NỘI DUNG CHI TIẾT:
Giới thiệu hệ thống cảnh báo điện tử

1. Đặt vấn đề

Trong sự nghiệp đổi mới hiện nay, bên cạnh những nhiệm vụ giữ vững an ninh về chính trị, việc giữ vững an ninh và trật tự an toàn xã hội là một nhiệm vụ cực kỳ quan trọng của ngành công an. Để hoàn thành tốt nhiệm vụ này, ngoài các biện pháp nghiệp vụ khác, việc ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật mới vào công tác bảo vệ an ninh và trật tự xã hội là một bien pháp rất quan trọng. Trong những năm qua các đơn vị công an cả nước đã làm tư vấn và trực tiếp lắp đặt hàng ngàn hệ thống cảnh báo điện tử cảnh báo điện tử tại các cơ sở nhà nước và nhân dân. Trong quá trình theo dõi hoạt động của các hệ thống này, chúng ta thấy chúng đã phát huy rất tốt tác dụng trong việc phòng ngừa và hạn chế tối đa những thiệt hại do hoả hoạn và các hoạt động tội phạm khác gây ra góp phân tích cực vào việc bảo đảm an ninh và trật tự an toàn xã hội.

Hầu hết các hệ thống cảnh báo điện tử được lắp đặt trong thời gian vừa qua là các hệ thống nhập ngoại do các hãng điện tử khác nhau trên thế giới chế tạo, chúng rất phong phú về chủng loại cũng như về tính năeng tác dụng. Để nắm vững cấu trúc và nguyên lý hoạt động của các hệ thống cảnh báo điện tử một cách có hệ thống và nghiên cứu chế tạo được các sản phẩm có khả năng ứng dụng thực tế bổ xung hoặc thay thế các thiết bị nhập ngoại trong lĩnh vực kỹ thuật này, đề tài ”Nghiên cứu chế tạo tủ trung tâm báo động dạng quét “ đã được các cán bộ nghiên cứu của H18B đề xuất và đã được cơ quan quản lý là V14B chấp thuận.

Sau đây là các vấn đề đã được nghiên cứu của đề tài này.

2/ Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của các hệ thống cảnh báo điện tử

2.1.Cấu trúc chung:

Các hệ thống cảnh báo điện tử rất đa dạng về chủng loại, theo chức năng nhiệm vụ của chúngngười ta có thể chia thành hai nhóm chính là:

- Hệ thống báo cháy tự động

- Hệ thống cảnh báo chống đột nhập.

Hai hệ thống này tuy khác nhau về chức năng nhiệm vụ nhưng chúng đều có cấu trúc chung giống nhau bao gồm các phần chính sau:

- Các đầu báo

- Đường truyền tín hiệu

- Tủ trung tâm

Thông thường các đầu báo được lắp dặt tại các vị trí bảo vệ. Đầu báo có nhiệm vụ biến sự thay đổi trạng thái môi trường ở các nơi chúng được lawps đặt thành các tín hiệu để cảnh báo về trung tâm.

Để đáp ứng các yêu cầu đa dạng trong kỹ thuật cảnh báo, các hãng điện tử trên thế giới đã chế tạo rất nhiều chủng loại đầu báo khác nhau từ đơn giản đến phức tạp có thể đáp ứng mọi yêu cầucủa người sử dụngvì vậy Khi thiết kế các hệ thống canhr báo điện tử chúng ta cần nghiên cứu kỹ tính năng tác dụng của các loại đầu báo có được các giải pháp tối ưu.

Đường truyền tín hiệu là bộ phận trung gian nối các đầu báo với trung tâm của hệ thống cảnh báo điện tử.Đường truyền tín hiệu có thể là đường truyền hữu tuyến hoặc vô tuyến. Do giá thành rẻ, kỹ thuật đơn giản và điều quan trọng là khả năng chống nhiễu tốt người ta thường sử dụng đường truyền tín hiệu hữu tuyến trong các hệ thống cảnh báo điện tử. Do giá thành cao kỹ thuật phức tạp và khả năng chống nhiễu thấp nên đường truyền tín hiệu vô tuyến chỉ nên sử dụng trong các trường hợp đặc biệt Khi đường truyền hữu tuyến không thể ứng dụng đựợc.

Tủ trung tâm là bộ phận chính trong hệ thống cảnh báo điện tử. Tủ trung tâm thực hiện các chcs năng sau:

- Tiếp nhận và sử lý các tín hiệu do đầu báo truyền về

- Cung cấp nguồn cho hệ thống hoạt động

- Cung cấp các tín hiệu cảnh báo và báo động bằng ánh sáng và âm thanh báo cho người trực biết để xử lý các tình huống xảy ra.

- Ngoài các chức năng chủ yếu trên, tủ trung tâm còn có thể có các chức năng khác như điều khiển các thiết bị ngoại vi, tự kiểm tra...

- Ứng dụng những tiến bộ nhảy vọt của kỹ thuật vi điện tử, các hãng điện tử trên thế giới đã nhanh chóng đổi mới công nghệ kỹ thuật chế tạo các loại tủ trung tâm. Thay vì chế tạo các tủ trung tâm có chức năng cứng như trước đây một vài năm, ngày nay các hãng điẹn tử chuyển sang sử dụng các mạch vi xử lý và vi điều Khiển để chế tạo tủ trung tâm đã góp phần nâng cao chất lượngcủa các tủ trung tâm một cách rõ rệt về mọi mặt. Tuy nhiên điều này cũng đòi hỏi người lắp đặt cũng như người sử dụng phải có trìh độ hiểu biết nhất định về kỹ thuật vi sử lý và điều Khiển để có thể khai thác có hiệu quả và bảo dưỡng tốt được thiết bị.

