Sistem de Acces Pentru Personal Autorizat Intr Un Perimetru Protejat
INTRODUCERE
Nevoia de pază și acces securizat într-un perimetru important din diferite puncte de vedere a fost din totdeauna o provocare pentru oameni. Plecând de la metode rudimentare – un gard înalt, un șanț cu apă, o capcană ascunsă în pământ, o funie prinsă de un clopot, – tehnica protejării unui perimetru la acces neautorizat a evoluat exploziv în secolul XX, urmare a descoperirilor din toate domeniile științelor exacte și aplicate. Deși inițial sistemele de identificare și autorizare a accesului au fost folosite numai în domeniul militar, dezvoltarea societății în ansamblul ei a făcut simțită nevoia introducerii unor proceduri de control al accesului, și deci implilicit și a identificării, în anumite încăperi, instituții sau chiar zone întinse de teren cum ar fi granița națională.
Practic, fără a intra în amănunt, un sistem modern ce asigură accesul personalului autorizat într-un perimetru protejat face următoarele operațiuni:
– supraveghează simultan mai multe puncte de acces legal, dar și zonele prin care accesul s-ar putea face dar este interzis (de exemplu geamuri deschise, guri de aerisire, garduri)
– identifică persoana care solicită accesul prin intermediul unor dispozitive de identificare personală ( vezi capitolul 4)
– permite sau nu accesul în funcție de rezultatul identificării sau și alte criterii (ora, data, condiții meteorologice, starea de alarmare)
– supraveghează zona protejată contra incendiilor, scurgerilor de substanțe toxice, radioactive, explozive sau de altă natură, în funcție de specific.
De aici reiese că fiabilitatea unui astfel de sistem este în primul rând dată de eficacitatea detectoarelor folosite. Ele pot introduce alarme false, își pot întrerupe funcția de detecție, făcând astfel sistemul ineficient.(vezi capitolul 1)
Un alt factor important pentru buna funcționare a unui sistem ce asigura accesul personalului autorizat într-un perimetru protejat este posibilitatea detectării nefuncționării terminalelor de detecție sau identificare, fie datorate canalului de legătură, fie datorate alimentării. (vezi capitolul 1 și capitolul 8) Este de la sine înțeles că terminalele semnalizează centralei de la distanțe ce pot depăși sute sau chiar mii de metri, fapt ce creează dificultăți tehnice in alimentare, comunicare și întreținerea sistemului.
În zilele noastre sistemele de acest gen își găsesc numeroase aplicații civile, începând de la banalele cartele de metrou sau de parcare, cărți de credit sau cartele telefonice, până la mult mai performantele sisteme de acces din marile aeroporturi ale lumii, sisteme ce nu detectează numai persoana ci și obiectele și substanțele chimice ce le-ar putea avea asupra sa. O descriere mai amănunțită asupra dispozitivelor ce sesizează explozibili, materiale radioactive, arme de foc, și diferite alte substanțe interzise se găsește în capitolul 2 – Sisteme de supraveghere a mediului.
Deși tehnologia permite decizia practic instantanee în anumite situații, factorul uman este încă de neînlocuit , având rolul instanței supreme, deoarece nici un dispozitiv din lume nu ar putea detecta grimasa cauzată de stres de pe fața unui terorist sau felul în care privește și se exprimă o persoană ce are gânduri sinucigașe. De asemenea funcționarea sistemului rămâne supervizată la nivel central de o echipă de specialiști ce îi asigură întreținerea software (noi versiuni de programe, rezolvarea unor situații de excepție gen “virusul mileniului”) si hardware, cu piese de schimb și noi tipuri de terimnale de control.
Pentru a înțelege mai bine funcționarea unui sistem de supraveghere și control al accesului, în capitolele următoare se va prezenta problematica specifica acestor sisteme.
CAPITOLUL 1
Caracteristicile detectoarelor
Proiectantul unui sistem de supraveghere poate spune de la început care sunt valorile periculoase ale parametrilor supravegheați. Acești parametrii pot fii de exemplu unghiul unei cuple, la deschiderea unei uși sau ferestre, nivelul sunetelor sau temperatura ambientală într-o încăpere, intensitatea unui fascicol de lumină, amplitudinea oscilațiilor, etc. De aceea, un element de supraveghere va avea în principiu o caracteristică de funcționare de tip RELEU. Cu alte cuvinte, el se poate afla în una din următoarele două stări:
– starea de veghe (valoarea parametrului urmărit se încadrează într-un interval admisibil prestabilit).
– starea de alarmă (parametrul are valori periculoase). Astfel de elemente de supraveghere locală, având o caracteristică de funcționare de tip releu, poartă numele de elemente detectoare, sau mai scurt, DETECTOARE.
Schema bloc a unui detector este prezentată în figura de mai jos:
Parametrul supravegheat este convertit de un senzor (traductor) în semnal electric, care este comparat cu o tensiune de referință. Blocul comparator are histerezis electric pentru a asigura imunitatea la zgomot a detectorului. Tot pentru a elimina efectele zgomotului asupra semnalului util se folosește un filtru trece-jos. În caz de alarmă, comparatorul comandă prin intermediul unor etaje de ieșire semnalizări locale și/sau la distanță, în funcție de principiul de protecție ales.
Pentru a acționa eficient, un detector trebuie să aibă următoarele caracteristici:
fiabilitate (durabilitate) mai buna ca a sistemului protejat;
funcționare în condiții specifice de mediu (temperatură, umiditate);
acțiune rapidă (față de regimul tranzitoriu al sistemului);
stabilitate în timp a elementului decizional (valoarea limită de referință);
specificitate (acțiune numai la parametrul supravegheat);
histerezis (pentru eliminarea comenzilor false sau oscilante);
imunitate la zgomot industrial;
energie pentru semnalizarea la distanță;
În afară de aceste caracteristici, unui detector i se pretinde și cerințe suplimentare, cum ar fi:
consum propriu redus;
semnalizarea stării de veghe (de bună funcționare);
simplitate;
depanare și întreținere ușoară;
cost scăzut.
Metode de supraveghere
În general mărimile care trebuiesc supravegheate se află la distanță față de locul în care se centralizează informațiile. Din acest motiv, între detector și postul central apare un element de conexiune, numit în mod curent LINIE DE LEGĂTURĂ. În funcție de principiul de transmisie ales există mai multe tipuri de linii: electrice, optice, radio, etc. Deoarece majoritatea liniilor folosite în diverse sisteme sunt de tip electric, vom analiza mai atent acest tip.
Supravegherea elementului detector de către postul central este condiționată în mod nemijlocit de calitatea liniei. Există defecte ale acesteia care pot împiedica total transmisia informației. Cele mai frecvent întâlnite sunt:
– linie întreruptă;
– linie în scurt-circuit;
– linie conectată la împământare.
Din acest motiv au fost imaginate metode de supraveghere simultană, atât a elementului detector, cât și a liniei.
Supravegherea în curent continuu
În figura alăturata se dă desenul simplificat al unei linii cu supraveghere în curent continuu. Pe aceiași linie se pot monta în paralel ieșirile mai multor detectoare, capabile să intre unul sau mai multe odată în stare de alarmă.
Supravegherea se face prin urmărirea valorii curentului de linie IL care poate avea mai multe valori , ca în grafic:
În starea de veghe, detectorul DETi are comutatorul Ki deschis. În această situație curentul de linie are în condiții normale valoarea:
,
În stare de alarmă, comutatorul Ki se închide iar valoarea curentului pe linie crește. Dacă linia este defectă valoarea curentului poate fi nulă (linie ruptă) sau foarte mare (linie în scurtcircuit).
Dacă pe linie sunt montate în paralel mai multe detectoare DET1…DETN, numărul Ki al detectoarelor aclanșate simultan poate fi determinat în urma măsurării curentului IL, știindu-se că valoarea lui crește direct cu acest număr. Alegând rezistențele Ri din detectoare egale cu RL, valoarea lui K se obține din ecuația:
,
Avantajul acestei metode îl constituie simplitatea. Dintre dezavantaje se poate menționa lipsa informației pentru identificarea detectoarelor în stare de alarmă.
Metoda de supraveghere în curent continuu este practicată de multe firme producătoare de echipamente detectoare, printre care și firma CERBERUS ce produce detectoare de fum prin ionizare.
Supravegherea în curent alternativ
Metoda supravegherii în curent alternativ constă in aplicarea pe linie a unei tensiuni alternative si folosirea unor detectoare ce au rezistența internă puternic neliniară, ca în figura.
Grupul Di – Ri își modifică valoarea rezistenței echivalente în funcție de polaritatea tensiunii de linie. În aceste condiții prin analiza formei de undă al curentului de linie se pot identifica mai multe stări, conform desenului. În stare de alarmă (detector acționat), cuplarea sarcinii Ri – Di pe linie generează un curent alternativ asimetric, având alternanța pozitivă cu amplitudinea mai mare ca cea negativă.
rețeaua electrică a liniei;
Detector acționat
Detector defect
Veghe
Linie în scurtcircuit
Faptul că amplitudinile celor două polarități diferă e datorat caracteristicii diodei Di care în polarizare directă are o rezistență echivalentă de ordinul a sute de ohmi iar polarizată invers blochează curentul.
Ideea generării unui curent de linie alternativ și asimetric aduce avantajul identificării unei stări suplimentare, detector defect. Mai precis, se pot construi detectoare care să testeze singure starea unor module componente (tensiunea unui bloc de acumulatori, funcționarea unui oscilator, etc.) și care să genereze în caz de avarie un curent de linie având alternanța negativă mai mare decât cea pozitivă, ca în figură. O astfel de formă de undă apare prin conectarea pe linie a unei sarcini de genul Ri –Di cu dioda poziționată invers.
Pe baza acestei metode, SIEMENS fabrică seria de sisteme de detecție MDL 2 000.
Supravegherea în curent continuu pulsatoriu
Această metodă folosește o linie de curent continuu și detectoare având schema bloc ca în figură:
Fiecare detector este echipat cu un etaj oscilator a cărui frecvență de oscilație este fixată de grupul exterior R1-C1. Atunci când parametrul detectat ia valori periculoase, puntea de detecție PD se dezechilibrează și comandă bascularea etajului comparator COMP.
variația pulsatorie a curentului
Acesta declanșează la rândul lui un monostabil a cărui durată de temporizare depinde de grupul R2-C2. Monostabilul este de obicei retrigerabil, adică atunci când impulsul de declanșare se repetă, temporizarea reîncepe la sfârșitul fiecărui impuls. Pe această durată la ieșirea porții ȘI-NU apare un tren de impulsuri care încarcă linia cu o sarcină suplimentară RS.
Conectând în paralel pe linie mai multe detectoare având constantele Ri-Ci diferite (deci frecvente de semnalizare diferite) postul central poate identifica după valoarea frecvenței detectorul acționat. Din acest motiv asemenea detectoare se mai numesc și IDENTIFICABILE. Un exemplu de detector identificabil integrat este circuitul ULX 2 601 A, realizat de firma SPRAGUE.
Detectoare adresabile
Metodă introdusă în anii “80, supravegherea prin detectoare adresabile transferă pe linia de legătură intre detector și postul central tehnica de comunicație numerică cu coduri de linie binare. faptul a devenit posibil datorită creșterii gradului de integrare în tehnologia MOS, odată cu scăderea consumului de curent la sub zece miliamperi. Apărute pe piața mondială în anii 1982-1984, detectoarele adresabile cuprind circuite integrate pe scară largă LSI, pe lângă funcția clasică de detecție având și alte funcții precum capabilitatea de a recunoaște o adresă din 256 posibile, recepția și emisia de mesaje codificate, funcții de autotestare, etc. Atât alimentarea cât și transmiterea informațiilor se face pe aceiași linie, cu o putere consumată ce nu depășește 1mW. Având aceste date disponibile, in aceasta lucrare se va arăta modul de implementare a unui sistem de control al accesului cu terminale adresabile.
Dgherea în curent alternativ
Metoda supravegherii în curent alternativ constă in aplicarea pe linie a unei tensiuni alternative si folosirea unor detectoare ce au rezistența internă puternic neliniară, ca în figura.
Grupul Di – Ri își modifică valoarea rezistenței echivalente în funcție de polaritatea tensiunii de linie. În aceste condiții prin analiza formei de undă al curentului de linie se pot identifica mai multe stări, conform desenului. În stare de alarmă (detector acționat), cuplarea sarcinii Ri – Di pe linie generează un curent alternativ asimetric, având alternanța pozitivă cu amplitudinea mai mare ca cea negativă.
rețeaua electrică a liniei;
Detector acționat
Detector defect
Veghe
Linie în scurtcircuit
Faptul că amplitudinile celor două polarități diferă e datorat caracteristicii diodei Di care în polarizare directă are o rezistență echivalentă de ordinul a sute de ohmi iar polarizată invers blochează curentul.
Ideea generării unui curent de linie alternativ și asimetric aduce avantajul identificării unei stări suplimentare, detector defect. Mai precis, se pot construi detectoare care să testeze singure starea unor module componente (tensiunea unui bloc de acumulatori, funcționarea unui oscilator, etc.) și care să genereze în caz de avarie un curent de linie având alternanța negativă mai mare decât cea pozitivă, ca în figură. O astfel de formă de undă apare prin conectarea pe linie a unei sarcini de genul Ri –Di cu dioda poziționată invers.
Pe baza acestei metode, SIEMENS fabrică seria de sisteme de detecție MDL 2 000.
Supravegherea în curent continuu pulsatoriu
Această metodă folosește o linie de curent continuu și detectoare având schema bloc ca în figură:
Fiecare detector este echipat cu un etaj oscilator a cărui frecvență de oscilație este fixată de grupul exterior R1-C1. Atunci când parametrul detectat ia valori periculoase, puntea de detecție PD se dezechilibrează și comandă bascularea etajului comparator COMP.
variația pulsatorie a curentului
Acesta declanșează la rândul lui un monostabil a cărui durată de temporizare depinde de grupul R2-C2. Monostabilul este de obicei retrigerabil, adică atunci când impulsul de declanșare se repetă, temporizarea reîncepe la sfârșitul fiecărui impuls. Pe această durată la ieșirea porții ȘI-NU apare un tren de impulsuri care încarcă linia cu o sarcină suplimentară RS.
Conectând în paralel pe linie mai multe detectoare având constantele Ri-Ci diferite (deci frecvente de semnalizare diferite) postul central poate identifica după valoarea frecvenței detectorul acționat. Din acest motiv asemenea detectoare se mai numesc și IDENTIFICABILE. Un exemplu de detector identificabil integrat este circuitul ULX 2 601 A, realizat de firma SPRAGUE.
Detectoare adresabile
Metodă introdusă în anii “80, supravegherea prin detectoare adresabile transferă pe linia de legătură intre detector și postul central tehnica de comunicație numerică cu coduri de linie binare. faptul a devenit posibil datorită creșterii gradului de integrare în tehnologia MOS, odată cu scăderea consumului de curent la sub zece miliamperi. Apărute pe piața mondială în anii 1982-1984, detectoarele adresabile cuprind circuite integrate pe scară largă LSI, pe lângă funcția clasică de detecție având și alte funcții precum capabilitatea de a recunoaște o adresă din 256 posibile, recepția și emisia de mesaje codificate, funcții de autotestare, etc. Atât alimentarea cât și transmiterea informațiilor se face pe aceiași linie, cu o putere consumată ce nu depășește 1mW. Având aceste date disponibile, in aceasta lucrare se va arăta modul de implementare a unui sistem de control al accesului cu terminale adresabile.
Detectoare temporizate
În funcție de alegerea metodei de supraveghere, detectoarele se pot grupa în mai multe categorii. O primă clasificare se poate face după durata semnalizării. Din acest punct de vedere, o primă categorie importantă este cea a DETECTOARELOR CU TEMPORIZARE NULĂ. Este vorba despre detectoare la care durata semnalizării stării de alarmă durează doar atât timp cât parametrul urmărit depășește o valoare limită prescrisă. Ca exemplu, se poate da indicatorul de tensiune a blocului de acumulatori.
O a doua clasă o constituie DETECTOARELE CU TEMPORIZARE FIXĂ, tip monostabil. Ele se folosesc de obicei în urmărirea unor parametrii cu variație rapidă a valorii sau in care variația are loc pe o perioadă foarte scurtă în timp. Asemenea exemple pot fi relee acustice sau automate de iluminat scara.
Există și o a treia clasă, care cuprinde DETECTOARE CU MEMORIE, numite și senzori de avarie. Aceste tipuri de detectoare au o mare importanță în asigurarea securității instalațiilor, dând informații despre starea de operabilitate a sistemului protejat.
Schema bloc a unui senzor de avarie diferă de schema unui detector obișnuit prin introducerea unui circuit de memorare a deciziei luate de comparator. Aceasta se realizează practic conectând comparatorul într-o buclă de reacție pozitivă. Readucerea lui la starea inițială se poate face numai din exterior și după îndepărtarea avariei.
Detectoare autonome
Detectoarele cu alimentare autonomă au apărut inițial în dotarea sistemelor de pază antifurt și echipamentele destinate utilizării în zone fără rețea de tensiune. În prezent ele câștigă un loc tot mai important pe piața bunurilor de larg consum, cu aplicații în automatizarea și securizarea instalațiilor de apartament. Ca exemple se pot da: detectoare de gaze de combustie, detectoare de fum pentru bucătării, sisteme de securitate în infraroșu, detectoare de suprapresiune în cazane.
Caracteristică pentru detectoarele autonome este alimentarea de la baterii uscate, având de regulă tensiunea de 9 volți, și care le asigură funcționarea pe o perioadă de timp cuprinsă intre 3 și 12 luni. O condiție esențială impusă unui asemenea detector este, evident, consumul cât mai redus de curent în starea de veghe. Soluția tehnică cea mai avantajoasă a fost adusă de tehnologia CMOS, folosită pentru proiectarea unor circuite integrate specializate, cu un consum de ordinul microamperilor. Ca exemplu se poate da circuitul integrat SM 110 – detector de fum cu cameră de ionizare, produs de firma SILICONIX. Acesta asigură semnalizarea continuă, optică și acustică, la depășirea unei concentrații de fum prestabilite, și semnalizare acustică intermitentă în cazul scăderii tensiunii de alimentare. Un circuit integrat cu aceleași funcții este LM 1801 produs de NATIONAL SEMICONDUCTOR, caracterizat de un curent în starea de veghe de 9 A și de un curent de ieșire în stare de alarmă de 500mA.
Detectoare telealimentate
Spre deosebire de detectoarele autonome, alimentate de la o baterie aflată în imediata lor apropiere, detectoarele telealimentate primesc energia electrică de la o sursă de tensiune aflată de obicei la postul central, de la o distanță de multe ori apreciabilă. De aceea, pentru a economisi cât mai mult cablu cablu electric, aceste detectoare se caracterizează în primul rând prin transmiterea tensiunii de alimentare și semnalelor de stare PE ACEIAȘI LINIE. Tipurile de detectoare telealimentate diferă constructiv după principiul de supraveghere adoptat. Mai jos se prezintă un detector identificabil telealimentat. Alimentarea blocului se face filtrând tensiunea de linie, rezultând astfel tensiunea de alimentare V+.
Atunci când este acționat, detectorul cuplează în regim de impulsuri rezistența de sarcină RS pe linie. Pentru ca tensiunea de alimentare să nu fie afectată de regimul pulsatoriu, oscilatorul formează impulsuri cu factor de umplere foarte mic.
De obicei o linie alimentează mai multe detectoare independente iar identificarea celui acționat se face după valoarea frecvenței de pulsație a curentului de linie.
Capitolul 2
Sisteme de supraveghere a mediului
Sistemele de supraveghere a mediului sunt folosite pentru determinarea cantității și concentrației unui anumit agent poluant într-o anumită zonă de interes.
Termenul poluare, în sensul Legii nr. 137/1995, are un sens foarte larg: „[…] orice substanță solidă, lichidă, sub formă gazoasă sau de vapori sau formă de energie (radiație electromagnetică, ionizantă, termică, fonică sau vibrații) […] introdusă în mediu". Din toți acești factori poluanți, lucrarea tratează numai controlul poluării cu substanțe radioactive și chimice, poluare care se poate produce atât natural, prin atmosferă sau cursurile de apă, cât și artificial, prin trafic ilicit, importuri de deșeuri etc.
