Історія створення датчика-штори Ajax з “імунітетом до тварин”

Питання охоронної системи для захисту Вашого життя і придбаного майна завжди актуальне і доречне. Часто зловмисники проникають в квартиру з даху, через вікна і балкони, а до приватного будинку – через вікна, двері і через терасу. Потрібні якісні вуличні датчики, щоб завадити вторгненню зловмисників, а за необхідності увімкнути сирену до приїзду наряду охорони.

Датчик-штора проти зловмисників

Мал. 1. Реконструкція можливої ситуаціі

.

Для захисту значної огородженої території успішно використовуються датчики руху вуличної безпеки від компанії Ajax – Motion Protect Outdoor.

Як працює датчик-штора

Мал. 2. Принцип дії датчика-штори

.

Коли ж зона обстеження обмежена, найкращим чином підійдуть датчики-штори, які відділяють зону моніторингу невидимою оку завісою, оберігаючи двері, вікна, певні площі і об’єкти. Вони дозволяють виявити спробу вторгнення на територію, яка знаходиться під охороною.

Датчик-штора Ajax MotionProtect Curtain

Мал. 3. Бездротовий датчик руху штора Ajax MotionProtect Curtain

.

Перший датчик-штора Ajax Mоtion Protect Curtain був анонсований широкому загалу користувачів у березні 2019 року. Цікаво дізнатися, що передувало ідеї створення нового унікального за побудовою і авангардними рішеннями пристрою.

MotionProtect Curtain — бездротовий вуличний датчик руху «штора» з захистом від маскування та імунітетом до тварин

MotionProtect Curtain

Мал. 4. Бездротовий вуличний датчик руху «штора» з захистом від маскування та імунітетом до тварин

.

Як все починалося

Ініціаторами у вирішенні питання створення і подальшого випуску нового пристрою виявились клієнти, які проживають на середземноморському узбережжі південного заходу Європи. Французи, іспанці, італійці і португальці будують свої помешкання з панорамними вікнами і широкими терасами, які представляють значні зони ризику для вторгнення зловмисників.

Що клієнти хочуть від датчика руху

Мал. 5. Вимоги до датчика-штори

.

Тож, для початку були вивчені можливості сучасних “охоронних” рішень і запити користувачів. Виявилось, що сучасні охоронні пристрої мають класні системи захисту від маскування і деякі з них тривало працюють від батарей. Але за показниками надійності радіозв’язку і дальністю відстеження пристроям Ajax немає рівних. А ще вони відрізняються привабливим дизайном і простим обслуговуванням.

Ближче до діла.. Для реалізації поставленого завдання потрібно було виконати одну із важливих умов – уникнути помилкової реакції на спрацювання датчика при появі різноманітних природних перешкод. Це могли бути рухомі нагріті потоки повітря, колихання листя на деревах та поява домашніх улюбленців або диких тварин. Датчик-штора MotionProtect Curtain повинен був мати імунітет до тварин і стовідсотково відрізняти серед багатьох подразників саме людину!

Розробка виняткової системи детекції руху

Система детекції (виявлення ушкоджень) руху – це головний елемент датчика-штори. Найпростіші моделі обладнані одним піроелектричним чутливим елементом — PIR-сенсором і фокусувальним оптичним елементом у вигляді лінзи Френеля або дзеркала. У складніших моделях передбачений мікрохвильовий сенсор, який відфільтровує природні перешкоди. Лінза або дзеркало фокусує інфрачервоне випромінювання в певну зону PIR-сенсора. При наявності рухомого об’єкта це випромінювання буде спрямоване в різні зони сенсора. Таким чином датчик зможе визначити присутність загрози чи хибність тривоги.

Для тестування був змонтований звичайний стенд, який накопичував інформацію по подіям, які будуть відбуватися у вузькій зоні видимості. Із подразників в лабораторії зімітували коливання трави і кущів від вітру, рух птахів і тварин, переміщення теплих потоків повітря та різноманітну поведінку людини. Результати експерименту були невтішними. Якщо один PIR-сенсор майже ніяк не відреагував на події, то система з PIR- і мікрохвильовим сенсором при огляді в горизонтальній площині з кутом в 6° не могла відрізнити людину від тварини.

Було прийняте чергове рішення про створення системи з двох PIR-сенсорів (як у вуличному датчику руху Motion Protect Outdoor). При цьому використовували не вузькі різноспрямовані промені, а «віяла», які не перетинаються.

Нова система з двох "віял", що не перетинаються

Мал. 6. Система з двох “віял”

.

Такий підхід дозволив визначати повільний рух, швидкий біг та кроки людини, яка обережно підкрадається.

