Ανιχνευτές εξωτερικού χώρου: Οι ηλεκτρονικοί μας φύλακες

Οι ανιχνευτές εξωτερικού χώρου αποτελούν μια μεγάλη κατηγορία συσκευών εντοπισμού παράνομων εισβολών σε προστατευόμενες περιοχές. Η παρουσία τους θεωρείται απαραίτητη, καθώς οποιαδήποτε προσπάθεια παράνομης διείσδυσης σε ένα χώρο, ξεκινάει από την περιβάλλουσα περιοχή.

 Όσο το δυνατό συντομότερα γίνει αντιληπτή η ύπαρξη ενός μη εξουσιοδοτημένου προσώπου, τόσο πιο αποτελεσματικό είναι ένα σύστημα ασφάλειας. Ακριβώς σε αυτό το σημείο υπεισέρχονται οι συσκευές ανίχνευσης εξωτερικών χώρων και περιμετρικής προστασίας, καθώς αποτελούν την πρώτη γραμμή άμυνας.

Στο παρόν άρθρο θα αναλύσουμε τα χαρακτηριστικά των πιο γνωστών ανιχνευτών, που χρησιμοποιούνται μόνο για την επιτήρηση εξωτερικών χώρων. Πρέπει να σημειώσουμε ότι σε εφαρμογές ανίχνευσης κίνησης εξωτερικών χώρων χρησιμοποιούνται ευρύτατα και οι ανιχνευτές ανοικτής περιοχής, όπως PIR, μικροκυματικοί, υβριδικοί και ενεργοί ανιχνευτές, των οποίων η λειτουργία, τα πλεονεκτήματα και τα αδύνατα σημεία τους, αναλύθηκαν εκτενώς σε άρθρο του προηγούμενου τεύχους μας, που ανέλυε τους ανιχνευτές εσωτερικού χώρου.

Ανιχνευτές ηλεκτρικού πεδίου
Μια σημαντική ομάδα ανιχνευτών εξωτερικού χώρου, είναι οι ανιχνευτές ηλεκτρικού πεδίου. Οι συγκεκριμένες διατάξεις παράγουν ένα ηλεκτροστατικό πεδίο ανάμεσα ή γύρω από μια συστοιχία ενσύρματων αγωγών και μιας ηλεκτρικής γείωσης. Κάθε διαταραχή στο πεδίο, που προκαλείται από πιθανή διείσδυση, ενεργοποιεί τους ανιχνευτές και δίνει σήμα συναγερμού. Αναλυτικότερα, το σύστημα ανιχνευτών ηλεκτρικού πεδίου αποτελείται από μια γεννήτρια παραγωγής εναλλασσόμενου ρεύματος, το οποίο, διαπερνώντας τους αγωγούς προκαλεί την εμφάνιση ενός ηλεκτροστατικού πεδίου και από έναν ενισχυτή σήματος, ο οποίος ανιχνεύει τις αλλαγές στην ένταση του σήματος των αγωγών. Όταν κάποιος διεισδύει στο χώρο που καταλαμβάνει το ηλεκτροστατικό πεδίο, προκαλούνται έντονες διαταραχές στην ηλεκτρική ροή του πεδίου. Ο επεξεργαστής ανιχνεύει τις αλλαγές αυτές και ενεργοποιεί το συναγερμό. Για να μειωθεί η πιθανότητα εμφάνισης λανθασμένων συναγερμών, τα σήματα περνούν μέσα από ένα φίλτρο, που απορρίπτει όσα σήματα σχετίζονται με υψηλές συχνότητες οφειλόμενες στις διακυμάνσεις του αέρα ή τα σήματα χαμηλών συχνοτήτων, που οφείλονται σε αντικείμενα που τυχαία μπορεί να πέσουν πάνω στα σύρματα του φράκτη. Για να δώσει ο επεξεργαστής σήμα συναγερμού πρέπει να συντρέχουν τρεις προϋποθέσεις: Η ένταση του σήματος να ξεπερνάει κάποια προκαθορισμένη τιμή, ώστε να αποκλείονται τα μικρά ζώα, η συχνότητα πρέπει να είναι στο εύρος συχνοτήτων που σχετίζονται με την ύπαρξη ανθρώπου και η διάρκεια του σήματος να ξεπερνάει ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα.