2.2. Hệ thống báo cháy tự động

Hàng năm trên thế giới cũng như nước ta xảy ra hàng ngàn vụ cháy lớn, nhỏ. Thiệt hại về nhan mạng và tài sản do cháy gây ra vô cùng to lớn, vì vậy bất kỳ quốc gia nào trên thế giới cũng có những quy định rất chặt chẽ về phòng cháy và chưã cháy. Tuy vậy nhưng những đám cháy vẫn xảy ra do nhiều nguyên nhân. Vậy làm thế nào để hạn chế một cách tối đa tác hại của các đám cháy. Đỉều cực kỳ quan trọng để giải quyết vấn đề này là phải phát hiện sớm đám cháy Khi nó vừa phát sinh để mau chóng dập tắt không cho chúng trở thành đám cháy lớn. Xuất phát từ yêu cầu trên hệ thống báo cháy tự động đã ra đời.

Như chúng ta đã biết cháy là do phản ứng giữa ôxy và các vật liệu cháy dưới tác động của nhiệt độ. Khi có cháy xảy ra bao giờ cũng có 3 hiện tượng kèm theo là nhiệt độ tăng, khói và lửa. Dựa vào hiện tượng này người ta chế tạo ra các loại đầu báo cháy là: Đầu báo nhiệt, đầu báo khói và đầu báo lửa.

2.2.1.Cấu tạo và nguyên lý của các đầu báo cháy

2.2.1.1.Đầu báo nhiệt:

Thông thường có hai loại đầu báo nhiệt được sử dụng trong kỹ thuật báo cháy đó là: Đầu báo nhiệt cố định và đầu báo nhiệt gia tăng.

Đầu báo nhiệt cố định là loại đầu báo Khi nhiệt độ môi trường chúng được lắp đặt tăng đến một nhiệt độ cố định nào đó, đầu báo sẽ hoạt động và gửi tín hiệu về trung tâm.

Đầu báo nhiệt thường được chế tạo theo 3 nhóm A,B,C. Nhóm A có nhiệt độ cố định từ 60o C đến 75 oC. Nhóm B có nhiệt độ cố định từ 80o đến 95 oC .Nhóm C có nhiệt độ từ 120 oC đến 135oC. Người ta sử dụng nhiều loại linh kiện và vật liệu để chế tạo ra các đầu báo nhiệt cố định như kim loại nóng chảy ở nhiệt độ thấp, nhiệt ngẫu thanh lưỡng kim, điện trở nhiệt, sonsor bán dẫn...

Đa số các đầu báo nhiệt cố định tự phục hồi được tuy nhiên cũng có một số hãng chế tạo các đầu báo chỉ dùng một lần rồi bỏ đi. Để kiểm soát nhiệt độ tại các hầm cáp của nhà máy điện, một loại đầu báo cũng được chế tạo dưới dạng cáp nhiệt.

Dưới đây là cấu tạo và nguyên lý hoạt động của loại đầu báo nhiệt thông dụng nhất:

Đầu báo nhiệt cố định là 1 đĩa gồm 2 kim loại được hàn cứng với nhau. hai loại kim loại này được chọn sao cho hệ số giãn nở của chúng khác xa nhau.Đĩa được uấn cong lên bằng cách đặt miếng kim loại có độ giãn nở cao ở trên miếng kim loại có hệ số giãn nở thấp. Điều này có nghĩa là Khi nhiệt độ của đĩa tăng, phía trên của đĩa sẽ giãn nở với tỷ lệ khác với phía dưới của đĩa.Khi nhiệt độ đạt tới một giá trị nhất định đĩa sẽ chuyển từ dạng A sang dạng B. Vị trí của đĩa được sắp đặt sao cho Khi có sự thay đổi này xảy ra công tắc bằng vàng, bạc hay platin được đóng lại, cấu trúc của đầu báo được sắp đặt sao cho Khi nhiệt độ giảm xuống linh kiện lưỡng kim sẽ trở lại vị trí ban đầu và công tắc sẽ mở trở lại.

Đầu báo nhiệt gia tăng(ROR) là loại đầu báo sẽ hoatk động và giữ tín hiệu về trung tâm. Nếu nhiệt độ môi trường tăng lên từ từ không quá 2oC/ phút đầu báo không làm việc.

Đầu báo nhiệt gia tăng có cấu tạo và nguyên lý hoạt động như sau:

Đầu báo nhiệt gia tăng là1 buồng chứa không khí làm bằng kim loại có độ dẫn nhiệt tốt, thường là bằng đồng hoặc hợp kim dạng hình cầu để tăng diện tiếp xúc. Phía trên được dán kín bằng 1 màng chất dẻo có độ đàn hồi tốt và một lỗ thoát khí nhỏ. Khi nhiệt độ tăng lên đột ngột khối không khí trong buồng chứa nở nhanh hơn tốc độ thoát ra ở lỗ thoát khí làm cho màng chất dẻo phồng lên. Sự thay đổi này tác động vào công tắc bằng vàng, bạc hay platin phía trên màng chất dẻo làm công tắc đóng lại. Khi nhiệt độ giảm xuống, không khí trong buồng kín co lại, màng chất dẻo cũng co lại vị trí ban đầu công tắc bên trên màng này mở ra.Đầu báo trở lại trạng thái cũ. Nếu nhiệt độ tăng từ từ, tốc độ tăng của không khí trong buồng kín cân bằng với lượng khí thoát ra ở lỗ thoát khí, màng chất dẻo giữ nguyên trạng thái của nó, đầu báo không hoạt động.

Từ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của 2 loại đầu báo nhiệt chúng ta thấy đầu báo nhiệt cố định và đầu báo nhiệt gia tăng có cấu trúc rất đơn giản chúng không cần nguồn nuôi nên không bị tác động bởi các yếu tố khácvì vậy chúng hoạt động rất ổn định. Giá thành của các đầu báo nhiệt thấp nên đầu báo nhiệt được sử dụng rất phổ biến trong hệ thống báo cháy tự động.

