SecuriFocus.com
A biztonsági szakma kezdőlapja

Hírek | Biztonságtechnika

2007. március 27. 18:26

Érzékelő-adatfúzió (Sensor Data Fusion, SDF) – a lehető legjobb „intelligens” mozgásérzékelő technológia

Miben rejlik a Bosch Security Systems professzionális sorozatú mozgásérzékelőinek titka?

BEVEZETÉS
A mozgásérzékelés végső célja az engedély nélkül a helyszínen tartózkodók jelenlétére való gyors és pontos reagálás, a lehető legteljesebb mértékben csökkentve a hamis riasztások által okozott költségeket és elpazarolt időt. Számos, biztonságtechnikai rendszerekkel foglalkozó cég törekedik olyan mozgásérzékelők kifejlesztésére, amelyek a hamis riasztások kiküszöbölése mellett optimális érzékelést biztosítanak. A legújabban kifejlesztett Professzionális sorozatú mozgásérzékelőivel a Bosch Security Systems igen közel jár ennek megvalósításához. A cikk a Professzionális sorozatú mozgásérzékelők működése mögött rejlő innovatív technológiákkal foglalkozik, de kitér a telepítés megkönnyítését és a biztonsági szint növelését célzó egyéb tulajdonságokra is.

A HÁTTÉR
A Bosch által gyártott mozgásérzékelők palettája, amellyel a cég különböző típusú és méretű igényeket kíván kielégíteni, rendkívül széles. A Bosch 2005 elején mutatta be Blue Line passzív infravörös (PIR) és mikrohullámú érzékelőcsaládját. A Blue Line érzékelőcsalád, amellyel a Bosch a legigényesebb lakás- és a közepes méretű kereskedelmi piacokat kívánja megcélozni, a szabadalmaztatott First Step Processing (FSP) és a TriTech® technológiát alkalmazza, és olyan egyedülálló tulajdonságokat kínál, amelyek a telepítő számára könnyebb és rugalmasabb használatot biztosít. Az FPS-nek köszönhetően az érzékelő emberi célpontok esetében tulajdonképpen azonnal jelez. A szabadalmaztatott jelfeldolgozó algoritmusok használatával mostanáig a TriTech nyújtotta a legnagyobb érzékelési megbízhatóságot és a hamis riasztások elleni legjobb biztonságot a mikrohullámú mozgásérzékelők piacán. A Bosch Professzionális sorozatú termékcsaládja most eggyel még magasabb szintre lép: Az új kereskedelmi és ipari mozgásérzékelő termékcsalád több innovatív technológiát is alkalmaz, amelyek között a legkiemelkedőbb az érzékelő-adatfúzóis technológia(Sensor Data Fusion, SDF) és a TriFocus optikai rendszer. A Professzionális sorozatú termékcsalád első típusai 2006 augusztusában jelentek meg a globális biztonságtechnikai piacon. A TriFocus a lehető legjobb optikai erősítést biztosítja Ez egy olyan szabadalmaztatott új technológia, amely a nagy, közepes és kis hatótávolságú érzékeléshez egy-egy precíziós lencsét használ, és két külön PIR érzékelő elemmel kombinálva működik (1. ábra, bal oldali rajz).

I. ábra

A különböző fókusztávolságok és a nagy zónasűrűség a lehető legjobb teljesítményt biztosítják





























Felső érzékelő – nagy hatótávolságú lencsék, alsó érzékelő – közepes hatótávolságú lencsék, lefelé néző lencsék

