Universitatea Politehnica din București
Facultatea de Automatică și Calculatoare Departamentul de Automatică și Ingineria Sistemelor
PROIECT DE DIPLOMĂ
Sisteme de monitorizare și control pentru supravegherea și securizarea
spațiilor publice
Coordonator ştiinţific: Prof. univ.dr.ing.Dumitru Popescu
Absolvent: Dumitru Toma
BUCUREŞTI
2013
2
Mulțumiri
Cele mai sincere mulțumiri celor care mi-au fost mentori, m-au sprijinit și mi-au
acordat sprijin permanent pe toată durata realizării acestei lucrării, domnului profesor
indrumător dr.ing. Dumitru Popescu, domnului inginer Apolodor Gheorghiu și doamnei
Bădiță Cecilia, din cadrul firmei SC IPA SA .
Această lucrare de diplomă conchide cei patru ani pe care i-am petrecut în această
instituție și pe această cale țin sa multumesc tuturor profesorilor, colegilor și familiei, ce m-
au calauzit și inspirat pe tot parcursul perioadei de studiu.
3
Listă figuri
Figura 4.1. Diagnoza defectelor bazate pe model 39
Figura 4.2. Configuratia cauzal-arborescenta pentru instalație 45
Figura 4.3. Evaluarea defectelor și cauzelor de defect pentru instalatie 47
Figura 5.1. Configurația cauzal-arborescenta în aplicație 48
Figura 5.2. Evaluarea defectelor si cauzelor de defect pentru exemplu 1 49
Figura 5.3. Evaluarea defectelor și cauzelor de defect pentru exemplu 2 49
4
Listă tabele
Tabel 3.1. Echipamente subsistem incendiu 32
Tabel 3.2. Echipamente subsistem anti-efracție 33
Tabel 3.3. Echipamente subsistem TVCI alimentate din sursa UPS1 35
Tabel 3.4. Echipamente subsistem TVCI alimentate din sursa UPS2 35
Tabel 3.5.Echipament subsistem TVCI alimentate din sursa de 12Vc.c 36
Tabel 4.1.Exemplu masuratori 46
Tabel 4.2.Verificarea stărilor parametrilor 46
5
Listă Abrevieri
TVCI -Televiziune cu Circuit Închis
TTL -Time Lapse Recorder
TCP/IP -Transmission Control Protocol/Internet Protocol
HD SDI -High Definition Serial Digital Interface
UTP -Unshielded Twisted Pair
FO -Fibră Optică
IP -Internet Protocol
GSM-GPR -Global System for Mobile-General Packet Radio Service
LED -Light-emitting diode
LCD -Liquid-crystal display
NC -Normal Close
PIR -Passive Infrared sensor
DVR -Digital Video Recorder
HDD -Hard Disk Drive
VGA -Video Graphics Array
SNR - Signal to Noise Ratio
DNR -Digital Noise Reduction
WDR -Wide Dynamic Range
CCD -Charged Coupled Device
AGC -Automatic Gain Control
TVL -Television Lines
PTZ -Pan Tilt Zoom
GUI -Graphical User Interface
6
Cuprins
1.INTRODUCERE ................................................................................................................................................. 7
2.CONFIGURAȚIA ȘI FUNCȚIILE SISTEMELOR DE SECURITATE ........................................................... 8
2.1.IMPORTANȚA SISTEMELOR DE SECURITATE ..................................................................................................... 8 2.2. EVOLUŢIA SISTEMELOR DE SECURITATE ........................................................................................................ 9 2.3. FUNCŢIILE SISTEMELOR DE SECURITATE...................................................................................................... 11 2.4.SISTEME DE SECURITATE INTEGRATE............................................................................................................ 13 2.5.FIABILITATE, DISPONIBILITATE ȘI MENTENABILITATE ................................................................................... 15
3.PROIECTAREA SISTEMULUI INTEGRAT DE SECURITATE ................................................................... 17
3.1BAZA DE PROIECTARE ................................................................................................................................... 17 3.2.CERINȚE GENERALE ..................................................................................................................................... 18 3.3.SISTEMUL INTEGRAT DE SECURITATE ........................................................................................................... 20
3.3.1.Subsistem de detecție si semnalizare la incendiu ................................................................................ 20 3.3.2.Subsistem de securitate antiefracție și de control electronic al accesului ........................................... 22 3.3.3.Subsistem de supraveghere cu televiziune cu circuit inchis (TVCI) ...................................................... 26 3.3.4. Subsistem de management integrat .................................................................................................. 30 3.3.5.Medii de transmisie a informaţiei ....................................................................................................... 31
3.4.CALCULE SPECIFICE ..................................................................................................................................... 32 3.4.1.Calculul energetic pentru fiecare subsistem ........................................................................................ 32 3.4.2.Calculul capacitatii de arhivare pentru sistemul TVCI ......................................................................... 37
4.SOLUTII PENTRU DETECTIA SI DIAGNOZA PARAMETRILOR DIN INSTALATIE ............................ 39
4.1 PREZENTARE ALGORITM CAUZAL PENTRU DETECŢIE ŞI DIAGNOZĂ ............................................................... 41 4.2. PROCEDURI LOGICE FOLOSITE PENTRU IMPLEMENTARE ............................................................................... 44 4.3. DETECŢIE ŞI DIAGNOZĂ-IMPLEMENTARE ÎN SISTEMULUI INTEGRAT DE SECURITATE .................................... 45
4.3.1.Determinarea modelului cauzal pentru detecţie şi diagnoză .............................................................. 45 4.3.2. Analiza rezultatelor de detecţie şi diagnoză ....................................................................................... 46
5.REZULTATE ÎN SIMULARE .......................................................................................................................... 48
6.CONCLUZII ...................................................................................................................................................... 50
7.BIBLIOGRAFIE .............................................................................................................................................. 51
8.ANEXA A –AMPLASAREA ECHIPAMENTELOR SUBSISTEMELOR....................................................... 52
9.ANEXA B-APLICAȚIE SOFTWARE ............................................................................................................ 55
7
1.Introducere
În prezent recesiunea economică a condus la scăderea nivelului de trai determinând
creșterea nivelului de infracționalitate și mărind astfel vulnerabilitatea clădirilor publice sau
private, a oamenilor și a bunurilor materiale.
În acest context am ales să dedic această lucrare studierii, întelegerii și proiectării
sistemelor ce asigură securitatea și integritatea persoanelor, bunurilor acestora și desfășurarea
în condiții de siguranță a tuturor activităților conexe acestora.
În cadrul lucrării sunt tratate 4 capitole majore.
Primul capitol , Configurația și funcțiile sistemelor de securitate este o prezentare
teoretică a structurii unui sistem de securitate cu funcțiile și proprietățile specifice fiecărui
subsistem în parte.
Al doilea capitol, Proiectarea sistemului integrat de securitate, face trecerea de la
vizunea teoretică de ansamblu la un sistem de securitate pentru un anumit obiectiv.În acest
capitol se face proiectarea sistemului de securitate pentru un hyper-market.
Al treilea capitol, Soluții pentru detecția și diagnoza parametrilor din instalație,
prezintă mai multe soluții pentru detecția și diagnoza parametrilor defecți din instalație, se
alege o anumită soluție și se tratează un algoritm de detecție și diagnoză a defectelor pentru
un singur subsistem din cadrul sistemului integrat de securitate proiectat în cadrul capitolului
2, și anume subsistemul de detecție și alarmare la incendiu.În cadrul acestui subcapitol se face
prezentarea teoretica a algoritmului, cu un exemplu numeric pentru a susține partea teoretică.
Al patrulea capitol, Rezultate în simulare, susține capitolul precendent , unde se
implementează algoritmul folosind un mediu de programare vizual pentru a putea fi
prezentate rezultatele în simulare.
8
2.Configurația și funcțiile sistemelor de securitate
2.1.Importanța sistemelor de securitate
Conceptul de securitate
Într-o lume în care insecuritatea (nesinguranța și instabilitatea) atinge numeroase
aspecte ale vieții cotidiene (sociale, economice, politice, militare ș.a.), acțiunile practice
pentru asigurarea regimului normal de funcționare au fost asociate cu eforturi teoretice,
susținute, pentru definirea și implementarea unor noi concepte în materie. Securitatea este
capacitatea unui sistem de a-și conserva caracteristicile constructiv- funcționale sub acțiunea
unor factori distructivi care ar putea să-l transforme în pericol pentru mediul înconjurator și
viața oamenilor aflați în zona de risc , ori să provoace pagube materiale, informaționale sau
morale.[1]
Securitatea este singurul concept care poate răspunde cerințelor de siguranță și
stabilitate necesare pentru buna functionare a sistemelor in condițiile actuale. Ca process in
devenire securitatea are ca principal obiectiv stabilitatea sistemelor.
Practic, noțiunea de securitate poate fi asociată cu ideea de “absența pericolului”, chiar
dacă in sine pericolul există, dar nu poate acționa impotriva sistemului protejat, iar noțiunea
opusă, de insecuritate, poate fi asociată cu ideea de “prezența pericolului”, care, in aceste
condiții poate acționa asupra sistemului, periclitând securitatea acestuia.[1]
Conceptul de sistem de securitate
Sistemul de securitate este componenta tehnică a răspunsului la amenințările și
vulnerabilitățile precizate (incendiu, dezastre naturale, efracție, vandalism, terorism) într-un
obiectiv la care se impune asigurarea protecției. Din punct de vedere structural printr-un
sistem de securitate se înțelege ansamblul de echipamente, dispozitive si subsisteme specifice,
interconectate constructiv si funcțional , care indeplinesc funcții de protecție pentru persoane
si bunuri, într-un obiectiv dat.[1]
Necesitatea asigurării securității
Nevoia de siguranță stă la baza formării fiecarui individ. Securitatea individuală și a
bunurilor, a căpătat o nouă importanță nu numai pentru că există amenințări identificate și
cuantificate , prin alocarea unei anumite valori ale riscului evidențiat dar si pentru că este
reglementată prin norme naționale si internaționale. Cadrul legal de asigurare a protecției
obiectivelor, valorilor, datelor de importanță națională și a informațiilor clasificate este stabilit
prin anumite reglementări ale unor legi, în care se precizează cerințele de realizare a
securității.
9
2.2. Evoluţia sistemelor de securitate
Din cele mai vechi timpuri omul a încercat să se protejeze contra pericolelor
(fenomene naturale) sau ameninţărilor (animale, duşmani), să-şi creeze un climat de siguranţă.
Ca urmare a evoluţiei tehnologice nivelul de protecţie a crescut de la simple adăposturi sau
locuinţe cu pază umană până la sistemele actuale de securitate, complexe şi eficiente.
În anul 1853, americanul August Pope a creat primul sistem de alarmă domestic:
contacte magnetice la uşi şi ferestre. Incercarea de intrare prin efracţie declanşa o sirenă.
Cu timpul, principalele dezavantaje (alarme false, lipsă facilităţi de monitorizare la
distanţă) au putut fi surmontate. Odată cu îmbunătăţirea infrastructurii electrice sistemele de
securitate au devenit din ce în ce mai avansate.
S-a trecut la producţia de serie mare, ceea ce a condus la scăderea substanţială a
preţurilor şi a permis unui număr tot mai mare de familii din clasa de mijloc să-şi protejeze
locuinţele.
În timp, sistemele de securitate au evoluat rapid în urma optimizării performanţelor
echipamentelor, aparatelor şi dispozitivelor componente:
creşterea vitezei de procesare
mărirea gradului de precizie
creşterea eficienţei
Introducerea camerelor de luat vederi analogice (1942 - Siemens la Peenemunde) cu
funcţie de supraveghere (captare imagini şi arhivarea acestora) a însemnat un pas urias în
evoluţia sistemelor de securitate.
A trebuit să treacă circa 30 de ani pentru ca sistemele de televiziune în circuit închis
(CCTV) să fie utilizate pe scară largă şi să abordeze zonele publice : pieţe, instituţii, clădiri
comerciale, etc.
Tehnologia modernă a permis realizarea unor funcţii deosebit de importante:
multiplexarea: echipamentul TLR (Time Lapse Recorder) înregistrează
semnalele de la mai multe camere simultan.
detecţia de mişcare: echipamentele de înregistrare cu capacitate de a detecta
mişcarea în câmpul supravegheat şi de a optimiza perioadele de înregistrare cu
consecinţe imediate asupra cantiţăţii de informaţie arhivată.
creşterea calităţii şi preciziei informaţiei vizuale datorată apariţiei camerelor
TV Color.
Cu circa 4,5 milioane de camere TV instalate, Marea Britanie deţine primul loc în
Europa, la mare distanţă de a doua ţară Germania, care are circa 1,5 milioane camere instalate.
Pentru a răspunde la creşterea gradului de ameninţare, de la simpla intrare prin efracţie
până la actele de terorism, tehnologia de realizare a sistemelor de securitate a evoluat
continuu.
10
Dacă la început prin sistem de securitate se înţelegea un sistem de protecţie la efracţie,
evoluţia tehnologiei şi a logisticii în domeniu a făcut posibilă apariţia şi dezvoltarea unor
subsisteme cu funcţii specifice ce pot funcţiona independent: efracţie, control acces, TVCI,
protecţie perimetrală, monitorizare la distanţă, etc.
