Poradna: Jak na EZS (PZTS) díl 3. – Ústředny 1.část

V předcházejících článcích v rubrice týkající se EZS jsme řešili zdroje hrozeb pro nemovitost a proč EZS a pokračovali jsme technologiemi v detektorech pohybu.

Dnes Miloš Tesař popisuje nejdůležitější prvek systému, ústřednu, neboť ta nám primárně limituje vlastnosti celého systému a zároveň je nejdražší na výměnu. Dozvíte se, jaké jsou dnes využívané topologie instalací (zapojení), jejich výhody a nevýhody a navážeme částí týkající se samotných ústředen, kde probereme napájení ústředny, jak fungují a co dělají smyčky (zóny), počet prvků v ústřednách a jak a čím systém ovládat a spravovat.

OBSAH

    1.1 Bezdrátové systémy

    1.2 Drátové systémy

    1.3 Hybridní systémy

2) Ústředna – Základní stavební kámen PZTS

    2.1 Zdroj

    2.2 Smyčky/Zóny

    2.3 Počet prvků

    2.4 Ovládání a správa systému

        a) Skupiny detektorů

        b) Uživatelé

        c) Časovače

    2.5 Hodiny a deník událostí

3) Shrnutí

PZTS ( Poplachový Zabezpečovací a Tísňový Systém), dříve známý jako EZS, je technický systém, který zjišťuje a předává informaci o situaci v chráněném prostoru. Nejedná se tedy o ochranu v pravém slova smyslu, ale o systém detekce a hlášení narušení hlídaného prostoru, jehož základním stavebním kamenem je „ Ústředna“. Abychom mohli vybrat a porovnávat ústředny různých výrobců mezi sebou, je nutné si ujasnit, jakou metodu propojení jednotlivých komponentů v objektu chceme, resp. co zakreslil projektant či co nám prostředí, požadavky a normy na stupeň zabezpečení umožňují.

1) ZPŮSOBY PROPOJENÍ KOMPONENTŮ (TOPOLOGIE instalace)

Stejně jako se vyvíjí technologie v jiných oborech, tak i u PZTS došlo během posledních dekád k rozšíření možností propojení prvků PZTS, a to zejména v oblasti bezdrátových technologií, díky čemu lze systémy instalovat širšímu spektru zákazníků. Podle způsobu propojení jednotlivých komponentů můžeme systémy rozdělit na:

1.1 Bezdrátové systémy

1.2 Drátové systémy

1.3 Hybridní systémy

1.1 BEZDRÁTOVÉ SYSTÉMY

Výhodou čistě bezdrátových systémů je snadná a rychlá instalace, kterou mohou provádět i osoby bez elektrikářských znalostí díky absenci propojovacích kabelů, což je výhodné pro instalace v již zabydlených rodinných domech, firmách, památkově chráněných budovách či všude jinde, kde je použití kabelů komplikované, ekonomicky nevýhodné, či nepřípustné.

Z principu však mají bezdrátové systémy i řadu omezení a slabých míst. Jako první je omezený dosah mezi prvky, který není tak patrný při použití drátových systémů. Ačkoliv existují různá řešení, jak dosah prodloužit, stále je to významné omezení při použití. Někteří výrobci používají rádiové sítě typu mesh, to znamená, že každý prvek je zároveň opakovačem signálu, zatímco jiní používají samostatné prodlužovače dosahu „extendery“. Nicméně všechna tato řešení mají svoje technologická omezení, se kterými je potřeba vždy počítat. Největším omezením, je fakt, že reálný dosah nelze předem definovat, jelikož je hodně závislý na konkrétním prostředí, umístění prvků atd. Vybavení prostoru nábytkem, či změna jeho pozic může též významně ovlivnit dosah systému.

Dalším slabým místem bezdrátové technologie je snadnost rušení. Jednak může být systém rušen nějakou jinou technologií provozovanou v daném objektu, nebo může být úmyslně zarušen případným pachatelem.

