CC BY
42
М.Ю. Пакляченко, А.А. Толстых
кандидат технических наук
ИТЕРАЦИОННЫЙ АЛГОРИТМ РАССТАНОВКИ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ БЕЗОПАСНОСТИ НА ПРИМЕРЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОХРАНЫ ОБЪЕКТА ТОРГОВЛИ
AN ITERATIVE ALGORITHM FOR THE TECHNICAL SECURITY EQUIPMENT POSITION EVIDENCE FROM THE SECURITY OF THE RETAIL OUTLET OBJECT
В статье приводится обоснование эффективности применения технических средств и систем безопасности для обеспечения охраны объектов различных форм собственности при минимальных требованиях в части размещения охранного оборудования. Предложен математический алгоритм, обеспечивающий решение задачи рационального расположения охранных извещателей на заданном пространстве защищаемого помещения. На примере организации охраны объекта торговли исследована специфика работы алгоритма, приведено описание его пошаговой работы и выполнена оценка полученных результатов.
The article deals with the substantiation for the utilization efficiency of technical security equipment and systems to ensure objects protection of various form of property with minimum requirements in terms of the equipment placement. A mathematical algorithm providing the problem of rational annunciator in a given space of the protected premises is proposed. The specifics of the algorithm's operation via the example of the retail outlet object security arrangements are investigated, a description of its stepwise operation is presented, the results obtained are evaluated.
Введение. Прошедшее десятилетие отмечается интенсивным внедрением систем охранной и охранно-пожарной сигнализации (СОС и СОПС соответственно) в составе комплексных систем безопасности (КСБ) на объектах различных форм собственности и, как следствие, увеличением номенклатуры и вида технических средств охраны (ТСО). Указанные системы являются одним из наиболее надежных способов противодействия
имущественным и другим подобным деяниям криминального характера. В сфере управления наблюдается стабильная тенденция, направленная на минимизацию влияния «антропогенного фактора» в области принятия решений о задействовании сил и средств реагирования на угрозы безопасности защищаемых объектов [1, 2]. Таким образом, имеет место делегирование КСБ и формирующим их ТСО основных целевых задач обнаружения проникновения (попытки его реализации) и идентификации нарушителя. Подобные факторы поставили перед разработчиками и проектировщиками КСБ ряд приоритетных задач обеспечения надежности в работе ТСО.
В действующей нормативной и нормативно-технической документации [3, 4] четко обозначены требования к минимально необходимому составу, функциональным характеристикам, конструкции, надежности и иным свойствам ТСО. Подобные условия определяются на основании результатов оценки защищаемого объекта, учитывающих его значимость в зависимости от вида и количества сосредоточенных ценностей, последствий от реализации возможных посягательств преступного характера на них, сложности обеспечения требуемой степени надежности охраны. Указанные требования отражены преимущественно в национальных, международных и межгосударственных стандартах, технических условиях и технических заданиях на проектирование конкретной системы, а также в конструкторской и эксплуатационной документации. При этом не существует правил и требований, строго определяющих место расположения каждого ТСО, имеются лишь рекомендации по их установке и обеспечению устойчивого функционирования, которые отражены в руководствах по эксплуатации, паспортах устройств или памятках по их установке и настройке.
Как правило, процесс выбора мест размещения ТСО на защищаемых объектах не предполагает строго регламентированной последовательности типовых действий. Он носит творческий характер, который определяется профессионализмом и опытом лиц, осуществляющих проектирование и монтаж КСБ, а также учитывает конструктивные и объемно-планировочные особенности защищаемого помещения, основные технические данные и характеристики ТСО.
Все вышесказанное обосновывает актуальность научных исследований в области оптимизации процессов разработки и проектирования, монтажа и пуско-наладки, а также последующей эксплуатации КСБ, оценки их надежностных характеристик и показателей. Так, одним из востребованных направлений научно-исследовательских изысканий на этапах проектирования и проведения монтажных работ является решение задачи рационального размещения ТСО, при котором оптимизированы их количество, а также параметры зоны обнаружения (ЗО) на охраняемом пространстве закрытого помещения.
Разработка алгоритма расстановки технических средств безопасности на объекте. Рассмотрим предлагаемый алгоритм оборудования мест установки охранных извещате-лей на примере заданного объекта — торгового зала ювелирного магазина (рис. 1).
Метод решения задачи рационального размещения охранных извещателей, используемый в предлагаемом алгоритме, является итерационным с критерием остановки. Для корректной работы алгоритма предполагается использование набора фиксированных параметров, не изменяющихся на протяжении всех итераций. В таблице приведен перечень указанных параметров с их кратким описанием и областью значений.
