CC BY
142
Внешние электромагнитные воздействия на системы видеонаблюдения
Ключевые слова:
Видеонаблюдение, внешнее электромагнитное поле, система контроля, интеллигентное здание, величины полей.
Системы видеонаблюдения представляют собой систему приборов с персональными компьютерами, подверженными, как и любые другие, влиянию внешних электромагнитных полей. Объекты наблюдения находятся обычно не в самых защищённых от внешних воздействий местах, и нуждаются в защите, как от полей естественных источников, так и направленных воздействий злоумышленников. Главным путём проникновения посторонних токов и напряжений в компьютерные цепи являются соединительные кабели. Системы контроля за работой компьютеров также подвержены воздействию помех различного происхождения. Компоненты компьютера и другое оборудование в компьютерной системе в свою очередь также излучают, и возникает возможность перехватить команды. В так называемых "интеллигентных" зданиях распространена система распределённого контроля за компьютерами, которая работает на уровне файлов в более усложнённых условиях. В работе рассмотрены возможные величины полей и наводок.
Соколов СА
В настоящее время системы видеонаблюдения переживают огромный рост буквально во всех сферах человеческой деятельности. Современные системы видеонаблюдения по существу представляют собой персональные компьютеры с операционной системой, периферийными и коммутационными интерфейсами. Как и компьютеры в локальньх сетях, они подвержены воздействию внешних электромагнитных полей. Поскольку эти объекты установлены обычно не в самых защищённых от внешних воздействий местах, и в то же время в связи с возрастающей интенсивностью и числом источников электромагнитных воздействий (не говоря о целенаправленном воздействии злоумышленников), они нуждаются в рассмотрении вопросов электромагнитных воздействий. При этом следует рассматривать как воздействие на подводящие проводники, в том числе и по цепи питания, так и непосредственно на компьютеры.
Соединительные кабели являются главным путём проникновения посторонних токов и напряжений в компьютерные цепи. Вокруг заземляющих проводников и металлических конструкций, проводящих переходные токи, возникают магнитные поля, амплитуды которых могут достигать большой величины. С помощью экранов влияние можно уменьшить, однако защититься от магнитного поля значительно труднее чем от электрического. Особенно плохо металлы защищают от повторяющегося импульсного или от пульсирующего полей, так как ферромагнетики имеют свойство насыщения. Если период магнитных биений больше, чем время затухания вихревого тока, возникает переход от магнитной непрозрачности к полной магнитной прозрачности и проникновению неослабленного магнитного поля к защищаемым элементам. Проникающее поле может разрушить чувствительные элементы в электронных устройствах и даже пе-ремагнитить память. Нормальная работа компьютера прекращается при значениях магнитных полей (при установленных стенках на системном блоке) от 0.6 до 2.7 мТ при фронте импульса от 0.5 до1 мсек и длительности импульса порядка 1 мсек.
Решающее значение имеет фронт (скорость нарастания поля) импульса. При импульсах молнии фронт поля главного разряда имеет величину порядка 1.2-3 мкс, а при повторных разрядах менее 0.2 мкс. В то же время искусственно созданные импульсы поля могут иметь фронт, измеряемый наносекундами. При длительности фронта порядка 10-20 нс нарушение работы компьютера происходит при амплитуде магнитного поля меньшей 2.7 мТ.
При воздействии импульсного электрического поля с величиной 14 кВ/м и длительности порядка 1000 нс также происходит нарушение работы компьютера, нарушается работа дисплея. Необратимые изменения происходят при магнитном поле свыше 2.9 мТ и электрическом поле свыше 20 кВ/м.
Существуют системы контроля за работой компьютеров с помощью микроэлектронного контроллера, работающего при низком напряжении. К сожалению, часто поблизости находятся и устройства высокого напряжения и устройства с большими протекающими токами (например, молниеотвод). Вдобавок контроллер часто связан с уровнем компьютеров длинными проводами, которые подвержены помехам различного происхождения вплоть до статических разрядов. Абсолютная защита чувствительных компонентов очень затруднительна. Экранирование должно иметь величину порядка 80 дБ. Однако существует несколько возможностей, таких как оптические изоляторы, изолирующие трансформаторы и т.д С появлением так называемых "интеллигентных" зданий вместо традиционного централизованного контроля компьютерных систем получает распространение система распределённого контроля, которая работает на уровне файлов и по сравнению с системой централизованного контроля работает в более усложнённых условиях.
Если длина соединительной витой пары составляет 30 см, то при напряжённости импульсного электрического поля Е = 12 кВ/м и длительности импульса около 1 мсек максимальное наведённое напряжение на нагрузке составит примерно 3 вольта.
Обычно размеры контролирующей системы малы, и наводки в её цепях также невелики.
Чтобы надёжно обезопасить их от помех, проникающих через кабели, входящие и выходящие экранированные кабели теоретически могут быть снабжены фильтрами, но на практике фильтры являются сложными устройствами и стоят дорого. Эффективную защиту обеспечивает заключение кабеля в металлическую трубу.
