Jan T. Grusznic, a&s Polska

Systemy ochrony obwodowej są wykorzystywane do zabezpieczania nieruchomości, majątku i osób przebywających na terenie. Takie rozwiązania były szeroko stosowane przede wszystkim w obiektach wojskowych. Obecnie ochrona obwodowa jest równie powszechna w obiektach cywilnych.

Do ochrony obwodowej (perymetrycznej) można użyć różnych urządzeń, systemów i technologii – nie istnieje jedno uniwersalne rozwiązanie choćby ze względu na specyficzne wymagania każdego obiektu.

Warstwy ochrony

Ochrona warstwowa to koncepcja, zgodnie z którą zastosowanie wielu niezależnych warstw jest lepsze niż wprowadzenie nawet bardzo silnego, ale tylko pojedynczego mechanizmu ochrony. Koncepcja ta, bardziej znana z cyberbezpieczeństwa, od lat jest z powodzeniem stosowana także w naszej branży. Warstwy mogą mieć charakter techniczny i proceduralny. Działanie ochrony obwodowej dobrze przedstawia idea „pierścieni ochrony” otaczających cel potencjalnego ataku.

Idea polega na utrzymaniu ciągłości ochrony zapewnianej przez pozostałe rozwiązania, gdy jedno z nich zostanie ominięte. Skuteczna ochrona obwodowa często jest wielowarstwowa i wielowymiarowa. Zastosowanie ochrony warstwowej pomaga w odpowiednim przygotowaniu koncepcji zabezpieczenia. Strategia ta obejmuje ludzi, procesy i technikę, mając na celu zmniejszenie ryzyka zagrożeń poprzez zastosowanie tzw. metodyki 5D (rys. 1): Deter (Odstraszanie), Detect (Wykrywanie), Deny (Odmawianie), Delay (Opóźnianie), Defend (Obrona).

1 Odstraszanie – Deter

Jednym z celów ochrony obwodowej jest zniechęcenie intruza do podjęcia próby wtargnięcia na chroniony teren. Odstraszanie jest zabiegiem psychologicznym – jeśli ogrodzeniowy system ochrony jest odporny, do naruszenia może nie dojść. Odstraszanie zaczyna się w najdalszej możliwej odległości od chronionych zasobów i obejmuje kombinację różnych elementów konstrukcyjnych, takich jak utrudniające dostęp bariery fizyczne i zabezpieczenia mechaniczne. Mają one znaczny potencjał zniechęcania intruzów, a jednocześnie mogą stanowić konstrukcję do rozmieszczenia znaków/symboli bezpieczeństwa, które wzmacniają przekaz. Współpracując z widocznymi kamerami VSS, oświetleniem i nagłośnieniem, stanowią skuteczny środek odstraszający. Badania pokazują, że obecność kamer zmniejsza liczbę wtargnięć o 13% w porównaniu z obszarami ich pozbawionymi.

2 Wykrycie – Detect

Jak najwcześniejsze wykrycie nieautoryzowanego wtargnięcia na obszar chroniony jest sprawą kluczową do skutecznego zatrzymania dalszego rozwoju wypadków. Tu najważniejszą rolę odgrywają zewnętrzne elektroniczne urządzenia detekcyjne systemu ochrony obwodowej (Perimeter Intrusion Detection System – PIDS), które zapewnią wczesne wykrycie intruzów. Współpracujący z nim system dozoru wizyjnego umożliwia wizualną weryfikację zdarzenia i ocenę pod kątem podejmowanej reakcji.

3 Odmowa – Deny

Taktyka odmowy dostępu ma na celu zatrzymanie osób nieupoważnionych na zewnątrz chronionego obiektu, przy jednoczesnym umożliwieniu wejścia osobom lub wjazdu pojazdom upoważnionym. Stosowana w tym celu technika ochronna obejmuje ogrodzenia, bariery mechaniczne oraz elektroniczne systemy kontroli dostępu, w tym urządzenia odczytujące tablice rejestracyjne pojazdów montowane przy bramach wejściowych i wjazdowych. W konwencjonalnej kontroli dostępu korzysta się z posterunków ochrony fizycznej stałej (OFS) niezbędnych, gdy jest wymagana natychmiastowa reakcja na miejscu zdarzenia.