Οι ανιχνευτές ηλεκτρικού πεδίου χρησιμοποιούνται και αποδεικνύονται πολύ αποτελεσματικοί σε φράκτες περίφραξης. Οι συρμάτινοι αγωγοί αναρτώνται παράλληλα ο ένας με τον άλλο και στη γη. Με αυτόν τον τρόπο, επιτυγχάνεται ομοιόμορφη κατανομή της ευαισθησίας των ανιχνευτών κατά μήκος του αγωγού.
Ένα από τα πλεονεκτήματα των συγκεκριμένων ανιχνευτών, συγκρινόμενων με άλλους τύπους ανιχνευτών, που επίσης χρησιμοποιούνται για περιμετρική φύλαξη είναι ότι διαθέτουν αυτο-ρυθμιζόμενο κύκλωμα – στον επεξεργαστή- που απορρίπτει τυχαία σήματα  προερχόμενα από διάφορες περιβαλλοντολογικές συνθήκες, όπως ο δυνατός αέρας, οπότε παρουσιάζουν χαμηλό δείκτη εμφάνισης λανθασμένων συναγερμών. Μόνο στην περίπτωση όπου εμφανίζονται έντονα μετεωρολογικά φαινόμενα, όπως καταιγίδες, χιονόπτωση ή και κεραυνοί, υπάρχει η πιθανότητα λανθασμένης ενεργοποίησης του συναγερμού. Επίσης, η κίνηση μεγάλων ζώων ανάμεσα στο φράκτη μπορεί να εκληφθεί σαν προσπάθεια διείσδυσης από τους ανιχνευτές. Ένα άλλο σημείο που πρέπει να προσεχθεί κατά την υλοποίηση ενός συστήματος ασφαλείας με ανιχνευτές ηλεκτροστατικού πεδίου, είναι η αποφυγή μεγάλων κενών μεταξύ των συρμάτων, καθώς είναι πιθανό να μπορέσει κάποιος να κινηθεί χωρίς να γίνει αντιληπτός από τους ανιχνευτές. Η συνδυασμένη χρήση τους με άλλα συστήματα ανίχνευσης ειδικά για φράκτες, συμβάλλει στην αυξημένη προστασία του χώρου και στη βελτίωση των πιθανοτήτων εντοπισμού των επίδοξων εισβολέων στην επιτηρούμενη ζώνη.

Ανιχνευτές χωρητικότητας
Μια άλλη κατηγορία ανιχνευτών που βασίζεται στις ιδιότητες των ηλεκτροστατικών πεδίων είναι οι ανιχνευτές που λειτουργούν, ελέγχοντας τις μεταβολές στη χωρητικότητα των πεδίων Οι ανιχνευτές αυτής της κατηγορίας αποτελούνται από τρία ηλεκτροφόρα σύρματα (χαμηλής τάσης) που τοποθετούνται πάνω από το φράκτη. Γύρω από τα σύρματα παράγεται ένα ηλεκτρικό πεδίο, με το φράκτη να αποτελεί την ηλεκτρική γείωση. Συνήθως απαιτείται επαφή με τα σύρματα για την ενεργοποίηση του συναγερμού, αλλά, αυξάνοντας την ευαισθησία του πεδίου μπορεί να ανιχνευθεί και παρουσία, χωρίς να είναι απαραίτητη η άμεση φυσική επαφή.

