ЗВЕЖИНСКИЙ Станислав Сигизмундович, профессор, доктор технических наук
ГОЛУБКОВ Геннадий Валентинович, доктор физико-математических наук
ИВАНОВ Владимир Анатольевич, кандидат технических наук
СИЗОВ Сергей Михайлович

Оценка функциональной эффективности охранной сигнализации малых объектов

Источник: журнал «Спецтехника и связь»

Для систем физической защиты (СФЗ) объектов ключевым является понятие уязвимости, то есть возможности вторжения нарушителей для достижения своих целей − хищения, диверсии и т.п., которая может быть оценена величиной потенциального ущерба. Оптимально все части объекта должны быть защищены техническими средствами охраны (ТСО) в степени, соответствующей потенциальной угрозе нарушителя. Под эффективностью СФЗ объекта понимается количественная оценка способности системы противостоять угрозам, [1 − 3].

Существуют различные подходы и методики к оценке функциональной эффективности СФЗ и ее составных частей [4, 5]. Как правило, они разработаны для крупных, важных объектов государственного значения, где есть внушительные силы охраны (личный состав). Им и отводится основная роль в цепочке событий: «обнаружение вероятного нарушителя» − «передача информации на пост охраны и ее оценка» − «принятие решения по цели ложная/истинная» − «задержание/пресечение действий нарушителя». Показатель эффективности определяется, как правило, через вероятность Р_з конечного события, охватывая все действия и составляющие СФЗ и, прежде всего, средства сигнализации и инженерные заграждения, обеспечивающие обнаружение нарушителя (с вероятностью Р_о) и его задержку. Действия сил охраны определяются вероятностью правильной дистанционной оценки ситуации (да/нет), временем выдвижения сил охраны и вероятностью победы в столкновении. Существуют разные подходы к определению показателя эффективности:

• проведение учений;
• игровое моделирование ситуации в системе «охрана-нарушитель»;
• математическое моделирование.

Наиболее адекватный метод − это проведение реальных учений на объекте, но он имеет существенные недостатки:

• дезорганизация текущей работы;
• возможность проникновения нарушителя «на фоне»;
• использование большого количества личного состава;
• разрушение и последующее восстановление физических барьеров.

Близким к нему является метод игрового моделирования; для него необходим план (карта) местности, на котором моделирование вторжения нарушителя происходит в режимах пошаговом или реального времени, «тактический» контроль остается за пользователем. Метод реализуется программами JTS, JCAT и методикой TableTop (США). С учетом того, что число возможных путей нарушителя велико, игровое моделирование занимает достаточно большое время [1].

Метод математического моделирования используется наиболее часто ввиду наглядности и быстроты получения результатов, в его основу полагается модель развития конфликта и уравнивание времен действия нарушителя и реакции охраны. Однако подготовительный этап, когда составляются математические выражения для определения времен и вероятностей, весьма трудоемок, выражения в общем случае являются достаточно сложными и громоздкими, даже для небольшого объекта количество маршрутов движения нарушителя может исчисляться десятками. Поэтому такая оценка эффективности представляет собой достаточно объемный и рутинный процесс, где пользователь первоначально вводит многочисленные данные об объекте. Программы EASY, SAVI, ASSESS (США) выявляют возможные сценарии действий нарушителя, и для каждого определяется вероятность пресечения акции [1]. Используются два способа описания исходных данных:

1. граф, отражающий информацию о структуре объекта, вложенности охраняемых зон и рубежах, разделяющих их;

2. план (территории, поэтажные планировки всех зданий).

Для наиболее известной программы ASSESS (Sandia, Livermore Labs) характерно требование подробного описания маршрута движения нарушителя, а противодействие характеризуется временем действия личного состава по пресечению движения к цели нарушителя (например, блокированию объекта по периметру). Однако наиболее выигрышная тактика охраны на практике может быть нереализуемой из-за ряда ограничений, например, численности личного состава.

Эти программы, реализующие метод математического моделирования, применяются к описанию, как правило, больших по площади объектов, на которых существует 3 − 4 рубежа охраны: периметр, внешний контур зданий и сооружений, помещения и внутренние укрепленные предметы, например, сейфы. Если размеры объекта (времена задержек нарушителя) уменьшаются, адекватность метода математического моделирования и результатов программ резко уменьшается. В таких случаях зачастую вообще невозможно выравнивать времена движения нарушителя к цели и реакцию сил охраны, а вычисленная эффективность СФЗ стремится к нулю. Этот метод нельзя автоматически перенести на оценку эффективности важнейшей части СФЗ − системы охранной сигнализации, где таких времен нет. Кроме того, известные программы не предполагают обучения пользователей рациональному размещению на рубежах охраны ТСО, что важно для решения сопутствующих педагогических задач. Поэтому разработка методики оценки функциональной эффективности системы охранной сигнализации для любых, преимущественно малых, объектов представляется актуальной, отдельного внимания заслуживает оценка экономической эффективности систем безопасности [6].