Працюючи далі на нових тестових стендах, дослідники змінювали температуру повітря та урізноманітнювали поведінку птахів, тварин та людей, аналізували інформацію, зібрану сенсорами. І позитивний результат не змусив довго чекати – був створений прототип оптичної системи з імунітетом до тварин!

Початковий прототип Ajax MotionProtect Curtain

Мал. 7. Ранній прототип Ajax MotionProtect Curtain

.

Але з’явилася наступна проблема — з комплектуючими до датчика-штори, яких ще не існувало навіть у проекті. Потрібно було самостійно за допомогою R&D-підрозділу Ajax Systems створити новий оптичний елемент у вигляді спарених лінз Френеля, які повинні проектувати інфрачервоне випромінювання одночасно на два PIR-сенсори. Для компактності пристрою обрали фокусувальне дзеркало, визначили кількість, обчислили площу та спрямованість десяти граней, які розміщувалися на двох панелях – на кожен PIR-сенсор по одній. Проектування оптики відбувалося в спеціальному софті (програмному забезпеченні). У результаті були виготовлені відполіровані металеві еталони із застосуванням дзеркального напилення. І вони чудово показали себе на тестових стендах.

Дзеркало датчика-штори MotionProtect Curtain

Мал. 8. Багатогранне дзеркало датчика-штори MotionProtect Curtain

.

Чотирьохмісячна кропітка робота по розробці нового датчика-штори була увінчана унікальною оптичною системою з імунітетом до тварин і птахів, з горизонтальним кутом огляду в 6° і можливістю детектування руху на відстані до 11 метрів.

Підтримка функції антисаботажу рівня PRO

Нестандартною задачею виявилась і протидія маскуванню — розповсюдженій стратегії саботажу вуличної системи. Вандальна поведінка зловмисників зводиться до спроби при вимкненій (знятій з-під охорони) системі завісити, заклеїти чи зафарбувати лінзи, перекривши огляд датчикам руху і, непоміченими, вторгнутися на об’єкт під охороною.

Підтримка функції антисаботажу

Мал. 9. Додаткова оптична система проти саботажу

.

Була створена ще одна додаткова оптична система з можливістю розподілу інфрачервоного випромінювання на два незалежних потоки,  один з яких детектує зафарбовування прозорим лаком корпусу, а інший відстежує виникнення перед датчиком стороннього предмету на кшталт завішування лінзи. Таке вирішення проблеми при безперервному детектуванні маскування не потребує значних витрат електричної енергії.

Крім цього, до конструкції датчика додали два тампери, один з яких чутливий до відкриття корпусу, а другий відразу реагує на спробу демонтажу пристрою з кріпильної панелі SmartBracket.

Тампер проти непомітного демонтажу знятого з-під охорони датчика

Мал. 10. Тампер не дозволяє непомітно демонтувати знятий з-під охорони датчик

.

Для додаткового захисту від саботажу відбувається часте “опитування” датчика-штори хабом. Такий моніторинг дозволяє протягом майже однієї хвилини відстежити втрачений зв’язок з працюючим пристроєм.

Шлях від тест-стенда до датчика Ajax

Отже, були розроблені та змонтовані оптична та антимаскінг-системи, модуль радіозв’язку і пам’ять, процесор і необхідна прошивка, підібраний вдалий дизайн для корпусу інтер’єру та екстер’єру. Одним словом, усе, щоб MotionProtect Curtain міг працювати в складі системи безпеки.

Компоненти MotionProtect Curtain

Мал. 11. Компоненти MotionProtect Curtain розміщено на двох платах, з’єднаних гнучким шлейфом

.

У MotionProtect Curtain використовується чотиришарова плата з інтегрованою антеною Jeweller

Мал. 12. Чотиришарова плата з інтегрованою антеною Jeweller MotionProtect Curtain

.

10 місяців роботи пройшли плідно. Корпуси робочих датчиків були надруковані на 3D-принтері. Позитивне тестування надало впевненості в придатності конструкції для виробництва значними партіями. Постала нова задача – розробка унікального алгоритму для аналізу вхідних сигналів.

Прототип MotionProtect Curtain в надрукованому на 3D-принтері корпусі.

Мал. 13. Прототип MotionProtect Curtain і вже робочий датчик в надрукованому на 3D-принтері корпусі

.

Алгоритм ZOE

Під час формування базової теги для нової програмної розробки стали в нагоді алгоритми SmartDetect і LISA, які використовуються в датчиках руху Ajax для вулиць і приміщень. Крім цього, було враховане і «бачення» тварин, птахів і людей оптичною системою MotionProtect Curtain. Для проведення експерименту були задіяні 30 однакових датчиків з встановленою на них прошивкою з чорновим варіантом алгоритму ZOE. Це було потрібно для самостійного вирішення пристроями, який сигнал надсилати хабу, а який ігнорувати як перешкоду. Також були передбачені спеціальні «чорні скриньки», які зберігають всі вихідні дані в пам’яті датчиків на випадок спрацювання.

