На главную

Статьи, публикации, архив номеров  

«     2018     2017  |   2016  |   2015  |   2014  |   2013  |   2012  |   2011  |   2010  |   2009  |   »
«     Январь  |   Февраль  |   Март  |   Апрель  |   Май  |   Июнь  |   Июль  |   Август  |   Сентябрь  |   Октябрь  |   Ноябрь  |   Декабрь     »

Безопасность

01.05.2015 Совершенствование системы физической защиты объектов использования атомной энергии

 

Совершенствование системы физической защиты объектов использования атомной энергии

 

Одной из важнейших задач системы физической защиты объектов использования атомной энергии является своевременное обнаружение несанкционированных действий. Это может быть не только проникновение через периметр объекта, но и любые другие несанкционированные действия, которые может совершить нарушитель, преследуя свои цели. Для технической поддержки действий по обеспечению физической защиты ядерно опасных объектов и размещенных (эксплуатируемых) на них ядерных материалов, установок и пунктов хранения применяется комплекс технических средств физической защиты (ТСФЗ), который включает в себя различные виды технических средств охраны.

 

В статье рассмотрены вопросы совершенствования системы физической защиты объектов использования атомной энергии посредством применения средств неконтактного контроля микродвижений. Приведен пример варианта применения регулируемого емкостного полотна и использования технологии виброизображения.

 

The article considers the issues of improving the system of physical protection of objects of use of atomic energy, through the use of means of non-contact control of movements, the option of using an adjustable capacitive paintings and the use of technology vibroisolation.

 

Все задачи физзащиты можно решить только силами вооруженной охраны, без технической поддержки. Однако в этом случае силы охраны должны иметь очень большую численность. Комплекс ТСФЗ предназначен для технической поддержки действий по обеспечению физической защиты ЯОО и размещенных (эксплуатируемых) на нем ядерных материалов, установок и пунктов хранения.

В современных технических средствах охраны (ТСО), за исключением простейших магнитных контактов, сигнал с приемника, антенной системы или чувствительного элемента обрабатывается. Если сигнал удовлетворяет установленным критериям – ТСО срабатывает и подает сигнал тревоги.

Критерии срабатывания закладываются в алгоритм обработки, они рассчитаны на выделение характерных именно для движения человека изменений сигнала. Некоторые параметры могут настраиваться в процессе эксплуатации ТСО, например, с помощью регулировок «дальность», «усиление», «чувствительность», «порог».

 

 

К приборам контроля микродвижений относится широкий класс специализированной радиоизмерительной аппаратуры, применяемой во многих отраслях промышленности для контроля микровибрации, микросейсм, отдельных параметров механического движения, характеризующего состояние сооружений, машин, исследовательского и технологического оборудования, подземных масс, биологических и других объектов. В настоящее время в нашей стране выпускаются измерительные преобразователи, усилительная и анализирующая аппаратура, контрольно-сигнальные приборы, средства метрологического обеспечения.

Известно довольно большое число физических явлений, которые предлагаются для измерительного преобразования параметров движения. Примером использования некоторых из них могут служить технические средства охраны, применяемые для обнаружения нарушителя путем неконтактного контроля его движений:

• емкостные, принцип действия которых основан на изменении электрической емкости чувствительного элемента при движении объекта обнаружения;

• радиолучевые, основанные на модуляции движущимся объектом высокочастотного электромагнитного поля;

• ультразвуковые, которые построены на использовании принципа изменения структуры ультразвукового поля, вызванного появлением объекта;

• инфракрасные, регистрирующие изменение теплового контакта в поле зрения прибора при вторжении в охраняемую зону нарушителя либо использующие принцип прерывания узконаправленного инфракрасного луча телом человека;

• вибрационные, принцип действия которых основан на восприятии колебаний упругой среды, вызванных перемещениями объекта;

• видеодетекторы движения, видеоаналитика;

• комбинированные – сочетающие в одном приборе ТСО нескольких типов.

Выбор конкретных средств для контроля движений во многом зависит от диапазона изменения контролируемого параметра как по амплитуде, так и по частоте.

Микродвижения определяются предельно малыми значениями параметров, которые сведены в таблице. Диапазон частот колебательных микродвижений (микровибрации) охватывает широкий спектр – от долей герца до 20–50 кГц.