За основу новой методики может быть принято не уравнивание характеристических времен нарушителя и сил охраны, а интегральная важность промежуточных и конечных целей нарушителя − зон проникновения или возможного вторжения, которые должны блокироваться соответствующими (подходящими) средствами обнаружения (СО) или извещателями охранной сигнализации. Причем их общее количество L обязательно должно быть ограничено, поскольку в противном случае избыточный поток ложных срабатываний может полностью дезорганизовать действия сил охраны. Как правило, на реальном объекте используется конечное число j = 1…M видов (типов) СО, причем для блокирования любой i-й зоны их количество типично не превышает M(i) ≤ 4 (например, весьма важная зона − комната хранения оружия), а для обычных зон M(i) = 1…2 (например, извещатель разбития стекла и магнитоконтактный извещатель на двери). Набор j = 1…M(i) видов и типов СО для блокирования всех i = 1…N зон является регулируемым, от его правильного выбора (при общем ограничении

,

в первую очередь, и зависит эффективность функционирования СФЗ объекта. При этом становится возможной оценка качества знаний проектантов (или обучаемых) по проектированию охранной сигнализации.

Необходимо отметить, что типовой объект, как правило, огражден забором и обозначен, следовательно, доля возможных внешних случайных или неподготовленных нарушителей относительно мала, большую часть составляют так называемые подготовленные [7]. Для них свойственна пониженная вероятность обнаружения, чем это прописывается в технических условиях (ТУ) на СО (типично ≥0,95), составляющую Р₀ = 0,1…0,8. За количественный показатель технического оснащения можно принять суммарную вероятность обнаружения Р_оi^* нарушителя 1…M средствами, блокирующими данную зону (площадь, предмет). При условии независимости действия СО, расположенных в i-й зоне (логика «ИЛИ»), вероятность обнаружения нарушителя составляет:

. (1)

Однако (1) не учитывает правильности применимости вида СО в конкретной i-й зоне охраны. Например, извещатель сигнализации для внутренних помещений, примененный для блокирования периметра, обладает практически нулевой эффективностью вследствие неработоспособности, вибрационное кабельное СО, обнаруживающее вторжение нарушителя по вызываемым им колебаниям сеточного заграждения, будучи примененным для защиты стен и потолка от пролома, неработоспособно вследствие иных спектра и интенсивности полезных сигналов. Наконец, существуют условия применения, не прописанные в ТУ на изделие, которые снижают сигнализационную надежность СО, в основном вероятность обнаружения.

С учетом вышесказанного, оценка правильности применения j-го типа (вида) СО в i-й зоне охраны может быть осуществлена путем умножения показателя P_оj на условный поправочный коэффициент применимости К_ij^пр:

, (2)

С учетом (2) выражение (1) для комплексного показателя способности охранной сигнализации по обнаружению нарушителя в i зоне приобретает вид:

, (3)

Если в зоне, которая должна охраняться, нет СО (извещателя), то соответствующий Р_0i = 0. Совокупность К_ij^пр по всем i, j есть матрица размером ||N×M||.

Количественный показатель важности или, другими словами, требуемый коэффициент К_i^З защищенности i-й зоны может определяться посредством экспертных оценок, которые даются, например, в диапазоне 0 − 10 по всем N целям (затем усредняются по группе). Меньший коэффициент соответствует меньшей значимости цели, а значит и меньшей требуемой защищенности при ограничении на состав ТСО. При этом частная мультипликативная функция К_i^З∙Р_0i будет одновременно отражать значимость и качество надежной защиты i-й зоны.

За целевой показатель эффективности СФЗ объекта принимается функционал Э₀ как сумма мультипликативных составляющих К_i^З×Р_0i по всем локальным зонам охраны i = 1¼N, при этом критерий имеет вид:

, (4)

где К_i^З – экспертный коэффициент важности или требуемой защищенности зоны, изменяющийся в пределах от 0 до 10; Р_оi − комплексный показатель обнаружительной способности нарушителя по i-й зоне.

Потенциально достижимая величина Э_о для заданного количества {L} и типов {j = 1¼M} СО, вида объекта − периметра, количества {i = 1¼N} и типов помещений обеспечивается при выполнении следующих 6 основных положений.

1. СО (извещатели) должны применяться строго по назначению, отклонения от требований ТУ, приведенные ниже, уменьшают эффективность СФЗ:

• несоответствие условий функционирования, например, по окружающей температуре;
• несоответствие условий применения, например, по окружающей обстановке;
• несоответствие требуемых размеров охраняемой зоны реальным габаритам зоны обнаружения (ЗО).

