Классификация систем контроля и управления доступом Системы контроля и управления доступом (СКУД) классифицируются • способу управления; • количеству контролируемых точек доступа; • уровню идентификации доступа; • функциональным возможностям; • виду объектов контроля; • степени защищенности от несанкционированного доступа. Классификации СКУД по способу управления По способу управления СКУД подразделяются на: - автономные - контролируют малое количество объектов (1-2) без передачи информации на центральный пульт охраны. Контролируются оператором и не позволяют объединения между собой. - централизованные (сетевые) - контролируют от 2 до нескольких сотен контроллеров с передачей информации на цен¬тральный пульт охраны. Контролируются оператором и объединяются между собой для построения больших систем. Используются для более качественной организации функционирования крупных объектов, где требуется оперативное управление передвижением персонала и формирование отчетов по перемеще¬ниям сотрудников и посетителей. -универсальные - включающие функции как автономных, так и сетевых систем, работающие в сетевом режиме под управлением центрального устройства управления и переходящие в автономный режим при возникновении отказов в сетевом обору¬довании, в центральном устройстве или обрыве связи. Классификация СКУД по количеству контролируемых точек доступа По количеству контролируемых точек доступа СКУД могут быть; • малой емкости (менее 16 точек); • средней емкости (от 16 и менее 64 точек); • большой емкости (64 точки и более). Классификация СКУД по уровню идентификации доступа По уровню идентификации доступа СКУД могут быть: • одноуровневые - идентификация осуществляется по одному признаку, например, по считыванию кода карточки; • многоуровневые - идентификация осуществляется по нескольким признакам, например, по считыванию кода карточки и биометрическим данным. Классификация СКУД по функциональным возможностям Принято деление СКУД на 4 класса, в зависимости от количества контролируемых объектов, объединяемых контроллеров и выполняемых ими функций: Класс 1 - системы с ограниченными функциями; Класс 2 - системы с расширенными функциями; Класс 3 - многофункциональные системы; Класс 4 - многоуровневые системы большой емкости. В системы любого из классов могут быть введены специальные функции, которые определяются дополнительными требованиями заказчика К СКУД 1-го класса (рис.9.1) относятся системы с ограниченными функциями малой емкости, работающие в автономном режиме (таблица 9.1). Они применяются на небольших объектах или в тех случаях, когда заказчику необходимо обеспечить контролируемый доступ сотрудников и посетителей, имеющих соответствующий идентификатор, и если не требуется объединение контролируемых объектов в единую систему для централизованного управле¬ния и получения информации по всем пользователям. При этом не ставится задача контроля времени доступа и выхода из помещения, регистрации проходов, передачи данных на центральный компьютер. Примерами подобных систем являются замки со встроенными кодонаборными клавиатурами и считывателями пластиковых карт или других носителей элек¬тронного ключа (системы разграничения доступа в жилые помещения). Работа СКУД 1-го класса не контролируется. Обычно администратор (или лицо, ответст¬венное за пропускной режим) имеет мастер-карту (мини-компьютер), с помощью которой он мо¬жет вносить в список системы коды идентификаторов сотрудников и посетителей или исключать их из списка, а также считывать информацию из буфера системы
Рис.1. Оборудование СКУД 1-го класса помещения с одной дверью Автономная система состоит из контроллера, считывателя и исполнительного элемента. В ряде случаев в таких системах для их удешевления считыватель и контроллер находятся в одном корпусе, однако с точки зрения безопасности такое решение ухудшает защиту от взломов и уменьшает функциональные возможности системы. В качестве идентификаторов в СКУД 1-го класса, как правило, используются магнитные (реже бесконтактные) карточки, электронные ключи "Touch Memory". В зависимости от типа кон¬троллера или замка количество лиц в списках может достигать от 60 до 2800 человек. Автономные системы снабжаются резервным питанием и имеют механический ключ для открывания замка в аварийных ситуациях. Система позволяет подключить, кроме того, электрозамки, кнопки вы¬хода, герконы открывания двери, ИК-датчики, сирену. СКУД 2-го класса (рис.9.2) также мало функциональные системы, но у них уже имеется возможность расширения и включения их или их составных частей в общую линию связи (сетевой режим). Данные системы имеют ряд дополнительных функций (таблица 9.1). Эти системы строятся на основе одного или нескольких последовательно соединенных контроллеров. Особенностью таких систем является увеличение числа пользователей и количества обрабатываемой информации. Поэтому в таких системах обязательно использование компь¬ютера. Его ПО позволяет программировать все контроллеры системы, собирать и анализировать информацию, составлять отчеты и сводки, более эффективно отслеживать ситуацию на объекте. Каждый контроллер в таких системах работает независимо от других. Такие системы легко расширяются.