Đầu báo nhiệt cố định chỉ làm việc Khi nhiệt độ môi trường đạt tới một giới hạn không tính tốc độ gia tăng nhiệt.Ngược lại đầu báo nhiệt gia tăng chỉ làm việc Khi tốc độ gia tăng nhiệt đạt đến mức giới hạn,không tính đến mức nhiệt độ của môi trường. Khi đám cháy xảy ra đầu báo nhiệt gia tăng sẽ phản ứng nhanh hưn đầu báo nhiệt cố định.Tuy vậy đầu báo nhiệt cố định lại có độ tin cậy cao hơn đầu báo nhiệt gia tăng vì trong một số trường hợp mắc dù có cháy xảy ra nhưng nguồn sin Hà nội nhiệt lại bị che khuất hoặc đám cháy phát triển chậm nhiệt độ tăng lên từ từ đâù báo nhiêt gia tăng sẽ không hoạt động. Khi lắp đặt chúng ta cần lưu ý điều này. Để nâng cao độ tin cậy của hệ thống báo cháy cách tốt nhất là lắp đặt cả hai đầu báo hoặc sử dụng loại đầu báo nhiệt kết hợp.

2.2.2.Cấu tạo và nguyên lý của các loại đầu báo khói

Do giá thành thấp, độ ổn định cao của các đầu báo nhiệt được sử dụng rất phổ biến trong các hệ thống báo cháy tự động.Tuy nhiên do quá trình truyền nhiệt trong không khí là quá trình xảy ra với tốc độ chậm, vì vậy khả năng phát hiện sứm đám cháy của các đầu báo nhiệt là rất thấp.

Để sớm phát hiện đám cháy ngay Khi nó vừa phát sinh, người ta sử dụng đầu báo khói. Hiện nay có 2 loại đầu báo khói được các hãng chế tạo sản xuất với số lượng lớn là:đầu báo khói Ion và đầu báo khói quang.

2.2.2.1. Đầu báo khói Ion

Đầu báo khói Ion là đầu báo được chế tạo dựa trên hiệu ứng dẫn điện của không khí Khi bị Ion hoá.
Bộ phận cơ bản trong cấu tạo của đầu báo khói Ion là một buồng Ion có chứa một lượng nhỏ cxhất phóng xạ( thường là chất phóng xạ AMERICIUM241 hoặc 341).Buồng Ion được chia làm 2 ngăn, một ngăn đóng kín hoặc được che chắn sao cho khói khó lọt được vào và được gọi là ngăn mẫu, còn ngăn thứ 2 được gọi là ngăn phân tích là ngăn để hởvà tiếp xúc thường xuyên với không khí bên ngoài.

Các tia ALPHA phát ra từ nguồn phóng xạ sẽ Ion hoácác phân tử không khí trong buồng Ion. Khi điện áp một chiều được đặt lên các điện cực của buồng Ion, giữa các cực của buồng Ion sã xuất hiện dòng điện. ở điều kiện bình thường, dòng điện ở ngăn làm mẫu và ngăn phân tích cân bằng nhau,đầu báo không hoạt động.Khi có các phân tử khói lọt vào ngăn phân tích , các Ion trong ngăn này sẽ kết hợp với các phân khói và trở nên nặng hơn. Tốc độ di chuyển của chúng giảm đi dẫn đến việc giảm giòng điện chạy trong ngăn phân tích tuỳ theo số lượngcác phân tử khói lọt vào buồng Ion. Khi sự chênh lệchdòng điện ở ngăn phân tích và ngăn mẫu đạt đén mức nhất định đầu báo sẽ hoạt động giữ tín hiệu về trung tâm.

Tia ALPHA là tia phóng xạ có khả năng Ion hoá phân tử của một số lượng lớn các chất khí vì vậy đâù báo Ion là loại đầu báo nhạy nhất trong cácloại đầu báo cháy.Nó có thể phát hiện được mọi loại khói kể cả các loại khói mắt thường không nhìn thấy được. Do giá thành hợp lývà hoạt động khá ổn định đầu báo khói Ion được sử dụng rộng rãi để phát hiện đám cháy. Thời gian sử dụngcủa đầu báo khói Ion phụ thuộc vào chất lượng phóng xạ trong buồng Ion. Thông thường chúng có thời gian sử dụng từ 3 đến 5 năm.

Nhược điểm duy nhất của đầu boá khói Ion là việc sử dụng chất phóng xạ để Ion hoá không khí, điều này sẽ ảnh hưởng đến môi trường và việc bảo trì các đầu báo khói Ion phải được thực hiện các cơ sở có đủi điều kiện an toàn về phóng xạ. Vì lý do trên ngày nay một số hãng trên thế giới đã ngừng sản xuất loại đầu báo này.

2.2.2.2.Đầu báo quang

Đầu báo quang là loại đầu báo được chế tạo trên nguyên lý khuyếch tán và hấp thụ ánh sáng bởi các phân tử khói Khi ánh sáng truyền trong không khí.

Bộ phận cơ bản trong cấu tạo đầu báo quang theo nguyên lý khuếch tán ánh sáng là một buồng tối, trong đó có các vách ngăn xắp xếp theo hình dích dắc để ngăn không cho đầu thu ( thường là tế bào quang điện) có thể trực thu trực tiếp ánh sáng phát ra từ nguồn phát sáng ( thường là các loại diode phát tia hồng ngoại).

