Ανιχνευτές Κίνησης … η αναμέτρηση!

 PIR vs Radar

Ποιες τεχνολογίες στο τομέα της ανίχνευσης κίνησης κερδίζουν έδαφος και ποιες ενδείκνυνται να χρησιμοποιηθούν ανάλογα με το είδος της εφαρμογής;

Του Αριστοτέλη Λυμπερόπουλου

Συνήθως όταν γίνεται μια αναζήτηση για την επιλογή ανιχνευτών κίνησης, η πρώτη σκέψη που έρχεται στο νου, είναι οι ανιχνευτές τύπου PIR (Passive Infrared, παθητικοί ανιχνευτές υπέρυθρης ακτινοβολίας). Για πολλές δεκαετίες, αυτοί οι ανιχνευτές ήταν ταυτόσημοι με τους ανιχνευτές κίνησης, αν και υπάρχουν φυσικά και άλλες τεχνολογικές λύσεις στις οποίες πολλές φορές έχει αναφερθεί το Security Manager. Μια άλλη λύση που έχει έντονη  παρουσία είναι η τεχνολογία των ραντάρ ή ενεργών ανιχνευτών και η οποία κερδίζει σημαντικό τμήμα της αγοράς σε ειδικές εφαρμογές. Εναπόκειται λοιπόν στους κατασκευαστές αυτών των λύσεων να παραθέσουν τα οφέλη, τα πλεονεκτήματα και τα αδύνατα σημεία της κάθε λύσης ανάλογα τις συνθήκες του χώρου, ώστε οι εγκαταστάτες και οι τελικοί χρήστες να μπορούν να κάνουν την τελική επιλογή.

Καταγραφή κίνησης

Ξεκινώντας την αποτύπωση αυτών των τεχνολογιών, θα πρέπει πρώτα να καθορίσουμε ποιες είναι οι απαιτήσεις από τους ανιχνευτές κίνησης. Είναι πολύ απλά συσκευές που βασίζονται κυρίως στα ηλεκτρονικά τους εξαρτήματα τους, ώστε να ανιχνεύουν αξιόπιστα τι κινήσεις ανθρώπων, ζώων και οχημάτων, εντός ενός προκαθορισμένου χώρου και στη συνέχεια να μεταδίδουν αυτή την πληροφορία σε μια μονάδα για περεταίρω ανάλυση και επεξεργασία. Αυτές οι πληροφορίες επιτρέπουν στη συνέχεια την ενεργοποίηση συστημάτων και συσκευών, ανάλογα με το τι χρειάζεται η εγκατάσταση ή θέλει ο τελικός χρήστης. Μπορεί παραδείγματος χάρη να χρησιμοποιούνται για την ενεργοποίηση ενός συναγερμού (η συνηθέστερη και αρχική εφαρμογή τους) ή για το άνοιγμα του φωτισμού ενός χώρου.

Αποτυπώνοντας την υφιστάμενη κατάσταση

H τεχνολογία της ανίχνευσης κίνησης χρησιμοποιείται με πολλούς τρόπους στην καθημερινή ζωή. Για παράδειγμα, βοηθά στην εξοικονόμηση ενέργειας, στη διευκόλυνση καθημερινών ενεργειών με μεγάλη συχνότητα (αυτόματο άνοιγμα θυρών) και στην έγκαιρη ενημέρωση για ενέργειες που παραβιάζουν την ασφάλεια ενός χώρου (συστήματα συναγερμού). Η τεχνολογία ανίχνευσης κίνησης αποτελεί εδώ και χρόνια αναπόσπαστο μέρος της αυτοματοποίησης κτιρίων και συναντιέται όλο και πιο συχνά όχι μόνο σε επαγγελματικές εφαρμογές, αλλά ακόμα και σε απλές οικιακές εφαρμογές. Ακόμη και πολλά παιχνίδια αλλά και διάφορες άλλες οικιακές συσκευές, χρησιμοποιούν τέτοιους αισθητήρες για να αντιδράσουν σε διάφορες ενέργειες των χρηστών.
Το φάσμα των επαγγελματικών εφαρμογών ξεκινάει από πολύ προχωρημένες τεχνολογικές εφαρμογές στους κλάδους ρομποτικής, αυτοκινητοβιομηχανίας και αεροναυπηγικής και σε προτάσεις ασφάλειας που εφαρμόζονται σε στρατιωτικές εγκαταστάσεις, αλλά και ευρύτερα στην προστασία κρίσιμων υποδομών για την εθνική ασφάλεια.