2. При ограниченности количества средства обнаружения должны применяться, в первую очередь, для блокирования зон (периметра, помещений), которые имеют максимальную требуемую защищенность или важность.

3. Хорошая защищенность периметра объекта является весьма важной, поскольку обеспечивает время для адекватной реакции сил охраны.

4. При блокировании важных зон нерационально использовать более 3¼4 различных типов СО («рубежей охраны») − происходит «насыщение» показателя обнаружительной способности по (1) и (3).

5. Максимально достижимая (по ТУ) ЗО должна соответствовать или превышать размеры защищаемой зоны. В противном случае эффективность СФЗ снижается, приблизительно пропорционально отношению максимальных линейных (или площадных) размеров этих зон. На периметре одно СО с большой зоной обнаружения может блокировать две и более зон защиты.

6. Насыщение одинаковыми СО одной зоны защиты дает меньший эффект, чем их распределение по всем подходящим зонам.

Максимальная величина Э_о^макс может быть получена посредством имитационного моделирования, например, использованием метода генетических алгоритмов. На практике она может быть вычислена по близкой к оптимальной схеме размещения СО, предложенной опытным проектировщиком ТСО.

Для применения методики в педагогических целях величина Э_о^макс может быть вычислена по схеме, предложенной преподавателем. Обучаемый, в зависимости от степени изучения и усвоения материала по основам проектирования СФЗ, расставляет СО на плане объекта, а программа автоматически в соответствии с (4) вычисляет показатель Э^*. Его знания могут быть оценены по 5-бальной системе в соответствии с величиной отношения Э^*/Э_о. Для описания необходимы чертежи или поэтажные планы объекта (и всех его помещений), характеристики архитектурных элементов, преодолимых для нарушителя наиболее легко, например: окна, двери, люки, вентиляционные отверстия, люки и пр. В целях обучения на плане указываются защищаемые зоны.

На основе предложенного критерия (4), предлагается методика оценки эффективности системы охранной сигнализации объектов, и прежде всего, малых. Ее положения даются ниже на основе примера организации системы собственной безопасности на «малом» объекте пограничной службы − пограничном отделении (ПО).

1. Задается поэтажный масштабируемый план объекта с указанием всех защищаемых зон периметра − забора, калитки, ворот, водопропуска, канализационного люка и т.д., а также помещений − комнаты хранения оружия, канцелярии, столовой, туалета и пр. Указываются и те зоны, которые в конкретном случае по той или иной причине не защищаются (например, туалет без окна, который всегда должен быть открыт). На рис. 1 приведен условный типовой план объекта − пограничного отделения (ПО), в табл. 1, которая является исходным (отправным) пунктом методики, представлен список и характеристики всех защищаемых зон объекта (i = 1¼32).

Рис. 1. Условный типовой план малого объекта (здание, территория)

Таблица 1. Назначение и характеристика защищаемых зон пограничного отделения

2. Задаются коэффициенты (К_i^З = 0…10) важности или требуемой защищенности всех зон, полученные методом экспертных оценок. При решении педагогических задач коэффициенты до обучаемых не доводятся. В табл. 2 представлены коэффициенты, соответствующие табл. 1.

Таблица 2. Коэффициенты важности зон территории и здания пограничного отделения

3. Задается набор j = 1…M типов и количество по каждому типу СО (извещателей), которые осуществляют блокирование указанных зон, например, в виде табл. 3 (по объекту рис. 1). При решении педагогических задач в зависимости от уровня испытуемых вид СО и способ блокирования зоны могут не раскрываться.

Таблица 3. Общие характеристики средств обнаружения (извещателей) для решения задач собственной безопасности пограничного отделения

j	Тип СО (извещателя)	Вид СО	Кол-во	Блокирование	Условное обозначение
1	Магнито-контактное усиленное	ИО-102-26	11	металлических дверей
2	Магнито-контактное	ИО-102-5	9	деревянных дверей
3	Ударно-контактное	«Окно-3»	17	окна на разбитие контактное
4	Акустическое	«Окно-6»	3	разбития стекла, объема
5	ИК-пассивное	«Фотон-6»	4	объема на тепловой контраст
6	Радиолучевое однопозиционное	«Глория»	5	объема (на эффекте Доплера) от вторжения
7	Вибрационное кабельное (заградительное)	«Дельфин-М»	2	металлических заграждений (сетки, спирали) от перелаза
8	Вибрационное точечное пьезоэлектрическое	«Шорох»	3	стен от пролома
9	Емкостное точечное	«Сейф»	2	сейфов, металлических конструкций от взлома
10	Вибрационное кабельное противоподкопное	«Амулет-М»	2	неглубокого подкопа
			L=58

4. На основе метода экспертных оценок (или преподавателем самостоятельно в случае обучения) задаются значения вероятности P_оj обнаружения всех типов (видов) СО по табл. 3 с учетом действия не обычных, а подготовленных нарушителей, по крайней мере, знакомых с физическими принципами обнаружения и соответствующими способами «обхода». На практике это приводит к заметному уменьшению P_о по сравнению с ТУ, прописанных для «роботизированных» действий нарушителя. Эти значения для рассматриваемого примера приведены в табл. 4; в целом СО, имеющие объемную зону чувствительности, обладают меньшей уязвимостью к «обходу». При решении педагогических задач сведения по табл. 4 до обучаемых не доводятся.