Ανιχνευτές δόνησης
Στην κατηγορία αισθητήρων που τοποθετούνται σε περιφράξεις, ανήκουν και οι ανιχνευτές κραδασμών Ενέργειες, όπως η αναρρίχηση σε ένα φράκτη ή το κόψιμο των συρμάτων προκαλούν μηχανικές δονήσεις. Οι ανιχνευτές αυτής της κατηγορίας αντιλαμβάνονται τις δονήσεις αυτές, χρησιμοποιώντας ηλεκτρο-μηχανικούς  ή πιεζοηλεκτρικούς μετατροπείς. Τα σήματα από τους μετατροπείς, στέλνονται σε έναν επεξεργαστή και αναλύονται. Ανάλογα με τη συχνότητα του σήματος, αγνοείται το ερέθισμα ή στην αντίθετη περίπτωση και όπου κρίνεται σκόπιμο, ενεργοποιείται ο συναγερμός. Οι ανιχνευτές δόνησης είναι πιο αποτελεσματικοί όταν αναρτώνται στο φράκτη. Κάθε ανιχνευτής συνδέεται εν σειρά κατά μήκος του φράκτη με ένα καλώδιο, ώστε να σχηματίσουν μια ενιαία ζώνη προστασίας. Είναι σχετικά χαμηλού κόστους, ενώ παράλληλα είναι και αρκετά αποτελεσματικοί, ειδικά όταν χρησιμοποιούνται σε φράκτες που είναι τοποθετημένοι τακτικά και συντηρούνται σωστά. Υπάρχει μια παρεμφερής κατηγορία ανιχνευτών, που πάλι βασίζουν τη λειτουργία τους στον εντοπισμό μηχανικών δονήσεων, αλλά τοποθετούνται σε τοίχους και οροφές. Είναι αποτελεσματικοί για την προστασία χώρων, αρκεί οι τοίχοι στους οποίους αναρτώνται να μην είναι κοντά σε χώρους έντονων δονήσεων, όπως σημεία διέλευσης τραίνων ή εργοτάξια.

Φωτο-ηλεκτρικοί ανιχνευτές
Για την προστασία εξωτερικών χώρων, αξιοποιούνται σε πολύ μεγάλη κλίμακα ανιχνευτές, που εκπέμπουν δέσμες υπέρυθρου φωτός σε έναν απομακρυσμένο δέκτη, δημιουργώντας έναν ηλεκτρονικό φράκτη. Παραστατικά, η λειτουργία τους μπορεί να παρομοιασθεί με εκείνη ενός τεντωμένου σπάγκου. Όταν η δέσμη σπάσει ή διακοπεί, τότε ενεργοποιείται ο συναγερμός. Οι ανιχνευτές φωτο-ηλεκτρικών δεσμών συνίστανται από δύο επιμέρους μέρη: Έναν πομπό και ένα δέκτη. Ο πομπός χρησιμοποιεί μία δίοδο εκπομπής φωτός (LED-Light Emitting Diode) και μεταδίδει μια συνεχόμενη υπέρυθρη ακτίνα φωτός στο δέκτη. Ο δέκτης διαθέτει μια φωτοηλεκτρική κυψέλη, που ελέγχει την παρουσία της δέσμης φωτός. Συνήθως, στην περίπτωση που διαπιστώσει ότι δεν δέχεται τουλάχιστον το 90% του εκπεμπόμενου σήματος και για χρονικό διάστημα μεγαλύτερο των 75 milliseconds ( ο χρόνος που απαιτείται για να διασχίσει κάποιος τη δέσμη) τότε δίνει σήμα συναγερμού. Στα σύγχρονα συστήματα έχουν προβλεφθεί διάφορες ρυθμίσεις, που καθορίζουν την ευαισθησία τους. Τι περισσότερες φορές, οι συγκεκριμένοι ανιχνευτές χρησιμοποιούνται για την προστασία εισόδων, προθάλαμων, περιμέτρων ή ακόμα και την κάλυψη ενός τοίχου με ιδιαίτερα αυξημένο μήκος. Η απόσταση μεταξύ δέκτη και πομπού, ώστε το σύστημα ανίχνευσης να παρέχει ικανοποιητική κάλυψη μπορεί να είναι μέχρι κάποιες εκατοντάδες μέτρα. Οι φωτο-ηλεκτρικοί ανιχνευτές, δεν επηρεάζονται από τυχόν εκπομπές θερμότητας, από λαμπτήρες φθορισμού ή από διάφορες ηλεκτρονικές παρεμβολές. Διαθέτουν πολύ καλά ποσοστά ανίχνευσης, με ταυτόχρονα, μικρό δείκτη εμφάνισης λανθασμένων συναγερμών. Επίσης, η πορεία των δεσμών μπορεί να μεταβληθεί με τη χρήση καθρεπτών, κάνοντας ακόμα δυσκολότερη την προσέγγιση στον προστατευόμενο χώρο. Βέβαια πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η χρήση καθρεφτών εξασθενίζει την ένταση της δέσμης και μειώνει την εμβέλεια δράσης της.