Таким образом, система контроля наряду с самими компьютерами весьма чувствительна к импульсным помехам . Электрическое поле величиной выше 12.5 кВ и магнитное поле с амплитудой 2.7 мТ вызывает нарушение работы компьютера и системы контроля. Если в качестве линии связи используется незащищённая витая пара, то помехи в компьютерах начинаются уже при величине электрического поля 60 В/м.
Однако компьютеры не только подвержены воздействию помех, но и сами создают помехи. Всё электронное оборудование, в том числе и компьютерные терминалы излучают электромагнитные поля. Эти излучения не только вызывают помехи действию другого электронного оборудования, но также создают утечку информации, так как могут быть "захвачены" сфокусированной антенной, нацеленной на помещение, где установлен компьютер.
Хорошо известно, что все компоненты компьютера излучают, и теоретически возможно перехватить команды. Силовые и заземляющие линии, кабели связи, периферийное и другое оборудование в компьютерной системе являются источниками излучения. Среди них самым мощным источником эмиссии является видеодисплей вследствие высокого напряжения в катодной трубке. Следующие характеристики излучения получены из экспериментальных данных
62
Т-Сотт, #8-2012
1) Основной шум сосредоточен в низкочастотной области менее 10 кГц и около 100 МГц.
2) Энергия излучения от видеодисплея концентрируется на частоте между 10 кГц и 100 МГц, а также вблизи 150 МГц.
3) Излучение системного блока компьютера может быть найдено на частоте ниже450 МГц, где имеется несколько пиков амплитуды, в том числе на частоте 200 МГц и несколько гармонических компонент.
4) Разные типы компьютеров имеют сходные излучения.
Не существует заметной разницы в эмиссии излучения в различных направлениях.
Возникают задачи защиты информации, связанные с возможным искажением, уничтожением и блокированием информации при её передаче, обработке и хранении в условиях как естественного, так и преднамеренного электромагнитных воздействий. Воздействие может осуществляться непосредственно через поле или по цепям питания.
Внимание должно быть обращено на систему заземления объекта. Оборудование заземлений после ввода сооружения в действие недопустимо. Заземление должно оборудоваться в самой начальной стадии по возможности до строительства и составлять с системой соединительных проводников экранирующую сетку (так называемую клетку Фарадея).
Выводы. Системы видеонаблюдения нуждаются в анализе электромагнитной обстановки вблизи места наблюдения и оборудования защитных мер. Воздействующие поля могут создаваться не только молнией, линиями электропередачи или другими естественными источниками, но также статическими разрядами (в современных зданиях с пластмассовой отделкой), при которых могут возникать напря-
жённости полей до 20 кВ/м, а также злонамеренным воздействием преступников с помощью переносных высоковольтных генераторов.
Литература
1. Ершов ДИ, Лафишев М.А. Возможности систем видеонаблюдения и их защита от электромагнитных импульсов // 9-й международный симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. Труды симпозиума. 13-16 сентября 2011 г. — С-Пб., 2011. — С.489-490.
2. Mingxin Nie and oth. Investigation on characteristics of computer electromagnetic leakage based on GTEM measurement. Proceedings. Asia-Pacific Conference on Environmental Electromagnetics. CEEM 2003. — Hagzhou, Chine. — P617-620.
3. Cheng Gao and oth. Effects of pulsed magnetic field on personal computers. Proceedings. Asia-Pacific Conference on Environmental Electromagnetics. CEEM 2003. — Hagzhou, Chine. — P81-84.
4. Соколов СА. Электромагнитные воздействия на современную инфраструктуру Связи. М.: Медиа паблишер, 2009.
5. Акбашев Б.Б. и др. Исследование воздействия сверхкоротких электромагнитных импульсов на персональные компьютеры // Технологии ЭМС, 2006. — №2. — С.44-49.
6. Степанов П.В. Информационная структура интеллектуального здания и ЭМС. — НТК МИЭМ, 19-28 февраля 2001. — С.236-237.
7. Чермошенцев С.М. Защита информации в цифровых электронных средствах интеллектуальных зданий при электромагнитных воздействиях и излучениях. 9-й международный симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. Труды симпозиума. 13-16 сентября
2011 г. — С-Пб., 2011. — С.495-496.
External electromagnetic effects on CCTV
Abstract: Video surveillance systems are systems with personal computer that are exposed to influences of external electromagnetic fields. Objects of surveillance are found usually in the places that are not protected against external impacts, and these objects are in need of env'ronmental and radiation protection, protection against pointed influences of intruders, in need of antijam. Video cords are the main foreign currents and voltage penetration track into computer system. Control system of computer behav'or are exposed to various nature disturbances influences too. Circuit components and other facilities of system radiate by-tum too and a w'retap-ping opportunity arises. Distributed control system of computer behavor in the intelligent building operates at file level under close conditions. Feasible fields and interferences inductions sizes are examined in this report.
Keywords: Video survdllance, external electromagnetic field, control system, intelligent building, feasible field size.
T-Comm, #8-2012
6З