Таблица 4. Обнаружение подготовленного нарушителя

5. Задается матрица коэффициентов применимости //К_ij^пр// (таблица размером 32×10), которая учитывает правильность применения j-го типа СО для защиты i-й зоны. Коэффициенты могут быть получены методом экспертных оценок (либо опытным преподавателем основ ТСО) на основе знания ТТХ рассматриваемых СО и соотнесения их с возможным применением на объекте. Для рассматриваемого примера (рис. 1, табл. 1) такие коэффициенты отражены в табл. 5, где даны дополнительные комментарии по условной применимости изделий, когда К_ij^пр = 0,5 и некоторым другим, требующим пояснений.

Таблица 5. Коэффициенты применимости СО к защищаемым зонам объекта

6. Посредством метода имитационного моделирования (например, генетического алгоритма) оптимальным образом расставляется L = 58 средств обнаружения по всем защищенным зонам. Для этого из всего набора возможных реализаций (для выбранного примера − по 32 зонам, 10 типам СО, табл. 5) ищется та комбинация, которая обеспечивает максимум функционала (4) . Эта комбинация и полагается в качестве оптимального решения.

7. Опытный проектировщик ТСО или преподаватель может самостоятельно, руководствуясь знаниями и умениями, найти решение по размещению СО, близкое к оптимальному, при этом полученный по (4) показатель Э_о^* принимается за оптимум. В табл. 6 показан предпочтительный вариант размещения всех СО на рассматриваемом объекте ПО (рис. 1). Дробное число в графах по защищенным зонам 23 − 24, 27 − 32 (табл. 6)означает, что одно СО блокирует 2 − 3 зоны, при этом локальный показатель по каждой зоне увеличивается. Поэтому при учете СО по каждой зоне в формуле (1), их количество увеличивается с 58 до 68. Полученный на основании табл. 2, 4 − 6 показатель Э_о^* является условно максимальным.

Таблица 6. Оптимизированное количество СО в защищаемых зонах объекта

8. Эффективность проекта системы охранной сигнализации оценивается, исходя из расстановки СО по табл. 6. В случае проверки испытуемый, руководствуясь полученными знаниями об основах построения СФЗ, расставляет СО по защищенным зонам рис. 1, составляя типовую табл. 6. Процесс расстановки может быть автоматизирован, например, с помощью компьютера, мнемоплана объекта и условных символов − обозначений.

9. В соответствии с типовой табл. 6, а также данными табл. 2, 4, 5 для рассматриваемого проекта системы вычисляется показатель Э^*. Полученное значение является основанием для оценки эффективности проекта охранной сигнализации или оценки знаний обучаемого (в педагогическом процессе).

10. Эффективность проекта системы охранной сигнализации, который соответствует показателю Э^*, оценивается по отношению Э^*/Э_о (или Э^*/Э_о^*), например, как показано в табл. 7.

Таблица 7. Оценка эффективности проекта охранной сигнализации малого объекта

Таким образом, представленный подход и методика позволяет формализовать подход к оценке эффективности (качества) системы охранной сигнализации малого объекта. Методика может быть распространена на оценку эффективности других систем безопасности, а также использоваться для оценки усвоения материала в рамках автоматизированных обучающих комплексов.

Литература

1. Гарсия М. Проектирование и оценка систем физической защиты / Под ред. Р.Г. Магауенова. − М.: Мир, 2002. − 322 с.

2. Магауенов Р.Г. Системы охранной сигнализации: основы теории и принципы построения. − М.: Горячая линия − Телеком, 2004. − 367 с.

3. Торокин А.А. Инженерно-техническая защита информации. − М.: Гелиос АРВ, 2005. – 960 с.

4. Омельянчук А. Матрица угроз/ Все о вашей безопасности, 2005, № 3 – 4, с. 5 − 11.

5. Панин О.А. Проблемы оценки эффективности функционирования систем физической защиты объектов/ БДИ, 2007, № 3, с. 23 − 27.

6. Звежинский С.С., Иванов В.А. Эффективность и результативность средств обнаружения/ БДИ, 2005, № 5 (62), с. 64 − 70.

7. Звежинский С.С. О сигнализационной надежности периметровых средств обнаружения/ БДИ, 2004, № 2, с. 32 − 38.

Статья опубликована на сайте: 03.01.2013