактные извещатели во взрывозащищенном исполнении для особо важных объектов.
V. Magdeev
Security magnetic contact detectors in explosion-proof design for particularly important objects
Аннотация
В статье рассматриваются охранные взрывозащищенные извещатели с дополнительными опциями, обеспечивающими предотвращение саботажных действий злоумышленников
Annotation
The article deals with security explosion-proof detectors with additional options that ensure the prevention of sabotage by intruders
Ключевые слова: охранный магнитоконтактный извещатель, предотвращение саботажа, несанкционированный доступ
Keyword: security magnetic contact detector, prevention of sabotage, unauthorized access
Охранные извещатели на основе геркона и магнита [1, 2] используются практически в любой системе пожарно-охранной сигнализации для контроля открытия дверей и положения механизмов. Наряду с достоинствами, такими как простота схемного решения, малые габариты, широкий (-60 +150 С) температурный диапазон эксплуатации, отсутствие энергопотребления, извещатели уязвимы при подготовленных саботажных действиях.
Специалистами НИЦ «Охрана» Росгвардии активно проводится работа [3, 4] по совершенствованию нормативной базы на все охранные извещатели, включая и магнитоконтактные, с целью повышения требований к их защищенности от саботажных действий на особо важных объектах. Уже действует стандарт [5] и подготовлены изменения в стандарт [1]. Концепция НИЦ «Охрана» Росгвардии по совершенствованию охранных извещателей базируется на статистике преступлений, согласно которой все более «успешные» преступления совершаются технически подготовленным и «квалифицированными» нарушителями. Согласно [5] и проекта изменений в [1] технические средства охраны подразделяются на 4 класса с разными дополнительными функциями, позволяющих обнаружить умышленное воздействие и неблагоприятные факторы, нарушающие их нормальное функционирование. Применительно к магнитоконтактным извещателям эти функции должны обеспечивать выявление следующих саботажных действий нарушителя:
- воздействие на извещатель полем внешнего саботажного магнита;
- открытие крышки извещателя с целью принудительного изменения его выходного сигнала (коммутации контактов геркона);
- смещение (снятие) в сторону вместе с кабелем предварительно скрепленных между собой блока магнита и блока геркона извещателя с монтажной поверхности объекта контроля.
Производители средств охранной сигнализации уже отреагировали на изменения нормативной базы, в частности предприятием ООО «Комплектстройсервис» г. Рязань [6] начат серийный выпуск не взрывозащищенного магнитоконтактного извещателя ИО102-50 «Кенар» у которого два геркона разделены магнитным экраном. Герконы реагирует на штатный и саботажный магнит соответственно. На предприятии ООО «Ех-прибор» [7] продолжены ранее выполненные работы [8] по совершенствованию конструкций магнитоконтактных точечных охранных взрывозащищённых извещателей и в данном направлении. Было предложено несколько технических решений, защищенных патентами, и освоенных в производстве.
Одно из решений [9] появилось при работе над конструкцией охранного магнитоконтактного извещателя для люков автоцистерн бензовозов и навеяно воспоминаниями о старинном способе защите основных замков амбаров и гаражей кожухами с контрольным замком. Суть решения поясняется Рисунком 1.
Рис.1 Конструкция охранного магнитоконтактного извещателя с антисаботажным кожухом Э-МП по патенту [9].
Основу такого антисаботажного извещателя, как и любого другого, составляют магнит 1, перемещение которого воспринимается герконом 2, помещенного в свой корпус 3, который снабжен элементами крепления 4 к неподвижной поверхности 5 контролируемого объекта контроля (проем двери, корпус цистерны). «Хитрость» заключена в том, что магнит 1 помещен внутрь кожуха 6 и неразъемно скреплен с ним. Кожух 6 тоже имеет свои элементы крепления 7 к подвижной части объекта контроля 8 (полотно двери, люк цистерны), а размеры его таковы, что он охватывает корпус 3 с герконом 2, включая его элементы крепления 4 к поверхности 5. Материал кожуха 6 имеет в своем составе ограниченное количество примесей циркония, магния, титана, алюминия в соответствии с требованиями стандарта [10] , чем обеспечивается его взрывобезопасное исполнение в соответствии с требованиями стандарта [11].