Sistemele de securitate implică un volum de cheltuieli considerabil şi nu pot asigura
protecția completă. Cu alte cuvinte nu elimină complet riscurile.
Pentru creşterea eficacităţii se aplică principiul protecţiei (apărării) în adâncime, care
constă în implementarea mia multor nivele de protecție, prin realizarea unor „obstacole” cu
grad de protecţie din ce în ce mai eficient dinspre exterior spre centrul obiectivului securizat:
descurajare, detectare/identificare, reacţie.
Ca urmare, este necesară realizarea unei instalații care cuprinde mai multe tipuri de
echipamente cu funcţii specifice şi integrarea acestora, pentru a funcţiona ca un sistem unitar.
11
2.3. Funcţiile sistemelor de securitate
Funcţiile de bază ale sistemelor de securitate se identifică cu principalele măsuri ce
trebuie luate pentru a proteja obiective, bunuri sau persoane:
Descurajarea pătrunderii potenţialilor intrusi în zona protejată: împrejmuiri, uşi cu
încuietori, alarme sonore de mare putere.
Restricţionarea accesului neautorizat: coduri, cartele.
Detectarea incidentelor şi monitorizarea acestora: identificarea, înregistrarea şi
arhivarea evenimentelor.
Transmiterea alarmei la centrul de supraveghere şi intervenţia forţelor specializate.
Pentru îndeplinirea acestor funcţii au fost dezvoltate aparate, echipamente şi proceduri
care pot funcţiona de sine stătător ca subsisteme de securitate, sau în combinaţii de două sau
mai multe subsisteme.
În continuare sunt prezentate principalele subsisteme cu funcţiile lor specifice:
a) Subsistem de detectare, semnalizare şi alarmare la incendiu
Principalele funcţii ale subsistemului sunt:
Detectarea începuturilor de incendiu prin preluarea semnalelor de la senzorii din
teren
Preluarea semnalelor din teren
Semnalizarea acustică şi / sau optică la nivel local pentru atenţionarea persoanelor
din zonă
Semnalizarea şi alarmarea la distanţă în vederea intervenţiei
Comanda instalațiilor de stingere automate acolo unde acestea există
Interfaţa cu operatorul: programare, configurare / reconfigurare sistem
Memorare evenimente în vederea unor analize ulterioare
b) Subsistem de detectare şi alarmare la efracţie
Principalele funcţii ale subsistemului sunt:
Detectarea tentativelor de intruziune în zonele protejate
Analiza informaţiilor în vederea stabilirii tipului de eveniment, a zonei / zonelor
afectate precum şi a filtrării erorilor (alarme false)
Alarmare acustică şi / sau optică local şi la distanţă
Interfaţa cu operatorul: programare, configurare / reconfigurare dinamică (activare
/ dezactictivare zone în funcţie de planul de securitate)
Memorare evenimente în vederea unor analize ulterioare
c) Subsistem de control al accesului
Principalele funcţii ale subsistemului sunt:
Restricţionarea dreptului de acces pentru persoane sau vehicule : prin utilizare cod
PIN, card, caracteristici biometrice (amprentă, greutate, recunoaştere iris, etc.).
Detectarea şi înregistrarea evenimentelor legate de punctele de acces inclusiv data
şi ora.
12
Informaţii sintetice pe baza analizei evenimentelor pe diferite perioade (zi, lună, an
sau la cerere pe un inteval de timp) pe persoane sau grupuri de persoane.
Majoritatea subsistemelor de acces permit realizarea pontajului.Întrucât unele funcţii
ale ultimelor subsisteme prezentate (efracţie şi control acces) sunt complementare, unii
producători le oferă ca un singur sistem integrat.
d) Subsistem de televiziune cu circuit închis (TVCI)
Este subsistemul cu cea mai rapidă evoluţie şi cel mai eficient în domeniile :
Retail
Transport
Educaţie
Industrial
Instituţii guvernamentale
Sanatate
Banci şi finanţe
Principalele funcţii ale subsistemului sunt:
Captarea de imagini cu o cameră TV (fixă / mobilă (pan-tilt-zoom/speed-dome),
alb-negru / color, cu parametri ficşi reglabili/nereglabili, în spectru vizibil sau
infraroşu etc.).
Transmiterea acestor imagini către o destinaţie (semnal analogic, semnal video, IP,
pe TCP/IP sau semnal HD-SDI High Definition pe diferite suporturi: coaxial, UTP,
FO, microunde sau reţele publice).
Managementul informaţiei primite cu ajutorul echipamentelor şi programelor
specializate pentru prelucrare, afişare, înregistrare şi arhivare imagini.
Introducerea camerelor IP cu rezoluţii mari (uzual 1MP-5MP) a impus utilizarea unor
soluții hardware și software complexe.
În afara celor 4 subsisteme prezentate, care acoperă un spectru larg de aplicaţii, se mai
întâlnesc câteva subsisteme destinate unor aplicaţii speciale:
a) Subsistem de protecţie perimetrală - utilizat în cazul unor incinte împrejmuite, de
mari dimensiuni (de la câteva sute de metri până la zeci de kilometri), pentru
detectarea şi alarmarea tentativelor de efracţie. Prin intermediul unor cabluri
(coaxial, fibră optică) de construcţie specială, instalate pe gardul de protecţie,
subsistemul detectează vibraţiile induse de forţarea trecerii peste sau prin gard.
Semnalele sunt transmise la distanţă unde, prin intermediul unei unităţi
inteligente, sunt prelucrate, afişate şi înregistrate.
b) Subsistem de sonorizare („Public Address”) - utilizat în principal pentru
monitorizarea situaţiilor de urgenţă (generate de incendiu, explozii etc.), în care
este necesară avertizarea şi îndrumarea pesoanelor pentru evacuarea din zonă în
condiţii optime.
13
c) Subsistem apelare de urgenţă („Nurse Call”) - utilizat în spitale cu următoarele
funcţii:
apelare personal medical
monitorizare bolnavi
localizare personal medical
înregistrare evenimente
2.4 Sisteme de securitate integrate
O analiză a subsistemelor prezentate evidenţiază următoarele:
Fiecare subsistem are funcţii specifice şi poate funcţiona de sine stătător.
Există şi funcţii comune (ex. pătrunderea într-o zonă restricţionată poate fi detectată şi
de sistemul de efracţie şi de cel de control acces).
În mare parte funcţiile subsistemelor analizate sunt complementare.
Pentru aplicaţii de mică anvergură cerinţele de securizare pot fi acoperite cu unul sau
două subsisteme.
Există însă aplicaţii a căror importanţă este dată de gradul de securitate (aeroporturi,
porturi, apărare) importanţa valorilor de securizat (bănci, muzee) sau aglomerări de persoane
(complexe comerciale, spitale, instituţii de învăţământ) iar cerinţele de securitate şi protecţie
devin din ce în ce mai complexe. În cazul acestora nu se poate asigura un grad de protecţie
acceptabil decât prin utilizarea a doua sau mai multor subsisteme din cele prezentate.
Însă, fără o coordonare între subsisteme, cantitatea mare de informaţii oferită nu poate
fi utilizată în mod optim şi, în consecinţă, nici măsurile şi acţiunile ce trebuie întreprinse nu
vor avea efectul scontat.
Experienţa a dovedit că prin integrarea subsistemelor se potenţează funcţiile acestora
şi se obţine un sistem eficient.
Avantajele sistemelor integrate sunt următoarele:
creşterea eficienţei şi implicit a nivelului de protecţie;
scăderea preţului de cost;
flexibilitatea sistemului;
scalabilitatea.
Într-un astfel de sistem, un eveniment detectat de subsistemul de efracţie sau de acces
poate determina poziţionarea unei camere mobile pe zona în alarmă.
Sistemele integrate pot înteracţiona cu alte instalaţii aferente obiectivului
supravegheat. De exemplu, in cazul declanşării unui incendiu se deschid trapele şi se pornesc
ventilatoarele de desfumare, iar subsistemul de control acces deblochează uşile pentru a
permite evacuarea persoanelor din zonele securizate. Concomitent sistemul de sonorizare
oferă anunţuri şi ghidează persoanele spre căile disponibile.
14
În comparaţie cu subsistemele independente, ca o consecinţă directă a integrării, apar
două cerinţe suplimentare:
necesitatea prelucrării unui volum mare de informaţii preluate de la mai multe
subsisteme;
rezolvarea interconectării subsistemelor : suport fizic, proceduri şi protocoale de
comunicaţie.
În prezent, producătorii importanţi (precum Tico-GE Security, Bosch Security,
Honeywell, s.a.) au capacitatea de a oferi echipamente integrabile şi software-ul aferent.
Marea majoritate a furnizorilor de sisteme de securitate oferă echipamente şi software
pentru unul sau mai multe subsisteme care, în general nu sunt integrabile.
Ca urmare, multe firme (în general instalatori) şi-au elaborat propriile instrumente,
hardware şi software pentru integrarea aparatelor, echipamentelor și subsistemelor de
securitate.
15
2.5 Fiabilitate, disponibilitate și mentenabilitate
“Dezvoltarea rapidă a aparaturii electronice a condus la preocupări susținute în
domeniul fiabilității produselor, de cîteva zeci de ani fiabilitatea reprezentând o ramură
separată a științei. Definirea fiabilității comportă două aspecte: unul cantitativ și unul
calitativ.”[2]
„Din punct de vedere cantitativ, fiabilitatea unui dispozitiv (sistem) reprezintă
probabiliatatea P(t) ca aceasta să își îndeplinească funcțiile pentru care a fost conceput, în
mod corespunzător, până la momentul de timp t, în condiții de utilizare specificate.În mod
normal, un produs este însoțit de un manual tehnic, în care sunt specificate condițiile în care
produsul poate fi folosit (temperatura, umiditate, șocuri, tensiune de alimentare, etc.).În
studiul fiabilității unui produs trebuie respectate condițiile specificate de fabricantul
produsului.”[2]
„Din punct de vedere calitativ, fiabilitatea reprezintă proprietatea, aptitudinea unui
produs de a-și îndeplini în mod corespunzător funcțiile pentru care a fost proiectat, o anumită
perioadă de timp, în condiții de utilizare specificate.”[2]
„Obiectivele fiabiliății sunt:
studiul defectelor apărute în sistem (mecanisme de defectare, cauze, înfluența
defectelor, combaterea lor).
aprecierea comportării sistemelor în funcționare, în raport cu condițiile de exploatare.
realizarea de modele fiabilistice ale produselor, pe baza cărora se calculează
fiabilitatea lor, existând astfel posibilitatea comparării diferitelor variante și
structuri.”[2]
Noțiunea de bază cu care fiabilitatea lucrează este defectul.În urma apariției unui
defect în sistem acesta poate sa îsi piardă total capacitatea de funcționare (defectarea
microprocesorului central la un microcalculator), sau să își înrautățească performanțele
(defectarea unei unități de disc flexibil al un sistem cu mai multe unități).Din punct de vedere
probabilistic, un defect reprezintă un eveniment a cărui realizare conduce la modificarea
performanțelor sistemului, în sensul înrăutățirii lor.
Dacă sistemul poate fi reparat, sistemul trece printr-un proces de restabilire, fiind
implicat conceptul de mentenabilitate, care reprezintă aptitudinea sistemelor, exprimată
calitativ sau cantitativ, de a fi reparate, după apariția unui defect, ca urmare a unor acțiuni de
mentenanță.Mentenabilitatea se referă la module și sisteme și mai puțin la componente.
Conceptul de disponibilitate înglobează atât fiabilitatea, cât și mentenabilitatea,
caracterizând starea de funcționare sau defectare a unui sistem.
„Din punct de vedere cantitativ, disponibilitatea reprezintă probabilitatea ca un sistem
cu restabilire să se afle în funcțiune la momentul de timp t, în condiții de exploatare și de
mentenanță specificate.”[2]
„Din punct de vedere calitativ, disponibilitatea reprezintă aptitudinea unui sistem cu
restabilire de a fi în funcțiune la un moment dat, în condiții de exploatare și de mentenanță
specificate.”[2]
16
Fără un plan de mentenanță un sistem de securitate se va deteriora în timp.Trebuie
decise de la început tipurile de acțiuni și perioadele de intevenție pentru:
Acțiuni preventive: curățăre echipamente, verificare funcționalități de bază
(încadrarea unghiurilor de vizualizare, pozițiile camerelor în raport cu proiectul
inițial,verificarea calității imaginilor afișate și înregistrate, verificarea comenzilor șî a
interconectării sistemelor).
Acțiuni corective, ca urmare a defectării unor echipamente defecte ce necesită reparare
sau înlocuire.
Pentru verificarea disponibilității trebuie ținute înregistrări ale unor defecte apărute în
cadrul sistemelor și a verificărilor efectuate asupra sistemului de securitate.
Înregistrarea fiecărui defect trebuie să cuprindă:
Data și ora înregistrării acestuia.
Ultima data și oră când se știa că sistemul funcționează în parametrii normali.
Cât dureaza defectul și numărul de sisteme care au fost afectate.