 

Таблица

 

Значения параметров микродвижений

Параметр

Единица измерения

Диапазон значений

Поступательное перемещение

мкм

10–2–103

Поступательная скорость

м/с

10–9–10–4

Поступательное ускорение

м/с2

10–6–10–2

Угловое перемещение

рад

10–6–10–4

Угловая скорость

рад/с

10–5–10–3

Угловое ускорение

рад/с2

10–4–10–2

 

Для оценки приборов неконтактного контроля микродвижений особое значение имеют показатели эффективности преобразования очень малых значений параметров при наличии помех. Основным критерием эффективности первичных измерительных преобразователей следует считать порог чувствительности. Этот показатель, отражая отношение полезного сигнала к помехам, наилучшим образом характеризует способность прибора правильно осуществлять контроль микродвижений.

Емкостные преобразователи нашли широкое применение при решении различных задач неконтактного контроля микродвижений. К достоинствам емкостных преобразователей относятся простота, малые габариты и масса, малая инерционность и незначительное обратное воздействие на объект контроля.

Исключительная возможность модификации чувствительного элемента емкостных преобразователей, в качестве которого может использоваться любое электропроводящее тело, простота создания объемной зоны чувствительности весьма больших размеров и заданной конфигурации делают особенно целесообразными разработки преобразователей с неэкранированным чувствительным элементом для контроля микродвижений активным методом в открытой среде и в труднодоступных местах.

На основе емкостного принципа преобразования микродвижений в нашей стране и за рубежом непрерывно развиваются технические средства охраны, устанавливаемые как внутри помещений, так и на периметрах охраняемых объектов. При этом особое внимание уделяется вопросам повышения устойчивости емкостных устройств, размещаемых на открытом пространстве и подвергающихся воздействию электрических помех и различных климатических факторов. В частности, осадки или увеличение влажности воздуха могут оказывать большое влияние на места крепления проводов чувствительного элемента, снижая чувствительность емкостного преобразователя и вызывая ложные сигналы тревоги в системе охраны. Электромагнитные поля от посторонних источников воздействуют на приемный электрод неэкранированного чувствительного элемента как на приемную радиоантенну, вызывая паразитную модуляцию электрического сигнала, индуцируемого генераторным электродом.

В настоящее время периметры охраняемых объектов оборудуются емкостными датчиками обнаружения «Медуза», «Радиан-14 (15)», «Микрос-101» и др. Датчики подключаются к антенному устройству, состоящему из двух флангов равной длины 10–500 м каждый с максимальной емкостью не более 12 000 пФ и имеющих разброс емкостей не более чем на 10 % относительно друг друга. Зачастую на практике мы сталкиваемся с разницей по емкости антенных плеч более 10 %. Для решения данной задачи емкостное полотно можно рассматривать как плоский конденсатор.

Емкость конденсатора определяется по формуле:

С = ere0S / d, (1)

где er – диэлектрическая проницаемость вещества между обкладками;

e0 – электрическая постоянная;

S – площадь обкладок конденсатора;

d – расстояние между обкладками.

Рассчитаем следующую формулу:

 

 

(2)

Для воздуха er = 1,0005898±0,00000050.

Из формулы видно, что емкость регулируется двумя способами: увеличением (уменьшением) площади конденсатора и изменением расстояния между обкладками конденсатора.

На данный момент на практике применяется первый способ – изменение площади антенного устройства путем провязки нитей антенного устройства. Для второго способа регулировки емкостного полотна предлагается использовать антенные опоры конструкции, представленной на рис. 2.

 

 

Отличие от существующего варианта исполнения заключается в креплении. Предлагаемое крепление (рис. 3) позволит регулировать расстояние d между земельными и антенными плоскостями, тем самым регулируя емкость плеч емкостного полотна.

 

 

Использование регулируемых антенных опор на периметре АЭС позволит производить по месту точную настройку симметрии емкости антенного полотна. При точной настройке емкостного полотна исключается применение «подстроечного» конденсатора, тем самым повышается стабильность работы емкостных датчиков обнаружения. При использовании регулируемых креплений замена непригодных к использованию изоляторов производится с наименьшими трудозатратами.

Еще одной из составных частей комплекса технических средств физической защиты является оптико-электронное наблюдение.

Системы видеонаблюдения стали неотъемлемой частью систем безопасности. Оборудование системы видеонаблюдения позволяет не только наблюдать и записывать происходящие события, но и программировать реакцию всей системы безопасности при возникновении нештатных ситуаций. Большинство систем сегодня может классифицировать объекты, которые находятся в кадре, потому как никогда актуальной становится технология виброизображения.

Виброизображение – это изображение, получаемое при обработке видеосигнала и отражающее параметры вибрации и перемещения объекта. Частотная составляющая виброизображения (анализ частоты вибраций точек тела человека в диапазоне 0–10 Гц) информативно характеризует психофизиологическое состояние человека, так как она практически не зависит от статического изображения и определяется динамикой движения человека или психомоторикой.