Рассмотрим возможные действия нарушителя по подавлению сигнала «Тревога» от охранного извещателя снабженного таким антисаботажным кожухом, на примере цистерны бензовоза, в свете требований п. 4.1.1.7 стандарта [5]:
а) нарушитель решил подавить сигнал «Тревога» посредством принудительной коммутации контактов геркона 2. Для этого ему надо открыть крышку корпуса 3 (прокладка кабеля от геркона 2 во взрывоопасных средах производится согласно требований нормативов [12, 13] в трубах или бронированным кабелем и принудительная коммутация их жил маловероятна) с герконом 2, которую закрывает кожух 6. Сняв кожух 6 с элементов крепления 7 к подвижной поверхности 8, нарушитель смещает кожух 6 вместе со скрепленным с ним неразъемно магнитом 1, вследствие чего магнит 1 удаляется от геркона 2 и тот выдает сигнал «Тревога»;
б) нарушитель решил подавить сигнал «Тревога» посредством предварительного скрепления магнита 1 и геркона 2, размещенного в корпусе 3, с последующим смещением их вместе с кабелем от люка автоцистерны для освобождения доступа к «дармовому» бензину. В данном случае (даже скрепив кожух 6 и корпус 3, например, монтажной пеной) у нарушителя отсутствует доступ к элементам крепления корпуса 3 с герконом 2 и смещение кожуха 6 приведет к удалению магнита 1 от геркона 2 с выдачей извещателем сигнала «Тревога»;
в) наиболее вероятный и мало затратный способ саботажа. Нарушитель решил подавить сигнал «Тревога» посредством поднесения к кожуху 6 внешнего саботажного магнита 9.
Для справки – согласно проекту изменений стандарта [1], испытания магнитоконтактных охранных извещателей на воздействие саботажного магнита должны проводиться так:
Внешний магнит размерами 50×30×20 мм, изготовленный из материалов по ГОСТ Р 52956, располагают возле исполнительного блока извещателя на расстоянии, установленном в НД на извещатели конкретного типа. Не позднее чем через 10с извещатель должен сформировать извещение о несанкционированном доступе или (и) извещение о тревоге.
Известно [2], что напряженность магнитного поля магнита уменьшается пропорционально квадрату расстояния и зависит от магнитной проницаемости среды. Само наличие воздушного зазора между кожухом 6 и герконом 2 уже существенно снижает вероятность саботажного сохранения активации геркона 2 полем внешнего магнита 9, а исполнение кожуха с внутренним магнитным экраном 10, расположенным над корпусом 3 с герконом 2, согласно патенту [8] позволяет вообще исключить саботаж извещателя внешним магнитом;
г) Рассмотрим еще один вид возможного саботажа магнитоконтактных извещателей, к сожалению, не предусмотренного ни в стандарте [5], ни в проекте изменений стандарта [1], лишний раз подтверждающий жизненный опыт народа о том, что простоты достаточно и для мудреца. Дело в том, что двери, на которые монтируются магнитоконтактные извещатели бывают и «кривые», особенно больших размеров, которые на охраняемых ангарах и цехах достигаю нескольких метров, и зазоры между прилегающими поверхностями таких дверей достигают 100 и более мм. Практически все производители магнитоконтактных охранных извещателей, включая и взрывозащищенные, имеют в своей номенклатуре блоки магнитов (варианты исполнения извещателей с другими магнитами) повышенной силы для «пробивания» этого воздушного зазора. Имея доступ к такому зазору (щели между дверью и проемом и соответственно щели между магнитом и герконом) нарушителю достаточно установить тонкий внешний магнит в эту щель вплотную к корпусу 3 с герконом 2, и зафиксировать его там, нейтрализовав притяжение к нему штатного магнита 1. Развитие технологии производства постоянных магнитов на основе редкоземельных металлов (самарий-кобальт и неодим-железо-бор) позволило начать массовую продажу тонких (от 0,5 мм) магнитов с большой магнитной энергией, достаточной для активации штатного геркона 2 извещателя. В случае применения магнитоконтактного извещателя с кожухом по патенту [8] такой «номер» не пройдет, так как кожух 6 закрывает зазор между магнитом 1 и герконом 2, и, чтобы установить в зазор саботажный магнитик, надо распилить кожух 6, который согласно патенту [8] может быть усилен полосками 11 (ребрами) из трудно разрезаемых материалов типа вязкой нержавейки или стали Гадфильда, более известной в тюрьмах как «шведские шторы».
К недостаткам вышеописанного охранного извещателя с кожухом по патенту [9] можно отнести:
- увеличение габаритов извещателя;
- необходимость предварительного согласования размеров кожуха, которые зависят не только от габаритов корпуса 2, но и от радиуса поворота двери и величины разновысотности h полотна и проема двери ,что при современном развитии технологий лазерной резки и гибки листового металла решается быстро;
- не универсальность способов его монтажа – скрытую проводку кабеля от извещателя можно проводить лишь на дверях и люках, которые открываются во внутрь охраняемого помещения. Для дверей, которые открываются наружу, проводку придется прокладывать по коридору (часть прокладки кабелей, практически всегда совмещенной пожарной и охранной сигнализации, идет по коридору, в частности к извещателям пожарным ручным);
- кожух Э-МП пассивно защищает извещатель от саботажных действий и не выдает предупредительных сигналов о предварительных действиях нарушителя по подготовке к преступлению.