În privința poluării naturale transfrontaliere există numeroase acorduri internaționale, la unele fiind parte și România (Declarația asupra mediului înconjurător Stockholm 1972, Declarația de la Rio – 1992, diverse rezoluții și declarații ale Consiliului Europei, Convenția privind protecția apelor râului Tisa – Szeged 1986, Convenția privind protecția cursurilor de apă transfrontaliere – Helsinki 1992 etc.).
Decretul nr. 406/1979 face referiri exprese la orice activitate privind circulația substanțelor toxice, inclusiv importul și exportul acestora. Ulterior, Legea nr. 136/1995 și Legea nr. 137/1995 extind sfera substanțelor toxice, incluzând aici substanțele radioactive și alți poluanți care dăunează mediului.
Regimul juridic al transporturilor peste frontieră al substanțelor poluante este strict reglementat de Legea nr. 6/1991 și Legea nr. 31/1994 care prevăd condițiile legale privind transportul deșeurilor periculoase, respectiv transportul peste frontieră al mărfurilor periculoase.
Acest capitol își propune să prezinte câteva metode practice de detectare a acestor substanțe, atât radioactive cât și chimice.
Detectoare de radiații
Radiațiile nucleare se pot clasifica, după modul de obținere, în radiații naturale (dezintegrarea naturală a elementelor radioactive din scoarța terestră, vântul solar sau radiația cosmică) sau surse artificiale (acceleratoare de particule, reactoare nucleare și surse radioactive de laborator).
Scopul lucrării este legat în special de detectarea și măsurarea surselor radioactive. Acestea sunt cu forme și stări de agregare diferite dar, cel mai adesea, se regăsesc sub formă de pastile, praf sau lichide.
Cu toate că sursele de radiații au numeroase aplicații medicale industriale, agricole etc., manipularea surselor de către persoane fără pregătire în domeniu este extrem de periculoasă datorită radiațiilor produse.
Radioactivitatea surselor este dată de:
. radiații – formate din nuclee de heliu (doi protoni și doi neutroni); dezintegrările a sunt produse în special de elementele grele (radiu, toriu, uraniu, plutoniu etc.).
• radiații β – formate din electroni; există un număr restrâns de elemente care se dezintegrează ( 3 H – tritiu, 14C – carbon, 63Ni – nichel, 90Sr – stronțiu) . Există și o variantă de dezintegrare (β minus, caz în care sunt emise antiparticulele electronilor – pozitronii.
• neutroni – sunt emiși în general de elementele grele transuraniene. Emisia naturală de neutroni este utilizată pentru inițierea reacțiilor nucleare în centralele nucleare sau armele atomice.
• radiații γ și X – sunt fotoni (cuante de energie electromagnetică) și, de regulă, însoțesc celelalte tipuri de dezintegrare.
Deoarece simțurile umane nu percep radiațiile nucleare, determinarea nivelului acestora se poate face numai cu ajutorul unor senzori ce poartă denumirea de detectoare de radiații. Funcționarea tuturor detectoarelor se bazează pe efectele produse de radiațiile nucleare la trecerea lor prin substanță.
Cele mai multe detectoare folosesc efectul de ionizare fie direct, prin transformarea sarcinilor în curent electric (electrometre, detectoare cu descărcări în gaze, camere de ionizare), fie indirect, prin metode fotografice.
Există însă și alte efecte fizice folosite pentru senzori:
• detectoare cu scintilație;
• detectoare cu cristal (semiconductoare);
• camere cu lichide sau vapori saturați;
• detectoare Cerenkov.
Metodele fotografice de detectare a radiațiilor, chiar dacă nu se încadrează în categoria unor dispozitive electronice de supraveghere, sunt totuși prezentate datorită simplității lor (detectoarele cu emulsie fotografică) sau importanței pe care o au în domeniul cercetării fundamentale (detectoarele fotografice).
Camera de ionizare
Camera de ionizare este un dispozitiv asemănător unui condensator între electrozii căruia se stabilește un câmp electric staționar. În momentul în care în cameră se produce un fenomen de ionizare datorat unei particule (, ) sau unui foton (X, γ), curentul electric prin camera de ionizare crește cu câteva ordine de mărime, creștere care poate fi detectată și afișată de un aparat de măsură.
Dimensiunile camerei de ionizare și geometria acesteia depind de natura radiațiilor care trebuie detectate sau de sensibilitatea aparatului. De regulă, gazul de umplere a spațiului între electrozii condensatorului este aer atmosferic.
În momentul în care o particulă pătrunde în contor, se va produce cel puțin un electron prin efect fotoelectric extern (în cazul fotonilor) sau direct prin ionizare (în cazul particulelor încărcate). Electronul va fi puternic accelerat de câmpul electric intens dintre cei doi electrozi astfel încât, prin energia dobândită, acesta va fi capabil să creeze noi perechi electroni-ioni; noii electroni vor fi accelerați și vor produce noi perechi și așa mai departe. Cum, în cele din urmă, anodul culege toți electronii, se va produce un curent electric sesizabil (pentru un curent de 1 mA este necesar un flux de 6,25 x 10-18 electroni).
Contoare proporționale
Sunt o variantă modernizată a camerelor de ionizare, obținută prin mărirea tensiunii între electrozi. Procesul care se produce datorită tensiunii ridicate se numește efect de ionizare în avalanșă, acesta având ca rezultat obținerea unei sensibilități foarte mari (20 mR) la dimensiuni foarte mici (10 cm lungime și 2 cm diametru).Cele mai cunoscute contoare proporționale sunt contoarele Geiger-Müller.
În principiu, contorul Geiger-Müller folosit pentru detectarea radiațiilor este un condensator umplut cu gaz (hidrogen sau argon) la o presiune redusă (circa 200 mm Hg). Între cei doi electrozi se aplică o tensiune înaltă (minim 500V, fără a se depăși tensiunea de străpungere a gazului.
Principiul de funcționare este următorul: în momentul în care o particulă pătrunde în contor, se va obține cel puțin un electron prin efect fotoelectric extern (în cazul fotonilor) sau direct prin ionizare (în cazul particulelor încărcate). Electronul eliberat în spațiul anod-catod va ioniza moleculele gazului de umplere. Datorită câmpului electric intens din apropierea firului, electronii secundari provoacă o ionizare secundară, electronii secundari provoacă o ionizare terțiară și așa mai departe, luând astfel naștere o avalanșă de electroni care sunt colectați de anod în 10-7 s de la producerea fotoelectronului inițial. În acest scurt interval, ionii pozitivi, care sunt mult mai lenți, formează o sarcină spațială în jurul anodului, sarcină spațială care produce o micșorare a intensității câmpului electric și, în final, o stingere a descărcării.
Un detector de radiații, oricât de sensibil ar fi, prezintă dezavantajul că are o rază de acțiune limitată. În situația supravegherii radiologice a unei suprafețe foarte mari (centrală nucleară, uzine de prelucrare a combustibilului sau a deșeurilor nucleare, ori în alte zone cu risc ridicat), utilizarea unor detectoare singulare nu este suficientă, una din soluții fiind interconectarea unui mare număr de detectoare locale într-un sistem global de monitorizare.
Senzorii locali vor fi selectați să detecteze radiații γ, radiații care nu sunt atenuate de aer și sunt prezente în cvasitotalitatea reacțiilor nucleare.
Structura unui astfel de sistem de supraveghere radiologică este prezentată în figura următoare:
Dispunerea detectoarelor nu este condiționată tehnic decât de limitările impuse de interfața de transmisie a datelor, dar, practic, cu excepția perimetrului, ele se pot instala în puncte de acces, în zone cu risc deosebit etc.
Dispecerul – coordonatorul întregului sistem – menține în permanență legătura cu detectorii instalați în teren, culegând de la aceștia datele în timp real. Dispecerul păstrează informațiile referitoare la nivelul radiațiilor iar, în situația depășirii nivelurilor normale, declanșează alarma.
Contoare cu scintilație
Chiar de la începutul studiilor asupra radioactivității, s-a observat că radiațiile provoacă scântei (scintilații) la interacțiunea cu anumite substanțe. Explicația teoretică a venit mult mai târziu, după descoperirea efectului fotoelectric: radiația produce în substanță perechi de ioni; aceștia se recombină, energia fiind pusă în libertate sub formă de lumină.
Deoarece lumina produsă are o intensitate mică, pentru amplificarea ei se folosesc fotomultiplicatoarele, „bunicile" intensificatoarelor de imagine de astăzi. Fotomultiplicatoarele realizează amplificări de peste 100 dB (cu 10 ordine de mărime), semnalul electric produs fiind suficient pentru afișare sau înregistrare.
Detectoare cu cristal
Trecerea particulelor încărcate electric sau a fotonilor ~y prin substanțe solide produce ionizarea și excitarea atomilor acestor substanțe. Trecerea electronilor în stări energetice superioare poate duce, în anumite condiții, la modificarea conductibilității lor electrice.
Detectorul cu cristal este format dintr-o substanță cristalină dispusă între doi electrozi, la care se aplică o diferență de potențial. Electronii liberi, produși de particula încărcată pătrunsă în cristal, sunt colectați de anod, iar golurile (ionii pozitivi) ajung la catod. Pentru ca o parte din purtătorii de sarcină să nu fie captați de defectele rețelei cristaline, se utilizează cristale cât mai pure, cu defecte minime, condiții satisfăcute de diamant (C), sulfură de zinc (ZnS), sulf (S) etc. Numărul de perechi de ioni create de particula incidentă este proporțional cu energia ei, ceea ce face ca aceste detectoare să fie utilizate în spectrometrele de masă.
Un alt tip de detector cu cristal este realizat cu semiconductoare, de exemplu cu fosfură de galiu (GaP), sulfură de cadmiu (CdS), carbură de siliciu (SiC) etc. Deoarece semiconductoarele au o conductivitate mai mare, la formarea pulsului
pot participa și purtătorii existenți în structura cristalină. Astfel, se obține o amplificare considerabilă a pulsului inițial.
Cele mai moderne detectoare cu cristal sunt detectoarele cu joncțiune p-n. Acestea au zona activă în volumul unde are loc schimbarea tipului de conducție (contactul dintre cristalul acceptor p și cristalul donor n). Aceste detectoare au următoarele avantaje:
• tehnică simplă de confecționare;
• dimensiuni reduse;
• rezoluție foarte bună;
• instalație de prelucrare a semnalelor simplă.
Pentru aceste detectoare se folosesc în special cristale de germaniu-litiu (GeLi) sau siliciu-litiu (SiLi). Structura unui astfel de detector este prezentată în figura de mai sus.
Detectoare cu emulsie fotografică
Filmul fotografic a fost cel care, în anul 1896, i-a permis lui H. Becquerel descoperirea radiațiilor nucleare.
Înregistrarea efectului radiațiilor nucleare se realizează simplu pe filme sau plăci fotografice. Aceste tipuri de detectoare măsoară doza acumulată și sunt utilizate pentru protecția personalului care este încadrat în grupe profesionale de risc (medici radiologi, laboranți, operatori substanțe radioactive etc.).
Pentru determinarea dozei absorbite se măsoară gradul de înnegrire a emulsiei fotografice. Aceasta, dacă este neexpusă la radiații, după developare și fixare are o culoare albă (sau transparentă). În situația expunerii la radiații, funcție de timpul de expunere și intensitatea acestora, halogenura de argint se descompune, formându-se astfel un număr variabil de ioni de argint, ioni care dau culoarea neagră după developare și fixare.
Electrometre
Electrometrele sunt aparate cu care se poate măsura diferența de potențial între două conductoare diferite aflate în echilibru electric. Electrometrele sunt extrem de sensibile, fiind utilizate pentru determinarea debitului dozei de radiații împreună cu o cameră de ionizare. Întrucât camera de ionizare se poate integra în corpul electrometrului, dispozitivul va avea mici dimensiuni, de exemplu cât un stilou. Sunt folosite singure sau împreună cu detectoarele cu emulsie fotografică pentru protecția personalului expus profesional radiațiilor nucleare.
Detectoare fotografice
Spre deosebire de detectoarele cu emulsie fotografică, aceste detectoare fotografiază efectiv traiectoriile particulelor nucleare prin intermediul unor camere speciale unde se găsesc vapori sau lichide în stare de saturație.
Aceste detectoare sunt utile, în special, pentru analiza calitativă a radiațiilor nucleare, fiind folosite mai ales pentru studiul radiației cosmice, radiațiilor din acceleratoarele de particule etc.
Detectoare Cerenkou
Efectul Cerenkov (Premiul Nobel pentru fizică în anul 1958) constă în emiterea unei radiații luminoase de către particulele care străbat un mediu cu o viteză superioară vitezei luminii în acel mediu. Nu este vorba de o încălcare a celui de-al doilea principiu al relativității conform căruia orice acțiune nu poate depăși viteza luminii în vid, întrucât aici este vorba de propagarea într-un mediu solid sau lichid (diferit de vid). Sunt utilizate pentru particule cu mari energii din radiația cosmică sau acceleratoarele de particule.
Detectoare de substanțe chimice
Spre deosebire de detectoarele de radiații ionizante, unde există relativ puține substanțe periculoase, substanțele chimice ocupă un spectru mult mai larg, pentru fiecare categorie de substanțe fiind necesare detectoare specifice.
O posibilă clasificare a substanțelor chimice periculoase, fără a avea pretenția de a fi exhaustivă, ar putea fi următoarea:
• poluanți atmosferici;
• alcaloizi vegetali;
• arme chimice;
• deșeuri toxice.
Determinarea cu rapiditate a naturii și gradului de toxicitate, a cantității sau concentrației unei substanțe chimice, poate fi de un real ajutor în anumite activități. Astfel:
• studiul materialelor prin spectrografie de masă permite determinarea rapidă a structurii a sute de substanțe chimice complexe;
• utilizarea laserelor cu bioxid de carbon de mare putere face posibilă, prin spectroscopie Raman, detectarea la mare distanță a poluanților industriali;
• prin analiza izotopică a unor eșantioane se poate obține o estimare a vechimii unui obiect (vestita analiză cu C14);
• spectroscoapele au utilizări vaste în laboratoarele criminalistice pentru analize comparative sau de identificare a unor substanțe.
Principiile de determinare a substanțelor chimice sunt diverse, de la reactivi specifici pentru clase de substanțe chimice, la echipamente electronice ultraperformante care determină in situ natura substanței.
Senzori electrochimici
Din punct de vedere istoric, primele detectoare automate de substanțe chimice se încadrează în această categorie.
Principiul de funcționare a acestora se bazează pe modificarea unui parametru electric (conductivitate) sau măsurabil electric (transparență, culoare) în urma reacției între substanța necunoscută și un reactiv specific.
Metoda este puțin eficientă deoarece este necesară obținerea unor probe din mostra de analizat dar, mai ales, întrucât este necesară utilizarea unor reactivi specifici pentru fiecare categorie de substanță analizată.
Spectrografie de masă
Spectrograful de masă este un aparat destinat obținerii distribuției elementelor unui compus chimic bazat pe deflexia diferențiată a ionilor substanței, într-un câmp electric și magnetic, funcție de masele lor.
Primul spectrograf a fost realizat în anul 1905 de către F. W. Aston și se baza pe metoda Thomson de deviere a razelor catodice
Deflexia razelor catodice se face într-un câmp electric (pe direcția Ox) sau magnetic (pe direcția Oz) și este funcție de viteza particulelor, după relațiile:
;
În această situație, urmele particulelor sunt dispuse în planul xOz, în care este dispusă placa fotografică, pe curbe diferite care formează o ecuație de parabole de ecuații:
;
unde:
– m este masa particulei;
– q este sarcina particulei;
– A și B sunt constante ale aparatului.
Din analiza arcelor de parabolă obținute, comparativ cu analiza unei substanțe etalon, se pot obține date privind masa atomică și sarcina electrică a ionului, fiind posibilă chiar determinarea conținutului izotopic al probei.
Trebuie observat faptul că spectrograful de masă nu oferă formula chimică a substanței analizate și, implicit, felul acesteia, ci doar conținutul procentual în elemente chimice al substanței, conținut care nu este determinant pentru substanțele organice care, în proporție de 99%, conțin numai hidrogen, carbon, azot și oxigen.
Spectrografie Raman
Una din cele mai performante metode de identificare a substanțelor chimice folosește efectul Raman.
Acest efect, descoperit în anul 1928 de fizicianul indian C. V. Raman, constă în modificarea frecvenței unei unde monocromatice v0 (sau mai multe radiații monocromatice distincte v1, v2, …) la trecerea printr-un mediu difuzant.
În spectrul luminii împrăștiate, fiecare linie spectrală incidentă n0 este însoțită de un număr pereche de componente spectrale: v0 + v" și v0 – v", v0 + v" și v0 – v" etc. Diferența care apare este egală cu frecvențele de vibrație (frecvența asociată diferenței de energie între starea fundamentală a unei molecule și o stare excitată) proprii fiecărei molecule.
Aceste variații ale frecvenței sunt măsurabile prin interferarea luminii incidente și luminii difuzate – într-un cuvânt, interferometrie.
Metoda este extrem de exactă, principiul de lucru fiind exemplificat în figura următoare:
Acest tip de aparat este folosit atât pentru analize de laborator pentru identificarea sau compararea unei probe, dar există și sisteme extrem de complexe, dezvoltate printre altele și de Agenția japoneză pentru protecția mediului, care permit determinarea noxelor atmosferice la distanțe de peste 30 km. În acest caz este necesară utilizarea unui laser de putere mare, cu emisie continuă, condiție care implică utilizarea laserelor cu bioxid de carbon.
Detector cu cameră de ionizare
Spectrometrele utilizate pentru clasificarea substanțelor chimice sunt aparate voluminoase, delicate, care nu pot fi utilizate decât în condiții de laborator.
Progresele tehnologice, au permis concepția și producerea unui detector portabil care poate stabili existența unor substanțe într-o probă de aer.
Primele dispozitive de acest tip nu puteau identifica natura substanței, ci doar existența în atmosferă a unor substanțe străine. Un bun exemplu de asemenea dispozitiv este sesizorul de fum folosit de mai bine de două decenii în sistemele de alarmare împotriva incendiilor.
Dispozitivele cu cameră de ionizare folosite pentru detectarea unor substanțe chimice sunt formate dintr-o incintă ermetică în care este introdusă, controlat, o cantitate din aerul de analizat. Într-o altă incintă se găsește, în aceleași condiții (temperatură, presiune, umiditate), o cantitate de aer curat. Aerul din cele două incinte este ionizat identic de o sursă α (243Am). Electronii liberi produși în cele două camere sunt culeși de doi electrozi, semnalul electric fiind apoi analizat, rezultând existența unei anume substanțe.
Spectrometru de masă cu mobilitate ionică
Acest dispozitiv reprezintă o dezvoltare a detectorului cu cameră de ionizare, principalul său avantaj fiind o selectivitate și sensibilitate mult mai mare.
Elementul esențial al acestui spectrometru este tot o cameră de ionizare în care este introdusă o cantitate controlată de aer care, cu excepția conținutului normal de azot, oxigen, bioxid de carbon, mai conține și o substanță necunoscută – fie aceasta substanța X.
În camera de ionizare proba este supusă unei ionizări puternice prin intermediul unei surse (63Ni). Electronii produși de sursa radioactivă provoacă o ionizare în masă a gazului din incintă, astfel că, la aplicarea unei diferențe de potențial relativ reduse, ionii pozitivi ai moleculelor din proba analizată sunt culeși de anodul camerei de ionizare. Întrucât masele ionilor sunt diferite, în directă proporționalitate cu masa atomică a moleculei inițiale, pe electrod se obține o succesiune de pulsuri de tensiune cu întârzieri funcție de masa atomică.
CAPITOLUL 3
Sisteme pentru controlul accesului
Sistemele pentru controlul accesului sunt destinate verificării intrării – ieșirii persoanelor din obiectivele supravegheate, prevenirii fraudării sistemelor de control, precum și împotriva penetrării prin alte zone (perimetre exterioare, căi de acces neautorizate etc.).
Utilizate cu unele echipamente prezentate anterior – sisteme de supraveghere a mediului – acestea fac posibilă realizarea unui control riguros, atât a identității persoanelor, cât și a unor materiale periculoase posibil a fi introduse.