A három különböző fókuszú lencsét az érzékelő által lefedendő különböző érzékelési tartományokra optimalizálták: A rövid hatótávolságú érzékelést az egység aljára szerelt kis fókusztávolságú, egészen a falig látó, „lefele néző” lencse biztosítja. A közepes fókusztávolságú lencse közepes távolságig, a nagy fókusztávolságú lencse pedig az érzékelő maximális érzékelési távolságáig fedi le az őrizendő területet. A három különálló lencse használatával az érzékelő-zónák közötti vakzónák is hatékonyan kiküszöbölhetők. Az egység igen nagy sűrűségű érzékelési zónát biztosít, pl. 86 zóna 11 érzékelési területre elosztva. Ennek az elrendezésnek köszönhetően a telepítéskor nincs szükség beállításra, a hagyományos mozgásérzékelők telepítésekor fellépő egyik leggyakoribb hiba ily módon kiküszöbölhető: a telepítési magasságtól (2-3 m között), a szobamérettől és hatótávolságtól függetlenül az optimális védelem eléréséhez nincs szükség további beállításra (az 1. ábrán a jobb oldali rajz az átlagos szerelési magasságot mutatja). Egy egyszerű dip-kapcsoló segítségével az érzékelő 7,5 métert lefedő (közepes) hatótávolságú érzékelővé alakítható. A telepítőnek ily módon kisebb készletet kell csak magával vinnie, ugyanakkor elkerülhetők a nagyobb hatótávolságú érzékelőknek kisebb területeken történő alkalmazásakor általában szükségessé váló kompromisszumos megoldások. A TriFocus jobb optikai erősítése a kamerák „f” blendebeállításával (a lencse fókusztávolságának és átmérőjének aránya) összevetve jól érzékelhető. Ha egy különálló lencseelem a fókusztávolságához viszonyítva túlzottan kicsi, akkor a lencse által befogott IR-energia szintje nem elegendő használható jel előállításához, mint pl. egy rossz megvilágítási körülmények között működő gyengébb minőségű kameraobjektív esetében. A csak egy lencsével vagy tükörrel és egyetlen PIR-érzékelővel rendelkező hagyományos érzékelő, ha az érzékelő 0-tól mondjuk 15 méterig tartó hatótávolsággal rendelkezik, nem tud minden távolság esetében egyforma jelminőséget biztosítani. Ilyen esetekben az érzékelő teljesítménye a hatótávolságának végéhez közelebb eső tartományokban lecsökken, vagy nagy vakfoltok jelennek meg. A Professzionális sorozatú érzékelőcsalád esetében az átlagos optikai erősítés a legmodernebb érzékelőkhöz viszonyítva legalább kétszeres, ily módon az érzékelők egészen 18 méter távolságig minden tartományban optimális teljesítményt nyújtanak. Korábban a jó minőségű PIR-lencsék előállítása a tükrökénél is nehezebb volt. Ezért az alkalmazásokban inkább tüköroptikát alkalmaztak. A Boschnak egy új, szabadalmaztatott, nagyobb optikai hatékonyságú lencseelemmel most sikerült e korláton túllépnie. Új precíziós gyártási eljárással kombinálva olyan optikai minőséget sikerült elérni, amely a manapság használatos legjobb tükör-alapú konstrukciók teljesítményét is túlszárnyalja. Ez a 2. ábrán jól látható.

2. ábra

A TriFocus lencsével (baloldal) és a hagyományos tükörrel (jobb oldal) előállított IR-képek összehasonlítása jól mutatja a TriFocus lencsék által biztosított kiváló képminőséget.


























Ezért most először vált lehetővé a lencsealapú érzékelők tüköralapú versenytársaikat meghaladó belső teljesítményének kihasználása: a tipikusan magasabb mintasűrűséget és egyenletes lefedést biztosító lencsealapú konstrukció immáron a high-end behatolás-védelmi piac számára is hozzáférhetővé vált, ezáltal is tovább csökkentve annak a lehetőségét, hogy a behatoló észrevétlen maradjon. Ezenkívül a TriFocus-lencsék az érzékelő zárt dobozában helyezkednek el. Az így kialakított konstrukció robosztusabb, melyben a lencsék rögzítettek és pontosan beállítottak, ily módon a rossz beállítással járó hibák kiküszöbölhetők, és rovarok sem kerülhetnek az érzékelőbe, hamis riasztást okozva.

MIT JELENT
az érzékelő-adatfúzió? A jelenleg használatos PIR/mikrohullámú és egyéb kombinált technológiájú mozgásérzékelőknél a riasztási döntéseket az egyes technológiák külön-külön hozzák meg. Amennyiben mindegyik technológia behatolást érzékel, akkor az egység riasztást generál. Noha ez a fajta egyeztetés és ellenőrzés javítja a pontosságot és csökkenti a hamis riasztások számát, az egyetlen érzékelőbe egyszerűen csak különböző technológiák beépítése semmivel sem növeli az érzékelés hatékonyságát. A szenzorok által küldött adatok egyesítésének technológiája az érzékelők e gyenge pontjának a kiküszöbölését célozza meg olyan módon, hogy nem csak egy mikrohullámú és egy PIR-érzékelő jeleit dolgozza fel, hanem akár öt különböző érzékelő által küldött jeleket értelmez intelligens módon: két PIR-érzékelő, egy szobahőmérséklet-érzékelő, egy fehérfény-érzékelő és – a kombinált típusban – egy mikrohullámú érzékelő által generált jeleket. Az összes érzékelő által küldött jeleket egyidejűleg dolgozza fel és elemzi egy nagyteljesítményű mikrovezérlőbe épített, szabadalmaztatott digitális jelfeldolgozó algoritmus. A riasztási döntés olyan komplex algoritmuson alapszik, amely az érzékelőkből kapott adatok egyesítésével az alacsonyabb szinten értelmezett összes adatot figyelembe veszi. E technológiának köszönhetően a gyorsabb reakcióidő mellett az érzékelt behatolások száma 35%-kal nő, a hamis riasztások száma pedig jelentős mértékben csökken. A technológia ugyanakkor újabb lehetőségeket és nagyobb teljesítményt kínál, melynek lényege az alábbiakban kerül ismertetésre.





