Интегрированные системы безопасности (ИСБ)
Тенденции современного развития систем безопасности неразрывно связаны с процессами широкой автоматизации и интеграции, которые касаются не только систем безопасности, но и всех остальных систем, предназначенных для автоматизации управления жизнеобеспечением и функционированием жилого здания, офиса, предприятия или любого другого объекта. Логическим развитием такой интеграции явилось создание интегрированных систем безопасности (ИСБ) с широкими функциональными возможностями, позволяющими автоматизировать также управление инженерными системами здания или объекта. Основой таких ИСБ служит единая аппаратно-программная платформа, представляющая собой автоматизированную систему управления (АСУ) с многоуровневой сетевой структурой, имеющую общий центр управления на базе локальной компьютерной сети и содержащую линии коммуникаций, контроллеры приема информации, управляющие контроллеры и другие периферийные устройства, предназначенные для сбора и обработки информации от различных датчиков (в том числе от извещателей пожарной и охранной сигнализации), а также для управления различными средствами автоматизации (оповещение, противопожарная автоматика и пожаротушение, инженерные системы и т.д.).
ИСБ представляют собой автоматизированную систему управления, обеспечивающую управление безопасностью различных объектов (жилых и офисных зданий, предприятий, комплексов сооружений и т.д.), следовательно, на нее в полной мере распространяются положения «Комплекса стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы». Например, ГОСТ 34.003 «Автоматизированные системы. Термины и определения» устанавливает следующие общие понятия.
Автоматизированная система; АС: Система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая информационную технологию выполнения установленных функций.
Интегрированная автоматизированная система; ИАС: Совокупность двух или более взаимоувязанных АС, в которых функционирование одной из них зависит от результатов функционирования другой (других) так, что эту совокупность можно рассматривать как единую АС.
В соответствии с этими понятиями можно здесь определить ИСБ.
Интегрированная система безопасности (ИСБ) – совокупность технических средств (двух или более взаимоувязанных АС), предназначенных для построения систем охранной, пожарной сигнализации и оповещения, управления противопожарной автоматикой, контроля и управления доступом и систем телевизионного наблюдения, которые обладают технической, информационной, программной и эксплуатационной совместимостью так, что эту совокупность можно рассматривать как единую АС.
Из этого определения также следует, что ИСБ это система, обеспечивающая защиту от нескольких видов угроз. В данном выше определении – ИСБ предназначена для защиты от пожара (пожарная сигнализация, оповещение, противопожарная автоматика) и от криминальных угроз (охранная сигнализация, контроль доступа, охранное телевидение).
Современные ИСБ строятся на основе иерархической сетевой структуры, в которую входят компьютерные сети, а также локальные сети различного уровня сложности специальных вычислительных устройств - контроллеров.
Обобщенная структура ИСБ приведена на рисунке. В ней можно выделить четыре уровня сетевого взаимодействия.
Первый (верхний) уровень представляет собой компьютерную сеть типа клиент/сервер на основе сети Ethernet, с протоколом обмена TCP/IP и с использованием сетевых операционных систем. Этот уровень обеспечивает связь между сервером и рабочими станциями операторов. Управление ИСБ на верхнем уровне обеспечивается посредством специализированного программного обеспечения (СПО). Для небольших объектов возможно использование для управления ИСБ одного компьютера. На верхнем уровне также обеспечивается связь и управление удаленными объектами. Современные возможности компьютерных сетей позволяют передавать информацию по различным каналам связи, тем самым на основе ИСБ можно создавать системы мониторинга безопасности удаленных объектов.
Второй уровень – уровень локальных контроллеров, основных компонентов управления ИСБ. Каждый локальный контроллер должен обеспечивать выполнение основных функций в своей зоне контроля, даже при нарушении связи с верхним уровнем ИСБ. Для связи между однородными контроллерами (горизонтальный уровень связи) используется интерфейс RS485 или другие интерфейсы, предназначенные для построения сетей промышленного уровня с хорошей помехозащищенностью и достаточной скоростью обмена данными. Связь между вторым и верхним уровнем (вертикальный уровень связи) может обеспечиваться через один из сетевых контроллеров, посредством подключения его к серверу ПО АРМ ИСБ через стандартный порт ПЭВМ. В контроллерах некоторых ИСБ возможен прямой выход на первый уровень в протоколе TCP/IP.
