Проектирование системы охранного освещения Текст научной статьи по специальности «Электроника. Радиотехника»

Научная статья на тему 'Проектирование системы охранного освещения' по специальности 'Электроника. Радиотехника' Читать статью
Pdf скачать pdf Quote цитировать Review рецензии ВАК
Авторы
Коды
  • ГРНТИ: 47 — Электроника. Радиотехника
  • ВАК РФ: 05.27.00; 05.12.00
  • УДK: 621.37/.39;621.38;621.37;621.39
  • Указанные автором: УДК: 621.396.2

Статистика по статье
  • 1575
    читатели
  • 181
    скачивания
  • 0
    в избранном
  • 0
    соц.сети

Ключевые слова
  • СИСТЕМЫ ОХРАНЫ
  • ДЕЖУРНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ
  • РАСЧЕТ ОСВЕЩЕННОСТИ
  • КОНТРАСТНОСТЬ
  • ФОН
  • ИК-ПОДСВЕТКА

Аннотация
научной статьи
по электронике и радиотехнике, автор научной работы — Селищев В. А., Проскуряков Н. Е., Пальчун Е. Н.

Рассмотрены особенности системы охранного освещения, которые необходимо учитывать при его проектировании.

Научная статья по специальности "Электроника. Радиотехника" из научного журнала "Известия Тульского государственного университета. Технические науки", Селищев В. А., Проскуряков Н. Е., Пальчун Е. Н.

 
Читайте также
Читайте также
Рецензии [0]

Похожие темы
научных работ
по электронике и радиотехнике , автор научной работы — Селищев В. А., Проскуряков Н. Е., Пальчун Е. Н.

Текст
научной работы
на тему "Проектирование системы охранного освещения". Научная статья по специальности "Электроника. Радиотехника"

