Презентация ВКР Н.С. Маюханов

1.

Система охраны на
основе
волоконно-оптических
датчиков
Выпускная квалификационная работа
Информационная безопасность
Объект проекта: промышленная площадка, периметр 1200
м

2.

Актуальность и проблема
Протяженные периметры требуют раннего обнаружения угроз и точной локализации событий
Проблема
Обычное ограждение и визуальный контроль не
обеспечивают своевременное обнаружение нарушителя в
условиях плохой видимости, внешних помех и попыток
скрытого проникновения.
Решение
Волоконно-оптический чувствительный кабель
формирует непрерывный рубеж контроля, передает
события оператору и позволяет связать тревогу с
координатой, зоной и видеокамерой.
ВКР • Система охраны на основе волоконно-оптических датчиков
1
2
3
4
Воздействие
Сигнал
Обработка
Тревога
перелаз / резка /
удар
вибрация кабеля
признаки и пороги
зона, координата,
камера
Ключевая идея: система охраны рассматривается как
программно-технический комплекс, а не как отдельная линия
связи.
2

3.

Цель, объект и задачи работы
Цель связана с проектированием конкретной системы охраны
Цель: разработать и обосновать систему охраны на основе волоконно-оптических датчиков, обеспечивающую обнаружение
угроз на периметре объекта, передачу тревожной информации и повышение устойчивости функционирования охранного
комплекса.
Глава 1
Глава 2
Глава 3
теоретические основы;
принципы работы ВОД;
анализ современных решений
техническое задание;
структура и архитектура;
оборудование и обработка
моделирование угроз;
надежность и помехи;
экономика и эксплуатация
Объект исследования — система охраны объекта; предмет — структура, ТТХ и методы обработки сигналов в ВОД-системах.
ВКР • Система охраны на основе волоконно-оптических датчиков
3

4.

Объект защиты и проектные ТТХ
Промышленная площадка с периметром 1200 м, КПП и серверной
1200 м
8 + КПП
контролируемый периметр
охранные зоны
1450 м
±10 м
расчетная длина кабеля с
запасом
точность локализации
≤3с
0,95
время формирования тревоги
вероятность обнаружения после
настройки
Требование: оператор должен видеть номер зоны, координату события и связанную видеокамеру.
ВКР • Система охраны на основе волоконно-оптических датчиков
4

5.

Принцип работы волоконно-оптического датчика
Механическое воздействие изменяет параметры оптического сигнала
Воздействие
Волокно
Интеррогатор
Алгоритм
Тревога
удар, вибрация,
деформация
фаза, интенсивность,
рассеяние
опрос линии
и координата
фильтрация, признаки,
классификация
зона, координата,
камера
Координата события: x = c · t / (2 · n)
ВКР • Система охраны на основе волоконно-оптических датчиков
Преимущество: чувствительный кабель пассивен и не
требует питания на периметре
5

6.

Анализ технологий и выбор базового решения
Для протяженного объекта рациональна распределенная архитектура
Технология
Сильная сторона
Ограничение
Вывод
ИК-барьер
простое событие
зависимость от видимости
дополнение
Радиоволна
объемная зона
рельеф и отражения
дополнение
FBG
точные зоны
дискретность контроля
ответственные участки
DAS / φ-OTDR
непрерывный контроль линии
сложная обработка
базовое решение
Выбор проекта
DAS / FO-PIDS
непрерывный контроль 1200 м
локализация по координате
минимум активных устройств
устойчивость к ЭМП
Распределенная система выбрана как основа, дополнительные датчики используются для КПП и особо
ответственных точек.
ВКР • Система охраны на основе волоконно-оптических датчиков
6

7.

Проектное зонирование периметра
8 основных зон и отдельная зона КПП
Зонирование связывает участок ограждения, видеокамеру и маршрут группы реагирования.
ВКР • Система охраны на основе волоконно-оптических датчиков
7

8.

