Энергопотребление систем контроля доступа

     Системы безопасности – существенная часть нашей жизни, они должны работать надежно, то есть постоянно. К система контроля доступа это относится в первую очередь. Охранно-пожарная сигнализация может никогда не сработать и вы даже не узнаете, работает она вообще или нет. СКУД именно работает, причем ежедневно и постоянно, открывает двери для всех, кто имеет право.

Одна из серьезных проблем в обеспечении бесперебойной работоспособности – перебои питания. Регулярные ремонтные работы на линиях электропередачи, аварии, в том числе специально организованные преступниками – все это заставляет обязательно рассматривать вопрос о резервировании питания.

     Нормативные документы говорят о бесперебойном питании только в отношении пожарной сигнализации – 24 часа в дежурном режиме плюс еще 3 часа в режиме тревоги. В дежурном режиме один пожарный извещатель потребляет около 1мВт, поэтому нет проблем запитать тысячи извещателей от одного маленького аккумулятора. Однако в СКУД все иначе. Ок, оценим, сколько времени должна работать СКУД при отключении внешнего питания. Первое, обязательное требование – если СКУД управляет пожарными выходами. Тогда на СКУД также распространяется требование 24+3 часа. Но СКУД – реально используемая система, поэтому пользователи часто налагают значительно более жесткие требования: 54 часа (от вечера пятницы до утра понедельника) в дежурном режиме. Для жилых помещений встречается даже требование «2 недели» - то есть на время отпуска. Впрочем, это относится скорее к системе охранной сигнализации на объекте без постоянного присутствия персонала охраны, ведь уезжая в отпуск мало кто оставит дверь на электрическом замке, наверняка нетрудно добавить механический замок.

     Самое распространенное практическое требование – обеспечение работы СКУД в дежурном режиме в течение времени, необходимого для прибытия аварийной бригады, а также обеспечение доступа этой бригады на объект. Далее ремонтники могут обеспечить резервное питание от мобильного бензинового генератора. Сколько это в часах – зависит от объекта. Небольшое здание в километре от основного офиса, это одно, а охотничья избушка в тайге (интересно, кто-нибудь ставил электронную СКУД на такую избушку?) – это может быть больше месяца.

     Итак, реальные задачи сводятся к двум вариантам: Первый – обеспечить нормальную работоспособность всего здания в рабочее время (много дверей, частые проходы) в течение нескольких часов, пока устраняется авария. Мы для оценки примем 1 проход раз в пять минут в каждую дверь в течение 3 часов. Второй вариант – обеспечить работу системы в дежурном режиме (двери заперты, никто не ходит) в течение двух-трех суток, и затем обеспечить несколько успешных проходов в несколько дверей.

     Какие трудности нас подстерегают? Оборудование СКУД – это не пожарные извещатели. Тут микроамперами да милливаттами не обойтись.

     Во-первых, считыватели. 90% современных систем основаны на бесконтактных проксимити считывателях. Их потребление (стандартных, не говоря про особо мощные сверхдальние или комбинированные) составляет от 0.5 до 2 Вт на каждую дверь. Постоянно питать от аккумулятора накладно – одного стандартного 7ач аккумулятора хватит чтобы запитать в течение 70 часов только 1 считыватель. Так обычно и поступают – отдельный блок питания на каждый контроллер. С аккумулятором 7ач, если это 1-дверный контроллер, и с 12 ач, если это 2-дверный контроллер. Если очень длительное время работы от аккумулятора в аварийном режиме очень важно, можно рекомендовать настроить на случай аварии такой режим, чтобы питание на бесконтактный считыватель подавалось изредка, или только в нужные моменты, например, после открывания внешней двери тамбура, или после набора кода на клавиатуре, или по другим признакам (хотя бы после сигнала от ИК пассивного датчика движения, подобно тому, как экономится электричество, отключая освещение в отсутствие движения). Так можно растянуть один аккумулятор раз в десять, так что 7-ач аккумулятора хватит на две недели для одного считывателя.
Крайний способ экономии – применение ключей типа «тачмемори». Считыватели для таких ключей представляют собой пассивный разъем и почти совсем не потребляют тока пока не приложена таблетка.