Устранение этих недостатков и освоение производства охранных магнитоконтактных взрывозащищенных извещателей, соответствующих требованиям стандарта [5] и грядущих изменений в стандарт [1], проведено в ООО «Ех-прибор» г. Волгодонск на основе патентов [14, 15]. Суть обоих патентов в том, что охранные магнитоконтактные извещатели дополнительно снабжены датчиком открытия крышки, датчиком поля внешнего саботажного магнита и датчиком сигнализации отрыва блока геркона извещателя от монтажной поверхности (обозначение сервисных опций при заказе ОК, ВМ и МП соответственно), которые в соответствии с требованиями п. 4.1.1.7 стандарта [5] выдают на пульт охраны электрические сигналы при наличии конкретных саботажных действиях нарушителя.
Технические решения [14, 15] реализованы в моделях охранных магнитоконтактных взрывозащищенных извещателях:
- со сменным кабельным вводом – модель ЕхИО102-2/57 с маркировкой взрывозащиты по стандарту [10] 1Ех е mb IIC Т6Gb /Ех ta IIIC Т85°С Da/ 1Ех iа IIC Т6 Gb и модель ЕхИО102-2/60 с маркировкой взрывозащиты 1Ех d IIC Т6 Gb/Ех ta IIIC Т85°С Da/0Ех ia IIC Т6 Ga или РВ Ех d I Мb/РО Ех ia I Ma,
- с постоянно присоединенyым кабелем модель ЕхИО102-2/26 с маркировкой взрывозащиты 1Ех mb IIC Т6 Gb Х/Ех ta IIIC Т85°С Da Х/0Ех ia IIC Т6 Ga Х.
Данные модели извещателей реализованы в коробчатых корпусах (Рис.2) конструкций описанной в [8], которая не имеет недостатков по сравнению с массово выпускаемыми взрывозащищенными извещателями в трубчатом корпусе по патенту [16].
а) ЕхИО102-2/26 б) ЕхИО102-2/57 в) ЕхИО102-2/60
Рис. 2 Внешний вид охранных извещателей с опциями ОК, ВМ, МП
Охранные магнитоконтактные извещатели устанавливают как в помещениях, так и на территории охраняемого объекта, и протяженность кабельных линий от них до пультов охраны бывает очень значительная (сотни метров). Если учесть, что согласно нормативам жила кабеля должна быть медная, а ее сечение должно быть на менее 0,5 мм2, то стоимость кабельных прокладок получается существенной в стоимости всей системы охранно-пожарной сигнализации. Соответcвенно, применив охранный извещатель с дополнительными датчиками фиксации саботажных действий по п. 4.1.1.7 стандарта [5], потребителю придется увеличивать стоимость кабеля за счет увеличения количества его жил.
С целью устранения этого недостатка предложено решение [17] и освоена в производстве сервисная функция (опция 4-20) для магнитоконтактных охранных извещателей как с дополнительными информационными сигналами, так и без них.
Согласно [17] извещатель снабжен нормирующим преобразователем состояния датчиков извещателя в унифицированный токовый сигнал с диапазоном 4-20 мА по стандарту [18]. Номенклатура возможных состояний штатного геркона и дополнительных датчиков саботажных действий и их комбинаций соответствует однозначному уровню электрического сигнала. Например, при оснащении взрывозащищенного магнитоконтактного извещателя дополнительными датчиками открытия крышки (ОК) и датчиком фиксации поля внешнего саботажного магнита (ВМ) ток на выходе извещателя в двухпроводной линии может соответствовать Таблице 1.
Таблица 1. Ток на выходе охранного извещателя с датчиками фиксации саботажных действий и опцией 4-20.
|
Состояние контактов датчиков Г1, Г2, Г3. 0 – Контакт разомкнут, 1 – Контакт замкнут |
Ток на выходе извещателя, мА |
|||
|
Номер режима1 |
Г3 (ВМ) |
Г2(ОК) |
Г1 (штатный геркон) |
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
4 |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
20 |
|
2 |
1 |
0 |
1 |
6 |
|
3 |
1 |
0 |
0 |
18 |
|
4 |
0 |
1 |
1 |
8 |
|
5 |
0 |
1 |
0 |
16 |
|
6 |
0 |
0 |
1 |
10 |
|
7 |
0 |
0 |
0 |
14 |
Токовая петля 4-20 мА широко применяется в средствах автоматизации крупных предприятий, так как позволяет помехозащищенно передать полезный сигнал на большие расстояния с последующим его преобразованием в код для мониторинга и управления технологическим процессом производства продукта сервером предприятия. Все серьезные производителе средств измерения температуры, давления , уровня имеют в своей номенклатуре датчики с таким унифицированным сигналом. Оснащение охранного магнитоконтактного извещателя такой опцией позволит использовать его сигнал уже существующей системой АСУТП предприятия без специализированных пультов охраны или эффективно дублировать их.