Sisteme de supraveghere video
Încă din deceniul opt al secolului trecut s-au întreprins primele experimente în domeniul achiziționării, transmiterii și recepționării imaginilor; ele au continuat în paralel cu experimentele legate de transmiterea vocii la distanță, beneficiind de toate noutățile în domeniu.
În anul 1873 s-a descoperit că seleniul are proprietatea de a-și modifica rezistivitatea electrică în funcție de cantitatea de lumină incidentă pe suprafața sa. Astfel, în 1875 a fost realizat un mozaic cu circa 2500 elemente de seleniu organizate asemănător retinei. Redarea la distanță urma să se facă pe o hârtie tratată special, cu ajutorul unui creion.
Primul dispozitiv destinat descompunerii imaginilor în puncte, discul Nipkow, a fost inventat în anul 1884. La baza telescopului electric propus se afla un disc opac cu 24 de perforații dispuse în spirală, astfel încât prin ele se putea vedea numai o anumită zonă a imaginii. Secvențele luminoase erau concentrate pe o celulă de seleniu care transforma cantitatea de lumină în curent electric transmis la distanță. Pentru recepție era propus un modulator de lumină magneto-optic, în fapt un disc asemănător cu cel de la emisie.
Primul sistem cu tub catodic, asemănător cu cele de astăzi, a fost propus de M. Dieckman în 1908. În acest mod, în anul 1911 s-a reușit performanța de a trimite la distanță o imagine formată din trei linii!
Dacă dispozitivele de reproducere a imaginii, tuburile catodice, au rămas asemănătoare cu cele de astăzi, tuburile videocaptoare au cunoscut o evolupe treptată, astfel:
• primele sisteme au folosit un tub catodic, asemănător cu cel de la recepție;
• în 1923 s-a inventat iconoscopul, primul tub videocaptor cu electroni rapizi;
• orticonul, primul tub videocaptor cu electroni lenți, a fost realizat în 1939;
• superorticonul (1944), cu sensibilitate de o mie de ori mai mare decât a orticonului, se putea utiliza și în condiții normale de iluminare;
• vidiconul, cu numeroasa sa familie (plumbicon, sidicon, ebitron etc.), au fost primele tuburi cu efect fotoelectric interior, utilizarea semiconductorilor făcând posibilă realizarea primelor camere video portabile sensibile la iluminări de 1 lux;
• videocaptoarele semiconductoare dezvoltate în ultimii 20 de ani se bazează pe dispozitivele cu transfer de sarcină (CCD – Charge Coupled Devices), elemente semiconductoare organizate în formă de matrice cu dimensiuni mici și o sensibilitate ridicată;
• necesitatea dezvoltării unor dispozitive care să achiziționeze imagini în întuneric complet sau în afara spectrului vizibil a dus la dezvoltarea camerelor video cu intensificatoare de imagine (ICCD – Intensifier CCD), respectiv a termoviziunii sau a unor tuburi videocaptoare speciale (pirotronul, în domeniul infraroșu sau vidicoane speciale, în domeniul ultraviolet sau al radiațiilor Roentgen).
În zilele noastre, utilizarea sistemelor video pentru supravegherea și controlul unor zone sau obiective importante are o largă răspândire. Camerele video pentru supravegherea unei zone sunt instalate fix, pe un pilon. Pentru creșterea suprafeței controlate există posibilitatea montării camerei video pe un dispozitiv de poziționare în două planuri; unele camere video au și reglaje automate de focalizare, luminozitate, unghi de deschidere etc.
Semnalul video generat de cameră poate fi transmis la distanță prin cablu coaxial, un cablu cu o construcție specială care atenuează puțin semnalul util. In final, semnalul video va fi afișat pe un monitor la un dispecerat de control.
Dacă distanța între camera video și monitor este mai mare decât cea permisă de atenuarea cablului, există posibilitatea fie a intercalării unor amplificatoare intermediare pe traseul cablului, fie transmiterea informațiilor prin radio.
Camera de luat vederi
Rolul camerei de luat vederi este de a transforma imaginea optică în semnale electrice corespunzătoare. În principal, ea este formată dintr-un sistem optic, care focalizează imaginea pe un ecran transparent și un dispozitiv videocaptor care convertește imaginea în semnale electrice. Dispozitivele videocaptoare, funcție de principiul de funcționare, se pot clasifica în două mari categorii: dispozitive cu tun electronic (iconoscopul, orticonul, vidiconul etc.) și dispozitive cu transfer de sarcină (CCD).
Camerele video sunt sensibile la intensitatea luminoasă. Pentru a realiza semnale care să reflecte și caracteristicile de culoare, informația luminoasă este împărțită în trei fascicule; fiecare fascicul este filtrat optic pentru o anumită culoare, abia după care imaginea este proiectată pe câte un tub videocaptor. Teoretic s-a demonstrat că filtrarea optimă este atinsă pentru următoarele culori: roșu (lungimea de undă 610,535 nm), verde (lungimea de undă 540,27 nm) și albastru (lungimea de undă 470 nm). Aceste lungimi de undă determină și reproducerea în culori a imaginii, pe tuburile catodice color.
Tuburi videocaptoare
Tuburile videocaptoare lucrează, în principiu, asemănător, numeroasele tipuri fiind diferențiate de amănunte constructive și tehnologice.
Informația luminoasă este dirijată către un fotocatod semitransparent, fotoelectronii emiși fiind reținuți de o placă de sticlă, numită țintă, pe care se formează un relief de potențial asemănător cu imaginea. În același timp, ținta este explorată punct cu punct de un fascicul de electroni emis prin efect termoelectronic de un tun electronic, focalizat, și deviat în două planuri de un sistem de bobine de deflexie. După explorarea țintei, electronii sunt amplificați, formând astfel semnalul electric.
Explorarea țintei este făcută succesiv, întâi pe orizontală (linii) apoi pe verticală (cadre).
La semnalul video sunt adăugate și informații de sincronizare (linii și cadre), astfel încât la recepție imaginea să fie reprodusă cât mai exact.
Dispozitivele cu transfer de sarcină (CCD)
Dispozitivele cu transfer de sarcină, folosite pentru prima dată în anii '70, au revoluționat metodele de obținere a imaginilor, astăzi fiind folosite nu numai la camere video, ci și la aparate de fotografiat digitale, scanere, copiatoare digitale, sateliți de supraveghere etc.
Spre deosebire de tuburile videocaptoare, aceste dispozitive nu mai necesită tensiuni ridicate de alimentare (pentru tunul electronic și electrozii de accelerare), sisteme mecanice complexe (bobine de deflexie, tunul electronic) având dimensiuni reduse, fiind economice, fiabile și, nu în ultimul rând, mult mai sensibile.
Elementul activ constă într-o matrice bidimensională de diode fotoconductive, câte una pentru fiecare element de imagine (pixel) explorat. Imaginea este proiectată de un sistem optic pe matricea de fotoelemente.
Fiecare linie de celule orizontale sunt citite pe rând, fiecare celulă trecând informația vecinei sale (acesta fiind de fapt principiul CCD), asemănător cu un șir de oameni care trec din mână în mână cărămizile pentru o construcție. Astfel, informațiile de pe întreaga linie pot fi citite cu ușurință de pe ultima celulă.
După ce o linie a fost citită, se trece la explorarea următoarei linii și așa mai departe, până la terminarea cadrului sau a câmpului selectat. Explorarea, atât pe linii cât și pe cadre, constă doar într-o succesiune de impulsuri dreptunghiulare, aplicate pe prima celulă cu transfer de sarcină.
Structura internă a unei matrice CCD este prezentată în figura 3.2.
În ziua de astăzi se produc frecvent astfel de matrice cu milioane de pixeli (1600 x 1200) dar, deocamdată, prețul prohibitiv la aceste rezoluții le-a limitat utilizarea în domenii stricte (medicină, astronomie etc.).
Dacă sistemele prezentate în capitolul 2, „Sisteme de supraveghere electronică", asigură numai obținerea de sunete, există și dispozitive disimulate care pot furniza și imagini ale obiectivelor vizate.
Perfecționarea tehnologiilor electronice permite astăzi realizarea unor camere video CCD de numai 3 mm, sensibile în domeniul vizibil sau infraroșu, capabile să furnizeze la ieșire semnale video standard. Dimensiunile reduse și consumul mic de energie fac posibilă mascarea acestor camere video în locuri din cele mai diverse, cum ar fi: broșe, catarame, nasturi, prize, veioze, cărți, detectoare de fum etc.
Transmiterea informațiilor video pune totuși unele probleme: banda mare a semnalului video (tipic 5,5 MHz faîă de numai 5 kHz la sistemele audio) le face mai ușor detectabile și nu permite folosirea oricărui mediu de transmisie (linii telefonice normale sau rețeaua de energie electrică). De asemenea, în cazul înregistrării pe bandă magnetică, nu va mai fi vorba de un simplu casetofon, ci de un videorecorder complicat.
Afisarea semnalelor video
Elementul esențial necesar pentru afișarea unui semnal video, tubul catodic (sau cinescopul), a fost conceput de M. Dieckman în anul 1906. În anii scurși de atunci, tubul catodic a suferit perfecționări succesive în ceea ce privește luminozitatea și contrastul, redarea culorilor, sistemele de deflexie, gabaritul, consumul de energie etc.
Structura internă a unui tub catodic (prezentată în figura 3.3) constă într-un tun electronic, un sistem de deflexie și de focalizare și un strat de luminofor, o substanță care emite lumină atunci când este bombardată cu un fascicul de electroni. Figura 3.3 Tubul cinescop alb-negru
Chiar dacă în prezent peste 90% din sistemele de afișare folosesc tuburi catodice, tendința este de a fi înlocuite cu dispozitive cu cristale lichide, cunoscute și sub numele de LCD (Liquid Crystal Display).
Cristalele lichide sunt molecule organice organizate în lanțuri sub formă de elice, orientarea la cele două capete fiind în unghi drept. Lumina ambiantă polarizată de un strat reflexiv de turmalină (sau alt cristal polarizor) va fi blocată de cristalul lichid și, în consecință, determină apariția unei imagini întunecate. Prin aplicarea unei diferențe de potențial cristalului lichid, acesta nu mai polarizează prin extincție lumina, rezultatul fiind apariția unui punct luminos.
Performanțele tehnologice de astăzi permit realizarea unor monitoare LCD color, cu o rezoluție standard de 1024×768 puncte și diagonala de 37 cm.
Accesorii
Accesoriile pot fi clasificate în dispozitive destinate îmbunătățirii calității informațiilor achiziționate și echipamente ce permit ușurarea prelucrării ulterioare a acestora.
În lucrare vor fi prezentate accesoriile mai des întâlnite în practică, de exemplu: sisteme pentru poziționarea camerei video, intensificatoare de imagine, splittere pentru semnale video și înregistratoare de semnale video.
Acționarea camerelor de luat vederi
Camerele video folosite pentru supravegherea unor incinte sau perimetre pot fi montate fix, folosite de regulă pentru supravegherea unor puncte obligate de trecere (porți, uși, culoare etc.) sau pot dispune de mecanisme de poziționare în două planuri (orizontal și vertical) pentru a permite orientarea de la distanță a camerei video, practic în orice poziție.
Unele sisteme dispun și de dispozitive de acționare a sistemului optic (obiectivului) camerei video, fapt care permite reglarea de la distanță a focalizării, unghiului de deschidere, luminozității etc.
În totalitatea lor, sistemele de poziționare sunt acționate de motoare electrice de curent continuu. Sistemele evoluate, a căror funcționare se bazează pe recunoașterea automată a imaginii, trebuie să lucreze în buclă închisă, adică trebuie să existe un semnal de răspuns la comenzile primite (sistemele manuale realizează acest feed-back prin comenzile operatorului de date în raport cu imaginea observată). Pentru aceasta, sistemele automate de supraveghere video trebuie să dispună de traductoare de poziție, traductoare care să măsoare poziția unghiulară a mecanismelor de acționare.
CAPITOLUL 4
Sisteme de identificare personală
Sistemele de identificare a persoanelor sunt utilizate, cel puțin în țările dezvoltate. în domenii ca:
* servicii sociale;
* cartele de identitate;
* cărți de vot;
* permise de conducere;
* controlul imigrației;
* mijloace de plată fără numerar;
* identificare medicală;
Utilizarea metodelor de identificare electronică prezintă o serie de facilități incomparabile cu metodele clasice:
* identitatea extrem de sigură și rapidă datorită folosirii extensive a tehnicii de calcul și a telecomunicațiilor;
* fraudele și falsurile sunt practic imposibil de realizat;
* cartelele de identificare personală sunt virtual indestructibile;
* fac posibilă realizarea unui sistem național de identificare personală.
Dispozitive cu cartele de identitate
Identificarea cu ajutorul cartelelor personale de identitate a început să fie dezvoltată de marile societăți bancare pentru mijloace de plată fără numerar, cu mai bine de 15 ani în urmă. Cărțile de credit au impus și dimensiunile standardizate astăzi : 2’’x 3,5’’ –aproximativ 54 x 85 mm.
De regulă aceste cartele folosesc o poză color pentru identificarea personală. Sistemele mai evoluate de control necesită, pe lângă existența acestei poze, și o serie de alte elemente pentru personalizarea cartelei, după cum urmează:
* memorie digitală nevolatilă;
* bandă magnetică;
* cod de bare bi- sau tridimensional;
* dispozitive de proximitate, etc.
Cu toate că aceste cartele sunt practic imposibil de fraudat, având numeroase elemente de certificare (holograme, suprapuneri, marcaje sensibile la UV sau IR, filigrane, etc.), pierderea sau distrugerea ei poate compromite întregul sistem de identificare.
Din acest motiv, cartelele de identitate trebuie să conțină și anumite informații referitoare la proprietarul de drept al ei, informații biometrice.
Cartela de proximitate
Sistemul de recunoaștere cu cartele de proximitate este cel mai performant din seria de sisteme credit card, în sensul că este singurul echipament care este capabil să detecteze și să identifice cartela, fără să fie necesar ca aceasta să fie introdusă într-un cititor special. Astfel, cartela de identitate poate fi recunoscută chiar dacă este păstrată în poșetă sau portmoneu. Fizic o cartela de identitate de proximitate poate avea aspectul unei cărți de credit sau a unui breloc.
Principiul de funcționare a cartelei asigură funcționarea nelimitată a cartelei, fără ca aceasta să aibă nevoie de vre-o sursă de alimentare, chestiune foarte importantă întrucât această cartelă este activă, ea răspunzând prin radio la solicitarea de identificare a cititorului de cartele. Structura cititorului de cartele este prezentată mai jos:
Energia undelor electromagnetice cu frecvența f1 ,este captată de antenă și este folosită atât pentru protocolul de comunicare cât și pentru alimentarea circuitelor cartelei. Odată ce este alimentat cu energie, circuitul ROM generează o secvență de impulsuri care constituie codul unic al cartelei. Această secvență modulează purtătoarea f2 a emițătorului radio. Cititorul de cartele conține de asemenea un emițător radio specializat și un receptor, care demodulează semnalul primit de la cartelă, extrăgând codul de acces . Mai departe, într-un proces controlat de microprocesor, codul e comparat cu baza de date și autentificat sau nu, în funcție de aceasta realizându-se identificarea.
Ca un aspect pozitiv al acestui tip de cartelă precizez că deși în interiorul ei se găsesc numeroase circuite electronice, grosimea acesteia este standard 1,65 milimetri.
Dispozitive cu cartelă cu cod de bare
Cartelele cu cod de bare au apărut ca urmare a necesității identificării mărfurilor pe timpul transportului sau depozitării lor. Dacă în 1949, anul standardizării primului cod de bare, prețurile erau prohibitive iar performanțele extrem de reduse, astăzi, dezvoltarea tehnologiei informației a condus la o dezvoltare explozivă a acestui sistem de identificare, el fiind folosit printre altele în comerț, biblioteci, industrie, si, de ce nu, pentru cărțile de identitate.
Cărțile de identitate cu cod de bare sunt printre cele mai economice sisteme, întrucât codul este inscripționat direct prin tipărire pe cartelă, citirea lui făcându-se cu ajutorul unui creion optic, un dispozitiv format dintr-o diodă laser, un fotoelement (de regulă o matrice CCD) și o interfață pentru un calculator. Citirea codului de bare reprezintă de fapt o măsurare a lățimii relative a barelor și spațiilor care formează codul și reconstituirea informației în funcție de standardul utilizat.
În decursul timpului standardele au evoluat foarte mult, în lume existând astăzi peste 40 de tipuri diferite de coduri. Practic, fiecare stat dezvoltat are cel puțin un standard specific.
Astfel, în Statele Unite, există un cod de uz general, Codabare, un cod poștal, Postnet, un cod pentru magazine, UPC (Universal Product Code), un cod pentru caractere alfanumerice, Code 39 sau Code 128 etc.
În Europa există codul EAN (European Article Number, cod unificat din anul 1980 cu UPC sub denumirea EAN-UPC), PZN (Pharma Zentral Nummer) etc.
După anul 1990, necesitatea codării unei cantități din ce în ce mai mari de informație, a dus la o evoluție a codurilor de bare spre adăugarea a noi dimensiuni: există deja standarde de coduri multidimensionale (bidimensionale sau chiar tridimensionale), cum ar fi MaxiCode sau DataMatrix.
Un exemplu de cod (EAN), este prezentat în continuare:
• primele două cifre reprezintă proveniența produsului;
• următoarele cinci cifre indică producătorul (numărul este dat de Centrale fur Coorganisation GmbH din Germania);
• ultima cifră reprezintă o sumă de control pentru autocorecția erorilor.
Prețul este stocat într-o bază de date, unde este identificat pe baza provenienței produsului.
Fiecare cifră a codului EAN este reprezentată prin două bare și două spații, având în total o lățime de șapte unități. Fiecare bară sau spațiu poate avea lățimea de unu, doi, trei sau patru unități. Cititorul de coduri de bare poate citi simbolurile în orice direcție, obținând întotdeauna reprezentarea corectă a informațiilor.
In figura 1 este reprezentat numărul 0123456 conform standardului CodaBar, respectiv EAN.
Figura 1 Reprezentarea grafică a unor coduri de bare unidimensionale
Dispozitive având cartelă cu bandă magnetică
Prin atașarea unei benzi magnetice la o cartelă de identificare, pot fi memorate anumite date necesare pentru identificare.
Față de sistemul cu cod de bare, cartelele cu bandă magnetică prezintă avantajul că informația nu este afișată direct, fiind mai greu de reprodus sau de falsificat. Pentru citirea unei cartele cu bandă magnetică, este necesar un dispozitiv de antrenare care asigură trecerea cu viteză constantă a cartelei prin dreptul unui cap de citire magnetic (asemănător cu cel de la magnetofon).
Dispozitive cu cartelă inteligentă (Smart card)
Alături de cartelele de proximitate, cartelele inteligente sunt cele mai sigure dispozitive de personalizare a cartelelor.
Prima cartelă inteligentă a fost introdusă în Franța în anul 1981, fiind dezvoltată de laboratoarele franceze de cercetare ale firmei Philips.
Ulterior, banca Midland din Marea Britanie, în anul 1989, a început să folosească acest tip de cartelă pe post de portofel virtual. În anul 1995, tot în scopuri bancare, a fost dezvoltat de British Telecom smart card-ul Mondex, cartelă care putea memora până la cinci valute diferite și era protejată prin coduri personale împotriva utilizatorilor neautorizați.
Cartelele inteligente au avantajul că, spre deosebire de cartelele de proximitate, fiind realizate cu o memorie care poate fi ștearsă și scrisă electric de mii de ori (EEPROM Electrically Erasable Read Only Memory, memorie ROM cu ștergere electrică), informațiile păstrate de ea pot fi schimbate de fiecare dată când este accesată, fiind dificil de copiat sau falsificat.
Mai mult, circuitul EEPROM utilizează un protocol special, pseudoaleator, pentru inițializarea scrierii, protocol accesibil doar producătorului sistemului.
Smart Card-ul are și o capacitate de memorare sporită față de celelalte sisteme: standard pot păstra 512 caractere, dar există și circuite care înregistrează 2048 de caractere, echivalentul unui text pe o pagină A4.