Σίγουρα όμως, οι συμβατικές εφαρμογές των ανιχνευτών κίνησης είναι πολύ απλούστερες. Οι αισθητήρες δεν απαιτούν περίπλοκα χαρακτηριστικά, εκτεταμένη επεξεργασία πληροφοριών ή πολύπλοκες εργασίες ενσωμάτωσης και ανάπτυξης. Χαρακτηριστικά παραδείγματα αυτού είναι το άνοιγμα θυρών, ο έλεγχος του φωτισμού και η ενεργοποίηση κυλιόμενων κλιμάκων όπως προαναφέραμε. H διάδοση αυτών των συστημάτων έχει προκαλέσει σήμερα μεγάλη μείωση της τιμής τους ενώ παράλληλα ανιχνευτές που απευθύνονται σε αυτού τις είδους τις εφαρμογές, είναι διαθέσιμοι σε πολύ μεγάλες ποσότητες λόγω της αυξημένης ζήτησης.

Σε αυτές τις εφαρμογές όπως ήδη γνωρίζουμε εδώ και πολλά χρόνια, δύο είναι οι βασικές τεχνολογίες που έχουν επικρατήσει. Αδιαφιλονίκητος πρωταθλητής είναι οι ανιχνευτές τύπου PIR, ενώ οι ανιχνευτές τύπου ραντάρ ή ενεργοί κερδίζουν το δικό τους μερίδιο αγοράς. Υπάρχουν φυσικά και άλλες εναλλακτικές προτάσεις όπως τα συστήματα υπερήχων.
Η τεχνολογία των ανιχνευτών τύπου PIR είναι ιδιαίτερα προσιτή οικονομικά και έχει αποδείξει με την πάροδο των ετών ότι είναι value for money. Οι ανιχνευτές τύπου ραντάρ δεν έχουν ακόμα φθάσει στα ίδια επίπεδα κόστους, αλλά έχουν πολλές δυνατότητες και αναμένεται όμως ότι τα επόμενα χρόνια να προσεγγίσουν τους ανιχνευτές PIR και στο θέμα του κόστους. Χρησιμοποιούνται κυρίως σε εφαρμογές περιμετρικής προστασίας, όπου δείχνουν πολύ θετικά αποτελέσματα και όπως όλα δείχνουν θα ακολουθήσουν τον προβλεπόμενο κύκλο εξέλιξης ενός προϊόντος. Όσο περισσότερο χρησιμοποιούνται σε έργα και εφαρμόζονται σε εγκαταστάσεις, τόσο περισσότερο θα αυξάνεται η παραγωγή τους και άρα ανάλογα θα μειώνεται η τιμή τους.

Χαρακτηριστικά στοιχεία των PIR

Οι παθητικοί ανιχνευτές υπέρυθρων που έχει επικρατήσει να αποκαλούνται PIR (Passive Infrared) έχουν ευρύτατη χρήση σε συστήματα ασφαλείας όπως γνωρίζουμε εδώ και χρόνια. Όπως υποδηλώνει το όνομά τους, οι συγκεκριμένοι αισθητήρες είναι παθητικοί, το οποίο σημαίνει ότι δεν εκπέμπουν κανενός είδους σήμα, αλλά δέχονται σήματα και ανιχνεύουν την ακτινοβολία θερμότητας. Η κίνηση ανιχνεύεται με βάση τις θερμοκρασίες σώματος ανθρώπων ή ζώων εντός του εύρους λειτουργίας. Για το σκοπό αυτό, ένα PIR μετρά τις αλλαγές στη θερμική εικόνα του περιβάλλοντός του με την πάροδο του χρόνου. Αυτή η μέθοδος μέτρησης καταγράφει ένα γεγονός όταν η τιμή της θερμικής ακτινοβολίας αλλάζει από το ένα χρονικό σημείο στο άλλο. Εάν ένα άτομο μείνει ακίνητο, ο αισθητήρας δεν εντοπίζει καμία αλλαγή. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, αυτή η τεχνολογία μέτρησης είναι μια μέθοδος παθητικής ανίχνευσης. Ο αισθητήρας δεν εκπέμπει ο ίδιος σήματα για να τοποθετήσει τις κινήσεις ή την παρουσία ανθρώπων και αντικειμένων, αλλά απλώς λαμβάνει τα δεδομένα που προέρχονται από έναν στόχο που εκπέμπει θερμότητα σε περίπτωση ενός συμβάντος κίνησης. Οι ανιχνευτές τύπου PIR τοποθετούνται κυρίως σε τοίχους ή οροφές, με τη διάταξη ανίχνευσης να καλύπτει τις πιθανές ζώνες διείσδυσης.