УДК 621.396.2
В.А. Селищев, канд. техн. наук, доц., Н.Е. Проскуряков, д-р техн. наук, проф., Е.Н. Пальчун, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-24-93, tppzi@uic.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОХРАННОГО ОСВЕЩЕНИЯ
Рассмотрены особенности системы охранного освещения, которые необходимо учитывать при его проектировании.
Ключевые слова: системы охраны, дежурное освещение, расчет освещенности, контрастность, фон, ИК-подсветка.
От грамотного выбора средств освещения на охраняемой территории зависит. насколько быстро произойдет обнаружение вторжения злоумышленника в темное время суток или при плохих погодных условиях. Даже если на охраняемом объекте применяется самое совершенное оборудование видеонаблюдения, его возможности могут быть значительно снижены из-за неправильных расчета и установки этих средств.
В интересах защиты применяют три вида освещения: дежурное, охранное и аварийное [1].
Дежурное повышает освещенность объектов, рубежей защиты и контролируемых зон в темное время суток и при плохой погоде до уровня, необходимого для визуального наблюдения и наблюдения с помощью телевизионных средств. Нерационально выполненное дежурное освещение. помимо перерасхода электроэнергии. способствует изучению злоумышленником системы защиты и упрощает проникновение его к источнику информации.
Охранное предназначено для увеличения освещенности участков рубежей и зон, из которых поступили сигналы тревоги. В обычном режиме (при отсутствии нарушений) оно выключено. Охранное освещение должно обеспечить:
равномерную освещенность охраняемой зоны шириной 3-4 м;
возможность автоматического включения освещенности на отдельном участке при срабатывании сигнала тревоги от извещателя, установленного на этом участке;
управление работой средств освещения из помещения контрольно-пропускного пункта (КПП);
совместимость с техническими средствами охранной сигнализации и охранного телевидения;
непрерывность работы на КПП и постах охраны.
Аварийное предназначено для обеспечения минимального освещения на опасных участках рубежей и зон при нарушении в результате действий злоумышленника, стихии и технической неисправности нормального энергоснабжения системы защиты от сети 220/380 В. Аварийное
218
освещение включается автоматически или вручную (из помещения охраны) и должно обеспечить не менее 5 % освещенности при охранном освещении.
Для охранного освещения существуют совершенно определенные нормативы: документы МВД, ГОСТ 12.1.046-85 и Типовые проектные решения по проектированию периметрального охранного освещения ТПР9 88 ГПКИ «Спецавтоматика». Соответственно для подключения сети охранного освещения используется отдельная группа щита освещения, который может быть расположен в помещении охраны или на КПП (допускается также установка щита на внешней стене КПП со стороны охраняемой территории). Для аварийного освещения применяются прожектора ПЗС и лампы ДРЛ, ПКН, ПФС, обеспечивающие освещенность от 1 0 до 5 0 лк. Что касается самой системы охранного освещения, то она согласно нормативам должна обеспечивать в ночное время освещенность от 2 до 5 лк (как правило, 3 - 4 лк). Этот уровень освещенности оптимален и для видеонаблюдения за периметром, и для срочных технических работ (поиска и устранения неисправностей). Независимо от времени суток минимальная освещенность в горизонтальной плоскости на уровне земли или в вертикальной плоскости стены ограждения должна составлять не менее
0,5 лк. При этом желательно позаботиться о том, чтобы была равномерно освещена полоса от 6 до 15 м внутри охранной зоны периметра. Для этого освещение рассчитывается так, чтобы конусы света перекрывали друг друга и образовывали сплошную полосу. Согласно нормативам источники света системы охранного освещения, монтируемые на ограждениях, должны располагаться не выше уровня ограждения. Выбор конструктивного исполнения приборов достаточно широк: это могут быть подъемные, консольные светильники, прожектора и т.д. В качестве источника освещения используют или лампы накаливания 220 В, или (совместно с черно-белыми камерами видеонаблюдения) ИК-прожекторы. Во избежание механических повреждений лампы должны закрываться металлической сеткой.
Выбор направления света. Если пункт охраны располагается на охраняемой территории, то освещение направляют за пределы периметра под небольшим углом к линии горизонта. В этом случае сотрудники охраны хорошо видят потенциальных нарушителей и сами при этом остаются в тени. Если же пункт охраны расположен за пределами периметра, освещение направляется внутрь охраняемой зоны, возможно, непосредственно на объект. Тогда охране хорошо будет виден любой объект, пытающийся пересечь ярко освещенное охраняемое пространство. Грамотно реализованная система освещения должна обеспечивать обнаружение и постоянную видимость нарушителя с расстояния более 200 м.