Fizic, cartela inteligentă are aspectul din figura 1bis
Figura 1bis Cartela inteligentă
CAPITOLUL 5
Sisteme de recunoaștere biometrice
Sistemele de identificare bazate pe cartele de identitate au un mare dezavantaj: siguranța sistemului de protecție poate fi afectată dacă cineva pierde cartela de identitate, fiind astfel posibil ca cineva neautorizat, intrat în posesia cartelei, să aibă accesul permis.
Din acest motiv, au fost imaginate și create o serie de sisteme care determină anumite particularități fizice sau biologice ce caracterizează în mod unic orice persoană, particularități care nu mai pot fi pierdute sau furate sau, cel mult, ar mai putea fi copiate.
Există astăzi sisteme de identificare automată care verifică anumite aspecte exterioare:
• figura;
• vocea;
• semnătura;
• amprentele digitale;
• geometria mâinii;
Există, însă, și sisteme care fac și o identificare biologică:
• imaginea irisului sau a retinei;
• termograma facială;
• analiza acidului dezoxiribonucleic (ADN).
În totalitate, sistemele de identificare biometrice folosesc pentru recunoașterea persoanei o bază de date în care este înregistrată informația necesară pentru identificare. Sistemele de identificare pretențioase vor apela la analiza ADN, o moleculă cu
milioane de componente care poartă în ea moștenirea genetică a fiecărei persoane și este unică pentru fiecare persoană, chiar și în cazul gemenilor.
Sistemele de acces, unde este necesară o viteză de reacție foarte mare, de câteva secunde, pot folosi oricare din celelalte particularități fizice.
Trebuie menționat că, anumite informații biometrice (de exemplu, amprentele digitale sau vocale, ori semnătura) pot fi înregistrate digital pe o cartelă de identificare. În această situație, utilizarea unei cartele de o persoană neautorizată este imediat detectată, făcând sistemul extrem de sigur împotriva fraudelor.
Recunoașterea imaginii
Din punct de vedere istoric, recunoașterea imaginii este primul sistem de identificare. Practic, acest sistem a început să fie utilizat o dată cu folosirea fotografiei.
Un sistem actual de recunoaștere a imaginii este prezentat în figura 5.4.
Figura 5.4 Recunoașterea imaginii
O problemă deosebită a fost pusă de recunoașterea imaginii în sistemele automate. Recunoașterea automată a imaginilor constituie un capitol foarte vast al sistemelor automate, complexitatea procedurilor depășind cadrul acestei lucrări. În scop informativ, este amintit un principiu utilizat de majoritatea sistemelor: transformata Fourier bidimensională.
Sistemul automat nu este infailibil, el putând fi ușor în,selat prin utilizarea unor măști, machiaje etc.
Recunoașterea vocală
Recunoașterea vocală constă în compararea a două fonograme, una memorată într-o bază de date iar cealaltă obținută de la persoana care trebuie identificată. Compararea automată a semnalelor audio se face prin analiza spectrală a semnalelor,
fiind analizate atât frecvențele proprii cât și energia fiecărei componente spectrale. Sistemul poate fi ușor realizat, astăzi existând numeroase dispozitive pentru o analiză spectrală audio dar, în anumite situații, poate fi ineficient: afecțiunile care schimbă vocea, cum ar fi o simplă laringită, pot face ca o persoană autorizată să aibă modificați sensibili parametrii spectrali, având ca efect nerecunoașterea persoanei respective.
Un alt dezavantaj al recunoașterii vocale este acela că, o persoană neautorizată poate avea înregistrată pe un casetofon o amprentă vocală a unei alte persoane, reușind astfel să înșele sistemul de control.
Recunoașterea semnăturii
Recunoașterea semnăturii poate fi făcută prin metode de identificare fotografică, asemănător cu recunoașterea imaginilor, dar, astăzi, există senzori care citesc o semnătură virtuală, utilizabilă direct de sistemul de identificare.
Senzorul constă într-o arie de traductoare de presiune, traductoare care în afară de forma vizibilă a semnăturii, permit și înregistrarea altor detalii precum: forța de apăsare în orice moment, timpul de parcurgere a unor anumite segmente din semnătură etc.
Sistemul de recunoaștere ține cont de faptul că o persoană nu semnează identic de două ori la rând, din acest motiv el admițând niște toleranțe la parametrii achiziționați.
Recunoașterea irisului și a retinei
Explorarea irisului este o metodă de identificare fotografică și necesită achiziționarea unei imagini a irisului, de la o distanță de câțiva centimetri, în condiții de iluminare foarte bune.
Explorarea retinei este o metodă sigură dar extrem de neplăcută: explorarea presupune imobilizarea capului și obținerea structurii interne a ochiului prin proiectarea unui fascicul laser în ochi.
Ambele procedee, chiar dacă sunt infailibile, sunt puțin utilizate din cauza explorărilor invazive care, în timp, pot fi dăunătoare sănătății.
Recunoașterea amprentelor digitale și a geometriei mâinii
Recunoașterea amprentelor este astăzi unul din cele mai utilizate procedee de recunoaștere automată datorită simplității metodei și, mai ales, bazelor de date deja existente la organele competente în domeniu.
Sistemul poartă numele de AFIS (Automated Fingerprint Identification Systems sistem automat de recunoaștere a amprentelor) și este utilizat pentru identificarea persoanelor, inclusiv îri țara noastră.
Procedura clasică de utilizare constă în obținerea amprentelor prin metode tradiționale, amprente care apoi sunt digitizate și introduse în calculator unde sunt comparate cu celelalte înregistrări din baza de date.
Pentru sistemele de control al accesului, metoda clasică este irelevantă datorită timpului mare necesar pentru culegerea amprentelor și digitizarea lor. Pentru scurtarea timpului de identificare la câteva secunde, sunt utilizate cititoare de amprente dispozitive formate dintr-o arie de microtraductoare optice, de presiune, capacitive sau de conductivitate care furnizează direct informația numerică necesară calculatorului.
Pentru recunoașterea geometriei mâinii trebuie îndeplinite anumite condiții:
• mâna trebuie să aibă dimensiuni măsurabile;
• mâna nu trebuie să fie acoperită;
• în cazul unor afecțiuni degenerative (artrită) metoda nu este aplicabilă;
• geometria mâinii se poate modifica sensibil datorită unor creșteri sau scăderi în greutate.
Aceste sisteme nu sunt infailibile, o persoană neautorizată putând obține relativ simplu tiparul amprentelor sau al geometriei mâinii, înșelând astfel sistemul de recunoaștere. Pe de altă parte, aproximativ 7% din persoane nu au detectabile amprentele digitale datorită unor activități precum munca fizică, folosirea unor solvenți sau reactivi chimici puternici etc. De asemenea, există și situația amputării unor degete, cazuri în care metoda nu este direct aplicabilă.
Termograma facială
Termograma este o fotografie a structurii termice. Temperatura pielii este o rezultantă între fluxul de căldură de la țesuturi și căldura care provine chiar de la piele. De exemplu, temperatura pielii în zona unei vene este cu câteva sutimi de grad mai mică decât temperatura sângelui care circulă prin venă. Oricum, o variație de 2°C între diferite părți ale feței umane este absolut normală. În cazul unor afecțiuni grave sau când temperatura mediului este extremă, gama de variație a temperaturilor poate fi dublă iar valoarea ei medie poate varia.
O termogramă facială este obținută prin explorarea feței cu un detector sensibil la radiații infraroșii. Termograma capturează o imagine a emisiilor faciale în infraroșu. Fiecare persoană are o unică imagine termică a feței. Căldura este emisă în mod
continuu de către corpul uman și, deoarece structura țesuturilor nu este uniformă, cantitatea de căldură disipată este de asemenea neuniformă.
O termogramă facială este o reprezentare grafică a cantității de căldură disipată de corpul uman, căldură care depinde de structura și densitatea vaselor de sânge, oase, țesuturi, cartilaje, piele etc. – toate acestea extrem de diferite de la o persoană la alta.
Datorită numeroșilor factori care influențează aspectul termogramei faciale și a multiplelor variații posibile ale acestor factori, existența unei termograme unice pentru o persoană este certă. Astfel, radiația calorică a feței este diferită chiar și în cazul gemenilor, a căror recunoaștere este imposibilă prin metode de prelucrare a imaginii video.
Termograma facială se bazează pe structura termică a imaginii, nu pe temperatura ei absolută. Acest principiu asigură recunoașterea persoanei chiar dacă unele condiții pot varia: persoana poate veni dintr-un mediu cu temperatură ridicată sau coborâtă ori poate avea chiar o afecțiune temporară care să-i modifice temperatura corpului cu câteva grade.
Termograma facială esțe obținută numai prin metode pasive, fără a fi emise vreun fel de radiatii dăunătoare.
Termogramele sunt complet neinvazive. Ele nu necesită vreun contact fizic, de exemplu ca în recunoașterea amprentelor digitale. Sistemul de termoviziune nu presupune existența unui dispozitiv de poziționare a capului persoanei și emisia unei raze laser ca în cazul explorării retinei sau irisului. De fapt, termograma nu necesită nici un fel de lumină: imaginea este obținută numai pe baza radiației electromagnetice infraroșii emise de corpul uman.
Pentru realizarea termogramei sunt folosite camere de termoviziune instalate la circa 45 cm de persoana care trebuie recunoscută.
În principiu, o cameră de termoviziune este constituită dintr-un sistem optic, un mecanism de scanare, un senzor în infraroșu și sistemul de înregistrare-afișare electronică.
Sistemul optic, transparent la radiația infraroșie, asigură proiectarea imaginii termice pe senzorul IR. Acest senzor a avut, la primele sisteme, un singur element, ulterior fiind realizate elemente active sub formă liniară sau arie.
Deoarece amplificarea dispozitivului este foarte mare (se ating și valori de 120 dB de 10'2 ori), este necesar ca zgomotul termic al detectorului să fie redus la maximum. Din punct de vedere tehnic, aceasta nu se poate realiza decât prin răcirea senzorului la o temperatură cât mai mică, de exemplu 77°K (-195°C), adică temperatura de fierbere a azotului. În prezent, prin doparea (impurificarea) cu anumite substanțe a detectorului IR, temperatura de răcire a fost crescută la -50°C, temperatură care se poate atinge și prin utilizarea unor dispozitive de răcire bazate pe efect Peltier, un efect termoelectric care se produce la trecerea unui curent electric printr-o joncțiune formată din două materiale diferite și care are ca rezultat încălzirea unui material și răcirea celuilalt.
Camerele răcite cu azot lichid intră în funcțiune la circa 10 minute de la pornire, în timp ce camerele răcite prin efect termoelectric funcționează după numai un minut. O altă diferență între cele două tipuri de termocamere constă și în sensibilitatea spectrală a acestora: primul tip reacționează la radiații infraroșii în gama 3-5 mm, iar cel de-al doilea în gama 8-12 mm, gamă mai apropiată de lungimile de undă emise de corpul uman.
Cu toate aceste diferențe s-a constatat că termogramele faciale obținute prin cele două metode sunt practic identice.
Aceste dispozitive trebuie să execute o explorare a imaginii tip rastru TV. În primele sisteme de acest fel, cu fotodetector singular, această scanare era realizată prin intermediul a două oglinzi prismatice care se roteau sincron. Ulterior, o dată cu dezvoltarea tehnologiilor de realizare a fotodetectorilor, s-au realizat detectori în linie sau sub formă de arie. În acest ultim caz, dispozitivul produce un semnal asemănător cu cel obținut cu o cameră de luat vederi CCD, fiind ușor de interfațat cu un sistem electronic care permite fie afișarea directă pe un monitor TV, fie înregistrarea semnalului pe un videorecorder.
Schema bloc a unei termocamere cu detectori în linie este prezentată în figura de mai sus. Sistemul de identificare prin termogramă facială constă într-o bază de date care păstrează imaginile persoanelor care au permisiunea de acces. Identificarea este făcută automat de software, comparând termograma curentă cu imaginile din baza de date. De regulă, pentru simplificarea căutării în baza de date, sistemul de identificare a termogramei lucrează împreună cu un alt sistem biometric, de exemplu, de recunoaștere a semnăturii sau a vocii care dă o primă indicație asupra identității persoanei.
Utilizarea sistemului de recunoaștere a imaginilor faciale în infraroșu este avantajoasă deoarece acestea sunt extrem de greu de falsificat (datorită complexității fenomenelor de disipare a căldurii faciale) și, datorită algoritmilor de identificare a imaginii, foarte rapidă.
Capitolul 6
Sisteme de verificare a accesului
Dacă în paragrafele anterioare au fost prezentate diferite modalități de recunoaștere a persoanei, în continuare sunt indicate o serie de echipamente care permit verificarea accesului din punctul de vedere al posibilei introduceri de arme de foc, muniții, arme albe, explozibil sau alte materiale periculoase.
Sisteme cu ultrasunete
Ultrasunetele sunt unde elastice cu frecvențe care depășesc 20.000 Hz. Limita superioară ajunge la frecvențe de ordinul a 109 Hz; undele cu frecvențe mai mari, până la 104 Hz, poartă numele de hipersunete și constituie un domeniu deosebit, lungimile de undă fiind comparabile cu dimensiunile atomilor.
Undele ultrasonore se pot clasifica în următoarele categorii:
• unde longitudinale – sunt caracterizate de faptul că particulele mediului elastic oscilează în direcția propagării undei; ele se pot propaga în orice mediu elastic, solid, lichid sau gazos;
• unde transversale – sunt undele la care oscilația particulelor mediului are loc , perpendicular pe direcția de propagare; formarea undelor transversale este posibilă
numai în medii elastice solide sau lichide.
Producerea undelor ultrasonore se realizează cu ajutorul unor vibratoare care transmit, în mediul elastic din jur, unde de frecvențe înalte.
Emițătoarele ultrasonore se diferențiază, în special din punctul de vedere al conversiei diferitelor feluri de energie în energie acustică.
Analizarea tuturor metodelor de producere a undelor ultrasonore depășește cadrul acestei lucrări, problemele propuse fiind rezolvate, aproape în exclusivitate, de generatoarele cu efect piezoelectric.
Efectul piezoelectric direct constă în apariția de sarcini electrice pe fețele unei lamele de cuarț, în momentul în care lamela este supusă unui efort mecanic.
Efectul este reversibil, adică introducerea lamelei de cuarț într-un câmp electric alternativ va avea ca efect vibrații mecanice ale lamelei de cuarț cu o frecvență egală cu frecvența câmpului electric, vibrații care vor produce, în mediul elastic din jur, unde ultrasonore.
Deoarece variația grosimii lamelei de cuarț este foarte mică (la o diferență de potențial de 5000 V variația grosimii lamelei este de numai 1,06×10-8 m), este necesară utilizarea frecvenței de rezonanță mecanică, adică aplicarea unei tensiuni alternative cu frecvența egală cu cea proprie de oscilație a lamelei de cuarț, căreia îi corespund oscilații de amplitudine maximă.
Rezultatele experimentale au arătat că legătura dintre grosimea lamelei d și frecvența proprie de oscilație f este dată de relația:
f = 2880 /d[mm] [kHz]
De exemplu, pentru ca lama de cuarț să emită unde ultrasonore cu frecvența de 1 MHz, trebuie să aibă o grosime de 2,8 mm.
Pentru transformarea ultrasunetelor în semnal electric se utilizează, de regulă, tot un cristal de cuarț, semnalul electric fiind produs prin efect piezoelectric direct. Sistemele moderne de control au posibilitatea ca atât generatorul cât și traductorul să fie integrate în același dispozitiv.
Informațiile oferite de sistemul de explorare cu unde ultrasonore sunt obținute pe baza atenuării diferite a undelor, funcție de mediul de propagare.
Astfel, sistemele cu ultrasunete sunt capabile să deceleze în zona cercetată nu numai prezența unor obiecte metalice, ci și existența unor arme neconvenționale din materiale plastice, explozibili, mine nemetalice etc., lucru imposibil de efectuat cu alte dispozitive.
Dispozitivele cu microunde pot fi folosite în sisteme pentru paza locuințelor împreună cu detectori piroelectrici, cele două dispozitive completându-se reciproc, eliminând dezavantajele unor detectoare singulare.
Efectele biologice ale undelor ultrasonore sunt puțin studiate, efectele fiind insuficient înțelese.
Funcție de natura sursei acustice, a frecvenței, a intensității și a direcției de emisie, ultrasunetele pot avea efecte benefice – sunt utilizate, de exemplu, pentru stimularea germinației sau a creșterii plantelor; trebuie avut grijă că, în anumite condiții, ultrasunetele au efecte distructive asupra celulelor vii: dezintegrări, dezorganizări și ruperi ale moleculei ADN, distrugerea globulelor roșii etc.
Asupra corpului uman, ultrasunetele au efecte distructive asupra sistemului auditiv, căilor vestibulare centrale, perturbații ale circulației cutanate și, mai ales, asupra sistemului nervos central.
Sisteme cu câmp magnetic
Sistemele de explorare cu câmp magnetic – printre cele mai utilizate dispozitive sunt folosite ca detectoare de obiecte metalice ascunse: mine, arme de foc, arme albe etc.
Funcționarea lor se bazează pe modificarea proprietăților unui circuit magnetic (bobină) în prezența unui corp metalic feromagnetic aflat la o distanță mică, de la câțiva centimetri până la un metru.
Schema bloc a unui astfel de dispozitiv este prezentată în figura 5.6.
Figura 5.6 Detectoare de obiecte metalice
Sisteme cu radiații Roentgen
Chiar dacă radiațiile Roentgen (sau radiații X) sunt tot unde electromagnetice, proprietățile lor de penetrare prin obiecte masive le fac extrem de utile pentru examinarea nedistructivă a unor containere, bagaje, compartimente etc.
Generatoarele Roentgen utilizate pot fi: generatoare cu tub Roentgen, generatoare cu accelerator liniar, generatoare electrostatice, betatroane etc. Datorită specificului acestei lucrări, va fi descris numai generatorul cu tub Roentgen, generator avantajat de gabarit, fiabilitate și randamentul conversiei de energie.
Tubul de radiații Roentgen este format dintr-un balon de sticlă specială în care sunt montați anodul și catodul. Presiunea în interiorul tubului este de circa 10-4 mm Hg. Catodul este constituit dintr-un filament adus la incandescență de un curent de
câțiva miliamperi. Acesta emite electroni prin efect termoelectric, formându-se astfel între anod și catod un curent de electroni concentrat într-un fascicul de formă cilindrică.
Fasciculul de electroni este frânat de anticatod, o pastilă de metal greu fuzibilă, încastrată în anod. Structura tubului Roentgen este prezentată în figura 2
Figura 2 Tubul generator Roentgen
Presupunând că întreaga energie cinetică a electronilor se transformă în energie electromagnetică, lungimea de undă 1 a radiației X se poate determina cu relația:
h•c 12,4 e•U ~ U kV
unde:
– h reprezintă cuanta lui Planck (6,62519•10-30 J•S);
– c este viteza luminii în vid (299.792.458 ~ 3•108 m/s);
– e corespunde sarcinii electronului (1,602107•10-9 C);
– U este diferența de potențial între anod și catod.
În condiții ideale, o tensiune de accelerare de 25 kV ar produce cuante X cu lungimea de undă de 5•10-9 m.
În realitate, procesul are un randament mic, o mare parte din energia electronilor transformându-se în energie termică. Această problemă are două aspecte: pe de o parte, încălzirea excesivă a anticatodului impune ca acesta să fie realizat din materiale greu fuzibile (wolfram, cu temperatura de topire de 3400°C) și chiar răcirea forțată a acestuia cu ulei; pe de altă parte, transformarea diferențiată a electronilor în cuante de radiație va avea drept rezultat un spectru continuu.
In practică, tensiunile de accelerare utilizate sunt în gama de la 5…15 kV (pentru observare prin folii foarte subțiri sau obiecte nemetalice), până la 2000 kV (pentru observare prin pereți de oțel de 300 mm).
Vizualizarea imaginilor produse de instalațiile Roentgen se poate face, în principal, prin două procedee:
• metode fotografice, prin obținerea unei poze a obiectului pe un film fotografic special;
• utilizarea de tuburi videocaptoare sensibile la radiații X și afișarea imaginii pe un monitor TV.