Khi không có các phân tử khói lọt vào buồng tối tia sáng bị khuếch tán theo nhiều hướng khác nhau làm cho tế bào quang điện có thể thu được một phần ánh sáng phát ra từ nguồn sáng. Điện trở nội của tế bào quang điện giảm đi tương ứng với số lượng phân tử khí lọt vào buồng tối. Khi điện trở của tế bào quang điện giảm đến một ngưỡng nhất định, đầu báo chuyển sang chế độ hoạt độngvà gửi tín hiệu về trung tâm .
Đầu báo khói quang chế tạo theo nguyên lý khuyếch tán giá thành hợp lý ,thời gian sử dụng có thể kéo dài hàng chục năm, độ tin cậy tương đối cao và rất dễ bảo trì sửa chữa. Khả năng phát hiện sớm đám cháy của các đầu báo quang loại nàychỉ kém các đầu báo khói Ion. Vì những lý do trên đầu báo quang chế tạo theo nguyên lý khuyếch tán là loại đầu báo được dùng phổ biến nhất hiện nay trong các hệ thống báo cháy tự động.

Nhược điểm của đầu báo quang chế tạo theo nguyên lý khuyếch tán ánh sáng là chúng chỉ phát hiện đưọc các loại khói có kích thước phân tử tương đối lớn mắt thường không thể nhìn thấy được và phản xạ ánh sáng. Đối với các loại khói có phân tử kích thước nhỏ hoặc không phản xạ ánh sáng đầu báo khói quang chế tạo theo nguyên lý khếch tán không phát hiện được.

Ngoài loại đầu báo quang chế tạo theo nguyên lý khuyếch tán ánh sáng,người ta còn chế tạo loại đầu báo khói quang dự trên nguyên lý hấp thu ánh sánh bởi các phân tử khói. Loại đầu báo này còn được gọi là đầu báo tia. Cấu tạo của đầu báo tia được dựa trên nguyên lý hấp thụ ánh sáng ,boa gồm một nguồn phát tia sáng ( thường là tia hồng ngoại) hoạtk động ở chế độ xung, một bộ phận thu các xung ánh sáng phát ra từ nguồn phát. ở điều kiện bình thường,các đâù phát và đầu thu được bố trí sao cho đầu thu có thể trực tiếp thu được các xung ánh sáng phát ra từ đầu phát với cường độ lớn nhất. Điện trở nội của tế bào quang điện ở phần thu lúc này nhỏ, đầu báo không hoạt động. Khi có khói xuất hiện, các xung ánh sáng đi từ đầu phát đến đầu thu bị các phân tử khói hấp thụ dẫn đến việc xuy giảm cường độ của cacs xung ánh sáng. Điệnm trở nội của tế bào quang điện tăng đến mức nhất định phần thu chuyển sang chế độ hoạt động và giữ tín hiệu về trung tâm.

Ưu điểm của loại đầu báo khói dạng tia là diện tích kiểm soát khói của đầu báo lớn, có thể tới hàng ngàn m2. Đầu báo khói quang dạng tia hoạt động rrất ổn định ngay cả tronGiám đốc môi trường có nhiều nhiễu, bụi. Ơ những nơi có diện tichds cần bảo vệ lớn, sử dụng đầu báo khói quang dạng tia có hiệu quả kinh tế cao vì chi phí việc lắp đặt và bảo dững giảm rất nhiều so với việc sử dụng đầu báo khói quang chế tạo theo nguyên lý khuyếch tán hoặc đầu báo Ion.

Đối với những nơi có diện tích cảnh báo nhỏ, việc sử dụng đầu báo dạng tia sẽ không đạt hiệu quả kinh tế, vì giá thành 1 bộ đầu báo tương đối cao.

2.2.2.3 Đầu báo lửa

Trong một số trường hợp đám cháy xảy ra do sự phóng các tia lửa điện . Để cảnh báo sự phóng tia lửa điện người ta sử dụng đầu báo lửa

Để loại bỏ các báo động giả gây ra bởi các nguồn phát tia tử ngoại tự nhiên như sét hoặc tia vũ trụ, đầu báo lửa có các mạch điện bảo vệ và hoạt động ở chế độ xung

Bộ phận chính trong cấu tạo của đầu báo tia lửa là 1đèn UV-Tron. Đây là 1 linh kiện gồm một óng thuỷ tinh chứa khí argon với hai tấm điện cực đặt đối diện nhau. Điện áp một chiều được đặt lên các điện cực của đèn UV-Tron sao cho nó gần bằng điện áp đánh thủng của đèn. lúc này giữa hai điện cực của đèn UV-Tron xuất hiện một giòng điện nhỏ. Khi tia tử ngoại tác động vào đèn, các froton được sinh ra giòng địn chạy giữa hai điện cực sẽ tăng. Vì điện áp giữa hai điện cực gần bằng điện áp đánh thủng của đèn, hiệu ứng Avalanche hiện và sự gia tăng đột gột của dòng điện được coi là tín hiệu báo có lửa.

Đầu báo dùng đêr phát hiện các đám cháy thông qua việc phát hiện các tia tử ngoại sinh ra từ ngọn lửa, vì vậy để tránh báo động giả không nên sử dụng các đầu báo ở những nơi có nhiều nguồn khác nhau phát ra các tia tử ngoại. Giáa thành của loại đầu báo này khá cao.

Cấu tạo nguyên lý hoạt động của các loại đầu báo cháy đã được trình bày ở phần trên. Để giúp người sử dụng nhanh chóng chọn lựa được các đầu báo phù hợp với các yêu cầu khác nhau của các hệ thống báo cháy tự động.

2.1.2.Tủ trung tâm của hệ thống báo cháy tự động

Hàng năm một số lượng lớn các tủ trung tâm báo cháy tự động được các hãng trên thế giới chế tạo. Chúng rất đa dạng về kích cỡ cũng như chủng loại.