Для тестових випробовувань були відібрані реальні об’єкти в таких країнах як Греція, Іспанія, Італія. Кіпр і Україна, а саме: квартири, будинки, офіси і заміські ділянки, в яких для датчиків – штор існують досить несприятливі умови (відбиття сонячного світла у лінзі, заливання окуляра дощем, наявність дерев, кущів і високої трави, присутність тварин). Поява кожної перешкоди призводить до спрацювання системи.

MotionProtect Curtain у чорному корпусі використовується  лише для приміщень

Мал. 14. MotionProtect Curtain у чорному корпусі — лише для приміщень

.

Літня спека змусила команду R&D кілька днів знаходитися в гігантській промисловій холодильній камері з температурою ‒20℃. Була єдина мета – дізнатися, як буде реагувати пристрій за екстремальних обставин.

Цілий місяць знадобився на дослідження з використання ZOE, протягом якого аналізували отримані хибні тривоги, займались корегуванням коду, робили порівняльний аналіз даних «чорних скриньок», оновлювали софт тестових пристроїв. Похибка поступово знижувалась і була досягнута не тільки абсолютна точність при детектуванні людини, але й продуктивна фільтрація перешкод!

Датчик-штора віддячив усій команді довгоочікуваною і бездоганною роботою!

Мал. 15. Бездоганна робота датчика-штора

Датчик-штора віддячив усій команді довгоочікуваною і бездоганною роботою!

Завдяки застосуванню нового високоточного алгоритму визначення руху об’єктів ZOE, датчик-штора здатний проігнорувати спроби зловмисника повільно підкрастися, минаючи охоронні датчики. Як тільки людина з’явиться на периметрі, до датчика надходить інформація про рух відразу від двох PIR-елементів. Якщо дані правильні і порушник виявлений, система безпеки миттєво включає тривогу.

Для захисту від помилкових спрацьовувань на тварин і погодні явища працює ZOE.

Система виявлення людини

Мал. 16. Алгоритм ZOE для визначення людини

.

Система виявлення руху датчика-штори MotionProtect Curtain має два режими: з активним імунітетом до тварин і без імунітету.

Коли імунітет до тварин увімкнено, PIR-сенсори є незалежними джерелами даних. Опинившись у зоні обстеження, людина перетинає два віяла променів, тим самим провокуючи сигнали двох сенсорів із характерною симетричністю й охопленням. Алгоритм ZOE миттєво проводить аналіз, зіставляючи параметри вхідних сигналів і виносить рішення про вторгнення.

Потоки повітря, відблиски, колихання трави і листя від вітру, тварини чи птахи зумовлюють сигнали іншого типу. Тому MotionProtect Curtain ігнорує їх як хибні тривоги. У цьому режимі датчик-штора ідеально підходить в якості вуличного пристрою.

Розпізнавання тварин

Мал. 17. Коли увімкнений імунітет до тварин

.

Коли імунітет до тварин вимкнено, два PIR-сенсори працюють як єдина система виявлення. MotionProtect Curtain максимально чутливий і має граничну дальність детектування. Для спрацювання датчика людині достатньо лише перетнути будь-який із віяльних променів. В такому режимі, коли алгоритм ZOE не налаштований на порівняння типів сигналів, ефективність захисту від хибних спрацювань значно нижча. Тому MotionProtect Curtain із вимкненим імунітетом до тварин краще використовувати в приміщеннях, де імовірність хибних тривог мінімальна.

Досягнення мети.

Знадобилося трішки більше року, щоб у модельному ряду Ajax з’явився другий вуличний датчик руху — MotionProtect Curtain, стійкий до маскування, з надійним і захищеним радіозв’язком Jeweller, ексклюзивною автономністю, ефективним імунітетом до тварин і захистом від хибних спрацювань.

Датчик-штора гарантує спокійне життя, безпеку приватної і комерційної нерухомості, захищене житло і всі статки.

Ajax MotionProtect Curtain

Мал. 18. Ajax MotionProtect Curtain — гарантія спокійного життя

.

Вас может заинтересовать

 
3149 грн 125.96 у.е.
Купить

Если Вы нашли ошибку в тексте, то выделите ее мышкой и нажмите Ctrl + Enter или нажмите здесь.

Сообщение об ошибке

Ошибка:

Ваш комментарий (не обязательно):

Да Отмена

Об авторе asp24