PIR ανιχνευτές: διαχρονική αξία στα συστήματα συναγερμού

Το γεγονός ότι εδώ και πάνω από δύο δεκαετίες οι παθητικοί υπέρυθροι ανιχνευτές (PIR-Passive Infrared) αποτελούν την  κύρια πρόταση για την επιλογή συσκευών ανίχνευσης κίνησης σε φυλασσόμενους χώρους, αναδεικνύει τη χρησιμότητά τους. 

Οι παθητικοί ανιχνευτές κίνησης ακολουθούν εδώ και πάρα πολλά χρόνια μια δυναμική πορεία, ενώ οι προβλέψεις είναι ακόμα ευνοϊκότερες για τη μελλοντική τους πορεία. Σε αυτό συμβάλλει η συνεχώς βελτιωμένη τεχνολογία τους, στην οποία σταδιακά ενσωματώνονται στοιχεία ακόμα και τεχνητής «ευφυΐας». Βασικό χαρακτηριστικό, που αποτέλεσε και έναν από τους  κυριότερους λόγους για τη μεγάλη διάδοσή τους στην αγορά συστημάτων ασφαλείας, είναι η απλότητα στη λειτουργία τους. Βασίζονται στην ανίχνευση της εκπεμπόμενης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από το ανθρώπινο σώμα που βρίσκεται μέσα στο όρια του υπέρυθρου φάσματος, η οποία κυμαίνεται μεταξύ των 7 έως και 14 microns.

Το πλεονέκτημά τους είναι ότι λειτουργούν σε συνθήκες ημέρας ή νύχτας, χωρίς να επηρεάζονται από το φωτισμό του χώρου. Ονομάζονται παθητικοί, γιατί ακριβώς δεν εκπέμπουν κανένα σήμα, αλλά αντιθέτως δέχονται σήματα από τους ανθρώπους που βρίσκονται εντός της εμβέλειάς τους, σε αντίθεση με άλλες συσκευές, όπως παραδείγματος χάρη τα τηλεχειριστήρια των τηλεοράσεων που ανήκουν στην κατηγορία των ενεργητικών υπέρυθρων συσκευών, καθώς εκπέμπουν υπέρυθρες ακτίνες. Η απλότητα αυτή όμως επιφέρει και μείωση του κόστους κατασκευής και – επακόλουθα της τιμής πώλησης, με αποτέλεσμα τη γρήγορη διάδοσή τους στην αγορά. Αυτό όμως δεν σημαίνει ότι μειώνονται στο ελάχιστο οι δυνατότητές τους. Χαρακτηριστικά αναφέρουμε ότι μπορούν να ανιχνεύσουν την ύπαρξη ανθρώπου σε απόσταση 20 μέτρων, ακόμα και σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού.