Înregistrările trebuie arhivate cel puțin doi ani, ele fiind utilizate pentru determinarea
disponibilității sistemului.[3]
Durata defectului este determinată după formula:
NA TR)+(DF=FT (2.1)
unde: FT- durata defectului (minute)
DF-durata remedierii (minute)
TR-timpul de raportare a defectului (minute)
NA-numărul de sisteme afectate
Disponibilitatea lunară se calculează dupa formula:
M=1- 10043800
NC
SF (2.2)
unde: MA-disponibilitatea lunară (%)
SF- timpii de defect însumați (minute)
NC-numărul de sisteme conectate (constant pe toată durata lunii)
43800-numărul de minute dintr-o lună
Disponibilitatea anuală se calculează dupa următoarea formulă:
MA=12
M12)..…M2+(M1 (2.3)
unde: MA-disponibilitatea anuală (%)
M1,M2…M12-disponibilitatea pe fiecare lună (%)
17
3.Proiectarea sistemului integrat de securitate
În continuare lucrarea trateaza proiectarea unui sistem integrat de securitate, de
monitorizare și control, pentru supravegherea și securizarea unui spațiu public: un magazin
de tip “hipermarket”, unde se vand produse de larg consum atat in sistem de autoservire, cat si
in mod clasic in spatii comerciale separate (farmacie, banca, magazin aparate electrocasnice si
altele). Totodata in cladire se desfasoara si activitati conexe: aprovizionare si depozitare
marfuri, prelucrare produse alimentare, casierie, birouri personal, spatii tehnice.
3.1Baza de proiectare
La realizarea proiectului s-a tinut seama de urmatoarele documente și normative[4]
:
Legea 333/2003 privind paza obiectivelor, bunurilor, valorilor si protectia persoanelor
cu modificarile si completarile ulterioare (OUG 16/2005, Legea 9/2007 si Legea
40/2010) si normele de aplicare conform HG 301/2012
Legea 307/2006 privind apărarea impotriva incendiilor cu modificările și completările
ulterioare. OMAI 163/2007 - Norme generale de apărare împotriva incendiilor P118/99 - Norme tehnice de proiectare si realizare a constructiilor privind protectia la actiunea
focului,
NP I7-2011:Normativ pentru proiectarea , execuția și exploatarea instalațiilor electrice
pentru clădiri;
NP I18/1-2001:Normativ pentru proiectarea, și executarea instalațiilor electrice
interioare de curenți slabi aferente clădirilor civile si de producție;
NP I18/2-2002: Normativ pentru proiectarea , și executarea instalațiilor de semnalizare
a incendiilor și a sistemelor de alarmare contra efracției în clădiri;
NTE007/08/00: Normativ pentru proiectarea și executarea rețelelor de cabluri.
Standarde românești pentru sisteme de alarmă:
SR EN 50131 - Sisteme de alarma impotriva efracției;
SR EN 50132 - Sisteme de supraveghere TVCI (televiziune în circuit închis);
SR EN 50133 - Sisteme de control al accesului
utilizate în aplicații de securitate;
SR EN 54 1÷24 - Sisteme de detectare și alarmare la incendiu.
Planurile de arhitectură ale construcției cu configurația incintelor. (Anexa A.1-2).
Indicațiile din documentațiile tehnice ale echipamentelor și aparatelor prevăzute
(manuale, prospecte, specificații)
18
3.2.Cerințe generale
Dimensionarea fiecărui subsistem se va face având în vedere faptul că sistemul
integrat de securitate va trebui să monitorizeze şi gestioneze în timp real toate funcţiile sale.
De asemenea sistemul trebuie să permită extinderea ulterioară şi reconfigurarea în
funcţie de schimbarea destinațiilor unor zone din hipermarket.
În continuare se vor prezenta cerințele pentru fiecare subsistem în parte:
a) Subsistem de detectare, semnalizare şi alarmare la incendiu
Principalele cerințe ce subsistemul trebuie sa le îndeplinească sunt:
Alegerea tipului detectoarelor (de fum, de temperatura, tip bariera, cu aspiratie
pentru tubulatura de ventilatie) adecvate destinației/activității spațiului protejat;
Determinarea numarului optim de detectoare și butoane de semnalizare care sa
acopere in totalitate aria supravegheata;
Retransmiterea către subsistemul antiefracție a stărilor de alarmă incendiu;
Funcționare in regim de zi/noapte( cu/fără personal);
Calculul energetic al subsistemului pentru a asigura autonomia in functionare in
cazul caderilor de tensiune.
b) Subsistem de alarmare la efracție
Principalele cerințe ce subsistemul trebuie sa le îndeplinească sunt:
Posibilitatea de transmisie către dispeceratul de monitorizare a tuturor datelor
relevante, folosind subsistemul de intercomunicație;
În cazul deschiderii neautorizate a ușilor protejate , va fi semnalata sonor și vizual
starea de alarmă (în timpul zilei alarmele vor fi de tip silențios pentru a nu creea
panică sau disconfort clienților);
Se va permite dezactivarea locală (pe bază de cheie, cod sau card) pentru activități
autorizate.
Pentru indeplinirea acestor deziderate, sistemele locale vor avea următoarea structură:
Detector de prezenţă în infrarosu în zonele cu acces restricţionat
Contact de supraveghere a stării ușii (închis/deschis)
Contact de supraveghere a blocării ușii
Element de semnalizare sonoră și luminoasă a alarmelor
Activarea /dezactivarea sistemului, la terminarea/ începerea programului, se va face
din exteriorul clădirii, cu card și cod, folosind un dispozitiv de activare instalat în vecinătatea
ușii de acces pentru personal.
Se va realiza calculul energetic al subsistemului pentru fiecare sursă folosită.
19
c) Subsistem de control al accesului
Se cere o soluție cu posibilități de extindere (număr de puncte de acces controlate,
număr de persoane , număr de orare și/sau agende de funcționare etc.);
Subsistemul va controla mai multe puncte de acces:
Intrarea personalului (punctul de acces va fi controlat bidirecțional, cu cartela de acces
în anumite intervale prestabilite).
Intrarea în spațiile tehnice și intrarea în sala de aprovizionare ATM (punctele de acces
vor fi controlate unidirecțional ).
Intrarea în spațiul de birouri, în sala de decontări, în caserie (punctele de acces vor fi
controlate bidirecțional).
d) Subsistem de televiziune în circuit închis (TVCI)
Principala cerință ce subsistemul trebuie sa o îndeplinească este supravegherea
următoarelor locații:
perimetrul exterior al clădirii
zonele de intrare pentru clienți si personal
spaţiul deschis, cu autoservire, de desfacere a produselor
zona caselor de marcat
zonele de manipulare și stocare marfă/valori
ATM-ul
Se va realiza calculul energetic al subsistemului pentru fiecare sursă folosită.
e) Subsistem de management integrat
Principalele cerințe ce subsistemul trebuie sa le îndeplinească sunt:
Asigurarea căilor și echipamentelor de transmitere a semnalizărilor de la sistemul
de securitate la dispeceratul de monitorizare, folosind cel puțin două canale
alternative dintre cele enumerate mai jos:
Pe linie telefonică fixă
Prin Ethernet
Prin rețeaua GSM-GPRS
Radio
Transmiterea nu doar de semnale de alarmă, ci şi de informații de stare ale
sistemului și de activare/dezactivare a partițiilor.
Asigurarea compatibilității între subsistemul de intercomunicație și echipamentele
din dispeceratul de monitorizare. Comunicația va fi protejată.
20
3.3.Sistemul integrat de securitate
Sistemul de securitate propus include mai multe subsisteme de securitate( ce vor fi
prezentate pe larg în subcapitolele următoare):
Subsistemul de detecție si semnalizare la incendiu
Subsistemul de securitate antiefracție și de control electronic al accesului
Subsistemul de supraveghere cu televiziune cu circuit inchis (TVCI)
Subsistemul de management integrat
3.3.1.Subsistem de detecție si semnalizare la incendiu
Toate echipamentele utilizate în sistemele de detecție și alarmare incendiu trebuie să
dețină certificate de conformitate EN 54 corespunzătoare categoriei din care fac parte.
Pentru îndeplinirea cerințelor menționate în subcapitolul 3.2, privind subsistemul de
detecție și semnalizare incendiu, se folosesc următoarele echipamente :
a) Centrala de detectare şi avertizare la incendiu (FP)
Principalele caracteristici ale centralei de incendiu sunt:
Centrala este analog adresabilă cu 2 bucle, cu maxim 128 adrese pe buclă.
S-a ales o centrală adresabilă deoarece se poate identifica cu uşurință locul unde se
află potențialul incendiu, datorită faptului ca fiecare dispozitiv local (detector de
fum, de temperatură, buton manual de alarmare, sirenă, modul de interfaţă) are
adresă proprie.
Asigură alimentarea şi monitorizarea stării elementelor locale de detectare,
semnalizare și alarmare;
Modulele de interfaţă asigură conectarea detectoarelor convenţionale
(neadresabile) și a semnalelor intrări/ieşiri de tip contact;
Interfaţa intuitivă de operare; panoul operator dispune de un ecran LCD cu 8x40
caractere alfanumerice;
Indicaţii optice cu LED pe panoul frontal pentru 16 zone;
Istoric de evenimente cu memorarea de pana la 1000 evenimente;
Funcţii booleene (operaţii logice) prin intermediul cărora se pot comanda /
semnaliza stările unor dispozitive externe;
Centrala se amplasează in camera de paza, unde se afla permanent personal care poate
urmări funcţionarea sistemului de detectare şi alarmare la incendiu.
b) Detectoare optice de fum și de temperatură adresabile (F)
Principalele caracteristici ale detectoarelor de fum sunt:
Detectează acumulările de fum, respectiv căldură rezultate în urma unui început de
incendiu.
Sunt prevăzute cu un LED propriu care semnalizează starea în care se găsesc
(culoare roşie în alarmă).
21
Detectoarele de temperatura se utilizează acolo unde detectoarele optice de fum pot
genera alarme false : zone cu praf, fum (altul decât cel generat de incendiu).[5]
c) Declansatoarele manuale de semnalizare incendiu adresabile (FA)
Se utilizează pentru semnalizarea manuală a unui început de incendiu.Butonul este
prevăzut cu geam care prin apăsare se sparge producând declanşarea alarmei.
Declansatoarele se amplasează în locuri ușor accesibile, pe traseele/căile de evacuare şi la fiecare ieşire spre exterior.
d) Sonerii
d1) Sonerii de interior adresabile, culoare roşie (FH)
Se utilizează pentru avertizarea sonoră în scopul evacuării persoanelor prezente în
zonele afectate de incendiu.
La stabilirea numărului şi locului de amplasare a soneriilor s-a avut în vedere:
să asigure un semnal sonor cu intensitate suficientă pentru a putea fi auzit;
să se monteze în apropierea sau pe căile de evacuare.
d2) Soneria de exterior, culoare roşie (FH0) cu flash şi autoalimentare (prin
acumulator propriu)
Se amplasează în zona intrării principale, pe peretele exterior, la o înălţime adecvată
pentru a putea fi auzită şi observată și de la distanță.
Sistemul mai include şi urmatoarele module auxiliare:
e) Izolatoare de buclă (N)
Acestea împart bucla în mai multe segmente şi în cazul unui defect este izolat numai
segmentul dintre 2 izolatoare, restul buclei funcţionând în continuare.La împărţirea
dispozitivelor adresabile se ţine cont să nu se depăşească 20 dispozitive pe un segment
(între două izolatoare).
f) Module de interfaţă de intrări/ieşiri (U)
Module adresabile sunt utilizate pentru interconectarea dintre centrala de incendiu şi
alte echipamente. Acestea pot prelua informaţii privind starea unor dispozitive şi pot
transmite comenzi către acestea prin intermediul unor contacte de releu. Prin
intermediul acestor module se pot conecta elemente neadresabile (care oferă
informația sub formă de contact), sau se pot da comenzi pentru pornire/oprire
instalaţie ventilaţie sau desfumare şi deschiderea unor uşi sau trape acţionate electric.
În anexa A.1 este prezentată amplasarea echipamentelor subsistemului de detecție si
semnalizare la incendiu în incinta hipermarket-ului.
22
3.3.2 Subsistem de securitate antiefracție și de control electronic al accesului
Pentru îndeplinirea cerințelor menționate in subcapitolul 3.2, privind subsistemul de
securitate antiefracție si de control electronic al accesului, se folosesc următoarele
echipamente:
Subsistem de securitate antiefracție:
a) Centrala de efracție (BP)
Principalele caracteristici ale centralei de efracție sunt:
16 zone, extensibilă la 256 prin intermediul modulelor de extensie cu 8 zone,16
partitii, maxim 16 tastaturi și 16-64 usi pentru control acces.
Monitorizarea stărilor tuturor elementelor de detecţie din subsistem.
Memorie de evenimente de pana la 1000 de alarme și 1000 de evenimente de acces
și cu pana la 11.000 utilizatori.
