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10.07.1981 - 

Für die Außenhautsicherung läßt sich eine Menge machen:

Körperschall macht Einbrechern zu schaffen

Unbefugtes Eindringen in Rechenzentren zu verhindern, ist Aufgabe der "Außenhautüberwachung" . Allerlei Tricks hat die einschlägige Industrie hier auf Lager. Das Repertoire reicht von Tapeten, die mit Alarmdrähten durchsetzt sind, bis hin zur altbekannten Lichtschranke mit getaktetem Infrarotlicht. Selbst der klassische Einbrecher mit Schweißgerät kann nicht mehr sicher sein, den Datentresor unbemerkt zu öffnen: Körperschallmelder sind ihm auf der Spur. Ernst-Wilhelm Passen* beschreibt, was es gibt und wie es funktioniert.

Die für die Außenhautüberwachung zur Verfügung stehenden Bauelemente gliedern sich in zwei grundsätzlich verschiedene Gruppen: Durchbruch und Öffnungsmelder.

Zur Gruppe 1 zählen alle die Melder, die die Außenhaut auf gewaltsamen Durchbruch überwachen. Hier unterscheidet man wieder in dauernd stromdurchflossene Leiter, die großflächig über die gesamte zu überwachende Fläche angebracht sind und Vibrationsmelder (im allgemeinen Sinne) mit unterschiedlichen Frequenzbereichen und Ansprechkriterien und somit unterschiedlichen Anwendungsbereichen, die punktuell an geeigneten Stellen der jeweils zu überwachenden Fläche angebracht sind.

Zur Gruppe 2 gehören die Melder, die im Normalfall zu öffnende Durchbrüche der Außenhaut wie Fenster, Türen und dergleichen auf den geschlossenen Zustand und auf Verriegelung überwachen. Dies sind Kontaktmelder, die beim Schließen beziehungsweise beim Verriegeln der Türen oder Fenster betätigt werden.

Die Überwachung von Flächen auf Durchbruch erfolgt mit Alarmdraht oder Metallfolienstreifen in freier Bespannung, als Tapete oder als Leiterbahnen auf Isoliermaterial sowie mit Aluminiumfolienstreifen. Der Überwachungsstrom fließt ständig durch diese Alarmdraht- beziehungsweise Folienleiter, die unmittelbar mit der zu überwachenden Fläche verbunden sind.

Beim Durchbrechen der überwachten Fläche reißen die stromführenden Leiterbahnen und der Stromfluß wird unterbrochen. Dies wird von der Zentrale als Einbruchkriterium gewertet. Bei entsprechender Auslegung und Einstellung der Auswerteschaltung (Brückenschaltung mit Linienendwiderstand und entsprechender Ansprechempfindlichkeit) werden auch geringfügige Veränderungen der Linienimpedanz als Alarmkriterium ausgewertet.

Vorteile dieser Art der Überwachung sind beispielsweise hohe Überwachungsqualität und geringe Überlistungsmöglichkeit. Als ein Nachteil ergibt sich, daß die Einbruchsmeldung erst dann erfolgt, wenn die zu überwachende Fläche schon zerstört ist.

Mechanisch stabil

Verbundsicherheitsglas besteht aus Mehrscheiben-Sicherheitsglas mit im Abstand von etwa 20 bis 100 Millimeter eingelegten Alarmdrähten, die zum Teil einen relativ hohen elektrischen Widerstandswert haben. Die Alarmdrähte werden vom Überwachungsstrom der Meldelinie durchflossen. Zerbricht die Scheibe, so wird der eingelegte Alarmdraht zerrissen und somit der Überwachungsstrom unterbrochen. Dies wird von der Meldelinie als Alarmmeldung an die Zentrale weitergeleitet. Angewendet wird diese Überwachungsart vor allem bei hohen Risiken, da durch das Verbundsicherheitsglas ein zusätzliche mechanische Sicherung erreicht wird.

Erschütterungsmelder bestehen aus einem Kontakt, dessen eine Hälfte mit der zu überwachenden Fläche in Verbindung steht. Die zweite Hälfte des Kontaktes ist an einem Ende einer relativ langen Feder befestigt. Das andere Ende der Feder ist fest eingespannt. Die Blattfeder wird durch eine Einstellschraube vorgespannt, so daß ein definierter Kontaktdruck einstellbar ist. Das Ganze ist in einem stabilen (mit Deckelkontakt überwachten) Gehäuse untergebracht. Die Ansprechempfindlichkeit der Erschütterungsmelder ist abhängig vom eingestellten Kontaktdruck. Bei der Einstellung des Kontaktdruckes ist ein Kompromiß zu schließen zwischen Empfindlichkeit einerseits, damit Einbruchkriterien zum Alarm führen und Sicherheit gegen Fehlalarm andererseits.

Körperschallmelder besitzen piezoelektrische Mikrophone, die in gut körperschalleitender Verbindung mit der zu überwachenden Fläche stehen. Dem Mikrophon ist eine Auswerteeinheit nachgeschaltet. Das Ganze ist in einem stabilen Metallgehäuse mit Deckelkontakt untergebracht. Körperschallmelder nehmen die in der zu überwachenden Fläche entstehenden Körperschallschwingungen auf und setzen sie in elektrische Ströme um.