     Основными же пожирателями батареек являются замки. Особенно самые популярные (дешевые, надежные, удобные) – магнитные замки. В обычном варианте – с прямым примагничиванием пластины - они требуют хотя бы 2 Вт, а некоторые (особо дешевые или особо сильные) и до 20 Вт постоянно. Так называемые «сдвиговые» замки (это модификация магнитного замка, которая притягивает ребристую пластину поперек направления движения двери) могут удовлетвориться 0.5 Вт, то есть порядок величины уже подобен считывателям, с той поправкой, что замок нельзя перевести в спящий (экономичный) режим в отсутствие пользователей. Хотя в принципе и это возможно, вспомните классические турникеты метро – они не расходуют энергии в ждущем режиме, пока не понадобится остановить несанкционированный проход.
Итак, один магнитный замок, как правило, сможет работать 20..30 часов от аккумулятора 7ач. Сдвиговый вариант,  возможно, даже 2..3 суток.

     Кроме того, есть ряд очень дорогих, а также, наоборот, очень дешевых электромеханических замков, не потребляющих энергии в режиме ожидания. Во-первых, это дешевые «защелки» с самовзводом, в которых пружина взводится при захлопывании двери, и освобождается коротким импульсом тока. В дежурном режиме такой замок вообще не потребляет тока, расход энергии происходит только в момент выдачи команды «открыть». Широко известны такие замки марки Commax, Cisa, ISEO. Основной недостаток таких замков – тот факт, что после подачи импульса открывания они будут неограниченно долго стоять в отпертом состоянии, пока кто-то не откроет и затем не закроет дверь, чтобы снова взвести защелку. Некоторые модификации имеют контрольный контакт для индикации такого состояния, однако в жизни они встречаются редко, для объектов повышенной ответственности чаще применяются другие типы замков. Второй недостаток таких замков – большая энергоемкость. Да-да, хотя в состоянии покоя они не потребляют совсем ничего, но для открывания многие такие замки требуют очень большой ток (до 5 ампер) в течение примерно одной секунды. Таким образом, при интенсивности проходов в районе 1 проход в минуту средняя потребляемая мощность также достигнет 1 ватта. Конечно, если нас интересует только второй целевой вариант – выждать несколько суток в дежурном режиме и осуществить один проход, чтобы на объект вошла ремонтная бригада – то этот недостаток не критичен. Однако в первом варианте – проходы раз в 5 минут, один такой замок сможет продержаться примерно 300 часов от аккумулятора 7ач, то есть на 3 часа одного аккумулятора хватит даже для питания 100 замков.
Впрочем, ток 5 ампер сам по себе в любом случае требует наличия мощного источника питания, подключенного короткими толстыми проводами, что также неудобно. У таких «самовхводных» замков есть и достоинства – большинство из них позволяют установить механический цилиндровый механизм для открывания в случае полного обесточивания.

     Еще один дешевый вариант со сходными параметрами – электромагнитная защелка, освобождающая язычок обычного замка. Такой вариант несколько удобнее предыдущего, ибо при обесточивании защелки она гарантированно переходит в запертое состояние. Удобнее она и в монтаже – такая «ответная часть» устанавливается обычно на раму, а не на дверь, и потому не требует монтировать гибкий переход проводов со стены на дверь, который сам по себе снижает надежность системы. Нередко достоинством таких «защелок-откидушек» считают и возможность выбора основного замка – это вопрос дизайна и унификации ключей на объекте. Кстати, будьте осторожны! Защелки могут быть как «нормально запертые» так и «нормально отпертые», которые требуют постоянно прикладывать напряжение, чтобы дверь была заперта. Этот, второй, тип, безопаснее на случай пожара, но зато опаснее в смысле охраны – если обесточить объект, через некоторое время все двери откроются.
С точки зрения энергетики количество энергии на одно открывание у защелок даже чуть меньше, чем у замков с самовзводом. Можно для оценки считать, что при частоте проходов 1 раз в 5 минут, одна защелка израсходует аккумулятор 7ач за 500 часов.