Виброизображение является источником информации о психофизиологическом состоянии человека. С его помощью можно диагностировать, в каком состоянии находится объект: подавленном, спокойном, эмоционально возбужденном. Кроме того, виброизображение информативно при определении противодействия испытуемого процедуре опроса, попыток сознательного контроля своего психофизиологического состояния, проявления интереса к процедуре опроса, физического недомогания испытуемого. Преобладание черных зон на виброизображении объекта может свидетельствовать о том, что опрашиваемый сознательно задерживает или пытается контролировать свое дыхание. Фиолетовые тона палитры на различных участках виброизображения человека указывают на то, что в этих областях человек испытывает подавленность, упадок сил. Сине-зеленые тона средней части палитры говорят о спокойном, уравновешенном состоянии человека. Наличие красно-желтых тонов палитры на каких-либо зонах виброизображения наблюдаемого объекта свидетельствует о сильном эмоциональном возбуждении: агрессии, эйфории, азарте, чрезвычайно активной интеллектуальной деятельности или сильной физической боли.

Технически виброизображение человека представляет собой наложенные друг на друга два процесса вибрации или перемещения в относительной и абсолютной системах координат. Первая составляющая определяется микроперемещением точек тела человека относительно друг друга. Вторая составляющая связана с макроперемещением тела человека, прежде всего головы. В основе каждой технической составляющей виброизображения лежат свои психосоматические механизмы, что делает получаемое виброизображение человека уникально информативным для характеристики психофизиологического состояния.

Настройка параметров (время накопления, интервал дискретизации, частота опроса, фильтрация и минимизация шума) позволяет получать картину виброизображения, которая оказывается удивительно похожей на тепловизионное изображение. Однако в этом нет ничего удивительного, так как первая составляющая виброизображения, как и термоизображение, определяется одними и теми же психофизиологическими процессами в человеческом организме.

С помощью стандартной телевизионной техники и технологии виброизображения можно получать изображения, которые по психофизиологической информативности не уступают тепловизионному, а при анализировании макроперемещений даже превосходящие его.

Макроперемещение (вторая составляющая) виброизображения определяется двумя основными процессами: работой вестибулярного аппарата и активностью мозга. Эти психосоматические процессы характеризуют именно статический уровень психофизиологических параметров человека и применяются для определения агрессивности и/или заторможенности человека и для выявления наркоманов, алкоголиков, психически неуравновешенных и агрессивных людей.

Таким образом, виброизображение, полученное на основе математической обработки стандартного телевизионного изображения, оказывается достаточно информативным для анализа психофизиологического состояния человека и выявления агрессивных личностей, а разработка реально действующей системы дистанционного и бесконтактного сканирования на основе телевизионного сигнала является технически выполнимой задачей.

При использовании такой системы на контрольно-пропускных пунктах, получая данные с установленных в локальных зонах АЭС камер видеонаблюдения, можно создавать базы данных психофизиологического состояния сотрудников станции и при резких изменениях состояния человека оперативно на это реагировать.

 

Александр КОВАЛЕНКО,
заместитель начальника кафедры специальных и инженерно-технических дисциплин УО «Военная академия Республики Беларусь»

 

(Статья поступила в редакцию 07.05.2015 г.)

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Постановление Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь от 27.12.2010 г. № 68 «Об утверждении и введении в действие технического кодекса установившейся практики».

2. Севрюков Д. В., Асфандияров А. Х. Системы физической защиты объектов ядерной энергетики // Безопасность окружающей среды: Безопасность ядерных и радиационных объектов. – 2007. – № 3.

3. http://vi.elsys.ru/storage/nto.pdf.

4. Signal Processing in the Vestibular System During Active Versus Passive Head Movements, Kathleen E. Cullen and Jefferson E. Roy Aerospace Medical Research Unit, Department of Physiology, McGill University, Montreal, Quebec H3G 1Y6, Canada Submitted 14 October 2003; accepted in final form 9 January 2004.

5. RU 2289310 приоритет 16.02.2004 г. Патент на изобретение РФ «Способ получения информации о психофизиологическом состоянии живого объекта», В. А. Минкин, А. И. Штам.

 

Контакты

Беларусь: 220121, г. Минск
а/я 72
Тел.: +375 (17) 385-94-44,
385-96-66

Факс: +375 (17) 392-33-33
Gsm: +375 (29) 385-96-66 (Vel)

Е-mail: energopress@energetika.by
E-mail отдела рекламы:
reklama@energetika.by

© ОДО Энергопресс, 2003—2009. Все права защищены.
Мониторинг состояния сайта
Создание сайта Атлант Телеком