Hiện nay trên thế giới tồn tại song song 2 hệ thống báo cháy tự động : Hệ thống hai dây và hệ thống 4 dây. Hai hệ thống này khác nhau ở chỗ : ở hệ thống 4 dây đường dẫn nguồn và đường dẫn tín hiệu của đầu báo tách dời nhau. Còn hệ thống 2 dây thì đường dẫn nguồn đồng thời cũng là đường dẫn tín hiệu. Đối với các cơ sở vừa và nhỏ người ta sử dụng các hệ thống báo cháy thông thường với tủ trung tâm với số lượng vài chục kênh trở lại.Đối với các cơ sở đòi hỏi số lượng kênh lên đến hàng trăm, người ta sử dụng các hệ thống báo cháy tự động gửi địa chỉ.

Hệ thống báo cháy kiểu giữ địa chỉ khác với các hệ thống thông thường khác là: Mỗi một đầu báo cháy có một địa chỉ riêng biệt.Tủ trủng tâm sẽ lần lượt gửi địa chỉ đến các đầu báo để kiểm tra trạng thái của chúng Khi có đầu báo nào hoạt động tủ trung tâm sẽ phát tín hiệu báo động.

Hệ thống báo cháy kiểu giữ địa chỉ là hệthống báo cháy hiện đại, hoạt động tin cậy.Tuy nhiên do giá thành còn cao nên các hệ thống báo cháy loại này còn chưa được dùng một cách phổ biến.

Các hệ thống báo cháy tưj động là các hệ thống đòi hỏi độ tin cậy rất cao và hoạt động liên tục24/24 giờ,vì vậy Khi thiết kế hệ thống ngoài việc lựa chọn các loại đầu báo cháy và số lượng kênh thích hợp chúng ta cần lưu ý một số vấn đề sau đây đối với tủ trung tâm của hệ thống báo cháy:

- Tủ trung tâm của hệ thống báo cháy nhất thiết phải có Accu dự phòng để bảo đảm cho hệ thống hoạt động liên tục kể cả Khi mất điện.

- Để bảo đảm sự hoạt động an toàn và tin cậy cao, tủ trung tâm cần phải có các khả năng tự kiểm tra hoạt động của hệ thống, khả năng cảnh báo các sự cố trên đường dây và khả năng loại bỏ các báo động giả.

2.2 Hệ thống cảnh báo chống đột nhập

Hệ thống cảnh báo chống đột nhập dùng để cảnh báo sự xâm nhập không được cho phép vào các cơ sở của nhà nước và nhân dân.

Trong kỹ thuật cảnh báo người ta phân chia các hệ thống cảnh bảo ra làm 2 loại là cácông trình hệ thống vòng ngoài và các hệ thống cảnh báo vòng trong.

Do tính phức tạp của môi trường sử dụng hệ thống cảnh báo vòng ngoài chỉ bao gồm một số loại thông dụng như hàng rào xung cao áp, hàng rào tia hồng ngoại, các camera quan sát báo động...

Hệ thống cảnh báo vòng trong vô cùng phong phú về chủng loại.Phần dưới đây chỉ đề cập một số loại phổ biến nhất.

2.2.1. Các loại đầu báo chống đột nhập

2.2.1.1.Đầu báo công tắc

Đầu báo công tắc dùng để cảnh báo trong các trường hợp cửa ra vào, cửa sổ hoặccác ổ khoá của ngôi nhà bị mở ra. Có 2 loại đầu báo công tắc được sử dụng phổ biến nhất là các đầu báo công tắc cơ khí và đầu báo công tắc từ.

Đầu báo công tắc cơ khí gồm một công tắcc chuyển mạch được gắn với một lẫy cơ khí. Khi có tác động của một lực vào lẫy,công tắc chuyển mạch.

Đầu báo côngtắc từ bao gồm 1 cặp công tắc thông thường bằng vàng, bạc hoặc các hợp kim dẫn điện tốt và một cục nam châm. Cặp công tắc được lắp đặt ở các chỗ cố định.Cục nam châm được bố trí ở các bộ phận chuyển động. Dưới tác động từ trường của thanh nam châm,cặp công tắc đóng lại. Khi thanh nam châm di chuyển ra xa, công tắc sẽ hở ra.

Đầu công tắc là loại đầu báo hoạt động không cần nguồn nuôi, giá thành rẻ,thời gian sử dụng lâu,hoạt động ổn định nên được sử dụng rất rộng rãi trong các hệ thống cảnh báo chống đột nhập.

2.2.1.2 Đầu báo rung

Đầu báo rung được chế tạo dựa trên đặc tính của linh kiện áp điện(Piezoelectric) là dòng điện thay đổi Khi có dung động khác nhau tác động lên nó .Đầu báo dung được chế tạo để phát hiện các rung động không bình thường do các hành động xâm nhập gây ra như : Đục tường,khoan két ...Thông thường đầu báo rung có thể được lắp đặt ở các cửa ra vào, cửa sổ,tường, trần nhà, dọc theo các hành lang hặc trong két sắt...

2.2.1.3. Đầu báo vỡ kính

Kính là loại vật liệu được sử dụng rất nhiều trong các công trình xây dựng để làm các cửa ra vào, cửa sổ, vách ngăn hoặc làm các quầy trưng bày hàng hoá.Để cảnh báo các trường hợp kính bị đập vỡ, người ta chế tạo ra các đầu báo kính vỡ.Kính Khi bị đập vỡ sẽ tạo ra các dao động cư và âm thanh đặc trưng của nó. Từ đặc tính này người ta chế tạo ra loại đầu báo vỡ kính dùng linh kiện áp điện( còn gọi là đầu báo vỡ kính thụ động) và loại đầu báo vỡ kính dùng kỹ thuật khuyếch đại lọc lựa tần số âm thanh ( còn gọi là đầu báo vỡ kính âm thanh).