Рис. 1. 3D модель торгового зала ювелирного магазина
Фиксированные параметры алгоритма
№ п/п Параметр Описание Область значений
1 i Характеризует долю пространства охраняемого помещения, находящуюся вне зоны контроля. Позволяет обозначить площадь «мертвой зоны». Является одним из критериев остановки итераций. [0,5, 1,0]
2 h Характеризует высоту, на которой происходит отображение трехмерного пространства на плоскость (план объекта). [о, К], на — высота помещения
3 çv..çn еФ Набор технических характеристик и параметров охранных извещателей. Включает в себя: - описание геометрии ЗО; - способ установки ТСО; - возможность совместной работы охранных извещате-лей, основанных на разных физических принципах обнаружения угрозы. V
4 z Шаг координатной сетки, накладываемый на двумерный план охраняемого помещения. Характеризует точность расстановки охранных извещателей и количество вычислительных операций, необходимых для корректной работы алгоритма. Г 1 1 1 1 ] |_10 ' 1000 _Т 1 — порядок линейных размеров помещения
5 k Характеризует время работы алгоритма и его вычислительную сложность. Является одним из критериев остановки итераций (максимальное число итераций). > 106
Следует отметить, что область определения параметров z и k формировалась эмпирически. Размер контролируемой ЗО, отраженный на плоскость, представляет собой некоторый геометрический примитив.
Постановка задачи. Как правило, большинству охранных извещателей, наиболее часто используемых при проектировании КСБ или СОС/СОПС, свойственны три основные формы ЗО: вертикальная коническая, горизонтальная коническая и сферическая [5, 6]. Для ТСО, закрепленных вертикально и имеющих коническую (вертикальную) ЗО, проекция зоны на план пространства закрытого помещения будет являться кругом: d (h - h)
dn = d^h-hil, 0)
где dn — диаметр контролируемой зоны на высоте h от пола; d — диаметр контролируемой зоны согласно техническим параметрам извещателя; h — высота, соответствующая контролируемому диаметру d.
В работе использовались параметры охранных извещателей с вертикальной конической ЗО.
Задача размещения на плоскости пересекающихся ЗО ТСО с условием их минимального количества предполагает выдвижение требований к доле «мертвой зоны», которая должна быть меньше или равна
min Nf ( х, y, N )<С, (2)
где N — количество охранных извещателей; x, y — координаты расположения извеща-телей на плоскости пространства закрытого помещения.
Пусть метрика на пространстве, отражающая относительное перекрытие площади помещения ЗО, имеет вид
1 N и
f ( *,=}- X , (3)
Sp i=\
где S x,y — площадь одной ЗО; Sp — площадь охраняемого помещения; U подразумевает операцию объединения областей, с целью избежать многократного учета пересекающихся площадей разных ЗО.
Следует отметить существенный недостаток введенной метрики — эквивалентность ЗО между собой по степени важности на всем пространстве защищаемого помещения. Так, применительно к конфигурации защищаемого помещения (торговый зал ювелирного магазина) секторы с витринами, кассой, мебелью для посетителей, пустые пространства зала будут равнозначно перекрываться ЗО охранных извещателей, что, в принципе, нерационально. Для разграничения зон охраняемого помещения необходимо ввести взвешенную метрику.
Задание приоритетности секторов внутри охраняемого помещения реализуется посредством коэффициентов
Л = {Л,---Л}, (4)
где n — количество классов охраняемых секторов.
В качестве примера положим n = 3, тогда: \ соответствует пустому пространству
(низший класс); Хг — входным дверям, окнам, иным участкам проникновения на охраняемый объект; Хъ — участкам помещения, требующим максимального контроля (сектора, на которых размещены кассовый аппарат и витрины с ювелирными изделиями).
Для визуализации секторного представления защищаемого помещения производится вычисление соответствующей маски на плане объекта, где каждому из трех классов охраняемого сектора соответствует определенная штриховка (рис. 2).
Точность маски определяется параметром координатной сетки к, накладываемой на план помещения, который характеризует расстояние между узлами.
Модифицируем метрику, определенную в (3), с учетом введения классов приоритетности охраняемых секторов:
1 . 1 . 1 . f (*• * N)= -г + S- + S-■ (5)
Следует отметить, что подобное суммирование учитывает объединение площадей ЗО.