Рис.2. Структура СКУД 2-го класса На объектах, оборудованных средствами и системами ОПС, СКУД 2-го класса применяются как самостоятельные системы и обычно рассматриваются только как средства усиления режима безопасности объекта. СКУД 3-го класса. СКУД 3-го и 4-го классов обычно называются сетевыми, так как их контроллеры, объединенные в локальную сеть, работают в реальном времени и ведут непре¬рывный диалог с периферийными устройствами, с ведущим контроллером или с управляю¬щим компьютером, расположенным в пункте охраны. Системы этих классов - крупные и многоуровневые системы, рассчитанные на большое число пользователей (1500 человек и более). СКУД 3-го класса применяются в случае, когда необходимо контролировать время прохода сотрудников и посетителей на объект и в помещения. При этом применяются более сложные электронные идентификаторы (Proxmity, Виганд-карточки, биометрический кон¬троль или их сочетания). Время прохода на каждый день недели и для каждого владельца электронной карточки задается администратором системы. Системы 3-го класса обычно ин¬тегрируются с системами ОПС и видеонаблюдения на релейном уровне. Релейный уровень предполагает наличие дополнительного модуля в контроллере (или дополнительных входов/выходов в контроллере), к которому подключаются охранные или пожарные извещатели, релейные выходы для управления телекамерами и другими устрой¬ствами. Подобная интеграция применяется, в основном, на малых объектах. На таких объек¬тах количество взаимодействий между системами невелико, и все они могут быть учтены в процессе проектирования системы безопасности. Этот уровень интеграции является про¬стым, универсальным и достаточно надежным. СКУД 4-го класса. Системы 4-го класса это многоуровневые системы большой емко-сти (рис.9.3). Системы большой емкости имеют отличительную особенность - раз¬витое ПО, позволяющее реализовать большое разнообразие функциональных возможностей СКУД. Так как число пользователей исчисляется десятками и сотнями тысяч, создается общий банк данных. Контроллер, давая разрешение на проход, запрашивает головной компьютер. В случае разрушения сети система не прекращает работу, т.к. каждый контроллер может ра¬ботать автономно и пользуется только базой данных, заложенной непосредственно в нем, без обмена информацией с соседями и компьютером. В подобных системах возможна связь входных и выходных устройств разных кон-троллеров системы. Например, можно запрограммировать систему таким образом, чтобы срабатывание датчиков сигнализации на входе в офис вызывало блокирование электрозамков, подключенных к нескольким контроллерам, контролирующим близлежащие помеще¬ния.
Рис.3. СКУД 4-го класса
Классификация по степени защиты от несанкционированного доступа Различают следующие степени защиты, которые непосредственно связаны с классом системы: - недостаточная, - средняя, - высокая, - очень высокая,
Таблица 1 Класс сис-темы Степень защиты от НСД Выполняемые функции Примечание 1 Недостаточная Одноуровневые СКУД малой емкости, рабо¬тающие в автономном режиме и обеспечиваю¬щие: • допуск в охраняемую зону всех лиц, имею¬щих соответствующий идентификатор; • встроенную световую/звуковую индикацию режимов работы; • управление (автоматическое или ручное) от-крытием/закрытием устройства заграждения (например, двери). На объектах, где требу-ется только ограниче-ние доступа посторон-них лиц (функция зам-ка). 2 Средняя Одноуровневые и многоуровневые СКУД малой и средней емкости, работающие в автономном или сетевых режимах и обеспечивающие: • ограничение допуска в охраняемую зону конкретного лица, группы лиц по дате и временным интервалам в соответствии с имеющимся идентификатором; • автоматическую регистрацию событий в собственном буфере памяти и выдачу тре¬вожных извещений (при несанкционирован¬ном проникновении, неправильном наборе кода, взломе заграждающего устройства или его элементов) на внешние оповещатели или внутренний пост охраны; • автоматическое управление открытием-закрытием устройства заграждения. То же, что для СКУД 1-го класса. На объектах, где требу¬ется учет и контроль присутствия сотрудни¬ков в разрешенной зоне. В качестве дополнения к имеющимся на объек¬те системам охраны и защиты.