Další daní za ušetřené kabely je nutnost kontroly a pravidelné výměny baterií v jednotlivých komponentech bezdrátového systému. Sice dnešní moderní bezdrátové technologie dramaticky snížily energetickou spotřebu prvků, nicméně je potřeba počítat s výměnou baterií jednou za 3-7 let, dle výrobce, a dle četnosti pohybu a používání.

Zásadní nevýhodou je také omezení použitelných prvků v systému pouze na nabídku, kterou nabízí výrobce ústředny a nelze tak kombinovat prvky různých výrobců, a to z důvodu neexistence univerzálního rádiového komunikačního standardu.

1.2 DRÁTOVÉ SYSTÉMY

Od prvopočátku se u elektronických systémů používá pro vzájemné propojení jednotlivých prvků vodiče. Používají se běžné instalační slaboproudé stíněné kabely s potřebným počtem vodičů, které se sdružují po dvojicích do takzvaných párů. Existuje široká nabídka těchto kabelů nabízející různý počet páru v kabelu, různé průřezy a provedení jak vodičů, tak stínících a ochranných vrstev kabelů. Pro datové sběrnice je důležité, aby kabely měly páry s požadovaným krutem, tzv. „kroucené páry“. Výrobci zabezpečovacích systémů též nabízejí vlastní vhodné kabely pro své systémy, takže výběr je opravdu široký.

Při konvenčním způsobu zapojení se výstupy jednotlivých detektorů zapojují do vstupů ústředny jako elektrická smyčka. Dnešní ústředny umí pracovat s různým typem zapojení těchto detekčních smyček NC, NO, EOL, DEOL. Nejpoužívanější je zapojení DEOL se dvěma zakončovacími odpory, které umožňuje na jedné detekční smyčce rozlišovat 3 různé stavy (klid, poplach, sabotáž).

Většina ústředen má pevně definovanou hodnotu odporů, ale tuto vlastnost ulehčují výrobci detektorů tím, že vybavují své detektory volitelným nastavením hodnoty těchto odporů přepínatelným switchem přímo na detektoru, či mají předpřipravené zásuvné moduly odporových sad.

Flexibilnější výrobci ústředen naopak umožňují nastavit hodnotu použitých odporů v čidle na straně ústředny tj., vždy je k dispozici nějaké řešení pro usnadnění vzájemného propojení.

Nenahraditelnou výhodou konvenčního zapojení je jeho univerzálnost. Nejsme zde limitováni žádnou omezenou nabídkou detektorů jednoho výrobce, ale můžeme připojovat jakékoliv zařízení jehož výstupem je bezpotenciálový kontakt.

Existuje široká nabídka speciálních detektorů ať už z oblasti bezpečnostní jako jsou speciální venkovní detektory pohybu, sofistikovaná detekce kamerového systému nebo z oblasti detekce požáru, různých plynů nebo výstupu jiných technologických celků, jejichž informaci potřebujeme dostat do našeho systému (např. informace o poruše topení/klimatizace atd.) a není jiný způsob zapojení než konvenčním způsobem, proto se s řešením konvenčního zapojení budeme i nadále setkávat a je dobré tento způsob zapojení znát.

U menších systémů, bývá zvykem instalovat jeden kabel od každého prvku (detektor/ klávesnice/ siréna) do ústředny.

Takovéto topologii se říká „hvězdicová“, protože kabeláž tvoří různě velké hvězdice.

Protože je nepraktické v rozsáhlých systémech tahat všechny kabely od detektorů k ústředně, osvědčil se „ sběrnicový“ koncept topologie s distribuovanými moduly zvanými „ koncentrátory“ někdy zvané „expandéry“ či „vstupně výstupní moduly“. Tento koncept má též výhodu modularity, kdy systém může být vybaven patřičným počtem koncentrátorů, podle skutečné velikosti. Další výhodou je možnost používat koncentrátory s přídavnými napájecími zdroji, což umožní používat kabely s menším průřezem a ústřednu se slabším napájecím zdrojem.

Na tuto systémovou sběrnici se též připojují další nezbytná systémová zařízení, jako jsou ovládací klávesnice, sirény, synoptická tabla, různé moduly silových výstupů atd.