4  Opóźnienie – Delay

Poprawny projekt, dokładnie wykonana instalacja i właściwa struktura systemów ogrodzeniowych utrudniają wtargnięcie intruza na chroniony teren. Ochrona wielowarstwowa ma na celu opóźnienie nieautoryzowanej próby uzyskania dostępu, co pozwala na zbudowanie strategii skutecznego reagowania udaremniającej penetrację. W tym celu stosuje się różne rozwiązania zabezpieczające – mechaniczne (np. ogrodzenie) oraz elektroniczne (detektory PIDS) – które mają spowolnić działania intruza.

5  Obrona – Defend

To ostatnia warstwa strategii bezpieczeństwa, kiedy zespół pracowników ochrony powstrzymuje intruza, który już wtargnął na teren. Może nim być człowiek, ale też urządzenie (np. bezzałogowy statek powietrzny) lub zwierzę. Systemy obronne i detekcyjne powinny być tak zaprojektowane, by wspierać skuteczne wykonywanie działań pracowników. Szybka reakcja na incydent naruszenia strefy perymetrycznej wymaga znajomości topografii chronionego obiektu. Zastosowane rozwiązania powinny więc zapewniać świadomość sytuacyjną (czas, lokalizacja i ogólny opis incydentu). Wsparcie systemu dozoru wizyjnego, obrazowanie radarowe czy z drona (np. na uwięzi) to najlepsze sposoby, aby poznać zakres i okoliczności naruszenia i przyspieszyć reakcję.

Koncepcja systemu ochrony obwodowej

Dostępność i złożoność elektronicznych systemów zabezpieczeń znacząco wzrosła w ostatnich latach, wpływając na sposób definiowania systemu ochrony obwodowej (PIDS) przede wszystkim w aspekcie zaawansowania zastosowanych w nich rozwiązań technicznych. Branie pod uwagę głównie tego aspektu zbyt często prowadzi do wdrożenia rozwiązania droższego niż planowano, niedostosowanego do zagrożeń w obiekcie i nieefektywnego. Rodzaj i liczba zastosowanych urządzeń powinna wynikać z przeprowadzonej analizy zagrożeń (obligatoryjnej dla obiektów podlegających obowiązkowej ochronie). To niezbędny element koncepcji zabezpieczenia, pozwalający określić rzeczywiste zagrożenia oraz słabe i mocne punkty ochrony wynikające ze specyfiki obiektu, a także inne czynniki mające wpływ na jego bezpieczeństwo. Dopiero później można przystąpić do doboru urządzeń i oceny kosztów w celu określenia najlepszego rozwiązania zgodnego z szacowanym budżetem.

Docelowo w pełni funkcjonujący system ochrony obwodowej powinien stale dozorować strefę perymetryczną i inne wyznaczone obszary przy użyciu techniki bez potrzeby ciągłego monitorowania ich przez człowieka. Zakres działania PIDS natomiast powinien obejmować wykrywanie, lokalizowanie, ocenę i możliwość alarmowania w czasie rzeczywistym oraz stanowić narzędzie świadomości sytuacyjnej (rys. 2).

W ramach PIDS można zastosować wiele rozwiązań. Każde z nich ma zalety i wady, dlatego należy je dobierać do rodzaju obiektu, sposobu ochrony, warunków środowiskowych czy ukształtowania terenu. Nie każda może wszędzie znaleźć zastosowanie, każdą natomiast można zastosować niezależnie lub w połączeniu z innymi rozwiązaniami w celu poprawy jakości i czasu detekcji.

Napłotowe systemy ochrony obwodowej

To rozwiązania oparte na kablach sensorycznych instalowanych na ogrodzeniu w celu wykrywania przypadków wspinania się po nim, przecinania, podnoszenia lub innego manipulowania przy nim. Jednym z takich rozwiązań jest światłowodowy kabel sensoryczny składający się z elementów aktywnych, przesyłających wiązkę światła przez kabel umieszczony wzdłuż ogrodzenia. Wibracje ogrodzenia wywołane przez intruza zakłócają optykę światłowodu, co jest natychmiast rozpoznawane. Inną możliwością jest zastosowanie kabla z wbudowanymi akcelerometrami zdolnymi do wykrywania wibracji wzdłuż linii ogrodzenia. Ciekawym rozwiązaniem jest mikrofonowy kabel sensoryczny wrażliwy na dźwięki.

Systemy światłowodowe i akcelerometryczne

Systemy mikrofonowe

Jednostki sterujące we wszystkich wymienionych systemach wykorzystują cyfrowe przetwarzanie sygnału i algorytmy pozwalające zminimalizować uciążliwe zakłócenia spowodowane naturalnymi zjawiskami (wiatr, deszcz czy ruch pojazdów), jednocześnie alarmując o potencjalnych naruszeniach, jeśli sygnał przekracza określone warunki i progi.
Tego typu systemy mogą być stosowane w przypadku bardzo dużych stref detekcji lub na bardzo długich odcinkach.