3 Высокая Одноуровневые и многоуровневые СКУД сред¬ней емкости, работающие в сетевом режиме и обеспечивающие: • функции СКУД 2-го класса; • контроль перемещений лиц и имущества по охраняемым зонам (объекту); • ведение табельного учета и баз данных но каждому служащему, непрерывный автома¬тический контроль исправности составных частей системы; • интеграцию с системами и средствами ОПС и видеонаблюдения на релейном уровне. То же, что для СКУД 2- го класса. На объектах, где требу¬ется табельный учет и контроль перемещений сотрудников по объек-ту. Для совместной работы с системами ОПС и видеонаблюдения. 4 Очень высокая Многоуровневые СКУД средней и большой ем¬кости, работающие в сетевом режиме и обеспе¬чивающие: • функции СКУД 3-го класса; • интеграцию с системами и средствами ОПС, видеонаблюдения и другими системами безопасности и управления на программном уровне; • автоматическое управление устройствами заграждения в случае пожара и других чрез¬вычайных ситуациях. То же, что для СКУД 3-го класса. В интегрированных системах охраны (ИСО) и интегрированных сис-темах безопасности (ИСБ) и управления системами жизнеобес-печения.
КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 2 Выполнить пять ниже перечисленных расчетов. Дополнить расчеты краткой теорией, рисунками и анализом результатов. 1.Рассчитать паразитную емкость связи между двумя проводниками (см. таблицу 1). 2.Определить коэффициент паразитной (непосредственной) емкостной связи (см. таблицу 2). Дать анализ полученного значения. 3.Пояснить принцип и определить эффективность экранирования низкочастотного магнитного поля (см. таблицу 3). Дать анализ полученного значения. 4.Пояснить принцип и определить эффективность экранирования высокочастотного магнитного поля (см. таблицу 4). Дать анализ полученного значения. 5.Пояснить принцип фильтрации и определить эффективность фильтрации RC фильтра нижних частот (см. таблицу 5). Дать анализ полученного значения.
Расчет №1. Емкость связи. Вариант (№ по списку) Ширина проводника, b,см Расстояние между проводниками а, см Длина проводников, L,см Относительная диэлектрическая проницаемость, ε 21 0,75 0,3 300 3
Для широко распространенного в практике конструирования ТСОИ случая параллельных проводников шириной b, длиной l, находящихся на расстоянии а друг от друга, емкость связи определяется по формуле:
Емкостная и индуктивная нежелательные связи проявляются при отсутствии непосредственной связи между источником и приемником наводки. На рис. показан случай размещения источника и приемника наводки в отдельных экранированных отсеках.
Схема образования емкостной паразитной связи.
Вывод: для ослабления влияния электрической связи следует: 1) максимально разносить цепи приемника и источника наводки, что снижает Ссв; 2) компоновать цепи приемника и источника наводки так, чтобы емкость связи Ссв между ними была минимальной (например, располагать провода линий источника и приемника наводки под углом, близким к 90°); 3) уменьшать размеры цепей источника и приемника наводки.
Расчет №2. Коэффициент паразитной (непосредственной) емкостной связи. Вариант (№ по списку) Частота напряжения источника наводки, f, Гц Сопротивление нагрузки приемника наводки, Z, кОм Емкость связи, ССВ, пФ 21 5•104 3 95,5 (зад.1)
Коэффициент паразитной (непосредственной) емкостной связи рассчитывается по формуле:
βе=Uпн/Еин= Zпн/xпар=ωСпар Zпн=Ссв•2П•f•z
Где: Ссв – емкость связи, Ф; f – частота напряжения источника наводки, Гц; z – сопротивление нагрузки приемника наводки, Ом.