Την ανιχνευτική ικανότητα του συστήματος μπορεί να την επηρεάσουν παράγοντες που διαταράσσουν τη μετάδοση της φωτεινής δέσμης, όπως ομίχλη, καπνός ή σκόνη. Επίσης, κάθε αντικείμενο ή ζώο που παρεμβαίνει στην πορεία της δέσμης μπορεί να ενεργοποιήσει το συναγερμό και να παραπλανήσει τους υπεύθυνους ασφαλείας του χώρου.

Συστήματα επιτήρησης εξωτερικών χώρων
Υπάρχει επίσης μια μεγάλη ποικιλία ανιχνευτών για εξωτερική χρήση, με διαφορετικές αρχές λειτουργίας, που καλύπτουν μια σημαντική γκάμα απαιτήσεων και προδιαγραφών. Μερικοί εξ αυτών είναι οι καλωδιακοί ανιχνευτές γραμμικής παραμόρφωσης, οι ανιχνευτές οπτικών ινών για περιφράξεις, οι υπόγειοι ανιχνευτές οπτικών ινών, οι ενταφιασμένοι ανιχνευτές, οι ακουστικοί ανιχνευτές και οι συρμάτινοι ανιχνευτές εντάσεως.
Οι καλωδιακοί ανιχνευτές γραμμικής παραμόρφωσης, χρησιμοποιούν την ηλεκτρική ενέργεια ως μέσο μετάδοσης και ανίχνευσης. Το καλώδιο διατρέχει κατά μήκος του φράκτη και συνδέει τον επεξεργαστή σήματος μέχρι μια τερματική αντίσταση, που το προστατεύει από κάποιον που θα επιχειρούσε να το κόψει ή να το μετακινήσει.
Κάθε ενέργεια διείσδυσης στο φράκτη δημιουργεί μηχανικές δονήσεις στο καλώδιο, οι οποίες παράγουν ηλεκτρικά σήματα, εντάσεως ανάλογης της ασκούμενης δύναμης. Τα ηλεκτρικά σήματα στέλνονται στον επεξεργαστή και στη συνέχεια περνούν από ένα φιλτράρισμα, ώστε εάν κριθεί απαραίτητο, να ενεργοποιηθεί ο συναγερμός. Αποτελούν μια αξιόπιστη λύση, αλλά η εφαρμογή τους απαιτεί μια σχετικά ποιοτική κατασκευή του φράκτη.
Οι ανιχνευτές οπτικών ινών βρίσκουν και αυτοί, σταδιακά αλλά σταθερά, εφαρμογή στα συστήματα ασφαλείας. Υπάρχουν δύο βασικές υπο-κατηγορίες: οι ανιχνευτές οπτικών ινών που τοποθετούνται σε φράκτες και οι ενταφιασμένοι. Το καλώδιο της οπτικής ίνας λειτουργεί σαν ένας γραμμικός ανιχνευτής. Ο ανιχνευτής διαθέτει μια συσκευή εκπομπής φωτός (LED). Το φως μεταφέρεται μέσω της οπτικής ίνας και συλλέγεται από τον ανιχνευτή, ο οποίος διαθέτει μεγάλη ευαισθησία ακόμα και σε μικρές μεταβολές που οφείλονται σε δονήσεις ή σε γραμμικές παραμορφώσεις και προέρχονται από προσπάθειες διείσδυσης. Σε αυτήν την περίπτωση λοιπόν, ενεργοποιείται και ο συναγερμός και ειδοποιείται το προσωπικό ασφαλείας.
Οι συρμάτινοι ανιχνευτές εντάσεως αποτελούνται από μια σειρά μικρο-διακοπτών, που συνδέονται με ένα τεντωμένο αγκαθωτό σύρμα, το οποίο τοποθετείται στην κορυφή του φράκτη. Κάθε προσπάθεια διείσδυσης επηρεάζει την ένταση του σύρματος και προκαλεί το κλείσιμο του μικρο-διακόπτη, ενεργοποιώντας παράλληλα το συναγερμό. Οι συγκεκριμένοι ανιχνευτές δίνουν τη δυνατότητα  να τοποθετηθούν σε υφιστάμενους φράκτες ή και να χρησιμοποιηθούν και σαν μέσο περίφραξης της προστατευόμενης ζώνης.