     Последний тип замка с нулевым потреблением в состоянии покоя – это моторный замок, который после подачи напряжения неторопливо перемещает щеколду замка с помощью червячной передачи или резьбовой втулки. Встречаются относительно редко и имеют большую стоимость, однако обычно обладают очень высокой механической прочностью и относительно невысоким энергопотреблением. Эти замки предпочтительны для особо ответственных объектов, в большинстве случаев современный человек не в состоянии вынести неторопливого процесса открывания двери.

     В целом, замки с нулевым потреблением в состоянии покоя сильно облегчают проектирование бесперебойного источника питания, по крайней мере, если не требуется обеспечить работу системы при активных проходах.

     В заключение добавлю несколько примеров, чтобы продемонстрировать, что не следует очень много внимания уделять питанию и забывать про другие факторы. Надежное бесперебойное функционирование системы СКУД зависит от многих параметров, порой совсем не очевидных.

     Пример 1. Программное обеспечение, с помощью которого конфигурировалась система контроля доступа, по умолчанию предлагала в качестве даты окончания срока действия карты 24 часа 59 минут 31 декабря текущего года. Запуск системы происходил в марте, администратор системы не обратил на это внимание, стремясь скорее забить базу данных персонала и запустить систему в эксплуатацию, а потом забыл. Этот же администратор был очень не рад, когда дежурная смена узла связи, пришедшая на работу 1 января в 6-00, не смогла войти и его вызвали срочно исправлять ситуацию.

     Пример 2. Администратор уходя с работы в пятницу отключил компьютер от системы контроля доступа. В результате протокол событий на контроллере переполнился в ночь на субботу, и контроллер попытался задать компьютеру вопрос: сбросить или сохранить? До воскресенья администратора системы найти не удалось, главный вход на склад был закрыт, интернет-магазин с круглосуточной доставкой понес серьезные убытки.

     Приведенные примеры должны побудить проектировщика системы реально представить себе, что будет происходить в том или ином случае, а администратора системы – проверить, сможет ли система реально работать при запланированных аварийных ситуациях. Сбой питания – самая простая и легко предсказуемая нештатная ситуация. Отсутствие резервного питания прямо свидетельствует о небрежности проектировщика. Тем не менее, следует предусматривать и другие нештатные ситуации. В частности, обязательно обеспечить в нештатной ситуации доступ на объект аварийной группы. В некоторых случаях очень хорошим решением является применение нормально-открытых замков (типа электромагнитных), чтобы в случае, скажем, пожара, можно было обесточить всю систему и заведомо открыть все пожарные выходы. Аналогичный прием порой неявно подразумевается и при создании обычной системы. Если вы можете ее обесточить извне защищаемого помещения, даже если система «повисла» или в результате катастрофической грозы выгорел контроллер системы, вам достаточно подождать, пока сядет аккумулятор и вы войдете в помещение. Для преступников подождать 5 часов будет неприемлемой задержкой, а для хозяина помещения такой вариант заведомо лучше, чем ломать двери.

     Стандартное решение – использовать комбинацию механических замков и защелок или электромеханических замков с резервным цилиндровым механизмом – в таком случае при выходе системы из строя достаточно достать из сейфа комплект аварийных механических ключей. Только не забудьте, что запасные ключи надо хранить в надежном месте и обязательно вне защищаемого помещения.

Некоторые проектировщики предусматривают возможность использования для аварийного вскрытия дублирующей системы контроля доступа. Помните, любая возможность аварийного вскрытия открывает и лазейку для преступников, поэтому варианты резервного вскрытия должны держаться в секрете (как, впрочем, и вся документация по системе контроля доступа – например тот факт, что провод к замку проходит сверху на расстоянии 4 см от рамы двери – может быть использован и преступниками и самим хозяином для вскрытия двери в аварийной ситуации – стену обычно сверлить легче чем железную дверь.

В целом, разумеется, чем более защищена ваша система от взлома, тем надежнее она должна работать, чтобы вам не пришлось ломать ее самому в случае аварии. А одним из параметров надежности является надежное гарантированное электропитание, особенностям реализации которого и была посвящена данная статья.