O ile systemy światłowodowe i akcelerometryczne pozwalają zlokalizować obszar alarmu z dokładnością do 3 m od zakłócenia, o tyle systemy mikrofonowe mają zazwyczaj jedną strefę dla dużych odległości, co utrudnia ocenę konkretnego miejsca alarmu ze względu na niski poziom rozdzielczości. Wszystkie trzy wymienione rozwiązania są podatne na uciążliwe alarmy spowodowane naruszeniem ogrodzenia przez zwierzęta, silny wiatr, ulewny deszcz, śnieg czy grad. Ponadto są one skuteczne tylko wtedy, gdy intruz ma fizyczny kontakt z ogrodzeniem. System nie zareaguje, jeśli linia ogrodzenia nie zostanie fizycznie poruszona.

Bariery mikrofalowe (MV) i podczerwieni (IR)

Bariery skutecznie wykryją chodzących, biegnących lub czołgających się ludzi. Nadajnik i odbiornik bariery mikrofalowej są umieszczane naprzeciw siebie, często w znacznej odległości. Według niektórych producentów maksymalny użytkowy zasięg barier mikrofalowych wynosi do 250 m. Bariery MV generują pole elektromagnetyczne między nadajnikiem a odbiornikiem, tworząc niewidoczną objętościową (przestrzenną) strefę detekcji. Te rozwiązania są skuteczne w ochronie obszarów otwartych, bram lub wejść na teren oraz dachów. Dają wysokie prawdopodobieństwo wykrycia i niski poziom fałszywych alarmów. Jednocześnie są odporne na deszcz, mgłę, wiatr, kurz, padający śnieg i skrajne temperatury.

Bariery mikrofalowe i podczerwieni

Bariery mikrofalowe nie sprawdzą się w ochronie wąskich stref (poniżej 2 m), do których poleca się bariery podczerwieni. Te są dobrym rozwiązaniem do ochrony linii ogrodzeń i bram oraz kurtynowego zabezpieczenia obiektu, okien i murów. Składają się z dwóch elementów: nadajnika transmitującego wiązkę podczerwieni oraz odbiornika, tworząc w ten sposób obwód wyzwalający. Alarm wywołuje przecięcie wiązki. Aby zapobiec fałszywym wzbudzeniom, wiązki IR mogą być programowo grupowane. Wówczas krótkie przesłonięcie pojedynczej wiązki nie wywołuje alarmu, ale wywoła go przecięcie dwóch wiązek lub przekroczenie minimalnego czasu przecięcia jednej z nich.

Systemy detekcji zakopywane w ziemi

Typowe systemy detekcji zakopywane w gruncie działają na zasadzie wykrywania wibracji lub zaburzeń objętościowych pól elektromagnetycznych. Składają się z okablowania detekcyjnego schowanego pod powierzchnią gruntu wzdłuż granicy terenu. Kabel wykrywający wibracje przenosi sygnał (elektryczny lub optyczny) o określonej częstotliwości. Jeśli obszar nad nim zostanie naruszony, częstotliwość przesyłanego sygnału zmieni się, co system przekształca w sygnał alarmu. W przypadku systemów wolumetrycznych sygnał przesyłany przez zakopany kabel tworzy niewidzialne elektromagnetyczne pole detekcji wrażliwe na zakłócenia spowodowane przez obiekt przechodzący bezpośrednio nad kablem lub w odległości 1,5 m z obu jego stron. Systemy te umożliwiają uzyskanie bardzo precyzyjnego obszaru detekcji, ale mają tę wadę, że kabel musi zostać fizycznie przeniesiony, jeśli obszar detekcji się zmieni.

Systemy detekcji zakopywane w ziemi

Problemem jest też to, że mogą generować alarmy spowodowane przesunięciem gruntu, zalaniem wodą i innymi zmianami. Mimo że systemy te można dostroić tak, aby ignorowały obiekty poniżej określonego ciężaru, nie są one w stanie odróżnić np. człowieka od dużego zwierzęcia. Mogą być również narażone na wibracje spowodowane pobliskim ruchem ulicznym lub dużymi pojazdami i są podatne na zakłócenia EMI i RF. Rozwiązań tych zwykle nie stosuje się w przypadku długich obwodów ze względu na koszty instalacji.