Ενταφιασμένοι ανιχνευτές
Μια υποκατηγορία ανιχνευτών, που χρησιμοποιούνται για τη φύλαξη εξωτερικών χώρων είναι εκείνοι που τοποθετούνται κάτω από το έδαφος. Χωρίζονται στις ακόλουθες επιμέρους κατηγορίες, ανάλογα με την αρχή λειτουργίας τους: στους γραμμικούς ομοαξονικούς ανιχνευτές, στους γραμμικούς ανιχνευτές πίεσης και στους ενταφιασμένους ανιχνευτές με γαιόφωνα. Οι πρώτοι αποτελούνται από ομοαξονικά καλώδια, που έχουν πολύ μικρές τρύπες στο εξωτερικό τους περίβλημα. Οι τρύπες αυτές επιτρέπουν στην ηλεκτρομαγνητική ενέργεια να διαφεύγει και να ακτινοβολεί  σε κοντινή  απόσταση, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό πεδίο. Κάθε προσπάθεια διείσδυσης θα προκαλέσει διαταραχές στο ηλεκτρικό πεδίο και κατά συνέπεια θα ενεργοποιηθεί ο συναγερμός.
Αντιθέτως, οι γραμμικοί ανιχνευτές πίεσης βασίζονται στην ανίχνευση των ενεργειακών κυμάτων που προκαλούνται από μικρο-δονήσεις του εδάφους και που οφείλονται σε κινήσεις ανθρώπων ή ζώων κοντά στη ζώνη ανίχνευσης . Η τοποθέτηση των συγκεκριμένων ανιχνευτών δεν συνιστάται σε περιοχές όπου το έδαφος είναι καλυμμένο με τσιμέντο, καθώς αυτό το υλικό δεν είναι καλός αγωγός για τις μικρές δονήσεις που ασκούνται από τον ανθρώπινο βηματισμό. Επίσης, σε έντονες καιρικές συνθήκες, όπως σε περιόδους ισχυρής χιονόπτωσης, μπορούν οι ανιχνευτές να παραπλανηθούν και να δώσουν λανθασμένους συναγερμούς.
Οι ανιχνευτές γαιοφώνων ανιχνεύουν τις χαμηλές συχνότητες που προέρχονται από τους κραδασμούς στο έδαφος και οι οποίοι προκαλούνται από κάποιον που κινείται πάνω από τους ανιχνευτές. Συνήθως, αυτοί οι ανιχνευτές αποτελούνται από 20 έως 50 γαιόφωνα, τοποθετημένα σε μια γραμμή. Στην άκρη κάθε γραμμής είναι τοποθετημένος ένας επεξεργαστής, στον οποίο στέλνονται τα σήματα που λαμβάνουν τα γαιόφωνα. Όταν ένα όχημα ή ένα πρόσωπο περάσει πάνω από τα σήματα, τότε προκαλούνται εδαφικές δονήσεις, που συλλαμβάνονται από τα γαιόφωνα και στέλνεται το ανάλογο σήμα στον επεξεργαστή. Όπως και στους υπόλοιπους ανιχνευτές που τοποθετούνται κάτω από τη επίπεδο της γης, έτσι και στους ανιχνευτές γαιοφώνων έχει ιδιαίτερη σημασία το είδος και η ποιότητα του εδάφους στο οποίο θα ενταφιασθούν. Εάν η κύρια σύσταση του εδάφους είναι από υλικά μη συνεκτικά και χωρίς ομαλή διαστρωμάτωση, τότε η αξιοπιστία του συστήματος μειώνεται σε σημαντικό βαθμό.
Μια καλή περιμετρική προστασία εξασφαλίζει ότι δεν θα γίνει καμία προσέγγιση από το έδαφος. Υπάρχει όμως η περίπτωση, η προσπάθεια εισβολής να γίνει από αέρος, με τη χρήση ελικοπτέρου. Μια καλή πρόταση για την έγκαιρη ανίχνευση παρόμοιων προσπαθειών διείσδυσης, είναι οι ειδικοί ανιχνευτές ακουστικής ανίχνευσης των στροβιλισμών αέρος. Οι ανιχνευτές αυτής της κατηγορίας σαρώνουν το χώρο, για ακουστικά κύματα που προέρχονται από τους έλικες των ελικοπτέρων και διαθέτουν εμβέλεια μέχρι 150-170 μέτρα . Όπως είναι προφανές, αυτοί οι ανιχνευτές χρησιμοποιούνται σε εγκαταστάσεις υψηλής ασφάλειας και σε συνδυασμό με άλλες κατηγορίες ανιχνευτών, για ολοκληρωμένη προστασία και επιτήρηση του χώρου.