3. ábra

Az SDF öt különböző szenzorból kapott adatokat egyesít, ami növeli az észlelés hatékonyságát és csökkenti a hamis riasztások számát.




Távolság-adaptáló mikrohullámú érzékelő Ezen új és szabadalmaztatott tulajdonság a mikrohullámú érzékelők egyik jól ismert gyengeségét küszöböli ki. Ez az észlelési technika az érzékelő által kisugárzott és a céltárgyról visszaverődött elektromágneses hullám Doppler-eltolódásán alapul. Az oda- és visszautazó hullám energiájának csökkenése miatt a jelszint ezért erősen függ a céltárgy távolságától. Az érzékelő érzékenységén állítani kell, hogy a megadott tartományban a humán behatolók észlelése megbízható legyen. Ezért a nagyon kis távolságban érzékelt tárgyak, pl. rovarok és madarak több méter távolságra lévő emberi behatolók által generáltakhoz hasonló jeleket indukálnak. Másrészt viszont a mikrohullámokat erősen visszaverő távoli tárgyak, mint pl. nagy járművek, ugyanolyan jeleket generálnak, mint a meghatározott tartományban emberek által indukált jelek. Mindez nyilvánvalóan hamis riasztásokat okoz, ami a gyakorlatban csak az érzékelő PIR-alrendszerére támaszkodva kerülhető el. Ezért összességében a teljesítményt „rontani” kell, hogy a hamis riasztások és az érzékelési teljesítmény között ésszerű kompromisszum jöhessen létre. Az SDF-nek köszönhetően a Bosch PIR/mikrohullámú technológiát alkalmazó Professzionális sorozatú termékcsaládja mindezeket a problémákat kiküszöböli. A PIR-csatornák és a mikrohullámú jelek egyidejű feldolgozásával a mikrohullámú érzékelő érzékenysége a PIR-alrendszer által a céltárgy távolságáról szolgáltatott információk alapján folyamatosan és automatikusan korrigálásra kerül. E technológiának köszönhetően sem a közvetlenül a szenzor előtt elrepülő légy, sem pedig a 30 méter távolságra lévő teherautó nem fog az emberekhez hasonló jeleket generálni! Aktív fehérfény-elnyomás A biztonságtechnikai világpiacon alapkövetelmény, hogy a PIR-érzékelőre eső erős fehér fény ne generáljon hamis riasztást. Ilyen erős fény származhat pl. egy arra haladó jármű fényszórójából, de – ami még fontosabb – a betörő zseblámpájával szándékosan is az érzékelőbe világíthat, hogy hamis riasztást generáljon. Léteznek már különböző módszerek a fehér fény elleni védelem megteremtésére, mint pl. a szenzor elé helyezett szűrő, speciális, sötét tüköranyag, vagy pigment az érzékelő lencséjében. E módszerek hátránya, hogy az IR-jelekre is kihatással vannak, ami a teljesítmény rovására megy. Ugyanakkor a fehér fény elleni immunitás mindig egy meghatározott maximális Lux-tartományra korlátozódik, ami egy adott termék élettartama során a gyakorlatban nem mindig biztosítható. A Professzionális sorozatú termékek az érzékelő-adatfúziós technológiával (SDF) e hibákat és korlátokat teljes mértékben kiküszöböli. Az SDF külön fehérfény-érzékelőt alkalmaz a fehérfény-forrásokból érkező fény által generált jelek érzékelésére és kiküszöbölésére. Az SDF ily módon anélkül szűri ki a fehér fényt, hogy a PIR-érzékelés megbízhatósága romlana, és mindez a fehérfény nagyságrendjétől és időbeni változásaitól is független. Dinamikus hőmérséklet-kompenzáció A hőmérséklet-kompenzáció a mozgásérzékelő technológiában igen fontos tényező. A PIR-érzékelő csak akkor generál jelet, ha a környezetben hőmérséklet-eltérést érzékel. Az emberi test kb. 36°C-nak megfelelő IR-energiát sugároz. Ha a környezet hőmérséklete e hőmérséklethez közeli, pl. a trópusi klíma vagy erőteljes fűtés miatt, az érzékelő kis vagy egyáltalán semmilyen hőmérséklet-eltérést nem érzékel. Ily módon használható jel sem generálódik. Ezt ellensúlyozandó, elfogadott módszer a PIR-érzékelő érzékenységének magasabb környezeti hőmérséklet esetében való növelése, de a PIR-egység akár kiiktatásra is kerülhet, és ilyenkor csak a mikrohullámú alrendszer működik. Ez azonban túlérzékenységet eredményez, és növeli a hamis riasztások kockázatát. Az SDF alkalmazásával a Bosch dinamikus hőmérséklet-kompenzációt tesz lehetővé, amely által a hőmérsékleti érzékenységnek a kritikus tartományban való egyedi módon történő beállítása válik lehetővé. Ha a helyiségben a környezet hőmérséklete az emberi test hőmérsékletéhez közelít, az érzékenység az emberi test hőmérséklete körüli néhány fokos tartományban automatikusan növekszik, ily módon az egészen kis eltérések is észlelésre kerülnek, de elkerülhető a magasabb hőmérsékleten történő hamis riasztás. A TriFocus-optikai rendszer megnövekedett jelminőségével kombinálva az érzékelés minden hőmérsékleten és távolságban megbízhatóbbá válik, aminek köszönhetően e technológia az iparágban elérhető legjobb eredményeket produkálja.