Согласно таблице вариантов выберем значения необходимых величин и подставим в формулу:
βе=95,5•10-12•2•3,14•5•104•3•103=0,09%
Непосредственная паразитная емкостная связь осуществляется через ближнее электрическое поле:
Схема возникновения емкостной паразитной связи.
Влияние емкостной паразитной связи тем больше, чем выше рабочая частота, если Zпн не падает с повышением частоты, следовательно в данном случае влияние емкостной паразитной связи будет незначительным (т. к. βе=0,09 %).
Расчет №3. Экранирование низкочастотного магнитного поля. Вариант (№ по списку) Материал экрана Толщина стенки экрана, δэкр, мм Диаметр экрана, D, мм 21 Алюминий 0,3 30
Подавление наводок в большинстве случаев сводится к устранению или ослаблению ПС между ИН и ПН путем экранирования. Экранированием называется локализация электромагнитной энергии в определенном пространстве за счет ограничения распространения ее всеми возможными способами. Из этого определения следует, что в понятие экрана входят как детали механической конструкции, так и электротехнические детали фильтрующих цепей и развязывающих ячеек, ибо только их совместное действие дает необходимый результат.
Эффективностью экранирования (Э) называется отношение напряжений, и токов, напряженностей электрического и магнитного полей в экранируемом пространстве при отсутствии и наличии экрана:
Э=U/U´=I/I´=E/E´
В технике проводной связи эту величину оценивают в неперах (Нп): B= lnЭ = 0,115 А, а в радиотехнике в децибелах (дБ): А = 20lgЭ=8,7 В.
Экранирование низкочастотных магнитных полей часто называют магнитостатическим. Экраны изготавливают из ферромагнитных материалов с большой относительной магнитной проницаемостью µr. Линии магнитной индукции проходят в основном по стенкам такого экрана, которые обладают малым магнитным сопротивлением по сравнению с воздушным пространством внутри экрана. Качество экранирования магнитных полей зависит от магнитной проницаемости экрана и сопротивления магнитопровода, которое будет тем меньше, чем толще экран и чем меньше в нем стыков и швов, идущих поперек направления линий магнитной индукции.
На рис. поясняется сущность процесса экранирования магнитостатического поля магнитным экраном. Здесь введены следующие обозначения:
Rb1и Rэ – магнитное сопротивление области пространства, имеющей площадь поперечного сечения S1, при отсутствии и наличии экрана соответственно;
Rb2 - магнитное сопротивление экранируемой области пространства, имеющей площадь поперечного сечения S2.
Распространение магнитного поля (а) и эквивалентные схемы экрана(б,в).
Магнитостатическое экранирование используется при необходимости по¬давить наводки на низких частотах от 0 до 3—10 кГц . Основные требования, предъявляемые к магнитостатическим экранам, можно сформулировать следующим образом: 1. Магнитная проницаемость μа материала экрана должна быть высокой. 2. Увеличение толщины стенок экрана приводит к повышению эффективности экранирования. 3. Заземление экрана не влияет на эффективность магнитостатического экранирования. 4. Экран такой конструкции используется редко, только при необходимости подавить наводку на частотах 0…1 кГц. В этом диапазоне эффективность экрана от частоты не зависит. Ее можно приближенно определить по уравнению
Где:
где δэкр — толщина стенок, экрана; D — диаметр эквивалентного сферического экрана, близкий к длине стенки кубического экрана.
Э = 1+ 1•0,3/30 = 1,01 или В = ln1,01 = 0,00995 Нп; A=20 lg1,01= 0,086 дБ
Вывод: Можно сформулировать основные требования, предъявляемые к магнитостатическим экранам: 1. Магнитная проницаемость μа материала экрана должна быть высокой. 2. Увеличение толщины стенок экрана приводит к повышению эффективности экранирования. 3. Заземление экрана не влияет на эффективность магнитостатического экранирования. 4. Экран такой конструкции используется редко, только при необходимости подавить наводку на частотах 0…1 кГц. В этом диапазоне эффективность экрана от частоты не зависит.