Các đầu báo kính vỡ thụ động được gắn trực tiếp lên kính.Khi kính vỡ các dao động cơ đặc trưng của nó sẽ tác động lên linh kiện áp điện gây ra sự thay đổi dòng điện của linh kiện áp điện, đầu báo phát ra tín hiệu báo động.

Các đầu báo kính vỡ theo nguyên lý âm thanh có thể lắp đặt bất cứ nơi nào trong phòng mà không cần phải lắp trực tiếp lên kính. Khi kính vỡ âm thanh đặc trưng của nó sẽ được truyền tới microphone và được khuyếch đại lọc lựa của đầu báo khuyếch đại lên, đầu báo phát tín hiệu báo động. Mọi âm thanh khác đều bị loại bỏ.

So với loại đầu báo kính thụ động,đầu báo kính âm thanh có tầm hoạt động lớn hơn và rất cơ động, dễ lắp đặt

2.2.1.4. Đầu báo sử dụng sóng điện từ

Đầu báo sử dụng sóng điện từ bao gồm các đầu báo có sóng siêu âm và sóng siêu cao.

Đầu báo sử dụng song s điện từ được chế tạo theo 2 nguyên lý:

Sự phản xạ sóng điện từ của các vật thể và hiệu ứng Dopple của sóng điện từ đối với các vật thể di động.

Cấu tạo của loại đầu báo sử dụng sóng điện từ bao gồm bộ phát và bộ phận thu sóng.

Đối với loại chế tạo theo nguyên lý phản xạ Khi không có đối tượng xâm nhập và vùng phủ sóng dòng điện ở bộ phận thu nhỏ đầu báo không hoạt động. Khi có đối tượng xâm nhập vào vùng phủ sóng, dòng điện ở phần thu tăng lên.Đầu báo chuyển sang chế độ hoạt động phát tín hiệu cảnh báo. Đối với loại chế tạo theo nguyên lý hiệu ứng Dopple, Khi không có vật thể chuyển động trong vùng phủ sóng tần số của phần phát và phần thu là đồng nhất.Đầu báo ở chế độ hoạt động. Khi có vât thể hoạt động trong vùng phủ sóng tần số ở phần phát và phần thu làm đầu báo chuyểnóang chế độ hoạt động phát ra tín hiệu cảnh báo.

2.2.1.5. Các đầu báo dùng Camera

Đầu báo dùng camera được chế tạo dựa trên nguyên tắc tín hiệu video của camera bị thay đổi Khi có đối tượng xâm nhập vào khu vực bảo vệ.

Cấu tạo của đầu báo camera bao gồm 1 camera để thu hình khu vực bảo vệ cách nhau một khoảng thời gian nhất định, tín hiệu hình được đo và ghi lại sau đó được so sánh với giá trị của tín hiệu hình trước đó.Khi hai giá trị này đạt được sự chênh lệch nhất định đầu báo sẽ chuyển sang chế độ phát tín hiệu báo động.Sensor báo động trong đầu báo camera có thể là 1 điểm hoặc một ô và có thể dịch chuyển trên toàn bộ màn hình.Cơ cấu này cho phép người sử dụng có thể thay đổi dễ dàng các phương án bảo vệ tuỳ thuộc vào yêu cầu cụ thể.

Ưu điểm đặc biệt của đầu báo camera là vừa thực hiện được chức năng cảnh báo vừa thực hiện được chức năng quan sát. Khi có báo động người trực không cần phải đến tận hiện trường kiểm tra mà vẫn nhìn thấy được moị việc xảy ra tại khu vực bảo vệ. Những biện pháp ứng phó tình huống thích hợp được quyết định nhanh chóng ngay tại trung tâm.

2.2.1.6. Hàng rào cảnh báo vòng ngoài

Hàng rào cảnh báo vòng ngoài thường dùng kết hợp với tường bao hoặc rào ngăn của các ngôi nhà, nhằm ngăn chặn và bí mật phát hiện đối tượng Khi chúng vượt qua tường rào vào khu vực bảo vệ.
Hàng rào cảnh báo vòng ngoài gồm đầu báo động bằng camera, các hàng rào bằng tia hồng ngoại hoặc các hàng rào điện tử. Khi đối tượng xâm nhập đi ngang qua các tia hồng ngoại hoặc vùng báo động của camera, hoặc Khi các đường dây của hàng rào điện tử bị chập hay đứt, hàng rào cảnh báo vòng ngoài sẽ phát tín hiệu báo động.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hàng rào cảnh báo vòng ngoài dùng đầu báo camera và tia hồng ngoại đã được trình bày ở các phần trên .Hàng rào điện tử có cấu tạo bao gồm bộ phận thu và phát tín hiệu. Hai bộ phận này được nối với nhau bằng một cặp dây dẫn bằng dây thép tráng kẽm hoặc có pha nicke để trần, đường kính từ 1 đến 3 ly và được mắc dưới dạng một hàng dào gốm từ 4 đến 12 đường chạy song song với nhau.Bình thường tín hiệu từ phần phát được truyền qua đường dây dẫn tới phần thu. Bộ phất tín hiệu báo động không làm việc. Khi cặp dây dẫn bị chập hay bị cắt đứt. Tín hiệu từ phần phát không tới được phần thu. Bộ phát tín hiệu báo động hoạt động phát ra tín hiệu cảnh báo.Hàng rà điện tử thường còn được kết hợp với các bộ phát xung cao áp để uy hiếp và nâng cao hiệu lực ngăn trặn kẻ đột nhập .