EGYSZERŰ TELEPÍTÉS
A Professzionális sorozat egyedülálló konstrukciója a telepítők számára olyan lehetőségeket kínál, amelyeknek köszönhetően a telepítési idő akár 25%-kal is csökkenhet, és csökken a telepítési hibák kockázata is. Az érzékelők 2-3 méteres telepítési magasságban helyezhetők el, anélkül, hogy a beállításokon változtatni kellene. A két részből álló egyedi és ergonomikus burkolat (4. ábra) egyszerűen összecsúsztatható, a két rész automatikusan a helyére pattan, és a felszerelés pillanatokon belül megtörténhet. Az összeszerelést követően már csak a megfelelő eszközökkel lehet ismét kinyitni. A speciálisan tervezett formának köszönhetően a kábelezés egyszerű, és a hibalehetőség is kevesebb. A beépített buborékos vízszintező lehetővé teszi, hogy a vízszintes és függőleges beállítás külön eszközök nélkül is elvégezhető legyen. Az egyedi kivitelezésű csatlakozó egység szögletes vezetékbemenetei a helytelen csatlakoztatás lehetőségét kizárják, aminek köszönhetően a csatlakoztatás egyszerűbb és megbízhatóbb kapcsolatot biztosít. Amint az már fentebb említésre került, a Professzionális sorozat egy kapcsoló átállításával egyszerű módon közepes hatótávolságú érzékelővé alakítható, anélkül, hogy ez a teljesítményt vagy megbízhatóságot veszélyeztetné. A beépített fehérfény-szenzort nem csak az SDF használja az aktív fehérfény-elnyomásra, de a szenzor jelei alapján a környezeti fényviszonyoknak megfelelően a LED-ek fényerőssége is változtatható. Ennek köszönhetően a LED-ek esetleges tesztelésnél nappal is jól láthatók, sötétben pedig elkerülhető a túlzott fényesség miatti bevilágítás. Ezenkívül a lefelé néző lencse egy csavar beállításával aktiválható, illetve deaktiválható, amivel elkerülhető a nehézkes és megbízhatatlan ragasztószalagos megoldás. Ez a tulajdonság különösen nehéz telepítési körülmények között hasznos, amikor nem dönthető el egyértelműen, hogy a lefelé néző lencsére szükség van-e vagy sem.
  • Egyedi, szögletes csatlakozó blokk
  • A szabotázskapcsoló szabályozója
  • Buborékos vízszintező a telepítéshez
  • Automatikus fedélzár
  • Szabotázskapcsoló érintkezője
  • A mikrohullám-tartomány beállítása Dipswitch az érzékelési tartomány és egyéb opciók beállításához
  • A lefelé néző lencse beállítócsavara




4. ábra

A robosztus, zárt burkolat és az egyszerű szerelhetőség megbízhatóságot és gyors telepíthetőséget biztosít


ÖSSZEFOGLALÁS
A Bosch legújabb Professzionális sorozatú beltéri mozgásérzékelői különböző egyedülálló és szabadalmaztatott technológiákat alkalmaznak a közel tökéletes behatolás-érzékeléshez és a hamis riasztások minimalizálásához. A két egyedülálló technológia, a TriFocus és a Sensor Data Fusion együtt növeli a hatékonyságot és minimalizálja a hamis riasztások számát, mindezt anélkül, hogy az érzékelés gyorsasága vagy megbízhatósága veszélybe kerülne.

Hírlevél

Ha érdeklik a legfrissebb újdonságok, iratkozzon fel díjmentes hírlevelünkre!

Cikkek hasonló témában