Capitolul 7
Sisteme de supraveghere perimetrală
Sistemele de supraveghere cu barieră sunt cele mai folosite sisteme pentru paza unor perimetre sau suprafețe de mari dimensiuni.
Barierele ce lucrează cu unde electromagnetice în game spectrale care nu sunt direct observabile omului pot supraveghea zonele de responsabilitate fără ca eventualii intruși să-și dea seama că au fost reperați.
Aceste sisteme folosesc, în general, un fascicul de radiații electromagnetice care, dacă este întrerupt de intrus, declanșează alarma. Alte dispozitive, bazate pe propagarea undelor sonore prin sol, aplică principiul sesizării oricărei deplasări (ființă sau mijloc de transport) care, fără voia lor, produc vibrați în sol, vibrații care pot fi detectate.
Această clasă de dispozitive de sesizare poate fi împărțită în mai multe categorii, după senzorii utilizați sau forma de energie detectată:
unde electromagnetice:
bariere cu radiații. infraroșii;
bariere cu microunde;
câmp magnetic;
câmp electric;
unde sonore:
bariere cu microfoane (geofoni);
bariere cu cabluri piezoelectrice.
Barierele cu microunde funcționează cu oscilații din partea inferioară a gamei (frecvențe între 1 GHz și 30 GHz), în timp ce barierele IR lucrează în partea superioară a gamei (lungimi de undă mai mari de 800 nm).
Bariere cu radiații infraroșii
Aceste sisteme de supraveghere au un principiu de funcționare care se bazează pe absorbția sau refiexia unui fascicul de lumină invizibilă, fenomen ce apare datorită prezenței unui obstacol interpus între emițătorul și receptorul de infraroșii.
Emițătorul de radiații infraroșii este realizat cu un laser iar receptorul cu un fotodetector sensibil la lungimea de undă a emițătorului.
Laserul este un acronim pentru Light Amplificatipn by Stimulated Emission of Radiarion. Laserele sunt dispozitive care amplifică lumina și produc fascicule concentrate și coerente de radiații, din domeniul infraroșu până în gama undelor ultraviolete sau chiar a razelor X.
Pe principii asemănătoare, se bazează și maserele, dispozitive utilizate pentru generarea sau amplificarea microundelor.
Emisia stimulată a fost descrisă teoretic de A. Einstein în anul 1917, dar abia în anul 1958 este depus primul patent în domeniu de către A. Schawlow și C. H. Townes. Primul efect laser a fost descris de T. Maiman în anul 1960 într-un cristal de rubin iar, în anul următor, A. Javan a realizat primul laser gazos cu heliu-neon. În anul 1966 a fost realizat primul laser în mediu lichid de către P. Sorokin.
Principiul de funcționare obligă atomii să înmagazineze și să emită lumină într-un mod coerent: mai întâi electronii de pe straturile energetice superioare ale mediului activ sunt pompați într-o stare excitată de o sursă exterioară de energie; ulterior, electronii în stări metastabile se dezexcită emițând energie sub forma unor fotoni având o frecvență caracteristică mediului activ. Fotonii produși influențează alți atomi excitați, obligându-i să emită alți fotoni, proces denumit emisie stimulată.
Amplificarea luminii este produsă prin deplasarea înainte și înapoi, între două oglinzi paralele, generând numeroase emisii stimulate.
Funcție de starea de agregare a mediului activ, laserele sunt clasificate în lasere cu corp solid, cu gaz, semiconductoare sau lichide.
În afara acestora, de curând au fost create și lasere cu electroni liberi, care funcționează cu electroni prizonieri într-o capcană magnetică. Marele avantaj al acestora este faptul că frecvența radiației este reglabilă într-o bandă foarte mare, reglaj imposibil de efectuat la celelalte categorii de lasere.
Laserele au o gamă foarte variată de aplicații. Astfel, sunt folosiți în industrie (prelucrarea materialelor ultradure), medicină (bisturie atraumatice, teste biologice), comunicații (ca suport pentru informații), energetică (separare izotopică a uraniului pentru centrale sau arme nucleare), cercetări științifice (structura materiei, fenomene ultrarapide), domeniul militar (ghidarea armelor, telemetrie, arme antirachetă și, nu în ultimul rând, sisteme de supraveghere cu barieră).
În lucrare vor fi prezentate, sumar, doar laserele cu corp solid, cu semiconductori și gazoși, pentru cei interesați de amănunte suplimentare existând o bibliografie extrem de bogată.
a) Lasere cu corp solid
Cel mai comun laser de acest tip este laserul cu rubin sau sticlă dopată cu neodim. Constructiv, laserul constă într-o bară de mediu activ, bară care are capetele perfect paralele, bine șlefuite și pe care sunt depuse două oglinzi.
Sursa de energie pentru pompaj este asigurată de flash-uri cu xenon sau becuri cu vapori metalici (mercur, sodiu etc.).
Laserele cu corp solid operează de regulă în impulsuri (circa 10 ns și chiar mai scurte) acoperind, funcție de mediul activ, o gamă foarte largă de frecvențe, de la infraroșii la ultraviolete.
Există și lasere în domeniul razelor X, lasere care folosesc principiul multiplicării frecvenței pe ținte de ytriu.
b) Lasere cu semiconductoare
Acest tip de lasere se caracterizează prin gabaritul cel mai redus și randamentul extrem de bun (mai mare de 50%).
Laserul cu semiconductoare constă în două cristale semiconductoare dopate diferit. Cel mai utilizat material este arseniura de galiu dopată p sau n. Pompajul este asigurat prin aplicarea directă a unui curent prin joncțiunea p-n.
Laserele cu semiconductoare emit, de regulă, continuu și acoperă o gamă de frecvențe din domeniul vizibil și infraroșu apropiat.
c) Lasere cu gaz
Mediul activ al unui laser cu gaz poate consta într-un amestec de gaze, un gaz pur sau chiar vapori metalici reținuți într-un tub de sticlă sau de cuarț. Pompajul este asigurat de lumină ultravioletă, fascicule de electroni liberi, curent electric sau reacții chimice.
Funcție de gazul utilizat, acești laseri pot fi folosiți ca etalon de frecvență (laserele cu heliu-neon) sau lasere de mare putere în undă continuă (lasere cu bioxid de carbon). Aceste tipuri de lasere se folosesc, de exemplu, pentru supravegherea poluării atmosferei folosind Lidar (radar cu laser) cu efect Raman.
Revenind la sistemele de supraveghere cu barieră, vor fi prezentate caracteristicile unei bariere inteligente, caracteristici tehnice care se regăsesc (măcar în parte) la majoritatea sistemelor de supraveghere perimetrală cu laser:
– convergență fascicul emis: < 6 miimi;
– putere medie laser: ~ 0,1mW;
– putere în impuls: ~ 3 W;
– sensibilitate receptor: 10 mA/W;
– distanța de avertizare: > 1000m.
Sistemul de supraveghere perimetrală este format din coloane pereche de emițători și receptori montați în tandem. Sistemul are un generator de secvențe pseudoaleatoare care sunt transmise atât la emițătoare, cât și la receptoare. Aceste secvențe pseudoaletoare face bariera imposibil de penetrat, de exemplu prin folosirea unui alt emițător pentru orbirea receptoarelor. Sistemele de acest tip trebuie să se poată instala foarte rapid în teren, pentru aceasta fiind necesare dispozitive de aliniere optice și electronice.
Principiul de funcționare a sistemelor IR pentru supraveghere perimetrală asigură numeroase facilități, printre care:
• emițătoarele și receptoarele pot fi autosincronizate printr-un cod controlat de un microprocesor, făcând imposibilă fraudarea sistemului prin saturarea receptoarelor cu ajutorul unui emițător laser;
• alarmele false sunt eliminate prin analiza unui singur fascicul sau a mai multora;
• fiecare coloană cu emițătoare și receptoare are un sistem propriu de încălzire pentru degivrare și dezaburire, sistem care intră automat în funcțiune;
• pe fiecare coloană se pot monta un număr variabil de emițătoare sau receptoare, fiecare fiind orientabile atât în plan vertical cât și în plan orizontal.
Atât emițătorul cât și receptorul trebuie să aibă un sistem automat de compensare a raportului semnal-zgomot, pentru a asigura o funcționalitate ridicată sistemului, indiferent de condițiile de propagare a radiației IR. Dacă totuși recepția nu mai este posibilă din cauza propagării, unitatea de control semnalează o stare de incapacitate de funcționare, fără a declanșa alarma.
Sistemul trebuie să dispună de posibilitatea selectării pentru fiecare pereche emițător-receptor a puterii de emisie, a sensibilității receptorului, a frecvenței de transmisie a codurilor etc.
Modul de instalare în teren este prezentat în figura 3.
Figura 3 Barieră cu infraroșii
Bariere cu microunde
Aceste dispozitive sunt destinate protecției unui aliniament de câteva sute de metri. Principiul lor de funcționare se bazează pe absorbția sau reflexia undelor electromagnetice de către un obstacol care a apărut pe direcția de propagare a microundelor. Spre deosebire de barierele cu infraroșii, dispozitivele cu microunde, funcție de caracteristicile antenei, emit radiațiile într-un fascicul foarte larg. Acesta poate constitui un dezavantaj (este limitată distanța maximă de supraveghere) dar, pe de altă parte, și un avantaj: intrusul stă câteva secunde în acest fascicul, permițând sistemului o caracterizare mai completă (viteză, direcție de deplasare etc.).
Sistemul de supraveghere cu microunde poate fi realizat în multe variante, în figura 4 fiind prezentat un dispozitiv cu emițător și receptor separate. În acest caz, alarma este declanșată când receptorul nu mai primește energia de microunde de la emițător, aceasta datorându-se interpunerii unui obiect între cele două blocuri.
Figura 4 Barieră cu microunde
Un alt principiu de funcționare presupune instalarea emițătorului și receptorului pe aceeași poziție. Energia reflectată de un obiect interpus în calea fasciculului de microunde este detectată de receptor, care declanșează alarma. Acest principiu este utilizat, de regulă, la telemetre, echipamente folosite mai ales pentru determinarea distanțelor.
Distanța este calculată pe baza întârzierii recepționării impulsului de emisie reflectat de intrus (τ), ținând cont că viteza de deplasare a undelor electromagnetice este aproximativ constantă (c = 3 •108 m/s):
Viteza intrusului poate fi determinată fie pe baza variației întârzierii impulsului de microunde între două explorări succesive (principiul radarelor de descoperire – folosit pentru sistemele în impulsuri) fie pe baza modificării frecvenței fasciculului de microunde recepționat (efect Doppler – folosit pentru sistemele cu emisie continuă):
d = 2τ / c
unde: – Df reprezintă deviația de frecvență între unda emisă și unda recepționată;
-1 este lungimea de undă a microundelor.
Sisteme cu geofoni
Aceste dispozitive se bazează pe sesizarea undelor acustice produse de diferite obiecte mobile: persoane în deplasare, bicicliști, automobile, trenuri etc.
Folosind principiul propagării seismice a surselor de zgomot, un sistem cu geofoni poate fi folosit pentru supravegherea pătrunderii unor persoane sau autovehicule în unele aliniamente sau perimetre cu interdicție temporară sau permanentă.
Dispozitivul folosește ca traductor un microfon (geofon) sensibil la gama joasă de frecvențe (infrasunete), specifică zgomotelor care se propagă pulin atenuate prin sol. Semnalele electrice de la bornele microfonului sunt amplificate și, la depășirea unui anumit prag, declanșează alarma prin intermediul unui emilător radio sau a unei interfețe prin fir telefonic.
Principala deficiență a acestui sistem este dată tocmai de marea sensibilitate a microfonului. Acesta, pentru a putea detecta o persoană care se deplasează la o distanlă de până la 100 m, trebuie să sesizeze cele mai mici zgomote. Dar zgomotele nu sunt produse numai de eventualele obiecte mobile, ci pot avea numeroase alte cauze: mișcarea plantelor datorită vântului, ape curgătoare, instalații industriale etc. Toate acestea fac din sistemul cu geofoni un sistem pulin viabil, având rata alarmelor false extrem de mare.
Sistemele moderne au prevăzute, între senzor (microfon) și stația radio, un bloc electronic de procesare a datelor (un microcalculator). Acesta, pe baza amplitudinii și a frecvenlei secvențelor temporale ale semnalelor, elimină în mare măsură alarmele false, transformând sistemul cu geofoni într-un sistem performant.
Bariere cu câmp magnetic
Aceste sisteme asigură o avertizare timpurie despre încercarea de pătrundere în perimetrul păzit. Principiul de funcționare a acestor bariere este complet pasiv și are toate elementele îngropate în sol, fiind, din această cauză, un dispozitiv imposibil de detectat de către persoanele neautorizate. Sistemul poate opera efectiv dacă este montat subteran, sub șosele și chiar subacvatic.
Raza de acliune a acestuia, în varianta subterană, este prezentată în figura 5 Acest tip de sistem este nu numai foarte sensibil ci și foarte sigur în funcționare. Sistemul se bazează pe detectarea modificării proprietăților magnetice ale mediului, fiind capabil să detecteze orice intrus care are asupra lui obiecte feromagnetice, sesizând chiar și țintele de la încălțăminte.
Principiul de funcționare îi permite să facă diferențe între persoane, animale sălbatice, păsări etc., toate acestea nefiind diferenliate de alte sisteme de supraveghere Constructiv, sistemul se prezintă sub forma unei bobine cu o lungime de până la 350 m, ca în figura 6.
Figura 5 Bariera cu câmp magnetic
Figura 6 Cablul îngropat
Acest tip de barieră se instalează definitiv în teren, ea fiind îngropată la o adâncime de circa 30 cm. Fiecare interfață poate controla până la trei seturi de cabluri, acoperind astfel un aliniament de 1050 m.
Principiul de funcționare, transferul diferențiat de la un cablu la altul funcție de poziția intrusului (respectiv diametrul buclei), permite furnizarea de date nu numai despre momentul intruziunii, ci și despre locul acesteia și direcția de deplasare.
Acest sistem prezintă calități deosebite în descoperirea și localizarea intrușilor, ca dovadă, fiind folosit din anii '80 la paza frontierelor israeliano-arabe.
Dispozitive piroelectrice
Acești senzori detectează o schimbare relativ bruscă a unei temperaturi. Principiul de funcționare a acestor dispozitive oferă protecție împotriva alarmelor false generate de schimbările de temperatură provocate de alternanța zi-noapte, aparate casnice care intră periodic în funcțiune (de exemplu, climatizoare) etc.
Acest tip de dispozitiv folosește ca detector un senzor piroelectric care transformă informația despre căldură în semnal electric. Performanțele acestui detector de căldură sunt mult mai slabe decât, de exemplu, al sistemelor de termoviziune: sensibilitatea senzorului piroelectric este limitată la cel mult 15 m.
Senzorul este montat într-un etaj diferențial care amplifică numai variațiile semnalului electric. Imaginea este focalizată pe detector prin intermediul unei lentile Fresnel care împarte zona de supravegheat într-o structură asemănătoare cu o tablă de șah, dispozitivul declanșând practic alarma la trecerea bruscă a intrusului dintr-o zonă în alta. Aspectul unei lentile Fresnel este prezentat în figura 7 iar structurarea zonei supravegheate (în plan vertical și orizontal) în figura 8
Figura 7 Lentilă Fresnel pentru senzor piroelectric
a) Plan vertical
b) Plan orizontal
Figura 8 Structura zonei acoperite de un senzor piroelectric
Fiecare zonă individuală este focalizată de lentilă pe pirodetector, sistemul optic fiind realizat astfel încât să asigure o sensibilitate uniformă pentru toate sectoarele. Această structurare a zonei de supraveghere face posibilă nu numai detectarea obiectelor cu o temperatură mai ridicată decât a mediului înconjurător, dar chiar și detectarea numai a celor care se deplasează.
O deficiență a acestor tipuri de senzori este sensibilitatea lor scăzută în cazul unei diferențe mici de temperatură între mediul ambiant și intrus. De asemenea, dispozitivul poate fi păcălit de obiecte cu viteze mici de deplasare.
Dispozitive electrostatice
Un astfel de dispozitiv poate pune în evidență apropierea și mișcarea unei persoane pe baza câmpului electrostatic. Acest câmp electrostatic este produs, de exemplu, de frecarea hainelor în timpul deplasării, de folosirea unui pieptene etc. Valoarea acestui câmp poate fi foarte ridicată, chiar mai mare de 1000 V/m. Din punct de vedere constructiv, dispozitivul este foarte simplu, constând dintr-un amplificator de curent continuu cu impedanță foarte mare la intrare (circa 1012 Ω).
Raza la care reacționează aceste dispozitive este funcție de încărcarea electrostatică a intrusului, dar nu este mai mare de 1 m. Distanța de detecție a acestor dispozitive poate fi crescută prin utilizarea unui conductor electric foarte bine izolat care poate culege câmpul electrostatic pe o distanță de circa 50 m.
Modul de utilizare al unui astfel de dispozitiv este prezentat în figura 8
Figura 8 Dispozitivul electrostatic
CAPITOLUL 8
Centrale de alarmare
Centralele de alarmare sau dispecerele pot fi considerate componentele cele mai complexe a unui sisteme de supraveghere.
În general, un astfel de sistem poate fi format din:
• dispozitive de control al accesului;
• dispozitive de identificare;
• dispozitive de supraveghere perimetrală, senzori etc.;
• mijloace de legătură fir sau radio;
• dispecer.
Dispecerul realizează în principal următoarele funcțiuni:
• concentrează informațiile de la dispozitivele dispuse în teren;
• filtrează datele (fuzionează informațiile de la diferiții senzori care semnalează același eveniment și face o analiză cantitativă și calitativă a datelor, eliminând alarmele false);
• afișează sintetic sau grafic în timp real situația obiectivului;
• poate afișa în timp real pe un display harta obiectivului sau a zonei supravegheate, dispunerea în teren a senzorilor sau a sistemelor de control și starea acestora;
• memorează și arhivează situația obiectivului pentru a putea prezenta rapoarte periodice; • stabilește natura intruziunii și măsurile care trebuiesc luate (declanșarea alarmei sau prealarmei, pornirea unor sisteme suplimentare de control și de observare etc.);
• controlează automat funcționarea senzorilor, sistemelor de admitere a accesului etc.;
• monitorizează tensiunile de alimentare, inclusiv de la subsistemele alimentate de la baterii, declanșând automat un regim de avertizare în cazul diminuării acestora;
• dispune de un ceas de timp real, sincronizabil cu ceasurile subsistemelor;
• controlează mijloacele de legătură fir sau radio, stabilind automat protocolul de legătură, viteza de transmisie etc.
Pentru a realiza aceste numeroase sarcini, dispecerul este realizat în jurul unui calculator, structura sa putând arăta astfel.
Trebuie subliniat faptul că, pentru a optimiza algoritmul dispecerului și lucrul acestuia să fie cu adevărat în timp real, este necesar ca subsistemele componente să transmită semnale unitare și să preia unele din sarcinile dispecerului. Acest lucru impune ca și senzorii (sau alte sisteme subordonate dispecerului) să fie controlați de un microcontroler. Acesta, un mic calculator, poate fi utilizat în foarte multe moduri, fiind extrem de versatil. Pentru un sistem automat de supraveghere, o structură de microcontroler poate fi similară cu cea din figura de mai jos:
Microcontrolerul conține, pe lângă microprocesor (CPU – Central Processing Unit) și alte dispozitive extrem de utile:
– RAM și ROM sunt blocurile de memorie internă de tip scriere-citire (RAM) sau numai citire (ROM);
– ASC și SSC reprezintă două tipuri de interfețe seriale (Asynchronous Serial Controller, respectiv Synchronous Serial Controller);
– ADC și DAC sunt interfețele necesare pentru semnalele analogice (Analog to Digital Converter, respectiv Digital to Analog Converter);
– D I/O constituie liniile de intrare-ieșire digitale;
– IZC reprezintă o interfață standardizată pentru comunicații cu diferite periferice (afișaje, tastatură, memorii EZROM etc.)
– Timerele sunt niște numărătoare care pot declanșa anumite procese la intervale de timp bine stabilite sau pot măsura intervale de timp între anumite evenimente; – PEC (Peripheral Event Controller) realizează un transfer foarte rapid de blocuri de date între componentele microcontrolerului;
– WD (Watch Dog) constituie un timer cu o destinație specială, fiind destinat pentru evitarea blocării sistemului: dacă nu este programat periodic, declanșează resetarea circuitului.