Posibilități de realizare sisteme integrate complexe (efractie-acces, incendiu,
TVCI).
b) Tastatura inteligenta (RK)
Principalele caracteristici ale tastaturii inteligente sunt:
Afisaj LCD alfanumeric;
Buzer încorporat;
Utilizarea pentru programarea sistemului, pentru operațiile de armare/dezarmare si
pentru identificarea elementelor de detecţie în stare de alarmă/defect.
Exista două astfel de tastaturi , una in camera de paza si una în apropierea uşii de
intrare pentru reducerea temporizării de intrare la cel mult 10 secunde.
c) Contact magnetic (CM)
Contactul magnetic este un senzor activ, format dintr-un releu REED fix si un
magnet mobil montat rigid pe partea mobilă a uşii.[6]
Prin modificarea poziției acestuia, câmpul magnetic care acționează releul și îl
“ține” în poziția închis (N.C.) scade în intensitate până când contactul se deschide,
semnalizând o stare de alarmă.Este util ca un element suplimentar de control deoarece
poate fi sabotat, relativ ușor, prin utilizaea unui magnet exterior puternic.[2]
Aceste contacte magnetice sunt montate pe uşile de acces în unitate, pe uşile de
acces în incaperile unde trebuie sa intre doar personal autorizat si la geamurile cu
deschidere, care nu sunt protejate cu grilaj.
23
d) Detector de prezenţă PIR (P)
Principalele caracteristici ale PIR-ului sunt:
Este un senzor pasiv în infrarosu, dual, volumetric; utilizează un dispozitiv sensibil
la radiația infraroșie din spectrul termic (8-14µm) numit piroelement și detectează
deplasarea cu minim 10-15cm/s a unui corp, cu diferența de temperatură fața de
mediu de minim 3-50C;
Utilizează un ansamblu de lentile Fresnel pentru concentrarea radiației infraroșii;
PIR-ul prezintă mai multe avantaje[6]
:
Elementele de delimitare a pereților (pereți, geamuri, uși) sunt opace la radiația IR,
astfel încât senzorul nu detectează mișcare în exteriorul spațiului protejat;
Datorită flexibilității ce o oferă construcția oglinzilor Fresnel, există tipuri variate
de detectoare PIR cu unghiul si aria de acoperire diferite: volumetric, cortina, raza;
Cost scăzut.
e) Detector PIR cu protecţie la mascare (P)
Principalele caracteristici ale PIR-ului antimasking sunt:
Este un detector special, cu dubla tehnologie care sesizeaza obturarea zonei
supravegheate cu un obiect plasat în proximitatea senzorului și semnalizează
acţiunea de sabotaj prin intermediul unui contact separat de cel pentru alarmă.
Rata redusă a alarmelor false și siguranță in exploatare oferită de funcția anti-
masking.
Acest tip de detector antimasking se utilizează la ATM si în camera cu valori
(casierie).
f) Detector de şoc / vibraţii (S)
Principalele caracteristici ale detectorului de șoc sunt:
Are încorporat un traductor de tip piezoelectric, care transformă semnale de tip
șoc/vibrații în semnale electrice;
Distanţă de detecție variabilă, în funcție de natura materialului din care este
contruit peretele protejat (1,5 m pentru ciment; 2,5 m pentru cărămidă);
Este posibilă reglarea sensibilității, însa senzorul nu trebuie să fie extrem de
sensibil pentru a elimina pe cât posibil alarmele false datorate zgomotului din
mediul ambiant;
Este folosit pentru protecția unor zone importante cum ar fi: ATM-ul si casa de
bani din casierie.
g) Detector de geam spart (BG)
Principalele caracteristici ale detectorului de geam spart sunt:
Funcționarea pe principiul analizei spectrale a sunetului produs de spargerea
suprafeței vitrate (spectrul între 1 si 5 Khz).
24
Sunetul produs are în componența sa armonici superioare la o anumită intensitate
sonoră ceea ce face ca sunetul să poată fi distins de alte zgomote din mediu;
O arie de acoperire de până la 6 metri.
Atât detectoarele de șocuri cât și cele de geam spart au limitări în utilizare. Un geam
poate fi taiat fără a genera zgmotul specific spargerii geamului. De aceea se recomandă
utilizarea celelor două tipuri de detectoare în conjuncție cu alte elemente de detecție
volumetrică (PIR-uri).
h) Buton de panică cu blocare mecanică (PA)
Acest tip de buton se află în birourile unde se lucrează cu bani, în general în casierii.
În urma activării butonul se blochează pentru a putea identifica locul activării, urmând ca
deblocarea să se facă cu o cheie specială pentru a putea identifica locul activării.
i) Buton de panică radio (PAr)
Are incorporată o baterie litiu de 3,6V.Fiecare casier de la casele de marcat va avea
câte un buton de panică tip telecomandă pentru a putea anunța paza în situația apariției unei
amenințări. Raza de acțiune a butonului este de 100 m.
j) Sonerie de interior (H)
Semnalizează sonor (110 dB/1m) situaţiile de alarmă detectate de centrala de
efracţie.În timpul zilei sunt programate în mod silențios pentru a nu creea disconfort/panică
clienţilor.
La centrala de efractie se contecteaza pe interfata RS485, controlerul de acces (CA),
elementul central al subsistemului de control acces.
Subsistemul de securitate control acces:
a) Controlerul inteligent de acces (CA)
Principalele caracteristici ale controlerului de acces sunt:
Supervizeaza 4 uşi si maxim 16 cititoare (câte 2 pe sens pe fiecare uşă)
Este prevăzut cu 4 ieșiri pe relee, extensibile la 52 si 1 iesire pentru sirena
Suportă o gamă diversificată de tipuri de cititoare si de cartele
Până la 11.000 de utilizatori (cartele)
Sursă de comutație de 2,5A și sursă separată pentru zăvoare.
Functii extinse de control acces: antipassback, controlul regiunilor, numarator intrari/iesiri.
b) Cititoare de cartele Smart Card cu tastatura (PKR)
Principalele caracteristici ale cititoarelor de acces sunt:
Restrictionează accesul în zonele protejate, intrarea fiind permisa doar
personalului desemnat care este in posesia unei cartele Smart valide.
25
Cititorul cu tastatură ofera posibilitea utilizarii unui cod de acces combinat (cod
cartela +cod PIN). Distanţa de citire este de 6-10 cm.
c) Cartele inteligente Smart Card
Principalele caracteristici ale cartelei Smart Card sunt[7]
:
Cardurile sunt codate folosind echipamente speciale și au un grad de rezistență
medie/mare privind modalitatea de transfer/copiere a informației stocate;
Accesul se face pe baza citirii de catre cititor a unui Smart Card, identificându-se
ID-ul credențial, unic pentru fiecare card în parte;
Sunt bazate pe tehnologia RF 13.56 MHz;
Au în componență un circuit în care sunt stocate informațiile de autentificare prin
care se face accesul la zona de memorie protejată în care se află ID-ul credențial;
Permite utilizarea zonelor de memorie pentru mai multe aplicații, comunicarea
dintre card și cititor se face criptat folosind algoritmi avansați.
Pentru blocarea/deblocarea usilor de acces s-au prevazut zăvoare, bolțuri electrice sau
electromagneți de forță in functie de tipul usii (din geam, metal, lemn) si de greutate.
Spre deosebire de încuietoarea mecanică obișnuită, o incuietoare electrică (yală) are
elementul de acționare al bolțului comandat de o bobina în care se induce un curent electric,
câmpul electromagnetic astfel creat acționând asupra elementului de blocare/deblocare a
bolțului.
Bolțul electric este cu acționare electromagnetică, cu temporizare selectabila (0, 3, 6 ,9
sec) şi cu monitorizare stare ușă. Este indicat în special pentru ușile care se deschid în ambele
direcții. Modul de lucru este de tip fail-safe, adică este alimentat în momentul cand uşa este
blocată şi pentru deblocarea uşii alimentarea este întreruptă. Acest mod de funcţionare permite
deschiderea uşilor în caz de incendiu (situatie care in care se impune oprirea alimentarii cu
energie electrica).Zăvoarele si electromagnetii alesi pentru aplicatia de fata rezistă la o forță
de maxim 300 kgf.
În anexa A.2 este prezentată amplasarea echipamentelor subsistemului de securitate
antiefracție și de control electronic al accesului în incinta hipermarket-ului.
26
3.3.3.Subsistem de supraveghere cu televiziune cu circuit inchis (TVCI)
Prin tipul de echipamente propuse, prin amplasarea lor și datorita modului de operare
rapid al elementelor subsistemului, acesta va permite urmărirea și documentarea tentativelor
de sustragere de marfuri cât și asigurarea integrității personalului si a clienților.[9]
Pentru îndeplinirea dezideratelor menționate în subcapitolul 3.2, privind subsistemul
de supraveghere cu televiziune cu circuit inchis (TVCI) se folosesc următoarele echipamente:
a) Echipamentul de înregistrare video digitală (Digital Video Recorder- DVR)
Se folosesc 4 astfel de echipamente ce asigură preluarea imaginilor de la camerele TV.
Înregistratorul folosit este de tip stand-alone, adică este un echipament de calcul
dedicat, utilizand o placă de baza cu procesor industrial în care sunt înglobate funcțiile de
conversie analog-digitală, compresie, interfață cu utilizatorul. Pe această structură este instalat
un sistem de operare LINUX Embedded.
Modul de operare se poate face fie cu ajutorul tastaturii de pe panoul frontal, fie cu un
mouse si/sau o telecomanda.
DVR-ul utilizat executa simultan 5 funcții (pentaplex) specifice unui echipament de
inregistrare video:vizualizare, înregistrare, redare, arhivare și comunicație.
a1) Vizualizarea în timp real a zonelor de interes
Principalele caracteristici ale DVR-ului aferente aceastei funcții sunt:
Numărul de intrari video este 16
Ieșirile video (către monitoare) sunt: un conector de tip VGA și 2 conectori
BNC
Echipamentul permite vizualizarea in timp real a uneia sau mai multe imagini
(canale video) simultan (1 ,4 ,8 ,9 și 16) cu o rezoluție de 400 fps-uri (cadre pe
secundă)
a2) Înregistrarea imaginilor pe suport (HDD)
Principalele caracteristici ale DVR-ului aferente aceastei funcții sunt:
Rezoluțiile de înregistrare (calitatea imaginii) selectabile sunt:
4CIF(704x576), 2CIF(704x288), CIF(352x288), corespunzand cu o viteză de
înregistrare de 100 fps, 200 fps, maxim 400 fps-uri, și cu o calitate a
înregistrărilor ce poate fi reglabilă în 3 trepte;
Modalitățile de înregistrare sunt de doua tipuri: după eveniment (detecție de
mișcare sau alarmă) și după program; detecția de miscare permite declanșarea
înregistrării în momentul sesizării unei mișcări. Se mai poate regla
sensibilitatea (performanța camerei în condiții de iluminare slabă) și aria de
detecție pentru fiecare canal în parte;
Memoria de evenimente contine informatii despre : alarme, detecție miscare,
pierderea semnalului video, conectare/deconectare alimentare,
activare/dezactivare înregistrare;
Tipul de compresie folosit este H264 (1,5-12Kb/imagine) si implică mai
multe avantaje :costuri de stocare mai mici fără diminuarea calităţii imaginii, a
vitezei de rulare şi a timpului de retenţie.
27
Capacitatea maximă de stocare, care este de 8 unități HDD tip SATA ( 2TB/
unitate); echiparea se face în conformitate cu calculul de arhivare efectuat în
subcapitolul 3.4.2, astfel încât sa se asigure arhivarea imaginilor pe o perioadă
de minim 20 de zile.
a3) Redarea (vizualizarea imaginilor înregistrate)
Principalele caracteristici ale DVR-ului aferente aceastei funcții sunt:
Cautare inregistrare după dată și oră, după eveniment (detecţie mişcare,
alarma).
Vizualizarea înregistrării (playback) se poate face cu viteză variabila de
derulare sau pas cu pas şi permite utilizarea unui zoom digital (x2).
a4) Salvarea imaginilor (back-up) pe un dispozitiv extern conectat pe port USB sau
intern CD/DVD R/W (opțional).
a5) Comunicația cu rețeaua Ethernet permite accesarea DVR-ului in rețea (pentru
vizualizare în timp real sau vizualizare inregistrari) prin intermediul unui software client cu
maxim 16 utilizatori conectați simultan.
b) Camere video folosite
b1. Cameră color de luat vederi (TV) fixă de interior
Senzorul de imagine este de tip CCD (Charged Coupled Device )[8]
color, ales datorită
sensibilității ridicate față de senzorul de imagine CMOS rezultând astfel o calitate mai buna a
imaginii în condiții de iluminat scăzut (sensibilitate sporită prin functia WDR-Wide Dynamic
Range care este abilitatea camerei de a converti lumina in mod optim, dintr-o scenă cu
porțiuni iluminate diferit) , cu un format de 1/3’ și o rezoluție de 530 linii TV .
Raportul semnal zgomot (SNR-ul) este un parametru care descrie comportamentul
camerei si capacitatea ei de a compensa influența perturbatoare a „zgomotului” (semnalului
parazit) care se suprapune peste semnalul util[8]
. Pentru camerele selectate este mai mare de
50 dB. Încorporând și functia DNR -Digital Noise Reduction rezultă o capacitate mare de a
reduce zgomotul, obtinându-se astfel o imagine de calitate ridicată .