Výsledkem je potom „stromová topologie“ kabeláže, která kombinuje „sběrnicovou a hvězdicovou topologii“.

Jelikož neexistuje společný komunikační protokol pro sběrnice, nelze kombinovat systémové prvky jako jsou klávesnice, koncentrátory atd. různých značek navzájem.

Čistě sběrnicová topologie

Někteří výrobci si tak oblíbili kouzlo sériové sběrnice, že vynechali koncentrátory s konvenčními smyčkami a veškeré detektory připojují rovnou na tuto sběrnici. Toto řešení šetří kabely, protože používá jeden průběžný kabel, který vede z ústředny k prvnímu prvku a pokračuje dál k dalšímu prvku atd. Na druhou stranu, při tomto zapojení hrozí, že při závažné poruše jednoho prvku, dojde k celkovému výpadku celého systému.

Nevýhodou dále je, že lze připojovat opět pouze prvky konkrétního výrobce ústředny a tím jsme opět omezeni ve výběru detektorů. Je to obdobné jako při používání rádiových (bezdrátových) prvků.

1.3 HYBRIDNÍ SYSTÉMY

V současné době umožňují výrobci kombinaci jak drátových prvků, tak rádiových v jednom systému. Taková řešení se obvykle nazývají jako Hybridní.

2) Základní stavební kámen PZTS – ÚSTŘEDNA

Ústředna je zařízení, které se skládá z několika funkčních celků, které poskytují a zajišťují systému požadované vlastnosti a funkcionality.

2.1 ZDROJ

Prvořadým úkolem ústředny je zajišťovat napájení, jak pro své vlastní obvody, tak pro připojené periferie. Toto zajištují obvody napájecího zdroje, který může být součástí celku, nebo je tvořen samostatnou jednotkou. Zdroj také musí zajistit dobíjení záložního akumulátoru, který je nezbytný pro zajištění nepřetržitého napájení systému i při výpadku elektrické energie z 230V AC sítě.

Při plánování zdroje pro zabezpečovací systém je třeba vzít v úvahu:

a) Počet prvků, jejich druh a spotřebu každého z nich, abychom získali informaci o proudové spotřebě jak v klidu, tak maximální při poplachu.

b) Velikost a kapacitu záložní baterie, neboť ji bude třeba dobíjet na plnou kapacitu. Při návrhu záložní baterie uvažujeme spotřebu celého systému a požadovaný čas zálohování (autonomie)

c) Požadovaný stupeň zabezpečení, neboť v normě je předepsáno, jakou minimální dobu musí systém zůstat funkční a jak rychle se musí záložní baterie dobít zpět na maximální kapacitu.

Tyto faktory nám ovlivní, jaký typ ústředny zvolíme. Menší ústředny nemívají tak silné napájecí zdroje, jako ty větší, i když by dostačovala jejich kapacita pro připojení prvků či počet smyček.

Jelikož se záložní baterie většinou umisťují do krytu ústředny, velikost ústředen bývá přímo úměrná velikosti zdroje a záložní baterie.

2.2 SMYČKY (ZÓNY)

Dalším parametrem určujícím maximální velikost systému je maximální počet smyček nebo zón, který je ústředna schopna spravovat.

Pojem smyčka vychází z technického konvenčního zapojení detektoru, viz předchozí část článku, do elektrického obvodu-smyčky. Jelikož se dnes používají i další způsoby připojení detektorů k ústředně (rádiové nebo na sériové sběrnici) setkáváme se často s pojmem ZÓNA. V principu to odpovídá jednomu detektoru, který střeží určitou zónu objektu což je specifická oblast nebo část prostoru, která je monitorována zabezpečovacím systémem. Každá zóna odpovídá určitému detektoru nebo skupině detektorů, které hlídají určité místo, jako jsou okna, dveře, místnosti nebo jiné části objektu.

Zjednodušeně lze říci, že maximální počet smyček/zón odpovídá maximálnímu počtu detektorů, které lze k ústředně připojit. Pokud budeme ctít zásadu, že na jednu smyčku připojujeme maximálně jeden detektor.