Архитектура проектируемой системы
Централизованная схема: активное оборудование находится в защищенной серверной
2 оптические ветви
повышение живучести
Пассивный периметр
без электроники в поле
Интеграция
CCTV, СКУД, журнал ИБ
ВКР • Система охраны на основе волоконно-оптических датчиков
8

9.

Оборудование и расчет оптического бюджета
Конфигурация достаточна для контроля периметра 1200 м
Кабель
0,32 дБ
Соедин.
1,6 дБ
Сварки
0,6 дБ
Муфты
0,5 дБ
Запас
3 дБ
Суммарные потери: 6,02 дБ — решение реализуемо с
эксплуатационным запасом
ВКР • Система охраны на основе волоконно-оптических датчиков
Компонент
Количество / ТТХ
Сенсорный кабель G.652.D
1450 м, наружное исполнение
FO-PIDS/DAS
2 канала, дальность ≥10 км
Сервер обработки
CPU 6 ядер, RAM 16–32 ГБ
АРМ оператора
карта объекта, карточка тревоги
ИБП
автономия не менее 60 мин
На периметре остается пассивный кабель; основные активные
компоненты размещаются в защищенном помещении.
9

10.

Алгоритм цифровой обработки сигналов
Тревога формируется после фильтрации, расчета признаков и подтверждения события
ВКР • Система охраны на основе волоконно-оптических датчиков
10

11.

Сценарии обнаружения угроз
Моделирование выполнено по фактической модели нарушителя
Сценарий
Признаки сигнала
Решение системы
Перелаз
серия импульсов 2–8 с
тревога «перелаз»
Резка
короткие высокочастотные воздействия
тревога «резка»
Высокий приоритет
перелаз, резка, КПП
Средний приоритет
Подкоп
длительное низкочастотное воздействие
предупреждение → тревога
КПП
ворота без разрешения
тревога КПП
Ветер/дождь
распределенный фон
подавление / предупреждение
подкоп, повторный удар
Низкий приоритет
животные, краткий фон
Цель моделирования — проверить не только регистрацию воздействия, но и весь цикл реагирования: сигнал
→ классификация → камера → группа охраны.
ВКР • Система охраны на основе волоконно-оптических датчиков
11

12.

Оценка эффективности, надежности и помехоустойчивости
Система должна сохранять обнаружение при изменении внешних условий
1
Готовность компонентов
0,99988–
0,99997
0,95
Ложные тревоги
≤ 1–2 в сутки
Резерв питания
≥ 60 мин
Архив событий
≥ 30 суток
0,9
0,85
0,8
Перелаз
Резка
спокойно
Подкоп
ветер
Удар
участок у дороги
Помехоустойчивость обеспечивается не только чувствительностью датчика, но и монтажом, адаптивными
порогами, профилями зон и регламентом эксплуатации.
ВКР • Система охраны на основе волоконно-оптических датчиков
12

13.

Экономическое обоснование и внедрение
Укрупненная смета: 3,361 млн руб.; срок окупаемости 1,4–2,3 года
Кабель
0,261 млн
FO-PIDS
1,25 млн
Сеть
0,085 млн
Сервер/АРМ
0,42 млн
CCTV
0,405 млн
Монтаж
0,55 млн
Прочее
0,39 млн
3,361 млн руб.
укрупненная стоимость проекта
1,4–2,3 года
расчетный срок окупаемости
1
2
3
4
5
6
обследование
проектирование
монтаж
пусконаладка
опытная эксплуатация
ввод
ВКР • Система охраны на основе волоконно-оптических датчиков
13

14.

Основные результаты ВКР
1
Разработан проект охранной системы для объекта с периметром 1200 м
2
Заданы ТТХ: 8 зон + КПП, кабель 1450 м, локализация ±10 м, тревога ≤3 с
3
Обоснована централизованная архитектура с пассивным полевым уровнем
4
Выбраны оборудование, каналы передачи данных и алгоритм цифровой обработки
5
Оценены сценарии угроз, надежность, помехоустойчивость и экономика внедрения
Итог: предложенная система является реализуемым проектным решением для раннего обнаружения нарушений периметра
и повышения устойчивости охранного комплекса.