Camera este prevazută cu lentilă autoiris (AI). Acest tip de obiectiv este controlat în
mod automat și constant de cameră pentru obținerea unui nivel de iluminare optim pe
senzorul de imagine și varifocală (VF), cu distanță focală reglabilă, cu valoarea deschiderii de
3,5..8mm.
b2. Cameră color de luat vederi (TV) fixă de exterior cu carcasa si infrarosu
Senzorul de imagine este de tip CCD (Charged Coupled Device ) color, cu un senyor
de imagine de 1/3’, funcția WDR încorporată, cu regim Day/Night şi rezoluție înaltă de 650 TVL.
Camera are o construcție compactă (cameră, carcasă termostatată şi iluminatorul IR
cu LED-uri în construcţie comună).
28
Este prevăzută cu lentilă autoiris (AI) și varifocală (VF), de 9-22mm sau 6-50mm, în
funcție de distanța de vizualizare;
LED-urile IR încorporate asigură vizibilitate până la 60m pe timp de noapte.
b3. Camerele color de luat vederi (TV) mobilă de interior tip speed dome
Senzorul de imagine este de tip CCD (Charged Coupled Device ) color, cu un standard
de imagine de 1/3’, funcția WDR încorporată, cu regim Day/Night , cu o rezoluție înaltă de
650 TVL.
Raportul semnal zgomot (SNR-ul) este mai mare de 52 dB, de unde rezultă o
capacitate mare de a reduce zgomotul (încorporând și functia de reducere zgomot DNR -
Digital Noise Reduction), furnizând astfel o imagine de calitate bună .
Zoom-ul optic este de x27 iar cel digital 10x.Sunt permise doua tipuri de rotație: rotatie orizontală 360º și pe verticală 10~92º; viteza de rotatie maximă de 180º/s ;
Comunicația are la bază un protocol serial de distanță mare (RS-485), ce folosește cablul UTP ca mediu de transmisie a semnalului video.
Camera are încorporata funcția AGC (Automatic Gain Control ) care are rolul de a
compensa fluctuațiile de iluminat care duc la scăderea semnalului video. [8]
b4) Camere video mobile instalate în tub tip rail (culisante)
Camera este montata pe un carucior, care culisează pe o șina din aluminiu cu viteza de
la 2÷6 m/s. Șina și camera sunt mascate de un tub pentru o supraveghere discretă a zonelor cu
autoservire.
Camera permite un zoom digital de până la zom x12, co rezoluție înaltă de 625TVL și
este prevăzută cu lentilă varifocală de 4-88 mm;
Camera încorporează și funcțiile AGC și BLC (Back Light Compensation), utile
atunci când marea parte a luminii vine din spatele obiectului/persoanei vizate.
Echiparea cu una sau două camere mobile culisante montate în tub este o soluție
ideală pentru supravegherea unui punct de vânzare mare (hipermarket). Datorită mișcării sale
rapide, fără zgomot și funcțiilor avansate de care dispune, oferă vizibilitate instantanee pe
zone foarte mari. Sistemul permite configurarea și controlul direct de la tastatura de
comanda.
c) Monitoarele video folosite, sunt în număr de 8 (LED, 19’), cu o rezoluție de
1920x1080, asigurând interfața subsistemului TVCI cu personalul de pază. Ele sunt
montate pe perete in camera de paza pentru a permite urmarirea lor in timp real.
d) Tastaturile de comandă și control pentru camere video mobile au următoarele funcții:
selectarea camerei ce se doreşte a fi controlată;
comanda orientării acesteia în plan vertical şi orizontal;
29
comanda apropierii/depărtării planului de vizualizare (zoom);
programarea parametrilor camerelor video mobile (pozitii prestabilite,
repozitionare la semnale de alarma, etc.).
e) Sursele UPS de 2000VA/1800W, vor asigura alimentarea DVR-urilor, monitoarelor, a
camerelor de mobile speed-dome și a celor doua camere de tip rail, în perioadele în
care cade reţeaua de alimentare.
f) Sursele de 12Vcc pentru camerele de luat vederi fixe și pentru camerele TV cu IR și
carcasă.
În anexa A.3 este prezentată schema bloc cu modul de interconectare a componentelor și in anexa A.2 amplasarea echipamentelor aferente subsistemului TVCI.
30
3.3.4. Subsistem de management integrat
Cerințele ce s-au impus privind sistemul integrat de securitate sunt: acesta trebuie sa
lucreze concertat: echipamentele ce compun sistemul integrat trebuie sa fie compatibile între
ele pentru a putea comunica optim,să utilizeze un produs software cu capacitate de a gestiona
un volum mare de informații și să permită monitorizarea subsistemelor și a parametrilor
acestora în timp real.
Platforma sofware de tip GUI folosită pentru monitorizarea și administrarea unitară a
sistemelor antiefracție, control acces, detecție incendiu si TVCI este o aplicație multi user ce
permite acces simultan operatorilor la baza de date cu următoarele caracterisitici:
Structura client – server (MS SQL Server), cu pana la 5 clienti
Maxim 128 centrale efractie ATS și 16 DVR-uri;
Maxim 5 sisteme de incendiu formate din centrale de incendiu interconectate
in retea;
Permite accesarea imaginilor video inregistrate folosind markeri generati de
evenimentele de alarma sau control acces.Permite verificarea prin TVCI a oricarui eveniment
generat de sistemul de securitate.
Interfata grafica permite definirea unor hărți pentru localizarea ușoară a alarmelor.
Detectoarele componente ale sistemului sunt reprezentate simbolic si amplasate pe hartile cu
locatiile din teren. Culoarea detectorului ne indica starea in care acesta se gaseste: verde –
stare normala de functionare, galben – defect tehnic, rosu – alarma, albastru –dezactivat.
În cazul in care apare un eveniment programul de monitorizare afiseaza automat
fereastra de “Notificare Alarma” si harta asociata; alarmele sunt insotite si de o semnalizare
sonora care va inceta in momentul in care alarma este confirmata de operator in fereastra de
monitorizare.
Programul permite vizualizarea istoricului evenimentelor, utilizand diverse filtre
pentru alarme, probleme tehnice, etc) si generarea de rapoarte (configurate de operator sau
predefinite anterior).
În anexa A.4, este prezentată arhitectura sistemului integrat de securitate cu toate
subsistemele si echipamentele folosite.
31
3.3.5.Medii de transmisie a informaţiei
Echipamentele componente ale subsistemelor sunt conectate între ele prin diferite
medii de transmisie a informațiilor și schimbă permanent sau periodic informații între ele.
Mediile de transmisie a informațiilor în sistemul de securitate propus sunt:
Cablurile electrice (cablul de incendiu, cablul coaxial, cablul de alimentare,
cablul de semnalizare netorsadat si cablul UTP ).
Undele radio.
Cablurile electrice de comunicaţie traversează de cele mai multe ori zone în care sunt
prezente câmpuri electromagnetice care pot perturba semnalul util.
Dacă se impune o imunitate ridicată la zgomote în circuitele electrice de curenți slabi,
se folosesc impreună torsadarea și ecranarea (în special pentru cablurile de exterior).
Cablul UTP (Unshielded Twisted Pair) este folosit pentru transmisia semnalelor video
la distanțe care depășesc 150 m sau pentru legarea echipamentelor în reţea (maxim 1200m) și
are următoarele avantaje: costuri mult mai mici decât fibra optică, imunitate ridicată la
perturbații de joasă frecvență.[10]
Cablul coaxial RG59 se utilizează în sistemul de supraveghere cu televiziune cu
circuit închis (TVCI) pentru distanţe de până la 150 m. Este un cablu electric ce se compune
dintr-un fir conductor înconjurat de un material izolator, utilizat pentru transmisii de înaltă
frecvență sau pentru semnale de bandă largă de frecvență.
O problemă care poate afecta negativ transmisia semnalului video prin cablul coaxial
apare când se realizează legături la pamânt diferite pentru camera video și pentru DVR. Apare
fenomenul de buclă între cele doua legături care constă în producerea unei diferențe de
tensiune între cele două legături la pământ și implicit a unui curent prin buclă care poate
distruge echipamentele. Soluția constă în folosirea unei singure legături la pământ sau
utilizarea unor sisteme de izolare galvanică cu optocuploare care separă electric cele două
echipamente.[10]
Transmisia prin Unde Radio se utilizează în acele locuri unde nu pot fi executate
trasee de cabluri din motive tehnice si/sau estetice .În aplicatia de fata acest tip de
comunicatie (radio) este folosit de catre butoanele de panica mobile cu care sunt dotaţi
operatorii de la casele de marcat, pentru a chema personalul de pază în caz de necesitate.
Pentru interconectarea dispozitivelor sistemului de efractie si control acces se
utilizeaza interfata RS485 pe care vitezele de transmisie sunt următoarele[10]
:
35 Mbit/s pentru distanțe până la 10 m;
100 kbit/s pentru distanțe până la 1200 m.
32
3.4.Calcule specifice
Calculele specifice sistemului integrat de securitate sunt:
Calculul energetic pentru fiecare subsistem;
Calculul capacității de arhivare pentru sistemul TVCI.
3.4.1.Calculul energetic pentru fiecare subsistem
Calculul energetic al sistemelor de securitate se efectuează pentru stabilitea capacității
acumulatorului din sursa de alimentare de rezervă, necesară pentru a asigura autonomia
funcționării sistemului de securitate în cazul întreruperii alimentării din sursa de bază.
Calculul energetic pornește de la ipoteza că acumulatoarele sunt noi și încărcate la
capacitatea maximă. Pentru a preintampina aceasta diminuare in timp a caracteristicilor
acumulatoarelor în calcul se ia in considerare obtinerea unor valori acoperitoare.
Calculul energetic se efectuează pentru fiecare sursă de alimentare de rezervă în parte,
aferentă părții din sistem pe care o alimentează.
Din calculul energetic trebuie să rezulte capacitatea acumulatorului electric care
asigură timpul de funcționare reglementat pentru fiecare sursă de rezervă, în funcție de tipul
de sistem alimentat și tipul de obiectiv protejat.
Dacă se optează pentru utilizarea mai multor surse de alimentare de rezervă, atunci ele
vor alimenta părți distincte ale sistemului de securitate, fără a fi conectare în paralel.[10]
.
a) Subsistem de detecție şi semnalizare incendiu
Conform I18/2-2002 pentru instalaţiile de semnalizare a incendiilor trebuie să asigure
o durată de funcţionare pe sursa de rezervă de 48 ore în stare normala şi 30 de minute în
alarmă.
Centrala de incendiu : Q = 2 x 18 Ah (conectate in serie)
Nr.
crt. Echipament / aparat
Cant.
(buc.)
Consum (mA) Observati
i Standby Alarma
Unit. Total Unit.
1. Centrala incendiu adresabila 1 250 250 1500
2. Detector de fum/temp.
adresabil
68 0,15 10.20 2 2 în
alarma
3. Module adresabile 2 0,35 0.70 0,42
4. Sonerie de interior 14 0,31 4.34 5,1
5. Sirena de exterior cu flash 1 50 50 1400
Consum total : 315.24
Tabel 3.1. Echipamente subsistem incendiu
33
Pentru calculul consumului adiţional în stare de alarmă se estimează un consum
suplimentar pentru 2 detectoare în stare de alarmă :
2 detectoare de fum 3.70 mA [2x(2-0,15)mA]
2 sonerii incendiu interior 9,58 mA [2x(5,1-0,31)mA]
Sonerie incendiu exterior 1.350,00 mA [1400-50mA]
Total: 1.363,28 mA
Nota: S-au scazut consumurile normale (stand-by) pentru elementele luate in calcul
Consum total (stare normală + stare alarmă) :
315,24 mA + 1363,28 mA = 1678,52 mA
Cerinţe privind asigurarea independenţei de alimentare:
48 h stare normală + 30 min. (0,5h) stare de alarmă
Se aleg acumulatoare cu capacitatea (Q) de 18 Ah (18.000 mAh) .
T = timp independenţă stare normală h
Q = capacitate baterie (Ah)
I = consum subsistem (mA)
hT 54
315,24
52,16780,5100018
I
II0,5Q
sb
sbal
(3.1)
Timpul de independenţă energetică T = 54 h in repaus si 0,5h in alarmă
b) Subsistemul de securitate anti-efracție și de control electronic al accesului
b1. Subsistem de securitate anti-efracție
Atât centrala de alarma cât și cele trei surse auxiliare necesită acumulatori de backup
cu tensiunea de 12V si capacitatea de 18Ah pentru a alimenta sistemul în cazul căderii
tensiunii de rețea și a realiza autonomia energetică pentru 24 ore de funcţionare în stare
normală şi 30 minute în stare de alarmă.
Nr.
crt. Echipament / aparat
Cant.