Αρχή λειτουργίας των radar

Μπορεί πλέον να έχουν επικρατήσει ως ανιχνευτές τύπου radar, αλλά η ονομασία με την οποία είχαμε γνωρίσει αυτές τις μονάδες, είναι ενεργοί ανιχνευτές.

Η τεχνολογία ραντάρ, συνεπάγεται ενεργή μετάδοση και λήψη σήματος χρησιμοποιώντας ηλεκτρομαγνητικά κύματα στην περιοχή υψηλών συχνοτήτων για τον εντοπισμό αντικειμένων, ανθρώπων ή ζώων, εντός της περιοχής κάλυψης. Για το σκοπό αυτό, ένας πομπός εκπέμπει ενεργά έναν παλμό με μια συγκεκριμένη συχνότητα και αυτό το σήμα αλλάζει μόλις χτυπήσει μια επιφάνεια. Στη συνέχεια, ένας δέκτης λαμβάνει την ανάκλαση με διαφορετικά χαρακτηριστικά και μπορεί να αναλύσει την αλλαγή στο σήμα απόκρισης. Εάν ένα άτομο κινείται εντός εμβέλειας, το λαμβανόμενο σήμα τροποποιείται με την πάροδο του χρόνου και ενεργοποιεί συναγερμό. Με την ανίχνευση κίνησης, πολλοί αισθητήρες χρησιμοποιούν το εύρος μικροκυμάτων των 10 GHz. Ωστόσο, η συχνότητα των 24 GHz κερδίζει σταδιακά δημοτικότητα χάρη στις τεχνολογικές εξελίξεις.

Συγκρίνοντας τις τεχνολογίες

Οι ανιχνευτές τύπου PIR, λειτουργούν εξαιρετικά στην ανίχνευση ζωντανών όντων που κινούνται στο πεδίο κάλυψης του αισθητήρα. Έχουν συνήθως πεδίο θέασης που καλύπτει τις 120° και μέγιστο εύρος εμβέλειας που φθάνει τα 10 μέτρα. Δεν είναι ευαίσθητοι στην ηλιακή ακτινοβολία, αλλά μπορεί να επηρεάζονται από έντονες πηγές φωτισμού καθώς και από πηγές θερμότητας Το σημαντικό τους πλεονέκτημα είναι το χαμηλό κόστος παραγωγής και η χαμηλή ενεργειακή κατανάλωση τους.

Οι ανιχνευτές τύπου ραντάρ δεν επηρεάζονται από τη θερμοκρασία και η συγκεκριμένη τεχνολογία θεωρείται κατάλληλη για όλες τις καιρικές συνθήκες. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα μπορούν να διαπερνούν υλικά όπως το πλαστικό και άρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν πίσω από διάφορες συσκευές όπως παραδείγματος χάρη έναν διακόπτη φωτός. Διαθέτουν πολύ μεγάλη εμβέλεια και δεν ανιχνεύουν μόνο την κίνηση, αλλά παρέχουν επίσης περαιτέρω δεδομένα όπως την ταχύτητα, την απόσταση,  την κατεύθυνση κίνησης καθώς και τη γωνία κίνησης ώστε να επιτρέπουν και τρισδιάστατη απεικόνιση των αντικειμένων. Είναι εξαιρετικά ικανοί στην ανίχνευση αντικειμένων ή ανθρώπων που κινούνται μπροστά ή μακριά από τον αισθητήρα. Μέσω των πρόσθετων πληροφοριών που μπορούν επίσης να καταγράψουν, τα ραντάρ είναι ικανά διακρίνουν διαφορετικά αντικείμενα εντός του εύρους ανίχνευσης και να τα αναγνωρίζουν ως μεμονωμένες μονάδες. Λόγω ακριβώς αυτών των αυξημένων δυνατοτήτων το κόστος παραγωγής τους είναι ακριβότερο, ενώ καταναλώνουν και περισσότερη ενέργεια.

Πρακτικά πλεονεκτήματα & μειονεκτήματα

Σίγουρα παίζει κάποιο ρόλο το θεωρητικό υπόβαθρο πάνω σε αυτές τις δύο διαφορετικές τεχνολογίες. Όταν όμως ερχόμαστε να υλοποιήσουμε έργα και πρακτικές εφαρμογές, τότε θα πρέπει να έχουμε στο νου μας τις ιδιαίτερες συνθήκες της κάθε εγκατάστασης και τις επιθυμίες του τελικού χρήστη καθώς και τι σημαίνει στην πράξη, η εφαρμογή είτε της μίας είτε της άλλης τεχνολογίας.