Алгоритмизация поиска оптимального месторасположения ТСО. На рис. 3 приведена блок-схема предлагаемого алгоритма оборудования мест установки охранных извещателей.
Рис. 2. Визуализация секторов помещения с различными коэффициентами
приоритетности
/ Ч
Цикл 1
4. Изменение положения охранных извещателей
Т
Уменьшение количества охранных из-вещателей
Конец
Рис. 3. Блок-схема алгоритма
Раскроем содержание этапов работы алгоритма.
На шаге 1 фиксированные параметры и данные о защищаемом объекте поступают на обработку.
На шаге 2 происходит вычисление проекций ЗО ТСО (1) с учетом вычисленной проекции плана помещения. При наложении координатной сетки на план выбирается ее масштаб 2, далее происходит наложение маски приоритетности секторов пространства охраняемого помещения на узлы координатной сетки. Ячейка, располагающаяся у узла, копирует значение его приоритета относительно своего левого верхнего угла (рис. 4).
На шаге 3 инициируется случайная расстановка числа N охранных извещателей. Значение точки поиска в пространстве количества извещателей для предлагаемого алгоритма непринципиально. Инициализация заведомо меньшим числом ТСО относительно оптимального приведет к тем же результатам, что и инициализация заведомо большим числом N.
Значение приоритетности — 1
Значение приоритетности — 2
Значение приоритетности — 3 Рис. 4. Приоритет секторов пространства в зависимости от приоритета узлов
Начальные координаты расстановки охранных извещателей выбираются следующим образом:
1. Для первого извещателя определяются случайные координаты из нормального распределения, ограниченного размерностью помещения.
2. Для последующих ТСО координаты подбираются из того же распределения, при этом реализуется проверка на коллизию в размещении извещателей.
Шаг 4 содержит процедуру изменения позиции каждого охранного извещателя относительно предыдущей итерации. Методика изменения позиции описывается следующими соотношениями для вычисления направления смещения ТСО на текущей итерации:
_ N _.77
и = -^{х-х1,у-у1), ия=щ, (6)
где U — направление изменения положения датчика; i — индекс координат остальных ТСО; Un — нормированное значение направления; |£/| — длина вектора U .
В приведенной формуле подразумевается векторная сумма полученных векторов, отрицательный знак обращает результирующий вектор.
На шаге 5 реализуется вычисление метрики (5). Следует отметить, что влияние приоритетности секторов пространства вычисляется наложением маски на вычисленную площадь.
Далее происходит проверка критерия остановки работы алгоритма. При выполнении условия f (х, y, N) < Ç количество извещателей уменьшается на единицу.
Исследование рабочих характеристик разработанного алгоритма применительно к задаче построения СОС торгового зала ювелирного магазина имеет следующие графические результаты (рис. 5).
Отметим, что алгоритм сходится к приблизительно идентичным конечным местам расположения охранных извещателей в заданном помещении, однако явно присутствует влияние выбора начальных фиксированных параметров.
Заключение. Разработанный алгоритм позволяет вычислить оптимальное количество извещателей и места размещения ТСО на защищаемых объектах различной геометрии. Полученные результаты о размещении ТСО согласуются с отраслевыми рекомендациями по установке указанного оборудования на защищаемых объектах, соответствуют значениям рекомендованных расстояний между элементами СОС.
Рис. 5. Рассчитанные оптимальные места установки охранных извещателей защищаемого помещения (при Ç = 0,1 )
Преимуществами алгоритма являются универсальность (допускается работа с различными параметрами извещателей) и реализуемость в виде программного продукта (программа автоматизации процесса расстановки ТСО).
Алгоритмическим недостатком решения задачи о размещении ТСО на периметре заданного объекта с точки зрения технической реализации является необходимость вычисления площади перекрытия для каждого класса в отдельном цикле. Указанный недостаток может быть устранен введением буферной памяти для хранения и маркировки уже вычисленных зон.
В дальнейшем планируется выполнить анализ влияния фиксированных параметров алгоритма на его эффективность, вычислительную скорость, устойчивость и сходимость.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ахлюстин С. Б., Булгаков О. М. К вопросу формализации антропометрических параметров эргатических моделей безопасности // Вестник Воронежского института МВД России. — 2010. — № 1. — С.131—137.
2. Рогожин А. А. Оценка надежности интегрированных систем безопасности охраняемых объектов // Радиолокация, навигация, связь : сборник трудов XXIII Международной научно-технической конференции. Т. 1. — Воронеж : Научно-исследовательские публикации, 2017. — С. 31—35.