Figura 5.16 Structura unui microcontroler
Semnificația și destinația semnalelor microcontrolerului pot fi diferite funcție de tipul lui. În sensul figurii 5.16 unde este schematizat microcontrolerul SAB80C166, scopul și înlelesul semnalelor sunt următoarele:
• semnale analogice. Sunt intrări analogice, de regulă în gama 0-5 V. Pot fi măsurate până la 16 semnale diferite cu o precizie de 0,1%. Există și patru ieșiri analogice, în aceeași gamă, tensiunile fiind produse de modulatoare de impulsuri în durată (PWM).
• semnale digitale. Sunt intrări/ieșiri digitale TTL. Pot fi controlate un număr maxim de 111 linii. Aceste linii sunt folosite pentru controlul efectiv al sistemului (validări, măsurări parametri funcționare, autotestare etc.).
• interfețe seriale. Constituie legătura între microcontroler și mijloacele de comunicării. Sunt interfețe compatibile cu cele de la un calculator PC, putându-se alege vitezele de comunicație, lungimea mesajului, paritatea mesajului, biții de stop, standardul de transmisie (sincron / asincron), tipul interfeței (TTL, RS232, RS485, CAN) etc.
• trimere, numărătoare. Sunt linii de intrare TTL folosite pentru măsurarea unor intervale de timp, utilizabile pentru ceasul de timp real, contoare pentru telemetre etc. • driver display LCD. Constă în mai multe linii de intrare/ieșire digitale, precum și în mai multe programe, necesare pentru afișarea unor date locale pe un afișor și preluarea unor comenzi de la o tastatură.
Proiectarea sistemului
Proiectarea sistemului se face plecând de la analiza cerințelor de acces securizat într-un anume perimetru. În cazul unui obiectiv de tip instituție, cu mai multe corpuri și încăperi, cu diferite nivele de acordare a accesului, o soluție tehnică viabilă și ieftină ar fi folosirea pe post de centrală de alarmare un computer compatibil IBM ce poate gestiona prin intermediul interfeței seriale RS232 o rețea de terminale adresabile de diverse tipuri, dar care folosesc același protocol de comunicare.
O asemenea de implementare arată astfel:
Descrierea funcționării sistemului de control al accesului
Terminalele comunică cu centrala serial folosind interfața standard RS232. Fluxul de date este controlat software prin introducerea unui cuvânt de semnalizare , anume caracterul #13 ASCII, la încheierea transmisiei. De asemenea intrarea in emisie a terminalelor se face cu comunicarea codului dispozitivului apelant. Folosindu-se un cod pe 8 biți, se pot recunoaște (28 –1 )terminale numerotate de la 0 la 255, codul #13 fiind folosit în șirul de date numai pentru desemnarea sfârșitului transmisiei.
Terminalele din sistem se împart în două mari categorii, terminale de tip senzor și terminale de tip verificare.
Terminalele de tip senzor sunt acele dispozitive care detectează modificarea unor parametrii peste limita admisă și care comunică apoi această informație centralei. Practic ei pot fi senzori de temperatură, de umiditate, de contaminare chimică sau radioactivă, de fum, de prezență a unei persoane, etc.(vezi capitolul Sisteme de verificare a accesului și Sisteme de supraveghere perimetrală) Ele comunică centralei următorul format de date:
Funcția de autoverificare constă în răspunsul terminalului cu cuvântul de date pe “0” logic la cererea centralei. Există posibilitatea ca senzorul să răspundă proporțional cu modificarea parametrului urmărit, cum ar fi de exemplu nivelul de radioactivitate sau mărimea grupului de persoane ce a intrat în perimetrul protejat, astfel că în zona de date a mesajului primit se pot pune 254 de valori distincte, diferite de 0 și 13.
Terminalele de tip senzor au ca rol atât verificarea accesului cât și detectarea unui acces neautorizat sau a unei situații potențial periculoase.
Terminalele de tip consolă au particularitate distinctivă faptul că ele trimit către centrală informații referitoare la identitatea persoanei care face o cerere de acces. Aceste informații pot fi introduse “direct” prin tastare de către utilizator sub forma unui șir de caractere de la o consolă, sau pot fi citite de pe o cartelă de identificare in diferite moduri, după cum am precizat in capitolul Sisteme de identificare și Sisteme de recunoaștere biometrică. Singura diferență din punct de vedere funcțional între terminalul consolă standard și sistemele de identificare și recunoaștere biometrică este faptul că informația personală este culeasă fără a interacționa direct (prin atingere) cu terminalul. Tendința este către un terminal de recunoaștere cât mai discret și cât mai eficace împotriva fraudării.
Modul în care sunt organizate logic informațiile la transmiterea de la terminalul de tip consolă către centrală este următorul:
La primirea parolei centrala verifică în baza de date cu parole autenticitatea ei, nivelul de acces și posesorul acelei parole. Răspunsul centralei poate fi de acceptare a accesului sau de respingere. Formatul mesajului unei centrale la un apel recepționat corect este următorul:
În cazul în care cuvântul de date este diferit de 00000000b sau 111111111b atunci șirului binar semnifică o procedură de autotestare sau o cerere de retrimitere a informației datorită recepției eronate.
Eroarea identificabilă la recepție poate fi de următoarele tipuri:
eroare de sincronizare cadru;
eroare I/O datorată hardware-ului;
eroare datorată umplerii buffer-ului de recepție sau de emisie (la recepție există un buffer de 2048 octeți iar la emisie de 1024 octeți);
eroare de paritate.
În toate aceste cazuri programul centralei afișează problema apărută și trimite automat o cerere de retransmisie.
Accesul tuturor terminalelor la centrală se face prin repartiția în timp a resurselor, anume prin ascultarea canalului și detectarea coliziunii de către terminale. Astfel presupunând că:
intre centrală și terminale se comunică cu o viteză de 600 baud;
se folosesc 8 biți de date un bit de start și un bit de stop;
fără controlul parității;
fără control al fluxului;
Timpul maxim al unei transmisii este atunci când un terminal de tip consolă trimite o parolă de 20 de caractere (lungimea maxima a mesajului e de 22 de caractere, cu cele de stop și cod).
;
;
După un calcul simplu reiese că Tchar=16.6ms iar Tmesaj=365.2ms Se poate observa că evenimentele detectate de senzori sau de console au o întârziere la afișare de ordinul sutelor de milisecunde în cazul cel mai rău.
Descriind un astfel de caz, se presupune că doua terminale aflate cât mai departe unul de celălalt (alegem d=300m pentru exemplificare) vor să intre în emisie simultan (în interval de timp de sub 1 us). Timpul de propagare a nivelului de “1” sau “0” logic între cele două terminale este:
;
Comparând acest timp cu intervalul de bit de 166us (la 600 baud) rezultă ca detectarea coliziunii se poate face practic instantaneu și deci buffer-ul de recepție al centralei nu va fi încărcat cu informație trunchiată sau perturbată. La detectarea unei astfel de situații, printr-un protocol ce ține de arhitectura hardware a perifericelor se va comanda ambelor terminale încetarea emisiei și reîncercarea de a emite după un timp aleator dar cuantizat cu un pas de 0.15 Tmesaj. În cest mod se asigură o folosire judicioasă a canalului format de cele două fire Rx, Tx și masa.
Pentru o mai bună înțelegere a funcționării este descrisă în cele ce urmează interfața serială standard și apoi interfața standard paralelă a unui PC.
Interfața serială RS 323
Proprietăți hardware
Parametrii electrici și mecanici ai portului serial sunt conținuți in standardul RS232C emis de EIA (Electronics Industry Association) și într-o formă mai generală în recomandarea CCITT V.24. Principalii parametrii declarați sunt:
– un “spațiu” (0 logic) va fi intre +3 și +25 volți.
– un “semn” (1 logic) va fi intre –3 și –25 volți.
Format cadru serial 8N1
– pentru liniile de control, “off” e reprezentat de o tensiune între –3 și –25 de volți, iar “on” de o tensiune cuprinsă între +3 și +25 de volți.
– regiunea între –3 și +3 volți este nedefinită.
– tensiunea într-un circuit deschis nu trebuie să depășească 25 de volți față de masă.
– un curent de scurtcircuit nu trebuie să depășească 500mA. Dispozitivul ar trebui să facă față la asemenea situații fără a se deteliora! (Se observă aplicabilitatea in situațiile reale de folosire, unde accidente de acest gen se pot întâmpla pentru cabluri ce traversează diferite zone)
Porturile seriale sunt de două tipuri constructive, cu aceleași funcții logice: Sunt conectorii de tip D cu 25 de pini si conectorii de tip D cu 9 pini.
Descrierea conectorilor folosiți:
Pe lingă pinii menționați mai sus, standardul RS232C specifică pentru conectorul D cu 25 de pini și alte semnale, după cum urmează:
Funcțiile pinilor
De menționat că abrevierile DCE și DTE provin din limba engleză și semnifică următoarele:
DCE – Data Comunication Equipment – echipament comunicații de date – orice dispozitiv care transferă date (cum ar fi modem-ul sau cablul “null modem”, in cazul de față)
DTE – Data Terminal Equipment – echipament terminal de date – orice terminal ce afișază date (in cazul nostru e vorba de un computer)
Recomandarea mai specifică la caracteristici mecanice, următoarele:
– mufa “mamă” se află pe DCE (Data Comunication Equipment), spre exemplu modem, iar mufa “tată” se află pe DTE (Data Terminal Equipment), spre exemplu, un PC.
lungimea cablului dintre DCE și DTE “nu ar trebui să depășească” 15 metri. Această exprimare lasă loc unor artificii de genul că am putea folosi cabluri mai lungi de 15 metri cu prețul scăderii vitezei de transfer. Dacă pentru o lungime de 15 metri a liniei, se poate folosi o viteză de 9600 baud, pentru lungimi de sute de metrii poate scade această viteză la valori de până la 300 baud.
Odată cu scăderea vitezei de comunicație, scade și banda semnalului astfel încât este posibilă transmiterea informației în cod bipolar pe un cablu telefonic obișnuit, cu impedanță de 600 Ohmi.
Spectrul unui semnal emis de un terminal este continuu deoarece nu este periodic acest caracter fiind dat tocmai de informația pe care o poartă. Cazul în care apar componente spectrale cu amplitudini mai mari la frecvențe mai înalte este următorul.
Presupunând că se transmite cu 600 baud mesajul binar 10101010 în domeniul timp semnalul va arăta ca mai sus.
De menționat este faptul că deși standardul RS232 nu specifică o valoare fixă pentru amplitudinea nivelelor logice, interfața serială a unui PC folosește nivele logice de +5V pentru “1” logic și -5V pentru “0” logic.
În domeniul frecvență spectrul semnalului va fi unul discret, coeficienții spectral fiind dați de descompunerea în serie Fourier
; unde x(t) este semnalul emis și Cn sunt coeficienții seriei dați de formula:
;
Pentru acest semnal emis cu 600 baud frecvența este de 300 Hertzi, frecvența fundamentală a semnalului. Se observă că primele 5 componente nenule, C1, C3, C5, C7, C9 se află în banda telefonică între 300 și 3400Hz, deci prin urmare există posibilitatea transmiterii unui semnal dreptunghiular cu 600 baud pe o distantă chiar mai mare de câteva sute de metri, 300, așa cum am specificat la început.
Controlul fluxului de date la nivelul unui de șir de caractere se face prin caracterul 13 ASCII ce marchează întreruperea emisiei și deci sfârșitul mesajului. Pentru a nu complica topologia rețelei au fost eliminate liniile de control hardarwe al fluxului de date precum RTS-CTS și DTR-DSR rămânând doar liniile Rx și Tx împreună cu masa aferentă.
La nivel de protocol, controlul fluxului de date este inexistent, renunțându-se la transmiterea caracterelor Xon (#17) și Xoff(#19) datorită vitezei de procesare superioare a datelor primite de către centrală și a existenței unui buffer de intrare de 2048 caractere.
Interfața paralelă standard Centronix
Acest port permite introducerea de până la 9 biți sau ieșirea a 12 biți în orice moment de timp, cerând minimum de circuite externe pentru sarcini simple de comandă. Portul e compus din 4 linii de control, 5 linii de stare și 8 linii de date. În mod frecvent portul se găsește în spatele unui PC obișnuit sub forma unei interfețe mamă de tip D cu 25 de pini. Cele mai noi modele de porturi paralele sunt standardizate de IEEE 1284 create în 1994. Aceste standarde definesc 5 moduri de operare după cum urmează:
Modul compatibil (SPP-Standard Paralel Port);
Modul redus (Nibble mode);
Modul octet (Byte mode);
Modul EPP (Port Paralel Îmbunătățit);
Modul ECP (Port paralel Extins)
Obiectivul dezvoltării acestui standard a fost proiectarea de noi dispozitive care să fie compatibile unele cu altele dar și cu modul standard. Modurile redus și octet folosesc același standard hardware folosit pe portul paralel standard în timp ce modurile ECP și EPP au nevoie de circuite adiționale care pot funcționa la viteze mai mari dar pot fi totodată si compatibile cu versiunile anterioare.
Modul compatibil sau “modul Centronics” după cum mai este cunoscut, poate doar să trimită date la o viteză tipică de 50 kiloocteți pe secundă care poate ajunge totuși și la 150 Ko/sec. Pentru a primi informații trebuie schimbat modul de funcționare la modul redus sau octet. Modul redus poate recepționa 4 biți în direcție inversă, de la dispozitiv către computer. Modul octet folosește caracteristica de bidirecționalitate a portului paralel (se găsește numai pe tipurile noi de porturi) pentru a recepționa 8 biți de date în direcție inversă. Modurile extins și îmbunătățit folosesc dispozitive adiționale pentru a realiza așa zisul handsake (protocol de stabilire a conexiunii )
Standardul IEEE 1284 specifică trei tipuri de conectori diferiți pentru a fi folosiți cu portul paralel. Primul tip 1284 este un conector tip D cu 25 de pini. Al doilea tip este un colector tip B cu 36 pini ce se găsește pe cele mai multe imprimante. Conectorul al treilea e de tipul C cu 36 de pini analog tipului B dar mai mic , având o modalitate de fixare mai bună, proprietăți electrice mai bune și este mai simplu de asamblat. De asemenea mai conține în plus doi pini pentru semnale ce pot determina dacă dispozitivul e conectat și alimentat.
Localizarea pinilor pe conectorul tip D cu 25 de pini
8 pini se ieșire accesați prin portul de date (DATA Port);
5 pini de intrare (unul inversat) accesați prin portul de stare (STATUS Port);
4 pini de ieșire (trei inversați) accesați prin portul de control (CONTROL Port);
cei 8 pini rămași sunt puși la masă.
Folosirea prefixului “n” pus la numele semnalelor arată că semnalul e activ pe “0” logic. Ieșirea portului paralel folosește nivele logice TTL și poate debita un curent de 12 mA. Pentru a folosi curenți mai mari se pot folosi buffere ce pot debita astfel de puteri.
Modul Centronix
Centronix e un mod vechi de a transmite informații de la calculator la imprimantă. Majoritatea imprimantelor folosesc această modalitate de a comunica cu aplicațiile implementată pe un port standard paralel sub control software. O diagramă ce ilustrează procedura de handsake este următoarea:
Biții de date sunt aplicați la ieșirile de date și se activează semnalul nStrobe pentru minim 1uS fapt ce indică validarea datelor. Perifericul (imprimanta) poate fi ocupată semnalând acest fapt prin semnalul activ Busy. Odată ce e disponibilă, începe citirea datelor pe frontul crescător al semnalului nStrobe , perifericul confirmând acest fapt prin semnalul nAck activ pe o durată de minimum 5uS.
Comunicarea cu sistemul video
În funcționarea centralei, interfața paralelă este folosită ca port de ieșire pentru controlul afișării imaginilor pe un monitor de supraveghere, mai precis pentru selectarea camerei video active.
Sistemul de monitorizare video supervizează sistemul de control al accesului , putând funcționa totuși și independent de acesta prin selectarea manuală a camerei video. Centrala comanda un multiplexor video prin 8 biți transmiși simultan împreună cu semnalul nStrobe care validează datele. Acești opt biți sunt reprezentarea binară a numărului terminalului care a fost ultima oară activat, astfel putându-se crea o legătură între zona în care s-a produs un eveniment și imaginea de pe monitoarele de supraveghere. Având în vedere că pentru desemnarea unui terminal nu se folosește caracterul #13, descompunerea lui în binar transmisă pe portul paralel va indica pornirea sistemului de alarmare. În continuare se prezintă modul de conectare la centrală a sistemului de supraveghere video.
Semnalele în logică TTL sunt culese de pe liniile de date și comparate într-un dispozitiv hardware format din 5 inversoare și o poarta AND. Ieșirea porții logice reprezintă decizia de alarmare. Semnalul va fi disponibil atâta timp cât de la centrală nu se primește o nouă comandă ce o va suprascrie pe ultima. Se impune deci folosirea unui trigger acționat de acest semnal.
Comunicarea cu sistemul de senzori
La nivel hardware, pentru a conecta centrala cu sistemul de terminale și totodată pentru a emula un modem la ieșirea portului serial se va folosi următoarea schemă de conectare:
Pentru a asigura compatibilitatea interfeței seriale mamă cu un modem, se scurtcircuitează pinii de control hardware al fluxului, aceștia fiind nefolosiți de terminale. Astfel la generarea semnalului RTS răspunsul CTS și detectarea purtătoarei CD va veni instantaneu. La fel se întâmplă și la cuplul de semnale DSR- DTR, după emiterea unui DTR, răspunsul DSR venind practic instantaneu.
Descrierea funcționării programului și a meniurilor
Programul care se execută pe computerul ce joacă rol de centrală este creat în limbajul Borland Delphi 4.0 și folosește biblioteca de funcții de comunicare serială varianta shareware, ComPort, luată de la adresa http://www.cybermagic.co.nz/winsoft .
Acest program numit “GUARD” poate monitoriza și gestiona un număr de 255 de terminale numerice de diferite tipuri , care comunică folosind protocolul serial RS232.
Pentru a realiza acest lucru este necesară setarea parametrilor de comunicație în funcție de perturbațiile care apar pe linie , de distanța maximă între centrală și terminale și nu în ultimul rând de viteza de transmitere a celui mai lent terminal, o condiție esențială pentru funcționarea unitară a sistemului fiind folosirea unei aceleiași rate a codului cu aceiași parametri de paritate, biți de stop și de date.
Meniul care setează interfața serială se găsește în bara de meniuri în căsuța SETĂRI sub-meniul COMUNICAȚII. Fereastra afișată va arăta ca în figura de mai jos.
El permite modificarea vitezei de transmitere între 110 baud și 1200 baud cu câteva valori intermediare. Trebuie menționat că un baud reprezintă un bit și deci din meniul comunicații se poate modifica viteza fluxului informațional.
Adăugarea a doi biți de stop în loc de unul singur reduce posibilitatea ieșirii din sincronizare a terminalelor, deci minimizează probabilitatea de apariție a unei erori, cu prețul scăderii cu aproximativ 10% a vitezei de transfer a informației utile față de setarea cu un singur bit de stop.
Există posibilitatea de a se comuta între cele două interfețe seriale existente pe un PC prin selectarea unei din opțiunile COM1 și COM2. Înainte de selectare trebuie să ne asigurăm că portul serial respectiv este activat ( se poate verifica intrând în meniul de configurare BIOS al sistemului PC prin apăsarea tastei “Del” la pornire). De asemenea trebuie să ne asigurăm că nici un alt program (cum ar fi de exemplu driverul de mouse) nu folosește această resursă.
Adăugând un bit de paritate se face o verificare asupra integrității datelor recepționate prin simpla adunare modulo 2 a biților informaționali și compararea rezultatului cu bitul de paritate. Această metodă poate determina o singură eroare dar nu o poate identifica dintre biți de date pentru a o corecta. De asemenea adăugarea unui bit de paritate duce la scăderea vitezei de transfer a informației utile cu aproximativ 10%față de cazul în care nu s-ar folosi controlul parității.
Fereastra de setare a parametrilor comunicației ajută la rezolvarea problemelor ce pot apărea la trecerea liniilor prin câmpuri magnetice variabile puternice , producând astfel perturbații în comunicare dar și la probleme datorate modificării legate de gestionarea porturilor seriale.