Είναι δύσκολο να γίνει μια απευθείας σύγκριση των δύο τεχνολογιών και να αποφανθεί κάποιος ποια είναι η καλύτερη. Υπάρχουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα σε κάθε λύση.

Σε ότι αφορά τους  ανιχνευτές PIR προφανώς και αυτοί διαθέτουν τα τρωτά τους σημεία. Το πιο σημαντικό προκύπτει από την ίδια αρχή λειτουργίας τους, που βασίζεται, όπως προαναφέρθηκε, στη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του περιβάλλοντος και του στόχου. Θεωρητικά λοιπόν, εάν η ενέργεια που εκπέμπει κάποιος έχει την ίδια  θερμοκρασία με τον περιβάλλον, τότε οι ανιχνευτές δεν θα μπορούν να τον εντοπίσουν. Για να αντιμετωπιστεί αποτελεσματικά η συγκεκριμένη αδυναμία των ανιχνευτών τύπου PIR, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό και ανιχνευτές άλλου είδους, ανάλογα με το χώρο προστασίας. Ένα άλλο μειονέκτημα είναι οι λανθασμένοι συναγερμοί, κάτι που όμως τα τελευταία χρόνια έχει βελτιωθεί πάρα πολύ. Πάντα όμως μπορεί να υπάρχουν πηγές θερμότητες ως πιθανές αιτίες πρόκλησης λανθασμένων συναγερμών, όταν βρίσκονται μέσα στο χώρο επιτήρησης. Επισημαίνουμε όμως ξανά ότι η αξιοπιστία τους έχει βελτιωθεί σε πολύ μεγάλο βαθμό.

Οι ανιχνευτές τύπου ραντάρ δεν επηρεάζονται από τις καιρικές συνθήκες και για αυτό χρησιμοποιούνται ευρύτατα και σε υπαίθριες εφαρμογές. Η μόνη τους ευαισθησία είναι ίσως σε κινήσεις που προέρχονται από απρόβλεπτες αυξομειώσεις στην ένταση του ανέμου όπως μια σημαία που κυματίζει η κάποια δέντρα που κινούνται. Υπάρχει όμως πλέον διαθέσιμη η τεχνολογία που επιτρέπει το φιλτράρισμα αυτών των συμβάντων.

Συνοπτικά και αν θέλουμε να αποδώσουμε σε έναν πίνακα κάποια πλεονεκτήματα και κάποια σχετικά μειονεκτήματα των δύο τεχνολογιών συνοψίζουμε στα ακόλουθα

Συνοψίζοντας

Οι δύο τεχνολογίες έχουν οφέλη και σχετικά μειονεκτήματα, τα οποία πρέπει να ληφθούν υπόψη ανάλογα με την εφαρμογή. Αρκετές φορές συνδυάζονται σε ολοκληρωμένες λύσεις προκειμένου να γίνεται μια αντιστάθμιση των μειονεκτημάτων της κάθε τεχνολογίας και ένας συγκερασμός των πλεονεκτημάτων. Η υλοποίηση υβριδικών ανιχνευτών θεωρείται ιδιαίτερα αξιόπιστη και μειώνει σημαντικά την πιθανότητα ψευδών συναγερμών. Μόνο όταν και οι δύο αισθητήρες ανιχνεύουν ένα συμβάν,  τότε ενεργοποιείται ένα σήμα συναγερμού.  Αυτές οι λύσεις χρησιμοποιούνται ιδιαίτερα συχνά σε εφαρμογές υψηλής ασφάλειας.

Συνήθως όταν από την εφαρμογή απαιτούνται πρόσθετες λειτουργίες εκτός από την ανίχνευση, όπως προσαρμογές στην ευαισθησία του ανιχνευτή τη διάρκεια ανίχνευσης τότε εδώ προηγούνται οι λύσεις που προέρχονται από τους ανιχνευτές της τεχνολογίας ραντάρ.

Φυσικά, για την τελική επιλογή χρειάζεται εμβάθυνση και συζήτηση μεταξύ του τελικού χρήστη και του εγκαταστάτη, ώστε να μπορέσουν να φθάσουν σε ένα σημείο στο οποίο θα έχουν αντιληφθεί τις ιδιαιτερότητες της συγκεκριμένης εφαρμογής για να μπορέσουν να καταλήξουν στο είδος των ανιχνευτών που θα χρησιμοποιηθεί.