Η εξέλιξη
Ο τυπικός πυροηλεκτρικός υπέρυθρος ανιχνευτής αποτελείται από δύο στοιχεία. Για την ανίχνευση των διαφορών της υπέρυθρης ακτινοβολίας, που είναι αποτέλεσμα της εισόδου ενός ανθρώπου χαμηλότερης θερμοκρασίας σε ένα θερμότερο χώρο, το ένα στοιχείο δημιουργεί ένα σήμα αρνητικής πολικότητας, ενώ το δεύτερο στοιχείο δημιουργεί σήμα θετικής πολικότητας. Ένα ανθρώπινο σώμα που περνάει μπροστά από τον ανιχνευτή, θα δώσει σήμα καταρχήν στο ένα στοιχείο και στη συνέχεια στο δεύτερο. Η πηγή της ακτινοβολίας (στην προκειμένη περίπτωση ο άνθρωπος) οφείλει να περνάει τον ανιχνευτή σε οριζόντια κατεύθυνση, καθώς τα δύο στοιχεία είναι τοποθετημένα με αυτή τη διάταξη. Επίσης, όπως είναι τοποθετημένα τα δύο στοιχεία που δημιουργούν τη διαφορά στην πολικότητα, ένα ανθρώπινο σώμα περνώντας μπροστά από τον ανιχνευτή, θα ενεργοποιήσει πρώτα το ένα στοιχείο και στη συνέχεια το δεύτερο. Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά συμβάλλουν στην καλύτερη λειτουργία των ανιχνευτών PIR και προπάντων στην αποφυγή λανθασμένων συναγερμών. ¶λλο ένα χαρακτηριστικό των συγκεκριμένων ανιχνευτών είναι η χρησιμοποίηση ενός φακού που δημιουργεί δύο πεδία όψεων, τα οποία ακολουθούν τη γεωμετρία των δύο στοιχείων ανίχνευσης και εκτείνονται σε απόσταση από τον ανιχνευτή. Η χρησιμότητα του φακού είναι ότι εκτείνει σημαντικά τη δυνατότητα ανίχνευσης.
Οι νεότεροι ανιχνευτές τύπου PIR ενσωματώνουν συστοιχίες πολλαπλών φακών, που δημιουργούν πεδία όψεων σε μια ευρεία ακτίνα. Οπότε, ένας άνθρωπος που μετακινείται μέσα σε ένα χώρο που καλύπτεται από PIR ανιχνευτές δημιουργεί ένα μεγάλο εύρος ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, τα οποία ενεργοποιούν τη διαδικασία ανίχνευσης και στη συνέχεια τα σήματα συναγερμού. Αυτή είναι εν γένει η βασική λειτουργία των ανιχνευτών PIR, που αποτελούν ακόμα και σήμερα ένα από τα πλέον σημαντικά στοιχεία των συστημάτων συναγερμού, χωρίς αυτό να σημαίνει ότι περαιτέρω βελτιώσεις δεν είναι δυνατές. Παραδείγματος χάρη, όταν μέσα στο πεδίο ανίχνευσης υπάρχουν αντικείμενα τα οποία εκπέμπουν θερμότητα, τότε μπορούν να προκαλέσουν τη δημιουργία ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και να οδηγήσουν τον ανιχνευτή σε λανθασμένους συναγερμούς.

Οι νέες προκλήσεις.
Για τον αποτελεσματικότερο έλεγχο των κινήσεων και τη μείωση των λανθασμένων συναγερμών, οι υπέρυθροι ανιχνευτές αποκτούν έναν υβριδικό χαρακτήρα και εξοπλίζονται με ειδικούς ανιχνευτές μικροκυμάτων τύπου Doppler. Με αυτόν τον τρόπο υπάρχει μια διπλή δικλείδα ασφαλείας, μέσω της οποίας φιλτράρονται όλα τα σήματα και οι ενδεχόμενες αιτίες συναγερμού. Αυτό βέβαια δεν σημαίνει ότι σε ορισμένες περιπτώσεις, παράλληλα με τους ανιχνευτές, δεν χρησιμοποιούνται και κάμερες με ενισχυμένο φωτισμό. Οπότε, όταν δίνεται σήμα συναγερμού, τότε εστιάζει η κάμερα σε αυτό το σημείο και ο ελεγκτής του χώρου μπορεί να σχηματίσει καλύτερη άποψη για το τι συμβαίνει. Η συνδυασμένη λύση των καμερών με τους ανιχνευτές είναι εκείνη που επιφέρει τα καλύτερα αποτελέσματα. Για παράδειγμα, μια εταιρεία παροχής υπηρεσιών ασφαλείας είναι πιθανό να διαθέτει εκατοντάδες ή ακόμα και χιλιάδες κάμερες στις εγκαταστάσεις των πελατών της. Ως εκ τούτου οφείλει να απασχολεί και ένα μεγάλο αριθμό υπαλλήλων, προκειμένου να επιτηρεί και να αξιολογεί τις εικόνες που καταγράφονται από τις κάμερες. Εάν κάθε κάμερα έχει ενσωματωμένο ένα PIR sensor, τότε το σύστημα θα ενημερώνει τον κεντρικό σταθμό ελέγχου μόνο όταν υπάρχει υποψία παράβασης, οπότε και ο ελεγκτής θα στρέφει την προσοχή του προς τη συγκεκριμένη κάμερα.