Forma principală a softului de monitorizare a accesului permite centralizarea evenimentelor ce se produc, în timp real, putând coordona concomitent o rețea de camere video suprapusă peste rețeaua de terminale. Mai precis, presupunând că terminalul #47 este amplasat în zona de vizibilitate a unei camere video, în momentul în care centrala primește un apel de la acest terminal, pe un monitor conectat la un multiplexor video va apărea imaginea furnizată de camera video respectivă.
Forma principală a programului GUARD
Cele două ferestre de afișare din forma principală sunt folosite pentru monitorizarea evenimentelor în timp real. Ora și data sistemului sunt afișate continuu în această fereastră.
În fereastra numită “Evenimente curente” sunt afișate și înregistrate sub forma unui fișier text toate evenimentele ce au loc în sistemul de supraveghere. Evenimentele ce nu necesită intervenția operatorului centralei, numite evenimente curente, sunt următoarele:
Acces permis;
Acces detectat;
Verificare terminal;
Comandă terminal
Evenimentul Acces permis are următoarea formă de afișare:
10:23:55 Term: 47 Acces permis Dumitru Marius
Intrarea în Bibliotecă
primul grup de caractere specifică ora, minutul și secunda la care s-a dat permisiunea de acces;
al doilea grup de caractere reprezintă codul numeric al terminalului de la care s-a făcut accesul;
al treilea grup de caractere reprezintă decizia softului bazată pe informația prezentă in baza de date.;
al patrulea grup de caractere specifică persoana care a făcut cererea de acces, persoană recunoscută după codul personal de acces;
linia de jos reprezintă o descriere a amplasării terminalului și alte comentarii necesare;
Evenimentul Acces detectat are următoarea formă de afișare:
10:24:01 Term:48 Acces detectat
Intrarea în bibliotecă
primul grup de caractere reprezintă momentul la care a avut loc evenimentul detectat;
al doilea grup de caractere reprezintă codul numeric al terminalului senzor de la care s-a făcut sesizarea;
al treilea grup de caractere reprezintă decizia softului centralei;
linia de jos reprezintă o descriere a amplasării terminalului si alte comentarii utile;
Evenimentul de tip Verificare terminal are următoarea formă de afișare:
15:30:12 Term: 47 Funcționare corectă /Nu funcționează
Intrarea în bibliotecă
primul grup de caractere specifică ora, minutul și secunda la care s-a dat permisiunea de acces;
al doilea grup de caractere reprezintă codul numeric al terminalului verificat;
Al treilea grup de caractere reprezintă decizia centralei asupra terminalului, bazată pe procedura de verificare;
linia de jos reprezintă o descriere a amplasării terminalului si alte comentarii utile;
Evenimentul Comandă terminal are următoarea formă de afișare:
18:30:32 term:47 Comandă terminal
Intrarea în bibliotecă
primul grup de caractere reprezintă momentul la care a avut loc evenimentul detectat;
al doilea grup de caractere reprezintă codul numeric al terminalului senzor;
al treilea grup de caractere reprezintă tipul evenimentului
linia de jos reprezintă o descriere a amplasării terminalului și alte comentarii utile
În fereastra numită “Evenimente speciale” se afișează și se înregistrează sub forma unui fișier text evenimentele ce necesită intervenție din partea operatorului centralei. De menționat că aceste evenimente sunt înregistrate și în fereastra evenimente curente. Ele sunt:
Acces nepermis cu solicitant identificat (parola a fost găsită în baza de date dar nu are nivelul de autorizare necesar).
Forma de înregistrare al acestui eveniment este următoarea:
08:30:22 Term:47 Acces nepermis Ovidiu Lazăr
Intrare în bibliotecă
primul grup de caractere reprezintă momentul la care a avut loc evenimentul detectat;
al doilea grup de caractere reprezintă codul numeric al terminalului;
al treilea grup de caractere reprezintă tipul evenimentului;
al patrulea grup de caractere reprezintă numele utilizatorului;
linia de jos reprezintă o descriere a amplasării terminalului și alte comentarii utile;
Acces nepermis cu solicitant neidentificat (parola nu a fost găsită în baza de date).
Forma de înregistrare a acestui eveniment este următoarea:
08:30:22 Term:47 Acces nepermis NEIDENTIFICAT
Intrare în bibliotecă
primul grup de caractere reprezintă momentul la care a avut loc evenimentul detectat;
al doilea grup de caractere reprezintă codul numeric al terminalului;
al treilea grup de caractere reprezintă tipul evenimentului
linia de jos reprezintă o descriere a amplasării terminalului și alte comentarii utile;
Violarea de perimetru interzis (există zone care nu trebuie să fie nici o persoană, cum ar fi în vecinătatea gardurilor, gurilor de aerisire).
Forma de înregistrare a acestui eveniment este următoarea:
08:30:22 Term:47 Violare perimetru
Intrare în bibliotecă
primul grup de caractere reprezintă momentul la care a avut loc evenimentul detectat;
al doilea grup de caractere reprezintă codul numeric al terminalului;
al treilea grup de caractere reprezintă tipul evenimentului;
linia de jos reprezintă o descriere a amplasării terminalului și alte comentarii utile;
Activare alarmă. (în cazul în care alarma este activată manual sau în urma unui eveniment detectat de sistemul de senzori)
Forma de înregistrare a acestui eveniment este următoarea:
08:30:22 Term: 33 ALARMARE
Gardul de pe latura de vest
primul grup de caractere reprezintă momentul la care a avut loc evenimentul detectat;
al doilea grup de caractere reprezintă codul numeric al terminalului, acesta poate fi înlocuit cu specificația “manual” în cazul în care alarma a fost acționată manual;
al treilea grup de caractere reprezintă tipul evenimentului;
linia de jos reprezintă o descriere a amplasării terminalului și alte comentarii utile;
Dezactivare alarmă.
Forma de înregistrare a acestui eveniment este următoarea:
08:30:22 Alarmă dezactivată
primul grup de caractere reprezintă momentul la care a avut loc evenimentul detectat;
al doilea grup de caractere reprezintă tipul evenimentului.
Tot în forma principală sa mai găsesc butoanele SALVEAZĂ și ȘTERGE TOT ,corespunzătoare fiecărei ferestre de editare.
Butonul SALVEAZĂ creează un fișier de tip text pe harddisk cu numele dat de operatorul centralei. Fișierul creat conține copia identică a ferestrei de evenimente corespunzătoare. În cazul în care există un fișier cu același nume și aceiași extensie, fișierul va fi suprascris fără avertizare.
Butonul STERGE TOT este activ numai după ce conținutul ferestrei corespunzătoare a fost salvat și are rolul de a șterge informațiile înmagazinate după salvarea lor. După cum se remarcă această operațiune este opțională.
Tot din forma principală, fără a deschide alte forme , se pornește monitorizarea prin comanda PORNIRE din meniul FISIER. Această comandă activează toate funcțiile de comunicare ale centralei. Opusul acestei comenzi este comanda OPRIRE tot din meniul FISIER. Cele două comenzi își au rostul în momentul în care la pornirea programului interfața COM2, care este folosită implicit, este ocupată, fiind necesară inițializarea COM 1. Astfel prin schimbarea interfeței seriale din forma COMUNICAȚII meniul SETĂRI se evită blocarea programului în momentul lansării în execuție.
În forma principală intitulată SUPRAVEGHERE se găsește în partea superioară bara de meniuri din care se pot accesa următoarele sub-forme:
1. Forma TERMINALE din meniul EDITARE este următoarea:
Din această formă se poate gestiona rețeaua de terminale aflate în sistem. Introducerea unui terminal în sistem se face prin definirea lui prin cele trei caracteristici:
Numărul de cod al terminalului (intre 0 și 255, exceptând 13);
Tipul terminalului , consolă sau senzor
Detalii despre amplasarea și însemnătatea terminalului
Scoaterea unui terminal din sistem din punct de vedere logic se face prin ștergerea înregistrării referitoare la acel fișier cu ajutorul butonului “Șterge”. Pentru a șterge o înregistrare, ea trebuie mai întâi căutată și găsită. Căutarea se face apăsând butonul “Caută”, după numărul de cod introdus al terminalului.
Toate terminalele care se află în sistem la un moment dat sunt afișate în fereastra ”Terminale aflate în sistem”. Această fereastră după ce a fost actualizată trebuie salvată pentru ca la o încărcare ulterioară a programului proprietățile terminalelor să se păstreze. Fișierul în care se face salvarea se numește “terminale.txt”.
2. Forma PAROLE din meniul EDITARE este următoarea:
Această formă este folosită la gestionarea datelor despre persoanele autorizate în sistem. Pentru a acorda drepturi de acces unei persoane, ea trebuie introdusă în baza de date a centralei cu următoarele atribute:
Numele persoanei;
Parola-codul personal de acces;
Terminalele la care are acces
După completarea celor trei pași prin apăsarea butonului “Introduce” în baza de date vor fi introduse temporar, până la o nouă pornire a programului, datele despre respectivul utilizator. Pentru a face înregistrarea permanentă, baza de date trebuie salvată în noua formă pe harddisk prin apăsarea butonului “Salvează”
De asemenea există și posibilitatea de a fi căutat în baza de date un utilizator după nume. Căutarea se face introducând cheia de căutare în câmpul “Nume:” și apăsând butonul “Caută”. Rezultatul căutării se afișează în fereastra de jos. În cazul în care căutarea a avut succes există posibilitatea scoateri din sistem a utilizatorului prin apăsarea butonului “Șterge”. De asemenea, pentru ca modificarea să fie permanentă, trebuie să se salveze noua stare a bazei de date prin apăsarea butonului “Salvează”. Salvarea se face în format text cu numele de “parole.txt”.
3. Forma ALARMARE din meniul COMENZI
Forma alarmare permite gestionarea evenimentelor care produc alarmarea obiectivului. De asemenea este permisă acționarea manuală a dispozitivului de alarmare de către operatorul centralei, dar acest lucru trebuind făcut numai în cazuri de necesitate sau în cadrul simulărilor de alarmă. Apăsând butonul START din panoul “Pornire comandată alarmă” se va cere confirmarea pentru pornirea efectivă a alarmei.
Dacă se răspunde cu “DA”, atunci starea de alarmă devine activă.
Un alt mod de alarmare este cel automat, bazat pe semnalele venite de la terminale și pe setările făcute în panoul “Condiții de alarmare”
Aceste setări sunt urmatoarele:
În cazul în care se dorește ca alarma să se declanșeze la orice eveniment produs, se bifează butonul “orice terminal activat” din subpanoul “se pornește la”.
În cazul în care se dorește declanșarea alarmei doar la activarea anumitor terminale, se va bifa opțiunea “doar la terminalele din listă”, fapt ce duce la crearea unei baze de date cu terminale la care se declanșează alarma. Introducerea în baza de date a terminalelor și ștergerea lor se face ca în oricare editor de text, de la tastatură, scriind numărul de cod al fiecărui terminal unul sub altul, ca mai jos:
O altă setare ce poate fi făcută se referă la ora la care se activează terminalul. Alarma se poate porni la orice oră sau numai între anumite ore, caz plauzibil într-o instituție cu program de zi.
Acest lucru se stabilește bifând sau debifând opțiunea “Intre orele:” Dacă opțiunea este bifată, atunci alarma se va putea declanșa doar în intere orele specificate în cutiile de editare menționate.
Utilizând aceste opțiuni în combinație cu opțiunile referitoare la terminale se poate crea un tipar al situațiilor de alarmare.
De asemenea, ca și în cazul celorlalte baze de date, după editarea bazei de date de alarmare e necesară salvarea ei prin apăsarea butonului “Salvează” Salvarea se face într-un fișier de tip text numit “alarmare.txt”.
Avantajul salvării sub forma de fișiere text a bazelor de date este faptul că pentru tipărirea unor situații bazate pe date din raport se poate folosi orice editor de text cum ar fi Notepad, Wordpad , Word, etc.
5. Forma VERIFICARE din meniul COMENZI:
Această formă este folosită la verificarea stării terminalelor și implicit a liniilor de legătură. La testarea unui terminal centrala trimite terminalului specificat un cuvânt de testare așteptând răspunsul timp de 3 secunde. Dacă răspunsul nu a sosit sau a sosit cu raportarea unei erori printr-un cod de eroare diferit de 00000000b se semnalează o eroare la respectivul dispozitiv. Trebuie menționat că testarea se face fără a se întrerupe funcționarea sistemului de acces.
Pentru a testa un terminal se introduce codul numeric corespunzător terminalului și se apasă butonul “Verifică”. În scurt timp în fereastra alăturată va fi afișată starea terminalului. În cazul în care se dorește o verificare a tuturor terminalelor se va acționa butonul “verifică toate”, situație în care timpul în care întreaga procedură se execută crește în funcție de numărul terminalelor din sistem.
6. Forma ACTIONARE din meniul COMENZI
Această formă nu face altceva decât să dea posibilitatea operatorului să dea comenzi de permitere a accesului în unele situații speciale fără a fi primit o cerere de la terminal în acest sens. Presupunând că operatorul recunoaște pe monitor o persoană ce și-a uitat cardul de identificare , îi poate permite să intre prin introducerea în câmpul “Terminal:” a numărului terminalului care trebuie comandat și apăsarea butonului “Acționează” Această comandă se va afișa în fereastra de afișare corespunzătoare dar se va și înregistra în baza de date cu evenimente.
O ultimă opțiune în meniul formei principale este cea de AJUTOR care dacă este activată produce un comentariu ajutător în cazul în care cursorul este poziționat peste anumite obiecte de comandă și afișaj cum ar fi butoane, ferestre de afișaj, etc.
LISTINGUL PROGRAMELOR
Programele prezentate în continuare sunt concepute în limbajul de programare BORLAND DELPHI 4 . Deoarece acest limbaj este de tip visual, nu toate fișierele cu informație din program sunt de tip text, în consecință ele neputând fi printate.
program GUARD;
uses
Forms,
Unit1 in 'Unit1.pas' {Form1},
Unit2 in 'Unit2.pas' {Form2},
Unit3 in 'Unit3.pas' {Form3},
Unit4 in 'Unit4.pas' {Form4},
Unit5 in 'Unit5.pas' {alarmare},
Unit6 in 'Unit6.pas' {verificare},
Unit7 in 'Unit7.pas' {actionare};
{$R *.RES}
begin
Application.Initialize;
Application.CreateForm(TForm1, Form1);
Application.CreateForm(TForm2, Form2);
Application.CreateForm(TForm3, Form3);
Application.CreateForm(TForm4, Form4);
Application.CreateForm(Talarmare, alarmare);
Application.CreateForm(Tverificare, verificare);
Application.CreateForm(Tactionare, actionare);
Application.Run;
end.
unit Unit1;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,
Menus, ComPort, StdCtrls, ExtCtrls;
type
TForm1 = class(TForm)
MainMenu1: TMainMenu;
Fisier1: TMenuItem;
Pornire1: TMenuItem;
Oprire1: TMenuItem;
Iesire1: TMenuItem;
Editare1: TMenuItem;
Terminale1: TMenuItem;
Parole1: TMenuItem;
Setari1: TMenuItem;
Comunicatii1: TMenuItem;
Comenzi1: TMenuItem;
Alarmare1: TMenuItem;
Verificare1: TMenuItem;
Actionare1: TMenuItem;
ComPort1: TComPort;
Ajutor1: TMenuItem;
Activat1: TMenuItem;
GroupBox1: TGroupBox;
Memo1: TMemo;
Button1: TButton;
Button2: TButton;
GroupBox2: TGroupBox;
Button3: TButton;
Button4: TButton;
Memo2: TMemo;
Timer1: TTimer;
timp: TLabel;
procedure Comunicatii1Click(Sender: TObject);
procedure Iesire1Click(Sender: TObject);
procedure Pornire1Click(Sender: TObject);
procedure Oprire1Click(Sender: TObject);
procedure FormCloseQuery(Sender: TObject; var CanClose: Boolean);
procedure FormCreate(Sender: TObject);
procedure ComPort1RxChar(Sender: TObject);
procedure ComPort1RxFlag(Sender: TObject);
procedure Terminale1Click(Sender: TObject);
procedure Parole1Click(Sender: TObject);
procedure Timer1Timer(Sender: TObject);
procedure Alarmare1Click(Sender: TObject);
procedure Verificare1Click(Sender: TObject);
procedure Actionare1Click(Sender: TObject);
private
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
end;
var
Form1: TForm1;
implementation
uses Unit2, Unit3, Unit4, Unit5, Unit6, Unit7;
var sir:string;
term,pass:string;
{$R *.DFM}
procedure TForm1.Comunicatii1Click(Sender: TObject);
begin
form2.showmodal;
end;
procedure TForm1.Iesire1Click(Sender: TObject);
begin
form1.close;
end;
procedure TForm1.Pornire1Click(Sender: TObject);
begin
ComPort1.Active:=true;
form1.Comenzi1.Enabled:=true;
form1.Oprire1.checked:=false;
form1.Pornire1.checked:=true;
end;
procedure TForm1.Oprire1Click(Sender: TObject);
begin
ComPort1.Active:=false;
form1.Comenzi1.Enabled:=false;
form1.Oprire1.checked:=true;
form1.Pornire1.checked:=false;
end;
procedure TForm1.FormCloseQuery(Sender: TObject; var CanClose: Boolean);
begin
if MessageDlg('Se inchide programul?',mtConfirmation,
[mbOk, mbCancel],0)= mrCancel
then CanClose:=False
else Canclose:=True;
end;
procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
sir:='';
end;
procedure TForm1.ComPort1RxChar(Sender: TObject);
begin
sir:=sir+ComPort1.ReadChar;
end;
procedure TForm1.ComPort1RxFlag(Sender: TObject);
begin
term:=inttostr(ord(sir[1]));
delete(sir,1,1);
pass:=sir;
Memo1.Lines.Add('Term: '+term+' Cuvant: '+sir);
sir:='';
end;
procedure TForm1.Terminale1Click(Sender: TObject);
begin
form3.show;
end;
procedure TForm1.Parole1Click(Sender: TObject);
begin
Form4.show;
end;
procedure TForm1.Timer1Timer(Sender: TObject);
begin
timp.caption:=DateTimeToStr(Now);
end;
procedure TForm1.Alarmare1Click(Sender: TObject);
begin
alarmare.show;
end;
procedure TForm1.Verificare1Click(Sender: TObject);
begin
verificare.show;
end;
procedure TForm1.Actionare1Click(Sender: TObject);
begin
actionare.show;
end;
end.
unit Unit2;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,
ExtCtrls, StdCtrls;
type
TForm2 = class(TForm)
RadioGroup1: TRadioGroup;
RadioGroup2: TRadioGroup;
RadioGroup3: TRadioGroup;
RadioGroup4: TRadioGroup;
Button1: TButton;
Button2: TButton;
procedure Button2Click(Sender: TObject);
procedure Button1Click(Sender: TObject);
private
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
end;
var
Form2: TForm2;
implementation
uses Unit1,ComPort;
{$R *.DFM}
procedure TForm2.Button2Click(Sender: TObject);
begin
form2.close;
end;
procedure TForm2.Button1Click(Sender: TObject);
begin
form1.ComPort1.Active:=false;
case Radiogroup1.ItemIndex of
0:form1.ComPort1.BaudRate:=br110;
1:form1.ComPort1.BaudRate:=br300;
2:form1.ComPort1.BaudRate:=br600;
3:form1.ComPort1.BaudRate:=br1200;
end;
case Radiogroup2.ItemIndex of
0:form1.ComPort1.DeviceName:='COM1';
1:form1.ComPort1.DeviceName:='COM2';
end;
case Radiogroup3.ItemIndex of
0:form1.ComPort1.Parity:=paNone;
1:form1.ComPort1.Parity:=paOdd;
2:form1.ComPort1.Parity:=paEven;
end;
case Radiogroup4.ItemIndex of
0:form1.ComPort1.StopBits:=sb1;
1:form1.ComPort1.StopBits:=sb2;
end;
Form1.ComPort1.Active:=true;
Form1.pornire1.checked:=true;
Form1.oprire1.checked:=false;
form2.close;
end;
end.