Третий уровень – уровень адресных сетевых устройств, которые подключаются к каждому контроллеру второго уровня. Здесь, как правило, применяется интерфейс RS485. Количество сетевых устройств, подключаемых к одному контроллеру, может быть до 256. Номенклатура адресных сетевых устройств достаточно разнообразна, от простых расширителей для подключения радиальных ШС до сложных контроллеров третьего уровня, например, устройств управления пожаротушением или модулей подключения адресно-аналоговах пожарных извещателей.
Четвертый уровень – извещатели и оповещатели ОПС, считыватели и исполнительные устройства СКУД, датчики и устройства управления технологическим оборудованием и др.. Здесь, как правило, применяются нестандартные специализированные интерфейсы и протоколы.
Технические возможности ИСБ позволяют определить дальнейшие перспективы их развития – интеграция с другими системами автоматизации и расширение видов и количества угроз, защита от которых обеспечивается с помощью ИСБ.
Тенденция дальнейшей интеграции – объединение ИСБ с системами автоматизации и управления инженерными системами здания или объекта связана с появлением термина – «интеллектуальное здание».
«Интеллектуальное здание» - комплекс проектных, организационных, инженерно-технических, программных решений, направленных на создание единой информационно-управляющей инфраструктуры, обеспечивающей гибкую и эффективную технологию обслуживания здания (объекта) и наиболее полно отвечающую потребностям его владельцев и арендаторов с соблюдением современных требований обеспечения безопасности.
Основное назначение системы «интеллектуального здания» - обеспечение эффективности функционирования всех инженерно-технических систем, энергосбережение, предотвращение, обнаружение и оперативное устранение любых экстремальных ситуаций, возникающих в процессе эксплуатации здания, максимально снижая последствия возможного урона.
Термин «интеллектуального здания» в большей части применяется к жилым и офисным зданиям. Интеграция систем для производственных и промышленных объектов дает возможность построения комплексов, в которых автоматизация производственного процесса или основного функционального назначения объекта тесно связана с обеспечением безопасности, как собственно объекта, так и человека от различных видов угроз, которые могут возникнуть на объекте в результате его функционирования. Взаимосвязь с системами жизнеобеспечения, в этом случае позволяет эффективно и экономично выполнять функциональные задачи. Такие системы, по сути, представляют собой полноценные автоматизированные системы управления функционированием, жизнеобеспечением и безопасностью объекта (АСУ ФЖБ).
Процесс создания системы безопасности объекта включает в себя ряд этапов, основные из которых это проектирование, монтаж, пуско-наладочные работы, сдача в приемку заказчику.
Каждый объект, на котором создается система безопасности, является уникальным, поэтому каждая проектируемая система представляет собой продукцию единичного производства, создаваемую заново для каждого конкретного объекта. При создании такой системы нужно учитывать положения ГОСТ 15.005: «Создание изделий единичного и мелко-серийного производства».
Стандарт устанавливает порядок разработки, согласования и утверждения технического задания, технической документации, а также порядок изготовления, контроля, монтажа, приемки и сдачи в эксплуатацию изделий единичного производства и их составных частей, окончательная сборка, наладка, испытания и доводка которых могут быть проведены только на месте эксплуатации в составе конкретного производственного объекта.
Важнейшую роль при создании системы играет процесс проектирования, так как на этапе проектирования закладываются все необходимые качественные характеристики системы. При проектировании важным вопросом является выбор технических средств ИСБ, из которых будет создаваться система.
Здесь под техническими средствами ИСБ понимаются - технические изделия (продукция серийного производства, специально предназначенная для построения ИСБ), а также система в целом, как продукция единичного производства, создаваемая для каждого объекта путем проектирования, монтажа, наладки и сдачи в эксплуатацию, функциональным назначением которой является обеспечение безопасности.
ИСБ в любом случае представляет собой сложную техническую систему и при ее создании приходится использовать различное оборудование, как по функциональному назначению, так и оборудование разных производителей. При этом всегда встает задача совместимости оборудования. Причем она включает в себя две составляющие. Первая это задача обеспечения взаимодействия оборудования различных подсистем, объединенных в ИСБ. Вторая – совместимость оборудования разных производителей. Эти задачи должны быть решены на этапе проектирования ИСБ и могут быть оптимизированы в рамках выбора способа (платформы) интеграции.