Οι νέες τάσεις
Δύο είναι λοιπόν οι κύριες προκλήσεις που αφορούν την αγορά των ανιχνευτών τύπου PIR. Πρώτον, η συνδυασμένη λειτουργία τους με κάμερες για καλύτερο έλεγχο και επιτήρηση και δεύτερον η βελτίωση της αξιοπιστίας τους στις κλασικές εφαρμογές που ήδη χρησιμοποιούνται. Τέλος, υπάρχει και άλλο ένα ενδιαφέρον θέμα, στο οποίο όλες οι εταιρείες που δραστηριοποιούνται στη συγκεκριμένη αγορά, έχουν δώσει μεγάλη βαρύτητα. Δεν είναι άλλο από τη βελτίωση των ανιχνευτών PIR που χρησιμοποιούνται αποκλειστικά για εφαρμογές εξωτερικού χώρου. Εκεί είναι ακόμα μεγαλύτερα τα ποσοστά λανθασμένων συναγερμών, με αποτέλεσμα να υπάρχει σημαντικό πεδίο για βελτίωση της υφιστάμενης τεχνολογίας. Η λύση για την αντιμετώπιση του προβλήματος των λανθασμένων συναγερμών δεν είναι μονοδιάστατη. Υπάρχουν διαφορετικές προσεγγίσεις, ανάλογα και με την κατασκευάστρια εταιρεία. Η πλέον κοινή προσέγγιση που υιοθετείται από όλες σχεδόν τις εταιρείες είναι η ενσωμάτωση οπτικών συστημάτων στο κύκλωμα του ανιχνευτή. Η χρήση αυτών των συστημάτων και η ψηφιακή επεξεργασία του σήματος, δίνουν σαφώς καλύτερα αποτελέσματα.
Πέραν αυτής της βασικής τεχνικής υπάρχουν βελτιωμένες τεχνολογίες που εφαρμόζονται όλο και συχνότερα. Η λύση διπλού κυκλώματος ανιχνευτή με ενσωμάτωση οπτικών συστημάτων, δίνει ακόμα καλύτερα αποτελέσματα. Στην απλούστερη μορφή αυτών των συσκευών υπάρχουν εσωτερικά δύο όμοια κυκλώματα ανιχνευτών που ανιχνεύουν την ίδια περιοχή και απαιτείται να δώσουν και τα δύο κυκλώματα σήματα για την ενεργοποίηση του συναγερμού. Σε αυτά τα συστήματα αντιμετωπίζονται πολύ καλά οι ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (θόρυβος), που πιθανώς σε ανιχνευτές ενός κυκλώματος να έδιναν λανθασμένο συναγερμό. Όμως δεν δίνει ουσιαστική αντιμετώπιση σε συναγερμούς που προκαλούνται από μικρά ζώα και από αντικείμενα που εκπέμπουν θερμότητα.
¶λλη μία πρόταση στην τεχνολογία των ανιχνευτών PΙR είναι η συνδυασμένη ύπαρξη δύο πηγών διαφορετικού ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, όπου το ένα θα εκτείνεται σε ένα ευρυγώνιο πεδίο ενώ το άλλο θα καλύπτει μια στενή περιοχή μορφής κουρτίνας. Για την ενεργοποίηση ενός συναγερμού, η κίνηση θα πρέπει να εντοπίζεται και από τα δύο πεδία. Το πλεονέκτημα αυτής της πρότασης είναι ότι αντιμετωπίζει πολύ καλά το θέμα των λανθασμένων συναγερμών, λόγω σωμάτων που εκπέμπουν θερμότητα. Βέβαια υπάρχει ακόμα ένα πρόβλημα το οποίο έγκειται στο ότι για να ανιχνεύσει ανθρώπους που διεισδύουν στον επιτηρούμενο χώρο, θα πρέπει καταρχήν εκείνοι να διασχίσουν το ευρυγώνιο πεδίο και στη συνέχεια το πεδίο τύπου κουρτίνας.