Расчет №4. Экранирование высокочастотного магнитного поля. Вариант (№ по списку) Частота напряжения источника наводки, f, Гц Материал экрана Толщина стенки экрана, δэкр, мм Диаметр экрана, D, мм 21 105 Алюминий 0,3 10
В конструкции электромагнитных, экранов применяют немагнитные и ферромагнитные металлы. Вихревые токи, наведенные полем ИН в теле экрана, вытесняют внешнее поле из пространства, занятого экраном (рис.).
а б в Схема действия высокочастотного экрана: поле ИН (а), поле цилиндра (б), суммарное поле (в).
=
Где: µ = µ0µr — магнитная проницаемость; µ0 = 1,256•10-8 Г•см-1 — магнитная постоянная; µr — относительная магнитная проницаемость; δэкр — толщина стенок экрана, см; D — ширина прямоугольного экрана или диаметр цилиндрического и сферического, см; ω =2πν — угловая частота; ν — частота, Гц; σ — проводимость, См•см3; m — коэффициент формы экрана, для прямоугольного m = 1, для цилиндрического m = 2 и для сферического m = 3.
Согласно таблице вариантов выберем значения необходимых величин, найдём δ и подставим значения в формулу:
Таким образом, основные требования, которые предъявляются к экранам, действующим по принципу вытеснения магнитного поля полем вихревых токов в экране, заключаются в следующем: 1. Толщина экрана должна выбираться намного больше, чем глубина проникновения. Этому условию могут удовлетворять как немагнитные, так и магнитные материалы. Однако применение последних возможно в случае, если вносимыми ими в экранируемые узлы радиоаппаратуры потерями можно пренебречь. 2. Снижение электрического сопротивления материала экрана вихревым токам повышает его эффективность. Поэтому чаще всего высокочастотные экраны изготавливают из алюминия, меди и латуни. 3. Стыки, разрезы и швы должны располагаться в направлении вихревых токов в экране. 4. Заземление экрана, работающего за счет образования вихревых токов, не влияет на эффективность магнитного экранирования.
Расчет №5. RC фильтр нижних частот. Вариант (№ по списку) Частота напряжения источника наводки, f, МГц Количество ячеек (звеньев) Емкость параллельной цепи, С, мкФ Сопротивление последовательной цепи, R,Ом 21 4 2 0,033 30
В целях фильтрации в технических средствах систем информатизации и связи широко используют различные фильтры (нижних и верхних частот, полосовые, заграждающие и т.д.). Основное назначение фильтра — пропускать без значительного ослабления сигналы с частотами, лежащими в рабочей полосе частот, и подавлять (ослаблять) сигналы с частотами, лежащими за пределами этой полосы.
Общая схема фильтрующей цепи.
Фильтр, у которого полоса прозрачности простирается от ω = 0 (постоянный ток) до некоторой граничной частоты ωо, называется фильтром нижних частот (ФНЧ). На рис. изображена амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) идеального ФНЧ — (сплошная линия) в координатах а(ω) и К(ω), где а и К — затухание и коэффициент передачи фильтра соответственно.
Амплитудно-частотная характеристика ФНЧ.
Эффективность фильтрации двухячеичного RC ФНЧ определяется по формуле:
Основные требования, предъявляемые к защитным фильтрам, заключаются в следующем: 1. Величины рабочих напряжения и тока фильтра должны соответствовать величинам напряжения и тока цепи, в которой фильтр установлен. 2. Эффективность ослабления нежелательных сигналов должна быть не меньше заданной в защищаемом диапазоне частот. 3. Ослабление полезного сигнала в полосе прозрачности фильтра должно быть незначительным, не влияющим на качество функционирования системы. 4. Габариты и масса фильтров должны быть, по возможности, минимальными. 5. Фильтры должны обеспечивать функционирование при определенных условиях эксплуатации (температура, влажность, удары, вибрация и т.д.). 6. Конструкции фильтров должны соответствовать требованиям техники безопасности.
Литература: 1. Задания и методические указания к контрольной работе по курсу «Теория систем безопасности» 2. Учебное пособие по курсу «Теория систем безопасности»