Ανιχνευτές επαφής
Μια άλλη μεγάλη κατηγορία ανιχνευτών, έχει ως σκοπό την προστασία συγκεκριμένων σημείων. Οι μηχανικοί ανιχνευτές χρησιμοποιούνται για να ανιχνεύσουν το άνοιγμα μιας προστατευόμενης πόρτας ή παραθύρου. Για την ενεργοποίησή τους, απαιτούν άμεση φυσική επαφή. Για τον ίδιο σκοπό χρησιμοποιούνται και οι ανιχνευτές μαγνητικής επαφής, που όπως και οι μηχανικοί προϋποθέτουν ότι υπάρχει άμεση επαφή. Όταν η πόρτα ή το παράθυρο ανοίγει, ο μαγνήτης ελευθερώνει ένα διακόπτη και δίνει το σήμα του συναγερμού.
Για την αξιόπιστη λειτουργία τους, θα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή κατά την κατασκευή των πόρτων και των παραθύρων και στην εφαρμογή τους με την κάσα. Ακόμα υψηλότερο επίπεδο ασφάλειας παρέχουν οι ισοσταθμισμένοι μαγνητικοί ανιχνευτές, που αποτελούνται από δύο μαγνήτες. Ανάμεσα στους δύο  μαγνήτες – εκ των οποίων ο ένας είναι τοποθετημένος στο σταθερό πλαίσιο και ο άλλος στο κινητό μέρος της πόρτας ή του παραθύρου- δημιουργείται ένα ισοσταθμισμένο και σταθερό μαγνητικό πεδίο. Τυχόν προσπάθεια διάρρηξης διαταράσσει τη σταθερότητα του πεδίου, με αποτέλεσμα να ενεργοποιείται ο συναγερμός.   
Σε χώρους όπου περιτοιχίζονται από υαλοπίνακες (όπως προσόψεις καταστημάτων) ή διαθέτουν πολλά παράθυρα, χρησιμοποιούνται ειδικές συσκευές ανίχνευσης της θραύσης του υαλοπίνακα (τζαμιού). Οι συγκεκριμένοι ανιχνευτές χρησιμοποιούν μικρόφωνα που σαρώνουν το χώρο, για συχνότητες που παράγονται από τη θραύση ενός τζαμιού. Η εφαρμογή τους θα πρέπει να γίνεται και σε άλλες κατηγορίες ανιχνευτών επαφής, όπως μηχανικούς ή μαγνητικούς, ώστε να εξασφαλίζεται προστασία και στην περίπτωση που κάποιος θα προσπαθήσει να διεισδύσει ανοίγοντας το παράθυρο, χωρίς να σπάσει το τζάμι.
Όσο όμως και να εξελίσσονται οι αισθητήρες, τόσο εμφανίζονται και νέες τεχνικές παράκαμψής τους. Για την επίτευξη του μεγαλύτερου δυνατού βαθμού προστασίας είναι απαραίτητος ο συγκερασμός διαφορετικών τεχνολογιών. Με αυτόν τον τρόπο εξαλείφονται τα τυχόν μειονεκτήματα της κάθε ξεχωριστής κατηγορίας ανιχνευτών και δημιουργείται ένα πυκνό πλέγμα προστασίας, με πολλές δικλείδες ασφαλείας. Το ευχάριστο είναι ότι όπως προκύπτει από τις προηγούμενες σελίδες, υπάρχει πλέον η δυνατότητα επιλογής από ένα μεγάλο αριθμό κατηγοριών ανιχνευτών, με διαφορετικές δυνατότητες. Το μόνο που χρειάζεται, είναι βαθιά ενημέρωση πάνω στο αντικείμενο και σωστή αξιολόγηση των ιδιαιτεροτήτων της επιτηρούμενης περιοχής, ώστε να επιλεγούν οι καλύτερες δυνατές λύσεις.