2.3 POČET PRVKŮ

U drátových systémů s čistě sběrnicovou topologií (průběžný kabel) a bezdrátových systémů se nesetkáváme s maximálním počtem smyček/zón jako u systémů s konvenčním připojením smyček, ale bývá udáván maximální počet prvků.

Je tak složitější, porovnávat systémy různých výrobců, jelikož počet smyček/zón není to samé jako počet prvků.

Počet smyček/zón jasně říká kolik detektorů lze připojit. Další prvky jako klávesnice, sirény a jiné moduly jsou počítány zvlášť. U maximálního počtu prvků v systému je to kombinace všech typů periférií.

Příklad:

Ústředna s maximálním počtem 50 smyček/zón, může mít připojeno 50 detektorů + 3 klávesnice + 3 sirény + 10 rádio klíčenek,

Zatímco ústředna s maximálním počtem 50 prvků může mít připojeno pouze 34 detektorů, pokud bude mít stejný počet ostatních periférií.

2.4 OVLÁDÁNÍ A SPRÁVA SYSTÉMU

Pro uživatele je důležité, aby mohl systém snadno kontrolovat a ovládat, tj. aby mohl snadno zjistit aktuální stav jednotlivých částí systému, zda jsou v pořádku jak primární zdroje energie (AC230V) tak záložní zdroj v podobě baterie. Dále zda není detekována žádná porucha a v jakém stavu jsou jednotlivé smyčky/zóny/detektory. Pokud je vše v pořádku uvede uživatel systém do požadovaného režimu střežení, případně mimo střežení.

K ovládání systému se používají převážně tlačítkové ovládací klávesnice s LED signalizací, klávesnice se zobrazovacím LCD displejem nebo dnes také dotykové LCD displeje, které sdružují jak klávesnici, tak signalizační LED.

Pro ovládání systémů zmíníme 3 důležité parametry:

A) SKUPINY DETEKTORŮ

Aby bylo možné vytvořit různé režimy pro střežení, jsou ústředny připraveny vytvářet různé skupiny smyček/zón/detektorů, které následně uživatel zapíná nebo vypíná do/ze střežení.

Například:

Pokud uživatel opouští dům, chce, aby střežily všechny detektory. Pokud je uživatel večer doma, omezí střežení pouze na obvodové detektory a vnitřní pohybové detektory nestřeží, či aby střežily obývací pokoj, ale nestřežily horní patro, ve kterém spí.

Toto lze nastavit vytvořením dvou množin smyček/zón/detektorů, které se u výrobců nazývají skupiny/sekce/programy/grupy, ale význam je stejný.

Jedna množina bude obsahovat všechny detektory a bude se nazývat třeba „DEN“, druhá množina bude obsahovat pouze magnetické kontakty na oknech a bude se nazývat „NOC“.

Uživatel ovládá systém tak, že uvede do střežení požadovanou přednastavenou množinu detektorů…např.: Zapne „Sekci DEN“

Ústředny se opět liší v počtu množin, které lze nadefinovat. Většinou se setkáváme se 4-6-8-16-32 a výjimečně i 64 skupin, které ústředna umožňuje vytvořit.

B) NASTAVENÍ UŽIVATELŮ

Pro autorizaci přístupu se většinou používá uživateli vytvořený kód, RFID klíčenka, případně rádio klíčenka. U moderních systémů se setkáváme i s možností využití otisků prstů.

Při používání RFID klíčenek/karet je potřeba brát v úvahu, že v zájmu bezpečnosti většinou výrobce technicky omezuje použitelnost obecných médií a je potřeba používat čipy/karty dodávané výrobcem systému. Pokud toto omezení není, vždy doporučujeme nejprve média, která chceme použít, vyzkoušet, že opravdu s daným typem zařízení spolupracují. V této oblasti totiž existuje na trhu mnoho typů, které se mohou lišit pracovní frekvencí (125kHz nebo 13,56Mhz) způsobem modulace, způsobem čtení a mnoha dalšími rozdílnými parametry.