2.2.2. Tủ trung tâm của hệ thống cảnh báo chống đột nhập

Cũng như tủ trung tâm cảu hệ thống báo cháy tự đọng ,các tủ trung tâm của hệ thống cảnh báo chống đột nhập rất đa dạng về kích cỡ cũng như chủng loại. Nói chung cấu trúc tủ trung tâm của 2 hệ thống này là giống nhau.Chúng chỉ khác nhau ở các bộ phận thực hiện chức năng đặc trưng của từng hệ thống.
Hệ thống báo cháy tự động là hệ thống làm việc 24/24 giờ và đòi hỏi độ tin cậy rất cao. Vì vậy hệ thống báo cháy tự động chức năng của tủ trung tâm là chức năng kiểm tra hệ thống và chức năng loại bỏ các báo động giả của đầu báo.

Khác với hệ thống báo cháy tự động, thời gian cảnh báo đối với các kênh của tủ trung tâm trong hệ thống cảnh báo đột nhập thay đổi theo các yêu cầu khác nhau. Vì vậy hệ thống cảnh báo đột nhập chức năng đặc trưng của tủ trung tâm là chức năng loại tạm thời các kênh , làm trễ Khi vào Khi ra để đảm bảo sự hoạt động liên tục và hoàn hảo của toàn hệ thống.

3. Tủ trung tâm báo động dạng quét:
Như đã trình bày ở phần trên, đối với các công trình xây dựng đòi hỏi hệ thống cảnh báo điện tử với số lượng kênh và đầu báo lớn, để dễ dàng quản lý theo dõi hoạt động của hệ thống và giảm thiểu công lắp đặt người ta dùng hệ thống cảnh báo điện tử hoạt động theo nguyên lý gửi địa chỉ. Tuy nhiên vì nhiều lý do, rất nhiều công trình lớn vẫn phải trang bị các hệ thống cảnh báo điện tử thông thường, không phải loại làm việc theo nguyên lý gửi địa chỉ.

Số lượng kênh của tủ trung tâm trong hệ thống thông thường thường có giới hạn tối đa khoảng 20 kênh. Đối với số lượng tối đa khoảng 20 kênh. Đối với số lượng kênh lớn hơn người ta buộc phải dùng nhiều tủ trung tâm hoặc tủ mở rộng . Việc sử dụng nhiều tủ trung tâm và tập trung một số lượng lớn các dây tín hiệu về các tủ trung tâm gây khó khăn trong việc theo dõi và quản lý hoạt động của hệ thống, đồng thời làm gia tăng các chi phí lắp đặt. Để khắc phục vấn đề này người ta sử dụng cách lắp đặt phân tán hệ thống được thực hiện như sau:

Một số lượng nhất định các kênh được nối với các tủ trung gian, các tủ trung gian được nối với các tủ trung tâm tại phòng thường trực. Cách làm này giảm được chi phí lắp đặt và hạn chế đến mức thấp nhất số lượng tủ và đường chuyền tải trung tâm.

Nhược điểm của cách làm này là không xác định được nơi xảy ra sự cố một cách cụ thể nhanh chóng.
Tủ báo động dạng quét được nghiên cứu chế tạo khắc phục vấn đề này.

3.1.Cấu tạo của tủ trung tâm báo động dạng quét

Tủ trung tâm báo động dạng quét bao gồm 2 bộ phận. Bộ phận trung tâm quét kênh và bộ phận tủ trung tâm.Bộ phận trung tâm có nhiệm vụ tập hợp một số lượng kênh nhất định và đượck lắp đặt tại các khu vực khác nhau.

Bộ phận trung tâm có nhiệm vụ cungc cấp các địa chỉ quét kênh và khu nvẹc ,sử ls các tín hiệu từ các kênh báo về.Chỉ trạng thái các kênh .Phát ra tín hiệu cảnh báo động bằng âm thanh và đén tín hiệu.
Bộ phận trung tâm có nhiệnm vụ cung cấp các địa chỉ quét kênh và khu vực ,xử lý các tind hệu từ các kênh báo về. Chỉ trạng thái các kênh. Phát ra các tín hiệu cảnh báo và báo động bằng âm thanh và đèn tín hiệu.

Bộ phận trungtâm và các bộ tập hợp kênh được lắp nối với nhau bằng một hệ thống dây dẫn có số lượng tối đa là 20 sợi ( bao gồm 8 đường địa chỉ kênh,8 đường địa chỉ khu vực , đường tín hiệu,1 đường hồi phục và 2 đường dây nguồn).

3.1.1. Bộ đếm kênh và bộ đếm khu vực

Các bộ đếm đếm kênh và đếm khu vực là các bộ đếm BCD-2 chữ số dùng để cung cấp các tín hiệu quét kênh (Ao đến A7 )và gửi địa chỉ đến các bộ quét (A8 đến A15).

Xung đếm có tần số 1 KHz từ bộ phát xung đưa tới chân CP1của mạch đếm BCD thứ nhất (CD 4518) Chân Do của mạch đếm BCD thứ nhất được nối với chân CP1 của mạch đếm thứ hai.Các đầu ra ABCD của các mạch đếm được đưa tới các chân ABCD của các bộ giải mã BCD sang đèn LED –7 thanh, đồng thời chúng được đưa tới các bảng quét kênh của các bộ quét ,số thứ tự của kênh đó sẽ được hiển thị trên các đèn LEN –7 thanh. Khi bộ quét kênh quét hết số kenh đã định trước một tín hiệu sing có mức cao (HIGH) sẽ được gửi lên đường END đực nối với trân MD của các mạch đếm BCD, các bộ đếm được hồi phục lại trạng thái ban đầu (đầu ra ABCD của các mạch đếm có giá trị bằng 0). Chân CP0 có mức thấp (LOW) các bộ đếm BCD đếm lần lượt các xung. Khi chân CP0 có mức cao(HIGH) các bộ đếm BCD dừng đếm và giữ nguyên giá trị lúc đó.

