Разработка системы охраны периметра исправительного учреждения на основе современных интегрированных систем безопасности

- интеграция на программном уровне (программная платформа) – объединение оборудования разных производителей, на базе специально разработанного для интеграции программного продукта и управления системой на базе ПЭВМ общего назначения или ЛВС ПЭВМ;

- интеграция на аппаратно-программном уровне (аппаратно-программная платформа) – объединение оборудования и программного продукта единого производителя и управления системой на базе ПЭВМ общего назначения или ЛВС ПЭВМ;

- интеграция на аппаратном уровне (аппаратная платформа) – объединение оборудования и программного продукта единого производителя и управления системой без использования ПЭВМ общего назначения, на основе специализированных высокопроизводительных контроллеров и ЛВС на их основе.

Особо следует отметить интеграцию в ИСБ подсистемы видеонаблюдения. Причем следует, прежде всего, рассматривать цифровые технологии в СОТ, как наиболее перспективные. Особенности интеграции СОТ связаны с тем, что для передачи и обработки видеоданных в цифровых СОТ требуются значительные вычислительные и информационные ресурсы, поэтому реализация цифровых СОТ в ИСБ возможна только на верхнем уровне управления на базе ПЭВМ или ЛВС ПЭВМ.

Интеграция на проектном  уровне. Объединение систем производится на этапе проектирования системы для каждого конкретного объекта. Работа проводится проектно-монтажными фирмами, которые именуют себя «системными интеграторами». Как правило, в этом случае, применяются разнородные подсистемы (продукция) различных производителей, не предназначенные специально для взаимной интеграции.

Объединение (интеграция) этих систем осуществляется путем установки  оборудования управления подсистемами в общем помещении – центральном  пункте управления. Взаимодействие между  подсистемами осуществляется на уровне операторов подсистем, то есть без автоматизации.

Очевидно, что это минимальный  уровень интеграции, ему присущи  известные недостатки («человеческий  фактор», разнородность аппаратуры, сложность обслуживания, параллельность прокладываемых коммуникаций, отсутствие автоматизации и т.д.) и его нельзя считать в настоящее время перспективным, хотя имеется ряд фирм, которые предлагают свои готовые и проверенные проектные решения.

Оптимальным подходом в этом случае, следует считать разработанную  фирмой – проектировщиком собственную  проектную методологию построения систем.

Интеграция на программном  уровне. В этом случае роль объединения подсистем играет специальное программное обеспечение (СПО) – программный пакет, разработанный и поставляемый как самостоятельный продукт (программная продукция серийного производства, специально предназначенная для интеграции технических подсистем). Такое СПО предназначенное для функционирования в аппаратной среде, как правило, в локальной сети ПЭВМ общего назначения, которая представляет собой верхний уровень ИСБ. Сопряжение с аппаратной частью подсистем нижнего уровня осуществляется с помощью программ-драйверов, разрабатываемых специально для поддержки конкретных средств других производителей. Связь с аппаратными средствами осуществляется с помощью стандартных портов ПЭВМ.

Подобное построение ИСБ имеет  ряд положительных сторон. Это  возможность на программном уровне, используя все возможности современных  компьютерных технологий, создавать  высококачественные многофункциональные  программные системы. Возможность  интеграции с аппаратными средствами других производителей (при наличии соответствующего драйвера и соответствующих интерфейсов обмена данными в самих применяемых средствах).

С другой стороны, это порождает  и определенные недостатки – необходимость  разработки драйверов для каждого применяемого аппаратного средства. При этом не всегда разработчик аппаратного средства предоставляет протоколы обмена данными. Даже, если протоколы открыты и документированы, в них могут быть заложены ограниченные возможности, не позволяющие оптимальным образом обеспечить сопряжение. Кроме того, фирма разработчик программной системы, поставляя только свой программный продукт, не может в этом случае в полном объеме гарантировать работу всей системы в целом.

Интеграция на аппаратно-программном уровне. В этом случае аппаратные и программные средства разрабатываются в рамках единой системы. Это позволяет достигнуть оптимальных характеристик, так как вся разработка сосредоточена, как правило, в одних руках и система как законченный продукт поставляется с полной гарантией производителя.