Rádioklíčenky jsou stejně jako ostatní bezdrátové prvky vždy omezeny na nabídku výrobce systému.

U větších systémů, jsou k dispozici přístupové funkce a ústředna tak zastává i funkci přístupového systému a může ovládat například odemykání dveří. Pro takové využití je důležité mít dostatečnou maximální kapacitu uživatelů v systému. Dále je potřeba mít možnost nastavit různá uživatelská práva jednotlivým uživatelům jako například, které skupiny zón může uvést do/ze střežení, které dveře může otevřít atd.

C) ČASOVAČE

Ve většině případů bývá ovládací klávesnice umístěna uvnitř střeženého prostoru. Tato koncepce vyžaduje alespoň dva časovače pro ovládání. Jeden pro odchodový čas a jeden pro příchodový čas, aby nedošlo po uvedení do střežení ihned k poplachu a stejně tak při příchodu, aby byl čas odkódovat. Dále je potřeba třetí časovač na spuštění poplachových výstupů – sirén. Pokud již dojde k poplachu, aby sirény nehoukaly až do odstřežení, ale přestaly houkat po předem nastaveném čase.

Toto jsou základní časovače, které musí mít každá ústředna. Dnešní systémy ale nabízejí mnohem více časovačů, které lze využít pro různé automatizované funkce. Např. automatické uvedení systému do střežení každý den po pracovní době, nebo automatické zapínání/vypínaní osvětlení atd…

2.5 HISTORIE – Hodiny a deník událostí

V dnešních zabezpečovacích systémech je požadováno uchovávat v nevymazatelné paměti definovaný počet posledních událostí s časovým údajem, kdy k události došlo. To zajišťují obvody reálného času a paměť systému, což je zároveň jeden z parametrů, kterým můžeme porovnávat ústředny mezi sebou a posuzovat jejich vhodnost pro naši aplikaci.

U rozsáhlých systémů, které využívají hodně automatizačních funkcí je vhodné mít velkou paměť pro deník, aby byly zaznamenány všechny události v delším časovém období a dalo se tak zpětně dohledat, jak a kdy k události došlo.

3) SHRNUTÍ – Dle čeho vybírat ústřednu

Základním parametrem je použitá topologie systému, vycházející z možností daných objektem nebo historicky nataženými kabely:

a) Konvenční, elektrické smyčky s možností různých typů zapojení (NC, NO, EOL, DEOL...)

b) Systémová sběrnice pro připojení různých prvků systému a rozšiřujících modulů vstupů „koncentrátory“ s konvenčními vstupy, nebo sériovými vstupy.

c) Jediná sběrnice pro připojení všech prvků systému včetně detektorů

d) Rádiové (bezdrátové) prvky včetně detektorů

e) Hybridní – kombinace výše zmíněných topologií

Dalším parametrem pro výběr ústředny jsou požadované vlastnosti systému, kdy je vždy třeba uvažovat v maximálním požadavku:

a) Maximální počet smyček/zón/detektorů nebo maximální počet prvků

b) Maximální počet sekcí/skupin/programů střežení

c) Maximální počet uživatelů

d) Maximální výkon zdroje/velikost záložní baterie/doba autonomie

e) Maximální počet událostí v deníku

f) Požadovaný stupeň zabezpečení

V této první části o ústřednách byla probrána jen část úkolů, které musí ústředna vykonávat nicméně pojďme si je shrnout. Ústředna musí zpracovávat všechny informace ze všech připojených zařízení, kontrolovat funkční stav všech prvků, zajišťovat napájení, umět časovací funkce, chod reálného času a s ním provádět zápis do deníku událostí.

V druhé části o ústřednách budeme pokračovat dalšími funkcemi a nároky, které na ústřednu klademe, přesto už teď je zřejmé, že ústředna je základ, a je třeba jí věnovat značnou pozornost při výběru technologie pro Vaši instalaci, neboť zvolený typ ústředny, která bývá nejdražším prvkem systému, bude limitovat celkové použití Vašeho systému.