(buc)
Consum [mA]
Observaţii Repaus Alarmă
Unitar Unitar Total
1. Unitate centrală ATS4099 1 110 110 110 Ac.18Ah
2. Modul extensie ATS 1202 8 75 600 75 Ac.18Ah
3. Modul extensie ATS 1203 3 75 25 75 Ac.18Ah
4. Tastatura efractie ATS1111 2 26 52 95 Ac.18Ah
5. Sirena efractie de exterior 1 50 50 1200
6. Sirena efractie de interior cu flash 1 0 0 450
7. Detector PIR EV105 11 5 55 10
8. Detector PIR EV525P 1 4 4 8
9. Detector PIR EV565P 7 4 28 8
10. Detector PIR EV1012AM 4 5 20 10
11. Detector PIR DD455 5 14 70 22
12. Modul receptor radio 24 50 1200 50
Consum total : 2214
Tabel 3.2. Echipamente subsistem anti-efracție
34
Rezulta:
consum normal : 2214 mA
consum adiţional în stare de alarmă luând în considerare elementele în stare de
alarmă cu consumul cel mai mare şi anume:
1 detector de prezenta DD455 8 mA (22mA-14mA)
Tastatura efractie 138 mA (2x69 mA = 95mA-26mA)
Sonerie exterior 1150 mA (1400mA-50mA)
Lampa flash 450 mA
Total: 1946 mA
Consum total (stare normală + stare alarmă) :
2214 mA + 1946 mA = 4160 mA
Cerinţe privind asigurarea independenţei de alimentare:
24 h stare normală + 30 min. (0,5h) stare de alarmă
Se aleg urmatoarele acumulatoare (Q0,Q1,Q2,Q3) cu capacitatea 18Ah (18.000 mAh)
T = timp independenţă stare normală [h]
Q = capacitate baterie Ah = Q0+Q1+Q2+Q3= 4x18 = 72Ah (72.000 mAh)
I = consum subsistem mA
hT 6,31
2214
41600,5100072
I
II0,5Q
sb
sbal
(3.2)
b2. Subsistem control ACCES
Pentru alimentarea subsistemului de control acces și blocare usi se utilizeaza surse de
curent continuu 12V/3A prevăzute cu acumulator.
1) Sursa 12Vcc pentru alimentare electromagneți forță (3buc.)
Consum in stare normala (de standby) = 0mA
Blocarea uşilor se realizează cu electromagneţi de blocare cu consum de
550mA/12Vcc.
Capacitatea acumulatorului de 12Ah.
Rezultă o independenţă în funcţionare [T] de :
T = Q / I2 = 12.000mAh/1650mA = 7,2h
2) Controlerele de acces (CA1 şi CA2) sunt prevăzute 1 acumulator de 12 Vcc/12Ah.
Pe fiecare sursă avem urmatoarele consumuri maxime:
1 zavor electromagnetic : 550mA
1 bolt electromagnetic : 900mA
1 tastatura cu cititor smart : 80mA
1 cititor smart : 110mA
35
La o utilizare cu frecventa mare a usilor se poate lua in considerare o incarcare medie
de 90%, adica circa : 1500mA
Se alege un acumulator de 12Ah (12.000 mAh).
Q = 12Ah = 12.000 mAh
T = Q / Imed = 12.000/1.500 = 8h
c) Subsistem TVCI
Conform cu H.G. 301/2012 UPS-ul trebuie sa asigure o autonomie de minim 15
minute de functionare a sistemului de supraveghere in cazul in care este intrerupta alimentarea
cu energie electrica.Se utilizează grila de calcul a sursei UPS Eaton 9130 Rackmount.
c1 . Subsistem TVCI alimentat din UPS1 de 2000 VA/1800W
Nr.
Crt.
Tip echipament/aparat Cantitate (buc.) Consum [W]
Unitar Total
1. Unitate înregistrare digitală
video-DVR
2 126 252
2. Monitor color SVGA 19" 2 18,4 36,8
3. Camera mobilă speed-dome
UltraView
1 16 16
5. Rail camera Sensor RailTV 1 100 100
Consum total : 404,8
Tabel 3.3. Echipamente subsistem TVCI cu sursă UPS1
Consum total : 404,8 W
Rezerva 10% : 1,1 404,8 = 445,28W ≈ 450W reprezentand 25% din incarcarea
maxima
Independenta asigurata: circa 24 min conform grila de calcul
c2 . Subsistem TVCI alimentat din UPS2 de 2000 VA/1800W
Nr.
Crt.
Tip echipament/aparat Cantitate (buc.) Consum [W]
Unitar Total
1. Unitate înregistrare digitală
video-DVR
2 126 252
2. Monitor color SVGA 19" 2 18,4 36,8
3. Camera mobilă speed-
dome UltraView
1 16 16
5. Rail camera Sensor RailTV 1 100 100
Consum total : 404,8
Tabel 3.4. Echipamente subsistem TVCI sursă UPS2
36
Consum total : 404,8 W
Rezerva 10% : 1,1 404,8 ≈ 450W reprezentand 25% din incarcarea maxima
Independenta asigurata: circa 24 min conform grila de calcul
Pentru optimizarea pretului, in locul UPS2 se poate folosi o extensie de aceeasi putere
(2000VA), care este mai ieftina deoarece nu mai include partea de monitorizare si
comunicatie.
c3 . Subsistem TVCI alimentat din SU1 (12Vcc, 20A):
Pentru calculul independetei energetice a surselor care alimenteaza camerele TV se ia
in considerare consumul maxim al camerei de exterior cu infrarosu si carcasa termostatata și a
camerelor fixe simple de interior :
Consumul unitar pentru o camera TV cu puterea (P) de 2,4 W este:
I=U
P=
12
4,2=0,2 A (3.3)
Nr.
crt. Tip Echipament / aparat Cant.
(buc.)
Consum [A]
Unitar Total
1. Cameră TV cu IR si carcasa 13 0,3 3,9
2. Camera de interior fixă 35 0,2 7
Consum total : 10,9
Tabel 3.5.Echipament subsistem TVCI cu sursă de c.c.
Sursa se echipeaza cu un acumulator cu capacitatea de Q = 18 Ah.
Timp de independenta energetică : T = Q / P = 18 / 10,9 = 1,65 h, mai mult decât
independenta functionala a DVR-ului.
37
3.4.2.Calculul capacitatii de arhivare pentru sistemul TVCI
Pentru a determina capacitatea de arhivare a echipamentelor DVR se iau in
considerare valorile specifice echipamentului ales pentru urmatorii parametri:
Tipul compresiei : H.264
Tehnologia de comprimare fisiere video in formatul H.264 este cea mai noua si
performanta in acest moment. Aceasta performanta se traduce print-un raport excelent
de comprimare/spatiu utilizat al fisierelor video si utilizarea unei latimii de banda
pentru transmiterea datelor prin internet, cu mult mai mica fata de urmatorul tip de
compresie, MPEG-4, diferenta dintre acestea, in procente, fiind de aproximativ 30%.
Rezoluţia video [pixel] / viteza de înregistrare [f/s] :
- 4CIF(704x576) / maxim 100 f/s
- 2CIF(704x288) / maxim 200 f/s
- CIF (352x288) / maxim 400 f/s
Calitatea inregistrarii video : mica, medie, mare
Consumul de memorie pentru 1 frame este in functie de cei trei parametri mentionati
anterior: 1,5kB/f (H.264/CIF/calitate mica)÷12kB/f (H.264/4CIF/calitate mare).
Tinand cont de programul de functionare al spatiului supravegheat se estimează pentru
fiecare cameră o activitate (intervale cu detecţie de mişcare) de maxim 16 ore pe zi.
Conform HG 301/2012 DVR-ul trebuie sa stocheze imaginile minim 20 zile.
a) Evaluare capacitate arhivare DVR1
La echipamentul DVR1 sunt conectate conform schemei bloc prezentate in anexa A3 ,
15 camere.
Echipamentul DVR1 se programează pentru toate camerele astfel:
Rezoluţia : 704 x 576 [pixeli]
Calitate inregistrare : mare
Tinând cont de parametrii aleși rezultă un consum de memorie de : 12 kB
Vom seta viteza de înregistrare pe fiecare canal tinand cont de rezolutia aleasa :
6 f/s pentru camerele fixe si 12 f/s pentru camera mobila
Se configurează pentru toate camerele inregistrarea la detecţie de mişcare.
În calcule vom tine cont ca 1h = 60 min = 3600 s
Capacitatea de stocare necesară pentru înregistrarea a 20 zile :
12kB/f x (14x6+1x12)f/s x 20zile x16h/zi x 3600s/h = 1.327.104kB ≈ 1,4TB
Echipand DVR-ul cu 2HDD x1TB se asigură o capacitate de arhivare de peste 28 zile.
38
b) Evaluare capacitate arhivare DVR2
Vom ține cont că la DVR2 se conectează 14 camere video, iar restul parametrilor sunt
identici cu cei de la DVR1.
Capacitatea de stocare necesară pentru înregistrarea a 20 zile :
12kB/f x (13x6+1x12)f/s x 20zile x16h/zi x 3600s/h = 1.244.160kB ≈ 1,3TB
Echipând DVR-ul cu 2HDD x1TB se asigură o capacitate de arhivare de peste 30 zile.
c) Evaluare capacitate arhivare DVR3 si DVR4
Vom ține cont că la DVR3, respectiv DVR4 se conecteaza 13 camere video, iar restul
parametrilor sunt identici cu cei de la DVR1.
Capacitatea de stocare necesară pentru înregistrarea a 20 zile :
12kB/f x (12x6+1x12)f/s x 20zile x16h/zi x 3600s/h = 1.161.216kB ≈ 1,2TB
Echipând DVR-ul cu 2HDD x1TB se asigură o capacitate de arhivare de peste 33 zile.
39
4.Solutii pentru detectia si diagnoza parametrilor din instalatie
Pentru detecția și diagnoza parametrilor din instalație se pot aborda următoarele
soluții[11]
:
Diagnoză bazată pe modelul sistemului;
Diagnoză bazată pe inteligență artificială;
Diagnoză bazată pe analiza cauzală.
Diagnoză bazată pe modelul sistemului
O metodă de diagnoză des implementată este metoda de verificare a pragului, prin
care se monitorizează evoluția unui semnal specific din instalație, și se ia o măsură atunci
când semnalul a atins și depășit un prag dat. Această metodă, deși este o metodă simplu de
implementat prezintă si unele dezavantaje. Unul dintre ele este acela că pot apărea alarme
false atunci când este prezent zgomotul, variații ale intrării sau chiar când are loc schimbarea
punctului static de funcționare. Un alt dezavantaj este acela a apariției defectelor multiple
acest lucru datorându-se faptului că un singur defect prezent poate duce la depășirea valorilor
limită a mai multor semnale, făcând izolarea defectului mai dificilă.[11]
Pentru evitarea confruntării cu aceste dezavantaje se folosesc metode de diagnoză
bazate pe modelul sistemului. Un avantaj major al acestei abordări este acela că pentru
implementarea software a algoritmului de diagnoză nu este necesar un echipament hardware
suplimentar, software-ul poate fi implementat pe echipamentele inițiale ale instalației.Acest
tip de diagnoză este o metodă de localizare și determinare a defectelor unui sistem prin
compararea masurătorilor realizate a-priori pe instalație, deci prin generare de reziduuri
(indicator de defect sau măsură a stării de defect sau de funcționare corectă a procesului
monitorizat) și analiza acestora.[11]
Stuctura generală a unui sistem de diagnoză bazată pe model (sugerată inițial de către
[Chow EY, Wilsky AS, 1984])[15]
cuprinde două funcții principale:
Modelarea sistemelor cu defect;
Generarea reziduurilor pentru diagnoză.
Schema de principiu a metodei este[11]
:
Intrare Ieșire
reziduuri
Figura 4.1. Diagnoza defectelor bazate pe model
Sistem
Generare reziduuri
Decizie
40
Diagnoză bazată pe inteligență artificială
Acest tip de diagnoză bazat pe inteligență artificială folosește rețelele neuronale.
Rețelele nuronale s-au dovedit a fi foarte capabil în realizarea controlului și supervizarea
procelesor neliniare.Un dezavantaj major al aceste abordări cu rețele neuronale este acela că
modelul obținut este de tip black-box, neavând legătură cu realitatea fizică a procesului,
făcându-l dificil de interpretat. Soluția cea mai cunoscută în studierea comportamentului
neliniar al procesului, este aceea că procesul este impărțit în mai multe zone și se găsește câte
un model local liniar ce caracterizează fiecare zonă in parte. Aceste zone (regiuni) se numesc
regiuni fuzzy. Modelul global este obținut la final prin regruparea proporțională a ieșirilor
modelelor locale.[11]
Clasificarea modelor fuzzy:
Modele relaționale fuzzy sunt cele mai folosite pentru generarea de reziduuri și consta
în descrierea privind comportamentul procesului prin intermediul unei matrici
relaționale fuzzy.
Modele funcționale fuzzy ce au la bază submodelele locale pentru descrierea
comportamentului procesului în diverse puncte statice de funcționare.
Modele calitatice fuzzy.