Μια πολύ αποτελεσματική λύση δίνει ένα σύστημα διπλών ανιχνευτών, των οποίων τα πεδία διασταυρώνονται κάθετα. Σε αυτά τα συστήματα είναι εφικτή η παράλληλη ανίχνευση με τη διαφοροποίηση ότι ένας άνθρωπος θα εντοπιστεί ταυτόχρονα από τα δύο πεδία, οπότε και θα δοθεί συναγερμός, ενώ ένα μικρό ζώο δεν θα μπορεί να εντοπιστεί από τα δύο πεδία, με αποτέλεσμα να μην ενεργοποιηθεί ο συναγερμός που εκ των υστέρων θα φανεί περιττός.
Εντούτοις, οι ανιχνευτές που ενσωματώνουν διπλά κυκλώματα ανίχνευσης δεν είναι πάντα απαραίτητοι. Στην αγορά διατίθενται ανιχνευτές τεσσάρων στοιχείων, που δημιουργούν δύο σήματα, το κάθε ένα από το ένα ζευγάρι ανιχνευτών. Με την πάροδο των χρόνων έχουν αναπτυχθεί ποικίλοι τύποι παρόμοιων ανιχνευτών, στους οποίους τα δύο ζευγάρια των στοιχείων αντίθετης πολικότητας (+ και -) από τα οποία δημιουργούνται τα πεδία, είναι τοποθετημένα σε κατακόρυφη διάταξη πίσω από ένα μονό φακό. Αυτοί οι ανιχνευτές εμφανίζουν πολύ μεγάλο βαθμό αξιοπιστίας και η αποτελεσματικότητά τους συγκρίνεται με εκείνη των ανιχνευτών, που ενσωματώνουν διπλό σύστημα ανίχνευσης με ενσωματωμένο οπτικό σύστημα (όπως αυτοί που αναλύθηκαν στην προηγούμενη ενότητα) και οι οποίοι είναι ακριβότεροι.
Οπότε, στο εσωτερικού ενός PIR ανιχνευτή μπορεί να κρύβεται εξελιγμένη τεχνολογία, ανεξάρτητα από το τι βλέπουμε εμείς. Μπορεί εξωτερικά τα προϊόντα που κυκλοφορούν να παρουσιάζουν μεγάλο βαθμό ομοιότητας, αλλά η αλήθεια είναι ότι οι κατασκευαστές έχουν δραστηριοποιηθεί στο συγκεκριμένο τομέα έρευνας και έχουν παρουσιάσει πληθώρα διαφορετικών λύσεων. Αυτό είναι το μυστικό πάνω στο οποίο βασίζεται η επιτυχία των ανιχνευτών PIR και όπως φαίνεται θα συνεχιστεί και στο μέλλον. Εκείνο όμως που έχει σημασία είναι, οι εγκαταστάτες, πριν επιλέξουν κάποιο προϊόν να εντρυφήσουν στα τεχνικά χαρακτηριστικά του, ώστε να μπορέσουν να επιλέξουν τον κατάλληλο τύπο για την αντίστοιχη εφαρμογή. Αν οι απαιτήσεις είναι απλές, τότε η επιλογή ενός φθηνότερου ανιχνευτή μπορεί να είναι αρκετή, αλλά σε δύσκολες εφαρμογές όπως σε εξωτερικούς χώρους ή σε περιπτώσεις όπου απαιτούνται αυστηρότερες προδιαγραφές, τότε υπάρχουν οι κατάλληλες προτάσεις, αρκεί να γίνει η σωστή και ενδελεχής αναζήτηση μέσα στην πληθώρα των προϊόντων που κυκλοφορούν σήμερα.

Του ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΗ ΛΥΜΠΕΡΟΠΟΥΛΟΥ