В данном случае основой для построения ИСБ служит продукт серийного  производства – комплекс (набор) аппаратно-программных  средств, которые обладают технической, информационной, программной и эксплуатационной совместимостью.

Задача проектировщика при выборе аппаратно-программной платформы  интеграции заключается только, в  основном, к адаптации комплекса  для конкретного объекта. Эта  задача может быть еще более оптимизирована, если разработчик комплекса аппаратно-программных средств для построения ИСБ предлагает набор типовых проектных решений. При этом возможно также получить оптимальные технико-экономические показатели.

Общим недостатком приведенных выше способов интеграции является использование на верхнем уровне управления ИСБ персональных компьютеров общего назначения. Известно, что ПЭВМ и базовое ПО общего назначения (операционные системы, системы управления базами данных и др.) предназначены, в основном для офисного и бытового применения. Они обладают излишней функциональностью (мультимедийные, игровые и другие возможности бытовых и офисных ПЭВМ) и недостаточной надежностью для решения задач автоматизации управления системами, в особенности системами безопасности.

Для использования в ИСБ необходимо применять специализированные промышленные ПЭВМ и соответствующее специализированное базовое ПО. Однако стоимость такого решения существенно выше.

Аппаратная платформа  интеграции

Аппаратная платформа интеграции – относительно новое направление  развития принципов построения ИСБ. При разработке данного направления ставилась задача устранения общего недостатка других методов интеграции, то есть отказ от использования в ИСБ на всех уровнях ПЭВМ общего назначения.

Аппаратный способ интеграции –  на основе оборудования без участия ПЭВМ, обеспечивает максимальную надежность и быстродействие системы.

Для замены ПЭВМ в составе ИСБ  на верхнем уровне управления используется специально разработанный для этой цели универсальный контроллер с  высокими вычислительными возможностями. Такой контроллер может служить основой для создания интегрированных систем комплексной безопасности и жизнеобеспечения.

Особенность аппаратной платформы  заключается в том, что все  элементы интегрированной системы  безопасности, включая функционал верхнего уровня (АРМ оператора), реализованы в одном приборе по технологии System In Box.

Прибор  должен обеспечивать непосредственное подключение и реализацию алгоритмов функционирования всех подсистем ИСБ: охранная и пожарная сигнализация, управление исполнительными устройствами, управление пожаротушением, контроль и управление доступом, видеонаблюдение, диспетчеризация и технологический мониторинг. И, главное, должна обеспечиваться возможность организации АРМ оператора системы без использования дополнительного компьютера: графический монитор, клавиатура, мышь должны подключаться непосредственно к прибору.

Основные  требования для реализации универсальной  аппаратной платформы ИСБ:

• мощный контроллер класса System On Chip;
• работа под управлением ОС Linux, Windows CE или других промышленных высоконадежных и защищенных ОС;
• размещение системного ПО и прикладного ПО АРМ во встроенной Flash-памяти;
• подключение внешнего жесткого диска в качестве устройства хранения архива, в том числе и видеоархива;
• полный набор интерфейсов: RS-232, RS-485, USB, Ethernet, IDE, VGA, Sound I/O;
• наличие широкого спектра коммуникационных интерфейсов для связи с удаленным центром;
• наличие программной и аппаратной функции WDT (автоматический сброс и восстановление работы системы при сбоях и «зависании» ПО);
• возможность организации полноценного графического АРМ оператора без использования компьютера;
• установка в контроллере платы видеоввода и соответствующая программная поддержка видео;
• интеграция функций ОПС, СКУД и СОТ в одном устройстве;
• поддержка контроллером большого количества разнообразного объектового оборудования ИСБ;
• реализация сложных автономно функционирующих алгоритмов работы ИСБ;
• низкое энергопотребление, пассивное охлаждение;
• работа в жестких климатических условиях.

Аппаратная платформа для ИСБ позволит также обеспечить:

• простоту инсталляции и эксплуатации системы;
• исключение нецелевого использования ПЭВМ верхнего уровня;
• исключение проблем, типичных для ПЭВМ общего назначения: вирусы, проблемы с драйверами, «зависание» ПО, проблемы механических HDD и т.д.;
• низкое энергопотребление контроллера позволит использовать стандартные источники бесперебойного питания для обеспечения резервного питания системы в течение 24 часов (по требованиям НПБ для систем противопожарной безопасности).