3. Инженерно-техническая укрепленность и оснащение техническими средствами охраны объектов, квартир и МХИГ, принимаемых под централизованную охрану подразделениями вневедомственной охраны. Ч. 1 : Методические рекомендации : Р 78.36.032-2013.
— Москва : НИЦ «Охрана», 2013. — 84 с.
4. Обследование объектов, принимаемых под охрану подразделениями вневедомственной охраны войск национальной гвардии Российской Федерации : методические рекомендации : Р 063-2017. — Москва : НИЦ «Охрана» Росгвардии, 2017. — 49 с.
5. Методическое пособие по выбору и применению пассивных оптико-электронных инфракрасных извещателей : Р 78.36.036-2013. — Москва : НИЦ «Охрана», 2013. — 195 с.
6. Применение радиоволновых и комбинированных извещателей с целью повышения обнаруживающей способности и помехозащищенности : методическое пособие : Р 78.36.022-2012. — Москва : НИЦ «Охрана», 2012. — 120 с.
REFERENCES
1. Akhlyustin S. B., Bulgakov O. M. K voprosu formalizatsii antropometricheskikh par-ametrov ergaticheskikh modeley bezopasnosti // Vestnik Voronezhskogo instituta MVD Rossii.
— 2010. — № 1. — S.131—137.
2. Rogozhin A.A. Otsenka nadezhnosti integrirovannykh sistem bezopasnosti okhranyaemykh ob''ektov // Radiolokatsiya, navigatsiya, svyaz' : sbornik trudov XXIII Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii. T. 1. — Voronezh : Nauchno-issle-
dovatel'skie publikatsii, 2017. — S. 31—35.
3. Inzhenerno-tekhnicheskaya ukreplennost' i osnashchenie tekhnicheskimi sredstvami okhrany ob''ektov, kvartir i MKhIG, prinimaemykh pod tsentralizovannuyu okhranu podrazdeleni-
yami vnevedomstvennoy okhrany. Ch. 1 : Metodicheskie rekomendatsii : R 78.36.032-2013. —
Moskva : NITs «Okhrana», 2013. — 84 s.
4. Obsledovanie ob''ektov, prinimaemykh pod okhranu podrazdeleniyami vnevedomstvennoy okhrany voysk natsional'noy gvardii Rossiyskoy Federatsii : metodicheskie rekomendatsii : R 063-2017. — Moskva : NITs «Okhrana» Rosgvardii, 2017. — 49 s.
5. Metodicheskoe posobie po vyboru i primeneniyu passivnykh optiko-elektronnykh in-frakrasnykh izveshchateley : R 78.36.036-2013. — Moskva : NITs «Okhrana», 2013. — 195 s.
6. Primenenie radiovolnovykh i kombinirovannykh izveshchateley s tsel'yu povy-sheniya obnaruzhivayushchey sposobnosti i pomekhozashchishchennosti : metodicheskoe
posobie : R 78.36.022-2012. — Moskva : NITs «Okhrana», 2012. — 120 s.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Пакляченко Марина Юрьевна. Старший преподаватель кафедры радиотехнических систем и комплексов охранного мониторинга. Кандидат технических наук. Воронежский институт МВД России. E-mail: [email protected]
Россия, 394065, г. Воронеж, проспект Патриотов, 53. Тел. (473) 200-52-84.
Толстых Андрей Андреевич. Преподаватель кафедры тактико-специальной подготовки. Воронежский институт МВД России. E-mail: [email protected]
Россия, 394065, г. Воронеж, проспект Патриотов, 53. Тел. (473) 200-53-91.
Paklyachenko Marina Yurievna. Senior lecturer of the chair of Radiotechnical Systems and Security Monitoring Complexes. Candidate of Technical Sciences.
Voronezh institute of the Ministry of the Interior of Russia. E-mail: [email protected]
Work address: Russia, 394065, Voronezh, Prospect Patriotov, 53. Tel. (473) 200-52-84.
Tolsykh Andrey Andreevich. Lecturer of the chair of Tactical and Special Disciplines. Voronezh Institute of the Ministry of the Interior of Russia. E-mail: [email protected]
Work address: Russia, 394065, Voronezh, Prospect Patriotov, 53. Tel. (473) 200-59-91.
Ключевые слова: итерационный алгоритм; оптимизация размещения; техническое средство охраны; система безопасности; объект торговли.
Key words: iterative algorithm; location optimization; technical security equipment; security system; retail outlet object.
УДК 004.021