Cấu tạo của bộ đếm khu vực cũng tương tự như bộ đếm kênh ,nhưng khác nhau ở chỗ : không có mạch phát xung nhưng lại có mạch xung đếm.

Các đầu ra ABCD của các mạch đếm BCD trong bộ đếm khu vực cũng được đưa đến các chân của mạch giải mã BCD sang đèn LEN –7thanh đồng thời chúng cũng sử dụng các địa chỉ từA8 đếnA15 đưa tới các bộ quét kênh.ứng với mỗi giá trị ABCD của mạch đếm sẽ chỉ có một bộ quét kênh hoạt động.Địa chỉ hay số thứ tự của bộ quét kênh này trùng khớp với con số hiển thị trên đèn LED –7 thanh của bộ đếm khu vực.

Tín hiệu xung có mức cao trên đường END do các bộ quét kênh gửi về ngoài nhiệm vụ khôi phục các mạch đếm kênh về trạng thái ban đầu còn được sử dụng làm xung đếm của bộ đếm khu vực.Mỗi lần có 1 xung, bộ đếm khu vực tăng thêm một đơn vị.

Mạch giới hạn số đếm của bộ đếm khu vực là một mạch điện thực hiện hàm logic AND.Đầu ra của mạch logic này được nối với chân MR của các mách đếm BCD trong bộ đếm khu vực .Bằng cách thay đổi điện trở và vị trí các công tắc trong mạch ta có thể giới hạn số đếm của bộ đếm khu vực một cáh tuỳ ý trong khoảng từ 1 đến 100 . Cách đặt giói hạn số đếm khu vực xin xem ở phần bộ quét kênh.

3.1.1.2 Bộ xử lý tín hiệu

Tuỳ thuộc vào trạng thái của kênh báo động ,tín hiệu từ kênh báo động sẽ được truyền theo đường Z về tủ trung tâm dưới dạng các giá trị điện trở khác nhau.Các giá trị điện trở này được biến đổi thành tín hiệu dưới dạng địn áp thông qua một bộ nguồn 12vdc. tín hiệu dưới dạng điện áp của kênh được đồng thời đưa đến đầu vào của 3 mạch so sánh A,B,C.

Khi đầu vào có điện áp 0 ≤ U < VDC ,đầu ra của mạch so sánh A,B,C có mức cao(HIGH).

Khi đầu vào có mức điện áp 6 < U ≤ 6 VDC đầu ra của mạch so sánh A,B,C có mức thấp( LOW).

Khi đầu vào có mức điện áp 3< U≤ 6 VDC đầu ra của mạch so sánh A,B có mức thấp (LOW), đầu ra của mạch so sánh C có mức cao( HIGH).

Khi đầu vào có mức điện áp 1< U≤ 3 VDC, đầu ra của mạch so sánh A có mức thấp (LOW), đầu ra của mạch so sánh B,C có mức cao( HIGH).

Khi đầu vào có mức điện áp 1< U ≤ 3 VCD đầu ra của mạch so sánh A có mức thấp (LOW) đầu ra của mạch so sánh B,C có mức cao (HIGH).

Thông qua mạch logic EX-OR đầu ra của các bộ so sánh A,B,C được kết hợp với nhau tạo thành 3 hàm logic sau:

Y=AC + AC =L; ứng với mức điện áp 0≤U < 1 VDC và 6 < U≤12 VDC

Y= AB =H; ứng với mức điệnáp 1< U≤ 3VDC

Y= BC=H ;ứng với mức điện áp 3< U ≤ 6 VDC

BA hàm lôgic trên biểu diễn các trạng thái của kênh như sau:

Y= AC+AC=L: Đường dây tín hiệu của kênh bị chập hoặc đứt

Y= AB=H : đầu báo hoạt động

Y= BC= H : Kênh an toàn.

Khi đường dây tín hiệu của kênh bị chập hoặc bị đứt,đèn LED màu vàng sẽ sáng để báo tình trạng có lỗi (FAULT).

Khi có đầu báo hạot động đèn LED màu đỏ sẽ sáng lên để báo tình trạng báo động (ALARM).

Khicác kênh hoạt động bình thường, đèn LED màu xanh sáng để báo hiệu tình trạng an toàn (SAFE).
Tín hiệu ở đèn LED báo lỗi và tín hiệu ở đèn LED báo động được kết hợp theo hàm logic OR để đưa tới chân CP0 của các mạch đếm cơ số 2 trong mạch làm trễ.

Mạch làm trễ của bộ xử lý tín hiệu bao gồm 2 mạch đếm cơ số 2 nối tiếp với nhau.Khi chân CP0 của các mạch đếm cơ số 2 có mức thấp, chúng sẽ đếm các xung phát ra từ một mạch tạo xung có tần số 10 Hz. Tối đa có 256 xugn được đếm, như vậy thời gian làm trễ tối đa của mạch là 100 ms x 256= 25600 ms hoặc bằng 25,6 giây.

Thời gian làm trễ này có thể thay đổi được thông qua mạch giới hạn thời gian trễ được thực hiện bởi mạch NAND với các biến số là đầu ra của các mạch đếm cơ số

2) Bằng cách thay đổi và vị trí công công tắc ở trong mạch ta có thể giảm thời gian làm trễ của mạch một cách tuỳ ý. Cách đặt thời gian trễ xin xem ở mục “phần cách đăt địa chỉ hoặc cách đặt số kênh quét của bộ quét kênh”.

MOND-FLOP đầu ra của mạch NAND trong mạch làm trễ được đưa tới đầu vào của một mạch MONO-FLOP. Đầu ra c�

Căn bản về hệ thống PCCC
Căn bản về camera (Phần 2)
Căn bản về camera (Phần 1)
Copyright (c) 2008 by KV1. All rights reserved.