Diagnoză bazată pe analiza cauzală
Pentru orice proces industrial se dorește funcționarea în condiții de siguranță și de
exploatare ușoară, ce sunt obținute prin adaugarea în funcționalitatea sistemului a unor
metode de supervizare avansate. Funcțiile acestor metode servesc la indicarea stărilor
procesului nedorite si nepermise cu scopul de a evita accidentele și pagubele materiale.[11]
O astfel diagnoză, bazată pe analiza cauzală (cauză-eveniment-defect) folosește
tehnici de detecție și diagnoză a defectelor cu arbori de defect, tehnici ce se aplică pe toată
durata funcționării sistemului, permițând o evaluare continuă a modelelor deduse din
arhitectura sistemului funcțional[17]
.
Testarea este reprezentată de un set de acțiuni si experimente, care sunt necesare
pentru măsurarea parametrilor caracteristici ai sistemului cu scopul de a decide dacă
parametrul măsurat se află intr-un domeniu setat inițial.Pe baza masurătorilor făcute pentru
intrările și ieșirile procesului și a modelului, reziduurile sunt generate și testele de detectare a
defectelor sunt bazate pe aceste reziduuri. Scopul principal este acela de a detecta defectele
dar și de a le localiza.[12]
Trebuie sa știm ce componentă a sistemului a fost afectată, care sunt efectele în cadrul
sistemului supravegheat , cum evoluează sistemul în cazul în care defectul nu este evitat, și
care sunt comenzile ce trebuie trimise la elementele de acționare pentru a avita apariția unor
reale pagube în sistem. Diagnoza defectelor este faza ce succede faza de testare, ceea ce
înseamna că trebuie determinat tipul defectului și cauza, după ce acesta a fost detectat și
localizat.[12]
În cadrul acestei lucrării, pentru diagnoză se folosește diagnoza bazată pe analiza
cauzală.
41
4.1 Prezentare algoritm cauzal pentru detecţie şi diagnoză
În cadrul anumitor procese, relația dintre cauze si defecte este una cunoscută sau
aproape cunoscută.Aceste informații a-priori pot fi reprezentate ca niște relații de cauzalitate:
cauze-evenimente-defecte.[17]
Pentru stabilirea cauzelor defectelor, trebuie efectuată analiza arborelui de defect,
începând cu defectele, trecând prin evenimentele intermediare pentru a ajunge la simptome,
sau efectuăm analiza arborelui de evenimente, începând cu motivele apariției defectelor.[16]
Analiza arborelui de defect propusă presupune că cauzele, evenimentele intermediare
și defectele pot fi reprezentate ca variabile binare ce caracterizează evoluția procesului și se
bazează pe o structură arborescent-cauzală asociată procesului supervizat și pe un operator de
parcurgere logică a structurii în vederea evaluării defectelor, exploatând astfel relațiile dintre
variabilele procesului.[13]
Algoritmul respectă următoarele ipoteze matematice prezentate și în [Alexandru
Fanea,2009-Teză de doctorat][11]
:
a) O variabilă a procesului este considerată in stare de defect atunci când valoarea
depășește valoarea maximă Lm, sau este sub valoare minima lm ( aparține intervalului
[lm,Lm]).
b) Variabilele ce definesc structura arborescent-cauzală au o reprezentare binară. O
variabilă fără defect are atribuită valoarea logică binară „0” iar o variabilă considerată
cu defect are atribuită valoarea logică binară „1”.
c) Existența a două sau mai multe cauze pentru un singur defect este aproape zero și
poate fi ignorată.
d) Schimbarea stării unui parametru aduce implicit schimbarea stării pentru toți
parametrii care depind cauzal de el.
e) Valori normale pentru un set de parametrii implica valori normale pentru parametrii
derivați din aceștia .
Considerând că instalația tehnologică este supervizată de echipamentul de detecție si
diagnoză de defecte, mulțimea variabilelor de instalație este v, unde :
v = u U x U y (4.1)
unde:
Vectorul u = (u1, ..., up) reprezintă variabilele de intrare care sunt cauzele posibile
de defect.
Vectorul x = (x1, ..., xn) reprezintă variabilele intermediare (evenimentele prin care
cauzele se propagă până la defecte).
Vectorul y = (y1, ..., ym) reprezintă variabilele de ieşire (defectele posibile).
Variabilele de intrare sunt cauze pentru variabilele de defect, variabilele intermediare
pot fi cauze sau defecte care definesc relații între toate variabilele procesului.Toate variabilele
procesului sunt determinate din cunoștințele a-priori despre procesul supervizat, realizându-se
astfel structura arborescent-cauzală.
42
Ecuația (4.1) poate fi scrisă mai pe larg astfel :
(v1,v2,....,vk)= (u1, ..., up) U (x1, ..., xn) U (y1, ..., ym) (4.2)
Pe multimea variabilelor v din instalatie , se introduce operatorul definit astfel:
Г(v)={vj / j=1,2,...s, s<k, k=dim(v)} (4.3)
Cuplul ),( vG este asociat cu procesul supervizat, astfel încât mulţimea de variabile
v reprezintă nodurile implicate în relaţia cauzală definită de . Pentru fiecare nod,
următoarele stări logice sunt asociate: "0" dacă variabila vi nu este în defect şi "1" dacă
variabila vj este în defect, unde:
)( iv reprezentă mulţimea de noduri determinată cauzal de starea variabilei vi.
)(1
jv reprezentă mulţimea de noduri care determină cauzal starea variabilei vj.
Starea nodului xi, care influenţează o colecţie de noduri (y1, y2, ..., yl), se stabilește
folosind relaţia :
xi=y1∩y2∩…∩yl (4.4)
Considerând funcţia )(1
ix , starea nodului reprezentat de variabila xi poate fi
evaluată cu relaţia:
xi=u1 U u2 U…U ul (4.5)
Relaţiile care pot fi evaluate aplicând relaţia de inter-influenţă dintre nodurile de
recepţie şi nodurile sursă sunt următoarele:
yj=n
i 1 xi , cu mj ,1 (4.6)
xl=p
r 1 ur , cu nl ,1 (4.7)
Relaţiile cauzale dintre variabilele procesului folosind calculul matricial sunt
următoarele:
x = B u (4.8)
y = A x (4.9)
unde :
uT = [u1 u2 … up ];
xT = [x1 x2 … xn ] ;
yT = [y1 y2 … ym ].
43
Matricile echilibrate de ponderare A şi B se reprezintă astfel:
matricea A corespunde funcţiei )(1
iy , unde i = (1,2,…,m) pe linie şi )( jx , cu
j = (1,2,… ,n) pe coloană.
matricea B corespunde funcţiei )(1
ix , unde i = (1,2,… ,n) pe linie şi )( ju , cu
j = (1,2,… ,p) pe coloană.
Elementele din A sunt :
1, DACA xj→yi
aij= (4.10)
0, ALTFEL
Elementele din B sunt :
1, DACA uj → xi
bij= (4.11)
0, ALTFEL
Algoritmul astfel prezentat este tratat teoretic pe un exemplu matematic în
subcapitolul 4.3.1 și implementat software vizual cu rezultatele în simulare prezentate în
capitolul 5.
44
4.2. Proceduri logice folosite pentru implementare
Procedura de diagnoză și detecție a defectelor determină cauza care a produs defectele
în instalație și îi da posibilitatea operatorului uman să intervină asupra parametrilor ce se află
în alarmă.[12]
Algoritmul implementat și folosit pentru diagnoza și detecția defectelor în instalație
urmărește următoarele etape[11]
:
Varibilele de ieșire [y1 y2 … ym ] (cu stările binare:”0”-normal, “1”-anormal sau defect)
se măsoară și se compară cu limitele date de modelul procesului.Evaluarea se face
ciclic.
Evaluarea ciclică continuă dacă procesul nu prezintă defecte pe instalație adică yi=0
( mi ,1 ).
Dacă yi=0 ( mi ,1 ) , stările nodurilor din )(1
iy sunt verificate și nodurile xj sunt
localizate.
Prin calcularea lui )(1
ix =ul ,se determină cauzele ul iar valorile astfel determinate
primesc valoarea “1”.
Algoritmul se oprește după ce se verifică toate variabilele ul( pl ,1 )
și dacă sistemul de supervizare decide oprirea instalației.
45
4.3. Detecţie şi diagnoză-implementare în sistemului integrat de securitate
Pentru o susținere practică a algoritmului teoretic prezentat mai sus și pentru
prezentarea rezultatelor obținute când algoritmul este aplicat sistemelor reale, am integrat
algoritmul în subsistemul de detecție și semnalizare incendiu din cadrul capitolului 3.
Echipamentele supervizate vor fi detectoarele optice de temperatură, ce detectează
acumulările de căldură rezultate în urma unui început de incendiu. Supervizând acești
parametrii se dorește supervizarea temperaturilor precizate în modelul procesului, pentru a
evita eventualele incendii din cadrul supermarket-ului.În cadrul capitolului 3, când s-a realizat
proiectarea subsistemului de detecție, alarmare și semnalizare incendiu s-au folosit 36 de
detectoare de temperatură.Pentru o simplificare a numărului de variabile o sa folosim doar 8
dintre aceste detectoare (1F16-1F24).
4.3.1.Determinarea modelului cauzal pentru detecţie şi diagnoză
Vectorul variabilelor de ieșire este: y=[y1 y2 … y8 ].Aceste valori se măsoară cu o
anumită perioadă de eșantionare aleasă corespunzător și pentru fiecare set de valori, se poate
calcula valoarea reziduurilor și defini o valoare de prag.Depășirea acestei valori va indica un
defect identificat în model.
Structura cauzală a modelului ales pentru procesul supervizat (subsistemul de detecție
și semnalizare incendiu) cu un arbore de defect se poate reprezenta ca în figura 4.1.
Figura 4.2. Configurația cauzal-arborescentă pentru instalație
46
4.3.2. Analiza rezultatelor de detecţie şi diagnoză
Se ia un exemplu de măsurători:
y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8
26 31 23 25 25 18 25 26
Tabel 4.1.Exemplu măsurători
Detectoarele de temperatură alese, conform specificațiilor tehnice detectează
temperaturi în intervalul -10-700C. Temperatura din zona supervizată trebuie să fie pe toată
durata zilei în jur de ~250C. Modelului definit determină valori anormale ale reziduurilor ,
pentru un prag al reziduurilor de 5. Se poate observa și din tabel când un parametru are o
valoare normală sau nu.Rezultatul comparației dintre pragul rezidual si valoarea variabilei
masurate este dat în tabelul următor:
1 2 3 4 5 6 7 8
N A N N N A N N
Tabel 4.2.Verificarea stărilor parametrilor
În tabelul 4.2, primul rând reprezintă numărul specific fiecărei variabile care este
comparată cu pragul rezidual, iar al doilea rând reprezintă rezultatul comparației: N -Normal,
A-Anormal. Analizând tabelul ne dăm seama că parametrii (2) și (6) sunt afectați de erori iar
ceilalți parametrii sunt în stare normală.
Putem astfel reprezenta starea vectorului ieșirilor:
yT=[0 1 0 0 0 1 0 0] (4.14)
Făcând analiza arborelui de defect pe structura (4.2), se pot scrie următoarele matrici
ce caracterizează configurația:
A=
0001
0011
0101
0010
0010
1000
1100
1000
B=
001
101
010
100
Matricea A stabilește relația dintre variabilele supervizate de ieșire y și variabilele
intermediare x.Valoarea „1” a unui element aij înseamnă că relația dintre două elemente din y
și x există.
47
Matricea B stabilește relația dintre variabilele intermediare x și cauzele ce pot provoca
defectele din vectorul y și anume u.
Ca rezultat în urma parcurgerii algoritmului , folosindu-ne de informațiile date de
vectorul y, și de matricile A și B, se poate scrie vectorul matricilor intermediare:
xT=[0 1 0 0] (4.15)
și cu un nivel mai sus, se poate scrie vectorul cauzelor:
uT=[0 1 0] (4.16)
Figura 4.3. Evaluarea defectelor și cauzelor de defect pentru instalație
Algoritmul ne permite deci să stabilim cauza unică de avarie u2 (partea de diagnoză)
pentru starea de avarie a ieșirilor y2 și y6 identificate ca ieșiri cu defect (partea de detecție),
prin prelucrarea algebrică a reprezentării cauzale din Figura 4.1.
Rezultatele au fost obținute și în simulare, folosind un program de supervizor elaborat
pentru funcția de diagnoză prezentat în capitolul 5.
48
5.Rezultate în simulare
Algoritmul prezentat este implementat software folosind un mediu de programare
vizual din pachetul Visual Studio 2010 și anume C#.
Variabilele supervizate din vectorul y , returnate de algoritmul de diagnoză a defectelor
sunt datele de intrare pentru algoritmul de detectie a defectelor.
În cadrul aplicației, inițial pe instalație nu există nici un defect, aceasta funcționeaza în
parametri normali, valorile pentru variabilele din vectorul de defecte y sunt setate inițial cu
valoare 250C (valoarea temperaturii normale din incintă), pagina aferentă este:
Figura 5.1. Configurația cauzal-arborescentă în aplicație
Se pot observa cei 3 vectori: y (orange), x (verde) și u (albastru), care inițial au
valoarea binară 0 (valoare în stare “normală).Se pot schimba valorile variabilelor vectorului
de defecte y folosind căsuțele de up and down și pentru a actualiza valorile variabilelor se
apasă butonul Actualizare. În momentul când un defect este localizat (valoarea initiala –
valoarea actualizată depășește pragul rezidual de 5) algoritmul găsește cauza defectului
folosind structura arborescent cauzală.