Systemy radarowe

Radary zapewniają dozór obszaru w czasie rzeczywistym, wykrywają i śledzą obiekt w każdych warunkach atmosferycznych. Zastosowane jako element ochrony obwodowej PIDS mogą efektywnie dozorować znaczny teren, wykrywać i śledzić obiekt zbliżający się do granicy zabezpieczonego obszaru i dostarczać na bieżąco informacje o jego dokładnej lokalizacji. Stanowią atrakcyjną pozycję produktową ze względu na ich wysoką efektywność pokrycia (tj. wielkość dozorowanego obszaru do kosztów).

Radary

Najlepszym miejscem ich instalacji jest duży otwarty teren. Zaletą radaru w porównaniu z omówionymi wcześniej rozwiązaniami jest możliwość wykrycia potencjalnego intruza poza chronionym obwodem, co pozwala na szybką reakcję dotyczącą ewentualnego zagrożenia.
Radar zapewnia wysoki poziom detekcji naruszeń i umożliwia ich ocenę. Zaawansowane algorytmy już teraz klasyfikują obiekt na podstawie skutecznej powierzchni odbicia (Radar Cross Section – RCS) i prędkości przemieszczania. Informacje o wykryciu przez radar można wykorzystać do skierowania kamery PTZ w miejsce wykrytego obiektu i w ten sposób śledzić intruza.

Kamery dozorowe

Połączenie kamer do dozoru wizyjnego oraz oprogramowania do detekcji ruchu poszerzyło zakres i możliwości rozwiązań ochrony obwodowej, umożliwiając przejście od prostej detekcji do złożonej analizy wtargnięć. Kamery termowizyjne powiązane z narzędziami do analizy wideo mogą zapewnić skuteczny dozór i monitoring w każdych warunkach oświetleniowych oraz w niemal każdych warunkach atmosferycznych. Za ich pomocą możliwe jest rozróżnienie rodzajów obiektów, przesłanie powiadomienia alarmowego na podstawie określonego zbioru warunków, takich jak kierunek i prędkość przemieszczania się osoby lub pojazdu.

Kamery wizyjne również dają taką możliwość (choć nie są w stanie wykrywać obiektów z takiej odległości, z jakiej umożliwiają to kamery termowizyjne), ale potrzebują źródła światła. Kamery termowizyjne natomiast nie dorównują kamerom światła widzialnego pod względem stopnia odwzorowania szczegółów do oceny i identyfikacji. Dlatego często łączy się oba rodzaje urządzeń. Kamera termowizyjna odpowiada za detekcję i alarmy, a kamera pracująca w paśmie widzialnym zapewnia szczegółowość niezbędną podczas śledzeniu celu.

Kamery wizyjne

Kamery termowizyjne

Wymienione w artykule systemy nie zamykają zbioru rozwiązań stosowanych w ochronie obwodowej – stanowią „wyciąg” najczęściej stosowanych. Coraz częściej do ochrony perymetrycznej są wykorzystywane także drony zdolne do monitorowania obszaru wokół obiektu. Bezzałogowy pojazd wyposażony w kamery wysokiej rozdzielczości może być zdalnie sterowany przez operatora kontrolującego sytuację w czasie rzeczywistym z dowolnego miejsca na świecie. Drony są również bardzo skutecznym narzędziem do szybkiego reagowania w przypadku alarmu. Mogą błyskawicznie przemieścić się do miejsca zdarzenia, przesyłając operatorowi obraz sytuacji. Niestety, drony są stosowane nie tylko przez służby ochrony. Drugą stroną medalu jest wykorzystywanie bezzałogowych statków powietrznych przez przestępców. W odpowiedzi na to powstały… systemy antydronowe, które również mogą stanowić element ochrony perymetrycznej.

Pamiętajmy przy tym, że to służby ochrony obiektu pozostają najważniejszym elementem systemu ochrony i twórzmy nowoczesne zabezpieczenia wedle zasady: „Człowiek bez techniki jest bezbronny, technika bez człowieka jest bezużyteczna”.

Rozwiązania do ochrony perymetrycznej prezentujemy na str. 64 nr 2/2023 “a&s Polska”.

Zobacz inne artykuły tego autora:
Odczyt tablic rejestracyjnych – przegląd rozwiązań
Świadomość sytuacyjna
Radary i lidary w systemach zabezpieczeń
ANPR bez tajemnic. O poprawnej instalacji systemów do odczytu tablic rejestracyjnych
Na układy nie ma rady. Kryzys w dostawach mikroprocesorów