unit Unit3;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,
StdCtrls, Mask;
type
TForm3 = class(TForm)
Memo1: TMemo;
GroupBox1: TGroupBox;
Label1: TLabel;
RadioButton1: TRadioButton;
RadioButton2: TRadioButton;
MaskEdit1: TMaskEdit;
Button1: TButton;
Button2: TButton;
Button3: TButton;
GroupBox2: TGroupBox;
Label2: TLabel;
Button4: TButton;
MaskEdit2: TMaskEdit;
Memo2: TMemo;
Label3: TLabel;
Button5: TButton;
Edit1: TEdit;
Label4: TLabel;
Label5: TLabel;
procedure FormCreate(Sender: TObject);
procedure Button1Click(Sender: TObject);
procedure Button3Click(Sender: TObject);
procedure MaskEdit1Change(Sender: TObject);
procedure Button2Click(Sender: TObject);
procedure MaskEdit2Change(Sender: TObject);
procedure Button4Click(Sender: TObject);
private
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
end;
var
Form3: TForm3;
implementation
{$R *.DFM}
procedure TForm3.FormCreate(Sender: TObject);
begin
memo1.Lines.loadfromfile('Terminale.txt');
memo2.Lines.Clear;
end;
procedure TForm3.Button1Click(Sender: TObject);
var terminal,tip:string ;
begin
terminal:=MaskEdit1.Text;
case radiobutton2.checked of
true: tip:='senzor';
false: tip:='consola';
end;
memo1.lines.add('Term: '+terminal+'Tip:'+tip);
MaskEdit1.clear;
button1.enabled:=false;
button2.enabled:=true;
end;
procedure TForm3.Button3Click(Sender: TObject);
begin
form3.close
end;
procedure TForm3.MaskEdit1Change(Sender: TObject);
begin
button1.enabled:=true;
end;
procedure TForm3.Button2Click(Sender: TObject);
begin
memo1.lines.savetofile('terminale.txt');
button2.enabled:=false;
end;
procedure TForm3.MaskEdit2Change(Sender: TObject);
begin
button4.enabled:=true;
end;
procedure TForm3.Button4Click(Sender: TObject);
var indice:integer;
sir,linie:string;
gasit:boolean;
begin
gasit:=false;
sir:=MaskEdit2.text;
for indice:=0 to memo1.Lines.count-1 do
begin
linie:=Memo1.Lines[indice];
if pos(sir,linie)<>0 then
begin
gasit:=true;
memo1.lines.delete(indice);
Memo2.Lines.Add(sir+' Sters!');
MaskEdit2.Text:='';
end;
end;
if gasit=false then Memo2.Lines.Add (sir+'-NEGASIT!');
end;
end.
unit Unit4;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,
StdCtrls, Mask;
type
TForm4 = class(TForm)
Memo1: TMemo;
GroupBox1: TGroupBox;
Button1: TButton;
Button2: TButton;
Edit1: TEdit;
Label1: TLabel;
Label2: TLabel;
Edit2: TEdit;
Button4: TButton;
GroupBox2: TGroupBox;
GroupBox4: TGroupBox;
Label4: TLabel;
Edit4: TEdit;
Memo3: TMemo;
Button6: TButton;
Button7: TButton;
RadioButton1: TRadioButton;
RadioButton2: TRadioButton;
Memo2: TMemo;
Label3: TLabel;
MaskEdit1: TMaskEdit;
Button5: TButton;
Button3: TButton;
procedure RadioButton2Click(Sender: TObject);
procedure Button4Click(Sender: TObject);
procedure FormCreate(Sender: TObject);
procedure Button1Click(Sender: TObject);
procedure Button2Click(Sender: TObject);
procedure RadioButton1Click(Sender: TObject);
procedure MaskEdit1Change(Sender: TObject);
procedure Button5Click(Sender: TObject);
procedure Edit1Change(Sender: TObject);
procedure Button3Click(Sender: TObject);
procedure Edit4Change(Sender: TObject);
procedure Button6Click(Sender: TObject);
procedure Button7Click(Sender: TObject);
private
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
end;
var
Form4: TForm4;
nume,parola,terminale:string;
index:integer;
implementation
{$R *.DFM}
procedure TForm4.RadioButton2Click(Sender: TObject);
begin
if Memo2.Lines.Count<>0 then begin
button4.Enabled:=true;
end
else begin
button4.Enabled:=false;
MaskEdit1.Enabled:=true;
end;
end;
procedure TForm4.Button4Click(Sender: TObject);
begin
nume:=Edit1.Text;
parola:=Edit2.Text;
if radiobutton1.checked=true then terminale:='toate';
memo1.Lines.add('Nume: '+nume+' Parola: '+parola+
' Terminale: '+terminale);
button1.enabled:=true;
Edit1.Clear;
Edit2.Clear;
Memo2.Clear;
button4.enabled:=false;
button5.enabled:=false;
button3.enabled:=false;
end;
procedure TForm4.FormCreate(Sender: TObject);
begin
Memo1.lines.LoadFromFile('Parole.txt');
Memo2.Clear;
Memo3.Clear;
end;
procedure TForm4.Button1Click(Sender: TObject);
begin
Memo1.Lines.SaveToFile('Parole.txt');
Button1.enabled:=false;
end;
procedure TForm4.Button2Click(Sender: TObject);
begin
form4.close;
end;
procedure TForm4.RadioButton1Click(Sender: TObject);
begin
if (Edit1.Text<>'') and (Edit2.Text <> '') then button4.enabled:=true;
button5.enabled:=false;
MaskEdit1.enabled:=false;
end;
procedure TForm4.MaskEdit1Change(Sender: TObject);
begin
button5.enabled:=true;
end;
procedure TForm4.Button5Click(Sender: TObject);
begin
terminale:=terminale+MaskEdit1.Text+', ';
memo2.lines.add(MaskEdit1.Text+' -adaugat');
MaskEdit1.Clear;
button5.enabled:=false;
Button4.Enabled:=true;
Button3.Enabled:=true;
end;
procedure TForm4.Edit1Change(Sender: TObject);
begin
if radiobutton1.Checked=true then button4.enabled:=true;
end;
procedure TForm4.Button3Click(Sender: TObject);
begin
terminale:='';
memo2.clear;
button4.Enabled:=false;
maskedit1.Clear;
button5.enabled:=false;
button3.enabled:=false;
end;
procedure TForm4.Edit4Change(Sender: TObject);
begin
button6.enabled:=true;
end;
procedure TForm4.Button6Click(Sender: TObject);
var sir,linie:string;
i:integer;
begin
sir:=Edit4.Text;
index:=0;
for i:=0 to memo1.Lines.count-1 do
begin
linie:=memo1.lines[i];
{memo3.lines.add(linie);}
if pos(sir,linie)<>0 then
begin
index:=i;
memo3.lines.add('Gasit! – '+linie);
button7.enabled:=true;
button6.enabled:=false;
end;
end;
if index=0 then begin
memo3.Lines.Add('NU a fost gasit!');
button6.enabled:=false;
button7.enabled:=false;
end;
end;
procedure TForm4.Button7Click(Sender: TObject);
begin
Memo1.Lines.delete(index);
Memo3.lines.Add('Sters!');
button7.enabled:=false;
button1.Enabled:=true;
end;
end.
unit Unit5;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,
ExtCtrls, StdCtrls, Buttons, Mask;
type
Talarmare = class(TForm)
GroupBox1: TGroupBox;
Memo1: TMemo;
Label1: TLabel;
Button2: TButton;
Button3: TButton;
Button4: TButton;
RadioGroup1: TRadioGroup;
GroupBox2: TGroupBox;
CheckBox1: TCheckBox;
MaskEdit1: TMaskEdit;
MaskEdit2: TMaskEdit;
Label2: TLabel;
Label3: TLabel;
Button5: TButton;
Button6: TButton;
GroupBox3: TGroupBox;
BitBtn1: TBitBtn;
Label4: TLabel;
Label5: TLabel;
private
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
end;
var
alarmare: Talarmare;
implementation
{$R *.DFM}
end.
unit Unit7;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,
StdCtrls, Buttons, Mask;
type
Tactionare = class(TForm)
Label1: TLabel;
MaskEdit1: TMaskEdit;
BitBtn1: TBitBtn;
Memo1: TMemo;
private
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
end;
var
actionare: Tactionare;
implementation
{$R *.DFM}
end.
unit Unit6;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,
StdCtrls;
type
Tverificare = class(TForm)
Edit1: TEdit;
Button1: TButton;
Memo1: TMemo;
Label1: TLabel;
Button2: TButton;
Button3: TButton;
Label2: TLabel;
private
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
end;
var
verificare: Tverificare;
implementation
{$R *.DFM}
end.
program Terminal;
uses
Forms,
Unit1 in 'Unit1.pas' {Form1},
Unit2 in 'Unit2.pas' {Form2};
{$R *.RES}
begin
Application.Initialize;
Application.CreateForm(TForm1, Form1);
Application.CreateForm(TForm2, Form2);
Application.Run;
end.
unit Unit1;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,
Menus, StdCtrls, ComPort;
type
TForm1 = class(TForm)
MainMenu1: TMainMenu;
File1: TMenuItem;
Setari1: TMenuItem;
Iesire1: TMenuItem;
Comunicatii1: TMenuItem;
Edit1: TEdit;
Label1: TLabel;
Label2: TLabel;
Edit2: TEdit;
Button1: TButton;
ComPort1: TComPort;
Label3: TLabel;
Memo1: TMemo;
Pornire1: TMenuItem;
Oprire1: TMenuItem;
Label4: TLabel;
CheckBox1: TCheckBox;
procedure Comunicatii1Click(Sender: TObject);
procedure Iesire1Click(Sender: TObject);
procedure Button1Click(Sender: TObject);
procedure ComPort1RxChar(Sender: TObject);
procedure FormCreate(Sender: TObject);
procedure Oprire1Click(Sender: TObject);
procedure Pornire1Click(Sender: TObject);
procedure ComPort1RxFlag(Sender: TObject);
private
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
end;
var
Form1: TForm1;
implementation
uses Unit2;
var sir:string;
{$R *.DFM}
procedure TForm1.Comunicatii1Click(Sender: TObject);
begin
form2.showmodal;
end;
procedure TForm1.Iesire1Click(Sender: TObject);
begin
form1.close;
end;
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var terminal:integer;
parola,emis:string;
begin
terminal:=strtoint(edit1.text);
parola:=edit2.text;
emis:=chr(terminal)+parola+chr(13);
{edit2.clear;}
ComPort1.WriteString(emis);
end;
procedure TForm1.ComPort1RxChar(Sender: TObject);
begin
sir:=sir+ComPort1.ReadChar;
end;
procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
sir:='';
memo1.clear;
end;
procedure TForm1.Oprire1Click(Sender: TObject);
begin
Comport1.Active:=false;
Oprire1.checked:=true;
Pornire1.checked:=false;
Edit1.visible:=false;
Edit2.Visible:=false;
label1.visible:=false;
label2.visible:=false;
label3.visible:=false;
memo1.Visible:=false;
button1.visible:=false;
label4.visible:=true;
end;
procedure TForm1.Pornire1Click(Sender: TObject);
begin
Comport1.Active:=true;
pornire1.checked:=true;
oprire1.checked:=false;
Edit1.visible:=true;
Edit2.Visible:=true;
label1.visible:=true;
label2.visible:=true;
label3.visible:=true;
memo1.Visible:=true;
button1.visible:=true;
label4.visible:=false;
end;
procedure TForm1.ComPort1RxFlag(Sender: TObject);
var term,pass:string;
begin
term:=inttostr(ord(sir[1]));
delete(sir,1,1);
pass:=sir;
Memo1.Lines.Add('Term: '+term+' Cuvant: '+sir);
sir:='';
end;
end.
unit Unit2;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,
ExtCtrls, StdCtrls;
type
TForm2 = class(TForm)
RadioGroup1: TRadioGroup;
RadioGroup2: TRadioGroup;
RadioGroup3: TRadioGroup;
RadioGroup4: TRadioGroup;
Button1: TButton;
Button2: TButton;
procedure Button2Click(Sender: TObject);
procedure Button1Click(Sender: TObject);
private
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
end;
var
Form2: TForm2;
implementation
uses Unit1,ComPort;
{$R *.DFM}
procedure TForm2.Button2Click(Sender: TObject);
begin
form2.close;
end;
procedure TForm2.Button1Click(Sender: TObject);
begin
form1.ComPort1.Active:=false;
case Radiogroup1.ItemIndex of
0:form1.ComPort1.BaudRate:=br110;
1:form1.ComPort1.BaudRate:=br300;
2:form1.ComPort1.BaudRate:=br600;
end;
case Radiogroup2.ItemIndex of
0:form1.ComPort1.DeviceName:='COM1';
1:form1.ComPort1.DeviceName:='COM2';
end;
case Radiogroup3.ItemIndex of
0:form1.ComPort1.Parity:=paNone;
1:form1.ComPort1.Parity:=paOdd;
2:form1.ComPort1.Parity:=paEven;
end;
case Radiogroup4.ItemIndex of
0:form1.ComPort1.StopBits:=sb1;
1:form1.ComPort1.StopBits:=sb2;
end;
Form1.ComPort1.Active:=true;
Form1.pornire1.checked:=true;
Form1.oprire1.checked:=false;
form2.close;
end;
end.
ANEXĂ
Soft pentru simularea unui terminal
Pentru testa funcționarea softului sistemului de control al accesului în condiții reale vom folosi în loc de terminale calculatoare personale conectate prin interfața serială la computerul centrală. Programul “terminal” se poate identifica cu orice terminal din sistem și poate răspunde automat la comenzile de verificare și de acționare ale centralei
Odată lansat în execuție trebuiesc setați parametrii comunicației din meniul Setări / Comunicații.
Pentru a se realiza comunicarea între terminal și centrală, parametrii transmisiei, viteza, numărul biților de stop și paritatea, trebuie să fie identici cu cei ai centralei.
Meniul afișat permite modificarea vitezei de transmitere între 110 baud și 1200 baud cu câteva valori intermediare.
Adăugarea a doi biți de stop în loc de unul singur reduce posibilitatea ieșirii din sincronizare a terminalelor, deci minimizează probabilitatea de apariție a unei erori, cu prețul scăderii cu aproximativ 10% a vitezei de transfer a informației utile față de setarea cu un singur bit de stop.
Există posibilitatea de a se comuta între cele două interfețe seriale existente pe un PC prin selectarea unei din opțiunile COM1 și COM2. Înainte de selectare trebuie să ne asigurăm că portul serial respectiv este activat ( se poate verifica intrând în meniul de configurare BIOS al sistemului PC prin apăsarea tastei “Del” la pornire). De asemenea trebuie să ne asigurăm că nici un alt program (cum ar fi de exemplu driverul de mouse) nu folosește această resursă.
Adăugând un bit de paritate se face o verificare asupra integrității datelor recepționate prin simpla adunare modulo 2 a biților informaționali și compararea rezultatului cu bitul de paritate. Această metodă poate determina o singură eroare dar nu o poate identifica dintre biți de date pentru a o corecta. De asemenea adăugarea unui bit de paritate duce la scăderea vitezei de transfer a informației utile cu aproximativ 10%față de cazul în care nu s-ar folosi controlul parității.
Fereastra de setare a parametrilor comunicației ajută la rezolvarea problemelor ce pot apărea la trecerea liniilor prin câmpuri magnetice variabile puternice , producând astfel perturbații în comunicare dar și la probleme legate de gestionarea porturilor seriale.
După executarea comenzii “Pornit” se inițializează interfața serială cu parametrii setați în forma comunicații și programul intră în regimul de funcționare. Interfața grafică arată astfel:
Pentru a schimba identitatea terminalului se va modifica valoarea “Numărul terminalului” cu o valoare între 0 și 255 exceptând 13.
Simularea introducerii unui cod de acces se face prin introducerea unui cuvânt în cutia de editare “Introduce cuvânt”
Pentru a trimite datele în format împachetat se va apăsa butonul “Trimite”. În acest moment, folosind valorile definite pentru parametrii portului serial, se vor trimite datele introduse.
În fereastra de mesaje sunt afișate comenzile adresate terminalului curent, definit de câmpul “numărul terminalului”.
Programul răspunde automat cererii de autoverificare trimisă de centrală prin valoarea citită din dreptul căsuței “Simulare terminal defect”. Astfel dacă această căsuță este bifată, centrala va raporta acest terminal curent ca fiind defect.
Programul este foarte util în demonstrarea funcțiilor centralei, putând fi rulat simultan pe mai multe calculatoare pentru o simulare completă a cazurilor ce pot apărea. De menționat că acest terminal nu poate face detecția coliziunilor, aceasta însemnând că dacă se emite cu două aplicații simultan, rezultatele nu pot fi prevazute.
CONCLUZII
Odată cu creșterea puterii de calcul a procesoarelor, tehnologia se apropie tot mai mult de modul uman de interacțiune. Din această cauză tehnica recunoașteri imaginii, vocii și în general a aspectelor biometrice, se află într-un boom continuu în ultimii 20 de ani. După cum reiese și din lucrarea de față, computerul a devenit unealta supremă în tehnologia secolului 21.
Sistemul de acces securizat proiectat în această lucrare se bucură de puterea de calcul a procesoarelor moderne și a noilor tehnici de prelucrare numerică a informației. Deși în zilele noastre e destul de hazardat a spune că un lucru este nou, lucrarea de față prezintă o concepție modernă și totodată simplă, în supravegherea accesului într-un obiectiv. Este de remarcat absența circuitelor ajutătoare de interfațare între centrală și terminale și între centrală și multiplexorul video. Sistemul are o funcționare sigură, este ușor de întreținut datorită caracterului modular și a algoritmilor de autotestare implementați în softul centralei. Sistemul este de asemenea dinamic și flexibil din punct de vedere al exploatării, el putând fi redimensionat prin comenzi software fără a-și întrerupe funcționarea, lucru extrem de important.
Judecând totuși și dintr-un punct de vedere critic, sistemul proiectat este vulnerabil la penetrări în rețea de la un terminal neautorizat și chiar la banalul scurtcircuit pe linia de comunicație cu centrala. Este necesar deci folosirea unor locuri sigure prin care liniile de comunicații sa fie fizic amplasate precum și inspectări periodice ale liniilor.
Trebuie să mai precizez că elaborarea lucrării mi-a fost îngreunată de lipsa unor cărți de referință actuale în limba română referitoare la sisteme de acces securizat, și nu în ultimul rând de necesitatea cunoașterii unui limbaj de programare evoluat la un nivel ridicat.
În final îmi exprim dorința ca acest proiect să fie doar punctul de pornire a unei serii de lucrări pe tema accesului securizat într-un perimetru protejat, deoarece problematica terminalelor și a sistemului de monitorizare video a rămas dezbătută la nivel de principiu în cadrul acestei lucrări, și nu în ultimul rând pentru că este un domeniul ingineresc interdisciplinar de actualitate, care nu cere resurse materiale considerabile.
Mulțumesc cu această ocazie colectivului de profesori din catedra de transmisiuni a Academiei Tehnice Militare pentru sprijinul ce mi l-au acordat în formarea mea de specialitate.
Bibliografie:
[1] Melnic V., Mijloace tehnice de supraveghere și sesizare, Academia de poliție, București, 1998.
[2] Brookes P. ,Electronic Surveillance Devices, Butterworth-Heinemann Edition, Oxford 1966.
[3] Radu Râpeanu, Leonard Sârbu , 30 aplicații practice ale circuitului integrat βU 1011, Editura Tehnică, București 1985.
[4] Sandor Kovacs , Delphi 3.0 – Ghid de utilizare, Editura Albastră, București 2000.
[5] Valentin Cristea, Turbo Pascal 6.0, Editura Teora, 1992.
Adrese de internet:
http://www.beyondlogic.org/index.html#SERIAL
http://www.beyondlogic.org/index.html#PARALLEL
http://www.microwavesensors.com/index.html
http://www.repairfaq.org/filipg/LINK/PORTS/F_PARALLEL12.html#PARALLEL_003
http://www.ee.washington.edu/conselec/Sp96/projects/mitchrob/proposal/proposal.htm#PROJ
http://www.everettinfrared.com/
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Sistem de Acces Pentru Personal Autorizat Intr Un Perimetru Protejat (ID: 161568)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.