De exemplu (1), au fost setate valorile din subcapitolul 4.3.2 , aplicația generând
urmatorul rezultat:
49
Figura 5.2. Evaluarea defectelor și cauzelor de defect pentru exemplu 1
După cum se poate observa, valorile vectorilor y, x și u sunt aceleași ca și în calcule.
Se detectează cauza ce a adus la apariția defectelor y2 și y3 și anume u2 cu x2 variabilă
intermediară.
Un alt exemplu (2) ar putea fi:
Figura 5.3. Evaluarea defectelor și cauzelor de defec pentru exemplu 2
50
6.Concluzii
În cadrul lucrării am tratat 2 subiecte majore și anume: proiectarea sistemului integrat
de securitate pentru un hyper-market, având în componența sa mai multe subsisteme
(subsistemul de detecție și semnaliare la incendiu, subsistemul de securitate anti-efracție și de
control al accesului, subsistemul de supraveghere cu televiziune cu circuit închis și
subsistemul de management integrat) și gasirea de soluții pentru detecția și diagnoza
parametrilor defecți din instalație.
Am prezentat în mod general noțiunile teoretice și apoi le-am exemplificat prin
metodele și echipamentele folosite pentru proiectare.
Am abordat, pe scurt mai multe soluții pentru detecție si diagnoză a parametrilor
defecți din instalație (Diagnoză bazată pe modelul sistemului, Diagnoză bazată pe inteligență
artificială, Diagnoză bazată pe analiza cauzală ) și am ajuns la concluzia că diagnoza bazată
pe model este o metodă preferată pentru detecția defectelor având doua etape principale:
generarea reziduurilor și luarea deciziilor.
Funcția de detecție și diagnoză a defectelor, pentru orice proces tehnologic , este
asignată nivelului ierarhic superior de decizie.
Am prezentat teoretic algoritmul de detecţie şi diagnoză propus și în lucrarea
[Alexandru Fanea,2009-Teză de doctorat], bazat pe o structură arborescent-cauzală asociată
procesului supervizat şi pe utilizarea unui operator de parcurgere logică a structurii , cu
ajutorul căruia se găsesc parametrii defecți din instalație.
După o tratare a algoritmului și o abordare matematică pe baza unui exemplu, am
implementat ideea de bază a algoritmului într-un program software realizat într-un limbaj de
programare vizual (C#) care respectă algoritmul și detectează defectele din instalație în timp
real.
51
7.Bibliografie
[1]Adrian Rocșa,2012- Manual de curs Proiectant Sisteme de securitate, Sistemul de
securitate.
[2]Ingineria Calculatoarelor-O abordare o abordare din punct de vedere fiabilistic a științei
calculatoarelor.
[3]Silviu Clep ,2012 -Manual de curs Proiectant Sisteme de securitate, Proiectarea sistemelor
de monitorizare a echipamentelor de detecție a alarmelor.
[4]Aurel Catrinoiu,2012- Manual de curs Proiectant Sisteme de securitate, Proiectant sisteme
de securitate, Cunoașterea Legislației Incidente.
[5]Cristian Șoricuț ,2012- Manual de curs Proiectant Sisteme de securitate, Reglementări
tehnice: Instalații de detecție și alarmare la incendiu principiu de proiectare.
[6]Laurențiu Popescu,2012-Manual de curs Proiectant Sisteme de securitate, Sisteme de
Securitate antiefracție și protecție perimetrală.
[7]Viorel Tuleș, 2012-2,2012- Manual de curs Proiectant Sisteme de securitate, Noțiuni
introductive:Curs Control Acces Proiectant.
[8]Viorel Tuleș, 2012-1,2012- Manual de curs Proiectant Sisteme de securitate, Noțiuni
introductive:Sisteme de televiziune cu circuit inchis.
[9] Viorel Tuleș, 2012-3,2012- Manual de curs Proiectant Sisteme de securitate, Curs
Proiectare:Sisteme de televiziune cu circuit inchis.
[10]Daniel Popescu,2012- Manual de curs Proiectant Sisteme de securitate, Norme generale
pentru instalațiile de curenți slabi.
[11]Alexandru Fanea,2009-Teză de doctorat: Contribuţii la conducerea eficientă a proceselor
termoenergetice. Comandă supervizată şi diagnoză de proces.
[12] Ciubotaru B, Fanea A, 2005-1,2005 – Fault diagnosis for alarm management in
industrial processes, Proceedings of IMACS 2005.
[13] Ciubotaru B, Fanea A, 2005-2,2005 – Fault diagnosis in industrial processes,
Proceedings of IMAACA 2005.
[14] Condur G, Ciubotaru B, Fanea A, 2009 – Gestion des alarmes et diagnostic dans les
installations industrielles, CIFA, Bucarest.
[15] Chow EY, Wilsky AS, 1984-Analytical Redundancy and the Design of Robust Failure
Detection Systems, IEEE Trans. On Automatic Control Vol. 29.
[16] Åslund J, Biteus J, Frisk E, Krysander M şi Nielsen L, 2005– A systematic inclusion of
diagnosis performance in fault tree analysis, Proceedings IFAC 16th Triennial World
Congress.
[17] Papadopoulos Y, Grante C, Grunske L şi Kaiser B, 2005- Continuous Assessment of
Designs & Re-use in Model-based Safety Analysis, Proceedings IFAC 16th Triennial World
Congress.
[18] Lupu C, Petrescu C, Alexandru M, Mateescu M, Popescu D, 2004 – Sisteme de
conducere a proceselor industriale, Ed. Printech.
[19] Tertişco M, Popescu D, Jora B, 1984 – Automatizări industriale continue, Ed.
Politehnica.
[20]Tertişco M, Popescu D, Jora B, Russ I, 1991- Automatizări industriale continue, Ed.
Didactică şi Pedagogică, Bucureşti.
[21] Isermann R, 1997 – Supervision, fault-detection and fault-diagnosis methods – an
introduction, Control Engineering.
[22] Isermann R, 2006 – Fault-Diagnosis Systems, Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
52
8.ANEXA A –Amplasarea Echipamentelor subsistemelor
ANEXA A1- Amplasarea echipamentelor subsistemului de detecție și
semnalizare incendiu
53
ANEXA A2- Amplasarea echipamentelor subsistemului de securitate
antiefracție și de control electronic al accesului și TVCI
56
9.Anexa B- Aplicație software
Aplicația implementată conține clasele: Circle, GrapfPanel, MaineFrame și clasa
principală Program. În această anexă au fost adaugate părți din cod cu anumite rutine.
Clasa Circle:
1. using System; 2. using System.Collections.Generic; 3. using System.Linq; 4. using System.Text; 5. using System.Drawing; 6. using System.Windows.Forms; 7. 8. namespace DiplomaAgain 9. { 10. class Circle 11. { 12. private int radius; 13. 14. /* Coordonatele cercului */ 15. private Point origin; 16. 17. private int value; 18. 19. private int penWidth; 20. private Color color, startColor; 21. private Brush brush; 22. 23. private Panel panel; 24. private Graphics g; 25. 26. 27. public Circle(Point origin, int radius) 28. { 29. this.origin = origin; 30. this.radius = radius; 31. this.color = Color.Black; 32. this.brush = new SolidBrush(this.color); 33. this.penWidth = 5; 34. this.value = 0; 35. 36. } 37. 38. public void setColors(Brush brush, Color color) 39. { 40. this.brush = brush; 41. this.color = color; 42. } 43. 44. public void setColor(Color color) 45. { 46. this.brush = new SolidBrush(color); 47. this.color = color; 48. } 49. 50. public Point getOrigin() 51. { 52. return origin; 53. } 54. 55. public int getRadius() 56. { 57. return radius; 58. }
57
59. 60. public void setPenWidth(int width) 61. { 62. this.penWidth = width; 63. } 64. 65. public void setValue(int value) 66. { 67. this.value = value; 68. } 69. 70. public void redraw() 71. { 72. panel.Refresh(); 73. } 74. 75. public void draw(Graphics g, Panel panel) 76. { 77. Pen myPen = new Pen(color, penWidth); 78. Pen xPen = new Pen(color); 79. 80. Font drawFont = new Font("Arial", 8, FontStyle.Bold); 81. StringFormat sf = new StringFormat(); 82. 83. this.g = g; 84. this.panel = panel; 85. sf.LineAlignment = StringAlignment.Center; 86. sf.Alignment = StringAlignment.Center; 87. 88. g.DrawEllipse(myPen, origin.X, origin.Y, radius, radius); 89. g.FillEllipse(brush, origin.X, origin.Y, radius, radius); 90. g.DrawString("" + value, drawFont, Brushes.White, new Rectangle(this.get
Origin(), new Size(this.getRadius(), this.getRadius())), sf); 91. } 92. 93. 94. } 95. }
Clasa GraphPanel:
1. using System; 2. using System.Collections.Generic; 3. using System.Linq; 4. using System.Text; 5. using System.Drawing; 6. using System.Windows.Forms; 7. using System.Drawing.Drawing2D; 8. 9. namespace Diploma 10. { 11. class GraphPanel : System.Windows.Forms.Panel 12. { 13. private static int[,] A = new int[,]{ 14. {1, 0, 0, 0}, 15. {1, 1, 0, 0}, 16. {1, 0, 0, 0}, 17. {0, 0, 1, 0}, 18. {0, 0, 1, 0}, 19. {0, 1, 0, 1}, 20. {0, 0, 1, 1}, 21. {0, 0, 0, 1} 22. }; 23. 24. private static int[,] B = new int[,]{ 25. {1, 0, 0},
58
26. {0, 1, 0}, 27. {1, 0, 1}, 28. {0, 0, 1} 29. }; 30. 31. private static double[,] invA = new double[,]{ 32. {0.4194, 0.1613, 0.4194, -0.0323, -0.0323, -
0.1613, 0.0645, 0.0968}, 33. {-0.2581, 0.5161, -0.2581, 0.0968, 0.0968, 0.4839, -0.1935, -
0.2903}, 34. {-0.0323, 0.0645, -0.0323, 0.3871, 0.3871, -0.0645, 0.2258, -
0.1613}, 35. {0.0968, -0.1935, 0.0968, -0.1613, -
0.1613, 0.1935, 0.3226, 0.4839} 36. }; 37. 38. private static double[,] invB = new double[,]{ 39. {0.6667, 0, 0.3333, -0.3333}, 40. {0, 1, 0, 0}, 41. {-0.3333, 0, 0.3333, 0.6667} 42. }; 43. 44. private static int U_SIZE = 3; 45. private static int X_SIZE = 4; 46. private static int Y_SIZE = 8; 47. 48. private static Color U_COLOR = Color.Blue; 49. private static Color X_COLOR = Color.Green; 50. private static Color Y_COLOR = Color.Orange; 51. 52. private static int Y_DEFAULT_VALUE = 25; 53. 54. private int[] u; 55. private int[] x; 56. private int[] y; 57. private int[] yValues; 58. private NumericUpDown[] ySpinners; 59. private Circle[] circles; 60. 61. private Pen arrowPen; 62. 63. private MainFrame frame; 64. private Button validateButton; 65. 66. private int radius = 20; 67. 68. 69. public GraphPanel(MainFrame frame) 70. : base() 71. { 72. this.frame = frame; 73. this.DoubleBuffered = true; 74. 75. u = new int[U_SIZE]; 76. x = new int[X_SIZE]; 77. y = new int[Y_SIZE]; 78. yValues = new int[Y_SIZE]; 79. 80. 81. 82. 83. private void yValuesChanged(object sender, EventArgs e) 84. { 85. var spinner = sender as NumericUpDown; 86. yValues[Int32.Parse(spinner.Name)] = (int)spinner.Value; 87. } 88. 89. private double[,] matrixMultiplication(double[,] a, double[,]b)
59
90. { 91. double[,] result = new double[a.GetLength(0), b.GetLength(1)]; 92. 93. for (int i = 0; i < a.GetLength(0); i++) 94. { 95. for (int j = 0; j < b.GetLength(1); j++) 96. { 97. result[i, j] = 0; 98. for (int k = 0; k < b.GetLength(0); k++) 99. { 100. result[i, j] += a[i, k] * b[k, j]; 101. } 102. Console.WriteLine(); 103. } 104. } 105. 106. return result; 107. } 108. 109. private void printMatrix(double[,] matrix) 110. { 111. for (int i = 0; i < matrix.GetLength(0); i++) 112. { 113. for (int j = 0; j < matrix.GetLength(1); j++) 114. { 115. Console.Write("{0} ", matrix[i, j]); 116. } 117. Console.WriteLine(); 118. } 119. } 120. 121. 122. 123. } 124. }
Clasa Program:
1. using System; 2. using System.Collections.Generic; 3. using System.Linq; 4. using System.Windows.Forms; 5. 6. namespace Diploma 7. { 8. static class Program 9. { 10. static void Main() 11. { 12. Application.Run(new MainFrame()); 13. } 14. } 15. }