Расчет освещенности. Чтобы подобрать оптимальное количество осветительных приборов при проектировании системы охранного освещения, расстояние между ними и направление светового конуса, проводят
светотехнический расчет индивидуально для каждой контролируемой зоны [2]. Чтобы рассчитать освещенность от N источников в определенной точке, необходимо знать световую отдачу источников света, расстояние между каждым из них и освещаемым объектом, угол падения света. Светотехнический расчет основывается на законах распространения, отражения и поглощения излучения различных длин волн (лампы при этом рассматриваются как точечные источники света, а освещенные стены - как вторичные распределенные источники). Его проводят для группы характерных точек в несколько итераций с учетом чувствительности телекамер. Освещенность в данной точке рассчитывают по следующей формуле:
N тз Е = ^ П/р сад Фг
г 4кЯ? ’
где Е - освещенность в данной точке; г - номер источника света; N - общее количество источников света; ф[ - угол падения света от г-го источника (угол между направлением на источник света и перпендикуляром к освещаемой поверхности), - расстояние от источника света до выбранной
точки, п[ - коэффициент светоотдачи г-го источника, лм/Вт, Рг - мощность лампы г-го источника, Вт.
Коэффициент п зависит от типа и мощности ламп (табл. 1).
Таблица 1
Зависимость мощности лампы от коэффициента светоотдачи
Мощность лампы, Вт Коэффициент светоотдачи, лм/Вт
Лампы накаливания
60 12
150 14
Ртутные лампы высокого давления
125 от 38
1000 до 50
Расчет освещенности в поле зрения каждой камеры проводят только для тех источников света, которые находятся между камерой и освещаемым объектом. Можно при этом пренебречь источниками света, расположенными далеко от камеры видеонаблюдения, поскольку излучаемый ими свет камерой практически не воспринимается. Освещенность определяется не только в горизонтальной, но и в вертикальной плоскости. При расчете освещенности следует учитывать, что объект, как правило, освещается не с той стороны, откуда ведет наблюдение камера. Кроме того, чтобы свет поступал к камере только после отражения от объекта, применяются специальные приспособления: козырьки, бленды и т.д.
Выбор источников света по спектральным характеристикам. Спектральная характеристика ПЗС-матрицы, как и характеристика челове-
ческого глаза, имеет максимум на длине волны приблизительно 0,55 мкм и может простираться в ИК-область (от 0,7 до 1,1 мкм). Поэтому для освещения объектов подходят и газоразрядные лампы (чаще всего ртутные лампы высокого давления типа ДРЛ), имеющие максимум спектральной характеристики на длине волны около 0,5 мкм (то есть близко к максимуму характеристики ПЗС-матрицы), и лампы накаливания (у них максимум приходится на 1,1 мкм). Однако расчет эффективной освещенности показывает, что лампы накаливания обладают низким КПД, поэтому в системах охранного освещения чаще применяют газоразрядные лампы, в частности, ДРЛ. Лампы ДРЛ маркируются с указанием номинальной мощности и красного отношения. Например, ДРЛ125(15), лампа ДРЛ с мощностью 125 Вт и красным отношением 15 %. Красное отношение гкр - это характеристика источника света, показывающая его близость к естественному свету. Эта величина рассчитывается через отношение красного светового потока к общему световому потоку источника света (в процентах).
Газоразрядные лампы с маленьким значением красного отношения (около 6 %) дают оптимальное согласование спектра излучения с характер котиками зрения. Однако для камер на ПЗС лучше подходят лампы с гкр=12...15 %, поскольку они дают большую эффективную облученность объекта. При использовании газоразрядных ламп, в том числе ДРЛ, следует принимать во внимание стробоскопический эффект. Он возникает при кратности кадровой частоты камеры и частоты электропитания осветительного прибора и выражается в искажении изображения. Стробэффект можно устранить, синхронизировав кадровую частоту с фазой питающего напряжения.
Расчет контраста объекта и фона. Вероятность обнаружения нарушителя зависит от его контраста относительно фона (охраняемого объекта). Система охранного освещения должна быть спроектирована таким образом, чтобы обеспечить максимальную видимость объекта на фоне с учетом чувствительности камер видеонаблюдения.
Яркостной контраст Кя определяют как отношение разности яркости объекта Во и фона Вф к яркости объекта или фона: Кя = (В0 - Вф)/Во при