Принципы проектирования ИСБ во многом определяются способом интеграции, который можно разбить на четыре основных уровня (платформы интеграции):
- интеграция на проектном уровне (проектная платформа) – объединение разнородного оборудования, специально не предназначенного для построения ИСБ, только на этапе проектирования системы;
- интеграция на программном уровне (программная платформа) – объединение оборудования разных производителей, на базе специально разработанного для интеграции программного продукта и управления системой на базе ПЭВМ общего назначения или ЛВС ПЭВМ;
- интеграция на аппаратно-программном уровне (аппаратно-программная платформа) – объединение оборудования и программного продукта единого производителя и управления системой на базе ПЭВМ общего назначения или ЛВС ПЭВМ;
- интеграция на аппаратном уровне (аппаратная платформа) – объединение оборудования и программного продукта единого производителя и управления системой без использования ПЭВМ общего назначения, на основе специализированных высокопроизводительных контроллеров и ЛВС на их основе.
Особо следует отметить интеграцию в ИСБ подсистемы видеонаблюдения. Причем следует, прежде всего, рассматривать цифровые технологии в СОТ, как наиболее перспективные. Особенности интеграции СОТ связаны с тем, что для передачи и обработки видеоданных в цифровых СОТ требуются значительные вычислительные и информационные ресурсы, поэтому реализация цифровых СОТ в ИСБ возможна только на верхнем уровне управления на базе ПЭВМ или ЛВС ПЭВМ.
1 Интеграция на проектном уровне.
Объединение систем производится на этапе проектирования системы для каждого конкретного объекта. Работа проводится проектно-монтажными фирмами, которые именуют себя «системными интеграторами». Как правило, в этом случае, применяются разнородные подсистемы (продукция) различных производителей, не предназначенные специально для взаимной интеграции.
Объединение (интеграция) этих систем осуществляется путем установки оборудования управления подсистемами в общем помещении – центральном пункте управления. Взаимодействие между подсистемами осуществляется на уровне операторов подсистем, то есть без автоматизации.
Очевидно, что это минимальный уровень интеграции, ему присущи известные недостатки («человеческий фактор», разнородность аппаратуры, сложность обслуживания, параллельность прокладываемых коммуникаций, отсутствие автоматизации и т.д.) и его нельзя считать в настоящее время перспективным, хотя имеется ряд фирм, которые предлагают свои готовые и проверенные проектные решения.
Оптимальным подходом в этом случае, следует считать разработанную фирмой – проектировщиком собственную проектную методологию построения систем.
2 Интеграция на программном уровне.
В этом случае роль объединения подсистем играет специальное программное обеспечение (СПО) – программный пакет, разработанный и поставляемый как самостоятельный продукт (программная продукция серийного производства, специально предназначенная для интеграции технических подсистем). Такое СПО предназначенное для функционирования в аппаратной среде, как правило, в локальной сети ПЭВМ общего назначения, которая представляет собой верхний уровень ИСБ. Сопряжение с аппаратной частью подсистем нижнего уровня осуществляется с помощью программ-драйверов, разрабатываемых специально для поддержки конкретных средств других производителей. Связь с аппаратными средствами осуществляется с помощью стандартных портов ПЭВМ.
Подобное построение ИСБ имеет ряд положительных сторон. Это возможность на программном уровне, используя все возможности современных компьютерных технологий, создавать высококачественные многофункциональные программные системы. Возможность интеграции с аппаратными средствами других производителей (при наличии соответствующего драйвера и соответствующих интерфейсов обмена данными в самих применяемых средствах).
С другой стороны, это порождает и определенные недостатки – необходимость разработки драйверов для каждого применяемого аппаратного средства. При этом не всегда разработчик аппаратного средства предоставляет протоколы обмена данными. Даже, если протоколы открыты и документированы, в них могут быть заложены ограниченные возможности, не позволяющие оптимальным образом обеспечить сопряжение. Кроме того, фирма разработчик программной системы, поставляя только свой программный продукт, не может в этом случае в полном объеме гарантировать работу всей системы в целом.
3 Интеграция на аппаратно-программном уровне.
В этом случае аппаратные и программные средства разрабатываются в рамках единой системы. Это позволяет достигнуть оптимальных характеристик, так как вся разработка сосредоточена, как правило, в одних руках и система как законченный продукт поставляется с полной гарантией производителя.