Аппаратная платформа – важный шаг в развитии комплексных систем безопасности. Сфера ее применения чрезвычайно обширна: от охраны квартиры до обеспечения безопасности важнейших  государственных объектов особой важности и повышенной опасности, а также:

• применение в крупных комплексных системах безопасности в качестве интегрированного контроллера, на который сводятся все подсистемы логически выделенной части объекта охраны;
• применение в интегрированных распределенных системах в качестве аппаратной платформы отдельного объекта;
• построение компактных, но в то же время многофункциональных систем безопасности и жизнеобеспечения, где использование ПЭВМ экономически и функционально не оправдано;
• профессиональное решение для адресно-аналоговых пожарных панелей со встроенным графическим интерфейсом;
• профессиональное решение для высокопроизводительных сетевых контроллеров СКУД.

2.1. Классификация интегрированных систем безопасности

 

Классификацию ИСБ разумнее всего проводить на основе способов объединения различных систем безопасности в интегрированный комплекс. Именно разные способы интеграции серьезно влияют на потребительские характеристики и свойства ИСБ.

Мы будем рассматривать объединение в ИСБ только четырех основных систем безопасности:

• пожарной сигнализации;
• охранной сигнализации;
• контроля и управления доступом;
• видеонаблюдения.

При этом рассматриваемые ИСБ должны включать в себя все четыре полностью  работоспособные системы безопасности.

 

Аппаратная  интеграция

 

Данный тип интеграции объединяет все системы безопасности исключительно с помощью аппаратного обеспечения каждой из систем без использования компьютеров управления и внешнего программного обеспечения.

Классическим примером данного  типа интеграции является объединение  систем посредством релейных контактов (рис. 2.1.)

Этот способ интеграции реализуется  за счет применения программируемых  релейных контактов для передачи информационных сообщений между  отдельными системами безопасности. Это старый добрый способ интеграции, через который 10–15 лет назад прошло большинство фирм, предлагавших своим заказчикам интегрированные системы безопасности.

 

Рис. 2.1. Аппаратная интеграция

 

Достоинством релейной интеграции является простота и надежность используемого  для интеграции оборудования, невысокая  стоимость и возможность объединения всех четырех систем безопасности, причем зачастую самых различных производителей.

Недостатков больше. Во-первых, данный способ интеграции не может обеспечить передачу большого количества сигналов о различных событиях между системами. Раньше было достаточно передать от одной системы к другой только тревожный сигнал – иными словами, внештатное событие. Как следствие, соседние системы реагировали только на тревоги друг друга. Сейчас в дополнение к этому необходимо передавать между системами целое множество штатных сообщений – например, сообщение о постановке области на охрану, считывание определенной карты доступа и т.п. Увеличение объема передаваемой между системами информации привело к появлению новых функций – например, к постановке области на охрану по считывателю системы контроля доступа и к автоматическому переводу соответствующего детектора движения в системе видеонаблюдения в рабочий режим. Если при этом еще и синхронизировать базы данных отдельных систем, то оператор ИСБ получает возможность автоматизировать процесс поиска интересующих его событий в одной системе по событию в другой. Например, получить в автоматическом режиме изображение человека, приложившего карту доступа к определенному считывателю.

Во-вторых, сегодня мы уже не представляем себе ИСБ без отображения информации о состоянии систем на графических планах объекта и без управления ресурсами систем по этим планам. А релейная интеграция не позволяет реализовать данную функцию.

В-третьих, внесение изменений в  релейную интеграцию на этапе эксплуатации – это достаточно трудоемкий и недешевый процесс. Ведь каждая логическая связь представляет собой релейный контакт и линию связи между системами. Поэтому любое изменение приводит к необходимости проведения монтажных работ и перепрограммирования.

В-четвертых, при использовании  релейной интеграции на крупных объектах с большим количеством связей между системами (начиная с 200–300) утверждение о дешевизне и  надежности данного способа интеграции перестает быть абсолютно верным. Проблема заключается в том, что по мере роста количества реле и линий связи суммарная стоимость релейной интеграции может превысить стоимость интеграции другого типа. Надежность релейной интеграции, в свою очередь, заметно падает с ростом количества связей из-за большого числа дополнительных соединений.