Во > Вф или К я = (Вф - Во )/Вф при Во < Вф.
В видимом и ближнем диапазонах света яркостной контраст на входе оптической системы камеры наблюдения несколько снижается за счет яркости дымки, которую можно рассматривать как помеху.
Когда изображение помехи накладывается на изображение объекта и фона, уменьшается контраст изображения по отношению к фону (явление засветки). Действительно, при условии, что Во > Вф, с учетом яркости Вп, создаваемой на экране монитора помехой, контраст изображения
. С увеличением мощности помехи (яркости
Вп) контраст Кяп стремится к 0.
Таким образом, в реальных условиях контрастность объекта относительно фона значительно ниже, за счет чего снижается и значение чувствительности камеры (как правило, в паспортных характеристиках камеры ее чувствительность указывают для больших значений контрастности (около 85 %)). Это можно компенсировать дополнительным, более ярким освещением.
Расчет контраста К в основном производят по следующей формуле:
(к0 - кф)
К =----------,
(ко + кф )
где ко - коэффициент отражения объекта; кф - коэффициент отражения фона.
При этом контраст объекта относительно фона может быть малым (К<0,2), средним (0,2<К<0,5) и большим (К>0,5). Фон может быть темным (кф<0,2), средним (0,2< кф <0,4) и светлым (кф >0,4).
Коэффициенты отражения ко для некоторых поверхностей приведены в табл.2.
Таблица 2
Значение коэффициента отражения объекта_______________
Зеленая трава 0,14
Желтая трава 0,22
Песок 10 со 0, 10 0,
Суглинистая почва 0,15
Бетон 0, 0,
Светлый трикотаж 5 со 0, 5 ,2 0,
Смуглое лицо 5 ,2 0, 0,
Светлое лицо СП ,4 0, 5 со 0,
Расчет контраста для разных сочетаний объекта и фона показывает, что среднее его значение в реальных условиях приблизительно равно 15 %, т.е. примерно в 6 раз ниже того значения, для которого указаны паспортные характеристики камер.
Инфракрасная подсветка. ИК-подсветка применяется совместно с черно-белыми камерами и камерами «день/ночь». В зависимости от задач, которые возлагаются на подсветку, можно использовать ИК-излучатели с видимым или невидимым свечением. В первом случае длины излучаемых волн будут находиться в пределах от 715 до 800 нм, во втором случае -около 830 нм. Необходимо иметь в виду, что излучение инфракрасной подсветки, установленной за общим с телекамерой иллюминатором (стеклом), будет отражаться в объективе камеры, и чем мощнее подсветка, тем сильнее блики (или так называемая «вуаль») [3].
В качестве ИК-подсветки используются два типа осветителей: прожекторы с галогенными лампами накаливания и полупроводниковые ИК-осветители. Галогенные лампы (с вольфрамовым излучателем) имеют
спектральный максимум на длине волны 1 мкм, чем объясняется их довольно высокая эффективность. Для подавления видимой части спектра излучения можно использовать дисперсионные фильтры на основе ИК-стекол или (реже) интерференционные фильтры. Дальность наблюдения приведена в табл. 3.
Таблица 3
Зависимость дальности наблюдения от мощности ИК-прожектора
Мощность ИК-прожектора, Вт Дальность наблюдения, м
500 150...200
300 8 о 2 о
50 5 3 о
20 5.15
При расчете ИК-подсветки следует принимать во внимание, что ПЗС-матрицами разных типов используется лишь до 15 % световой энергии ИК-прожектора.
Полупроводниковые ИК-осветители по сравнению с галогенными лампами обладают большей спектральной яркостью на рабочей длине волны. Их рабочий диапазон полностью расположен в ИК-области спектра с центральной длиной волны от 880 до 950 нм. Основной трудностью при использовании таких излучателей является эффективный отвод тепла от площадки светодиода. Из-за сложности расчета при проектировании ИК-подсветки обычно опираются на указанный в паспорте каждого ИК-осветителя диапазон возможных предельных дальностей при использовании осветителя совместно с типовой телекамерой.
Список литературы
1. Торокин А.А. Инженерно-техническая защита информации: учеб. пособие. М.: Гелиос АРВ, 2005. 960 с.
2. Орлова А. Расчет системы охранного освещения периметра // Охранная деятельность: сетевой журнал. 2008. URL.: http://www.psj .ru/ saver people/detail.php?ID=14139 (дата обращения 02.11.2009).
3. Арсентьев М.Ю. Цветные телекамеры со встроенным объективом // Системы безопасности. 2008. № 2. С. 90-113.
V. Selizhev, N. Proskuryakov, E. Palchun
ne engineering of the secure lighting system
The features of the system security lights, which must be considered in its design, are considered.
Keywords: secure system, emergency lighting, lighting estimation, contrast, background, ir-lighting.
Получено 07.04.10

читать описание
Star side в избранное
скачать
цитировать
наверх