В данном случае основой для построения ИСБ служит продукт серийного производства – комплекс (набор) аппаратно-программных средств, которые обладают технической, информационной, программной и эксплуатационной совместимостью.
Задача проектировщика при выборе аппаратно-программной платформы интеграции заключается только, в основном, к адаптации комплекса для конкретного объекта. Эта задача может быть еще более оптимизирована, если разработчик комплекса аппаратно-программных средств для построения ИСБ предлагает набор типовых проектных решений. При этом возможно также получить оптимальные технико-экономические показатели.
Общим недостатком приведенных выше способов интеграции является использование на верхнем уровне управления ИСБ персональных компьютеров общего назначения. Известно, что ПЭВМ и базовое ПО общего назначения (операционные системы, системы управления базами данных и др.) предназначены, в основном для офисного и бытового применения. Они обладают излишней функциональностью (мультимедийные, игровые и другие возможности бытовых и офисных ПЭВМ) и недостаточной надежностью для решения задач автоматизации управления системами, в особенности системами безопасности.
Для использования в ИСБ необходимо применять специализированные промышленные ПЭВМ и соответствующее специализированное базовое ПО. Однако стоимость такого решения существенно выше.
4. Аппаратная платформа интеграции
Аппаратная платформа интеграции – относительно новое направление развития принципов построения ИСБ. При разработке данного направления ставилась задача устранения общего недостатка других методов интеграции, то есть отказ от использования в ИСБ на всех уровнях ПЭВМ общего назначения.
Аппаратный способ интеграции – на основе оборудования без участия ПЭВМ, обеспечивает максимальную надежность и быстродействие системы.
Интегрированная система безопасности «Рубеж-08»
ИСБ «Рубеж-08» представляет собой аппаратно-программный комплекс, предназначенных для создания систем обеспечения комплексной безопасности для самых различных объектов: от жилых домов – индивидуальных и многоквартирных, небольших магазинов, офисов до средних и крупных объектов, такие как банки, учреждения, предприятия, в том числе и объекты особой важности и повышенной опасности. На базе комплекса приборов, входящих в ИСБ рубеж, могут также быть построены сложные развитые АСУ ФЖБ.
Номенклатура приборов, устройств и программного обеспечения, входящих в ИСБ «Рубеж» позволяет при проектировании систем реализовать любую платформу интеграции.
По принципу построения система «Рубеж» является совокупностью адресных, распределённых аппаратно-программных элементов. При этом элементы системы образуют иерархическую, модульную, распределенную аппаратно-программную структуру, обеспечивающую реализацию различных топологий линий связи: радиальной, кольцевой древовидной. Помимо этого обеспечивается работа основных элементов, как в составе прибора, так и автономно.
Элементы системы являются «интеллектуальными» за счет наличия в них достаточно мощных микропроцессоров. Работа каждого элемента определяется встроенным программным обеспечением, а также загружаемыми извне программами, обеспечивающими автоматическую реализацию различных алгоритмов функционирования каждого блока и системы в целом. Кроме того, блоки имеют встроенные алгоритмы (функции) диагностики работоспособности, а также внешних параметров функционирования (потребляемых токов, входных напряжений, сопротивлений линий связи и др.).
Алгоритмы функционирования каждого элемента представляют собой распределенную во времени и пространстве последовательность:
- приёма входных сигналов (воздействий, информации и т.п.);
- процедур обработки сигналов;
- выработки и реализации выходных сигналов;
- двухстороннего обмена данными и фрагментами алгоритмов с другими элементами.
Многообъектовые комплексы строятся с использованием специального программного обеспечения, которое является сетевым и обеспечивает возможность создания неограниченного числа автоматизированных рабочих мест (АРМ) и автоматизированной процедуры поддержки принятия оперативных решений.
Аппаратной основой ИСБ «Рубеж» являются: блок центральный процессорный (БЦП) и адресные сетевые устройства (СУ) различного типа и функционального назначения, которые подключаются к БЦП по адресной линии связи с интерфейсом RS-485.
В состав сетевых устройств входит большая номенклатура контроллеров, приборов и блоков, необходимых для построения ИСБ и АСУ ФЖБ объектов любой сложности и любого масштаба.
Общая структурная схема ИСБ «Рубеж» приведена на рисунке.