Список литературы:
1. ГОСТ Р 54832-2011. Извещатели охранные точечные магнитоконтактные. Общие технические требования и методы испытаний. Введен в действие 01.09.2012. Москва, Стандартинформ, 2019, 6с
2. Магнитоуправляемые контакты (герконы) и изделия на их основе. Монография /С.М. Карабанов, Р.М.Майзельс, В.Н.Шоффа, под.ред. д.т.н.профессора В.Н. Шоффа-Долгопрудный ,Издательский дом «Интелект», 2001, 408 с.
3. Рябцев Н.А., Точилова О.Г., Козлов В.А., Новая система классификации средств обнаружения для особо важных объектов. Журнал «Алгоритм безопасности» №3, 2018. с.70-71.
4. Рябцев Н.А., Федин А.Н., Метелева Н.Г. Особенности применения средств безопасности на объектах высоких категорий. Журнал «Алгоритм безопасности» №5, 2018, с.32-34.
5. ГОСТ Р 52435-2015. Технические средства охранной сигнализации. Классификация. Общие технические требования и методы испытаний. Взамен ГОСТ Р 52435-2005. Введен в действие 01.05.2016. Москва, Стандартинформ, 2016, 26с
6. Каталог продукции предприятия «Комплектстройсервис» https://kssrr.ru/
7. Каталог продукции предприятия «Ех-прибор» https://ex-pribor.ru
8. Чебыкина С.А., Тыртышный В.А. Новые конструкции взрывозащищенных охранных магнитоконтактных извещателей, журнал «Приборы», №9, 2018, с.6-12.
9. Патент на полезную модель RU 191 095 U1 Извещатель охранный магнитоконтактный антисаботажный. МПКG08B 13/02 (2006.01). Автор: Магдеев В.Ш. Патентообладатель: ООО «Ех-прибор». Дата подачи заявки: 29.03.2019. Опубликовано: 23.07.2019. Бюл. № 21
10. ГОСТ 31610.0-2014 (IEC 60079-0:2011). Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования. Введен в действие 01.12.2016. Москва, Стандартинформ, 2015, 81с
11. ГОСТ 31441.5-2011 (EN 13463-5:2003). Оборудование неэлектрическое, предназначенное для применения в потенциально взрывоопасных средах. Часть 5. Защита конструкционной безопасностью «c». Введен в действие 15.02.2013. Москва, Стандартинформ, 2013, 20с
12. ГОСТ IEC 60079-14-2013. Взрывоопасные среды. Часть 14. Проектирование, выбор и монтаж электроустановок. Введен в действие 01.07.2015. Москва, Стандартинформ, 2014, 105с
13. ПУЭ Правила устройства электроустановок. 7-е издание. Глава 7.3. С.Петербург, Издательство «Деан», 2015г.
14. Патент на полезную модель RU 187 023 U1 Извещатель охранный магнитоконтактный взрывозащищенный МПК G08B 13/06 (2006.01), H01H 36/00 (2006.01),H01H 13/18 (2006.01). Автор: Тыртышный В. А. Патентообладатель: ООО «Ех-прибор». Дата подачи заявки: 15.10.2018. Опубликовано: 14.02.2019. Бюл. № 5
15. Патент на полезную модель RU 188 798 U1 Извещатель охранный магнитоконтактный взрывозащищенный. МПК G08B 13/08 (2006.01), G08B 13/24 (2006.01). Автор: Тыртышный В.А. Патентообладатель: ООО «Ех-прибор». Дата подачи заявки: 15.10.2018. Опубликовано: 23.04.2019. Бюл. № 12
16. Патент на полезную модель RU 123 219 U1 Извещатель магнитоконтактный двухблочный. МПК H01H 36/00 (2006.01). Авторы: Реук В.Г., Алексеев С.П. Патентообладатель: ЗАО «Научно-производственная компания «Эталон». Дата подачи заявки: 23.07.2012. Опубликовано: 20.12.2012. Бюл. № 35
17. Патент на полезную модель RU 191 575 U1 Извещатель охранный магнитоконтактный МПК G08B 13/02 (2006.01). Автор: Магдеев В.Ш. Патентообладатель: ООО «Ех-прибор». Дата подачи заявки: 30.04.2019. Опубликовано: 14.08.2019. Бюл. № 23
18. ГОСТ 26.011-80. Средства измерений и автоматизации. Сигналы тока и напряжения электрические непрерывные входные и выходные (с Изменениями N 1, 2). Введен в действие 01.01.1982. Москва, Издательство стандартов, 1988г, 6с
Автор:
Магдеев Виктор Шамсутдинович
Кандидат технических наук
Директор ООО «Ех-прибор» г. Волгодонск