Tài liệu Các hệ thống an ninh và an toàn trong cuộc sống

Chương này miêu tả các cảm biến thông minh được sử dụng trong lĩnh vực an ninh và an toàn trong cuộc sống.An toàn trong cuộc sống bao gồm báo cháy,báo hiệu khí ga,các hệ thống tắt và sơ tán.An ninh liên quan đến báo hiệu trộm,kiểm soát ra vào và hệ thống CCTV.
Ngay từ ban đầu các cơ thể sống đã cần được cảm thấy thoải mái và an toàn.Trong khi các mối nguy hiểm sinh ra từ bốn nhân tố cơ bản của khoa học Hy Lạp cổ đại là đất,nước,không khí và lửa,thì chính con người lại càng làm cho các mối đe doạ đó tăng lên.Ví dụ như chiến tranh,thù hận sắc tộc,chia rẽ đảng phái,cướp bóc,xâm lược,khủng bố.Ngoài ra còn có rất nhiều mối đe doạ khác nữa.
Người ta cũng nhận ra rằng sự huy động lực lượng phòng bị một cách kịp thời dựa vào hệ thống báo hiệu sớm có thể giảm nhẹ hoặc thậm chí loại bỏ được các thiệt hại.Vào thời kỳ cổ đại,lính canh là người giữ vai trò chủ đạo trong phương thức này.Theo thời gian con người ngày càng chú trọng vào các công nghệ để hỗ trợ hoặc thậm chí thay thế người lính gác trong nhiệm vụ báo hiệu sớm.Phát minh nổi bật nhất trong thời kỳ cổ đại là chiếc chìa khoá,với chức năng ngăn chặn những cuộc thâm nhập không mong muốn.Cho đến ngày nay nó vẫn được phát triển trong các hệ thống kiểm soát vào ra hiện đại.
Cùng với sự ra đời của điện,hệ thống báo hiệu sớm đầu tiên cũng đã xuất hiện.Tất cả các hệ thống đều muốn phát hiện ra mối nguy hiểm càng sớm càng tốt.Hầu hết các công nghệ đều sử dụng sự tiếp xúc để kích thích đóng mở đồng hồ báo hiệu,ví dụ như khi một tên trộm dẫm lên hay bước qua một sợi dây căng xung quanh một dinh thự đang được bảo vệ.
Sự phát triển của các cảm biến có một tiêu chuẩn chặt chẽ trong thế giới động vật.Chính những loài vật đã có những hệ thống cảm nhận để phát hiện nguy hiểm(hoặc thức ăn) mà công nghệ hiện đại cũng không thể thực hiện được.Rất nhiều các nguyên lý tạo nên nền tảng cho sự phát triển của cảm biến đã được thực hiện trong tự nhiên.Ví dụ như việc sử dụng sóng siêu âm của dơi,khả năng cảm nhận hồng ngoại của rắn đuôi chuông,và cả sự cảm nhận mùi vị vốn là bản năng của rất nhiều loài vật.
Trong phần này chúng ta sẽ thảo luận về những công nghệ và nguyên lý của cảm biến dành cho việc cảnh báo sớm các tình huống nguy hiểm trong các toà nhà,ví dụ như hoả hoạn,rò rỉ khí ga hay trộm cắp.Như vậy chúng ta sẽ nói đến cảm biến cháy,cảm biến khí ga,cảm biến về sự xâm nhập và cảm biến ra vào.Chúng ta có thể định nghĩa cảm biến là một thiết bị có thể biến đổi các dấu hiệu của những tình huống nguy hiểm thành các tín hiệu có thể phân tích được.Các máy dò tìm thường bao gồm các bộ cảm biến,và chính các máy dò tìm sẽ xử lý thông tin của những bộ cảm biến này.
Những nguyên tắc vật lý và hoá học làm nền tảng cho các cảm biến hiện đại hầu hết là dễ hiểu.Thử thách chính trong thiết kế máy dò tìm không phải là tìm ra các nguy hiểm,mà là việc phát hiện và triệt tiêu các tín hiệu vào giả.
Trong phần lớn các trường hợp,mối nguy hiểm và các hiện tượng giả là rất giống nhau và có thể có chung một nguồn gốc.Một máy dò tìm tốt phải phân biệt được các phân tử khói từ một ngọn lửa thật với những hạt bụi.Một cái máy vi tính có thể tạo ra sự dao động nhiệt độ(Schlieren),và một cái máy dò hồng ngoại thụ động có thể tưởng nhầm đó là một tên trộm.Sự phản xạ ánh sáng mặt trời có thể tạo ra các tín hiệu giả cho một cái máy dò ánh sáng.Các nguồn giả còn có thể ảnh hưởng đến các máy dò địa chấn dùng để phát hiện sự xâm nhập từ trên mái,các máy dò siêu âm và vi sóng trong hệ thống báo hiệu trộm,và máy dò khí.Trong hệ thống điều khiển ra vào,cần phải nhận ra những người có quyền ra vào trong mọi thời điểm và loại bỏ những người khác.Việc này cần được thực hiện với độ tin cậy cao.
Một thử thách nữa cho những kỹ sư là phải thiết kế các máy dò tìm có độ thông minh cao.Đây là một khái niệm rộng liên quan đến độ nhậy trong việc phát hiện ra các tình huống nguy hiểm đúng lúc và loại bỏ các hiện tượng giả.Điều này cần phải đạt được với yêu cầu kinh tế(giá thấp) trong một điều kiện môi trường khó khăn.Việc thiết kế máy dò tìm cần phải tuân theo các quy tắc cơ học,điện tử và phần mềm.
Mặc dù chủ đề chính của cuốn sách này là cảm biến thông minh,chúng tôi thấy cần phải mở rộng vấn đề,trong đó bao gồm việc giới thiệu các khía cạnh của hệ thống cảnh báo và của hệ thống điều khiển khẩn cấp được kích hoạt bởi những sensor trên.Vì cậy chúng tôi sẽ dành vài đoạn để nói về hệ thống tắt và trung tâm tiếp nhận cảnh báo.Đây là toàn bộ quá trình từ khi nguy hiểm được phát hiện đến khi nó được loại bỏ.
Nội dung của phần này dựa rất nhiều vào những kiến thức được xây dựng ở công ty chúng tôi trong nhiều năm qua,nó đã được ứng dụng để phát triển các hệ thống an toàn và an ninh.Trong thực tế,chính sự phát minh ra máy dò tìm ion hoá đã mở đầu cho nền công nghiệp này.Chúng tôi muốn cám ơn các đồng nghiệp trong công ty,đã có những đóng góp và lời khuyên có giá trị,đặc biệt là R.Beckers(trung tâm tiếp nhận cảnh báo), U.Krienen, M.Schumacher (cảm biến nhận dạng),M.Muller(hệ thống tắt) và H.Kupfer.