Diese Ströme werden einem Frequenzbandfilter zugeführt, das die Aufgabe hat, aus dem gesamten, vom Mikrophon aufgenommenen, Frequenzspektrum, die Schwingungen herauszufiltern und weiterzuleiten die durch Hämmern, Bohren, Schleifen und Durchbrennen mit einer Sauerstofflanze am zu überwachenden Objekt entstehen. Körperschallschwingungen, die durch übliche Umweltereignisse wie rumpelnde Kraftfahrzeuge, Untergrund-, Straßen- und Eisenbahnen entstehen, werden in diesem Filter stark abgeschwächt beziehungsweise ganz unterdrückt. Die von Filter durchgelassenen und in einem Verstärker verstärkten Schwingungen werden in einer nachgeschalteten Impulsformerstufe Impulse umgeformt und Integrator zugeführt.

Je nach Anzahl und Stärke der durch die Körperschallschwingungen erzeugten Impulse füllt sich der Integrator mehr oder weniger schnell bis zu einer einstellbaren Schwelle. Wird diese Schwelle überschritten, so wird eine Alarmmeldung abgegeben. Die Alarmschwelle kann erreicht werden entweder durch viele schnell aufeinander folgende kleine Schläge oder durch einen starken Schlag.

Passiv und aktiv gegen Glasbruch

Passive Glasbruchmelder haben einen piezoelektrischen Wandler, dem ein Frequenzbandfilter, ein Verstärker und eine Schaltstufe nachgeschaltet sind. Einige Typen sind zusätzlich mit einer Leuchtdiode ausgerüstet. Der piezoelektrische Wandler ist gut körperschalleitend mit der zu überwachenden Glasfläche verbunden. Er empfängt Körperschallschwingungen, die im Glas entstehen. Das nachgeschaltete Frequenzbandfilter so ausgebildet, daß es Schwingungen, die im Bereich von einigen hundert Kilohertz liegen, gut durchläßt.

Durch dieses Frequenzbandfilter wird bewirkt, daß Körperschallschwingungen, die bei Glasbruch auftreten, den folgenden Stufen zugeführt werden dagegen Körperschallschwingungen, die durch normale Umweltgeräusche entstehen, weitgehend unterdrückt werden, so daß der Glasbruchmelder mit relativ hoher Wahrscheinlichkeit nur auf Bruch der zu überwachenden Fläche anspricht. Normale Umweltereignisse lösen in der Regel keinen Alarm aus. Die eingebaute Leuchtdiode leuchtet dann auf, wenn der Glasbruchmelder erregt wurde. Sie leuchtet so lange, bis sie manuell gelöscht wird.

Aktive Glasbruchmelder bestehen aus einem Körperschallsender und einem Körperschallempfänger mit je einem piezolektrischen Wandler. Dem Wandler im Empfänger ist ein Frequenzbandfilter, ein Verstärker und eine Auswerte- und Schaltstufe nachgeschaltet.

Die piezoelektrischen Wandler sind gut körperschalleitend mit der zu überwachenden Scheibe verbunden. Der Sender gibt über den Wandler Körperschallschwingungen an die Scheibe ab. Diese Körperschallschwingungen breiten sich durch die Scheibe aus und erregen den Wandler im Empfänger, der die Körperschallschwingungen in elektrische Signale umsetzt. Als Übertragungsmedium dient also die zu überwachende Glasscheibe. Bricht die Glasscheibe, so wird die Körperschallübertragungsstrecke unterbrochen. Der Körperschallempfänger erhält kein Signal mehr und gibt eine Alarmmeldung an die Meldelinie ab. Das Frequenzbandfilter ist schmalbandig auf die vom Sender abgegebene Frequenz eingestellt und läßt nur die vom Sender abgestrahlte Frequenz an die nachgeschaltete Auswerteeinheit mit Schaltstufe gelangen.

Aktive Glasbruchmelder werden zur Überwachung von Glasflächen eingesetzt, wenn hohe Anforderungen an die Überwachungsqualität und die Sicherheit gegen Fehlalarm gestellt werden müssen.

Oberlichter am Fadenzug

Ein Fadenzugschalter besitzt einen Kontakt, der durch eine gespannte Zugfeder einerseits und durch einen ausgespannten Chromnickelfaden andererseits geschlossen gehalten wird. Der Überwachungsfaden wird frei über die zu überwachende Fläche beziehungsweise Öffnung gespannt. Er kann über Rollen umgelenkt werden.

Wird der Überwachungsfaden entweder weiter gespannt oder entspannt (geschnitten), so wird der Kontakt unterbrochen. Die Meldelinie wird gestört. Fadenzugschalter dienen zur Überwachung von Lichtschächten und Lichtkuppeln, Oberlichtern oder Lüftungsschächten. Öffnungsmelder haben die Aufgabe, vor allem Türen und zu öffnende Fenster sowie anders benannte zu überwachende Durchbrüche der Außenhaut auf ihren offenen beziehungsweise geschlossenen Zustand zu überwachen. Dazu werden grundsätzlich Kontaktmelder benutzt. Die früher verwendeten Kontaktmelder in offener Bauweise wurden wegen ihrer Störanfälligkeit durch äußere Einflüsse (Verschmutzung und Korrosion) weitgehend durch Magnetschalter abgelöst.

Magnetschalter werden aus einem sogenannten "Reedkontakt" und einem Magneten, in aller Regel einem Permanentmagneten, zusammengesetzt. Der Reedkontakt besteht aus einem Kontaktpaar aus ferromagnetischem Material mit geringer Remanenz (Weicheiseneigenschaften), das in einem mit Schutzgas gefüllten Glasrohr luftdicht geschlossen ist.

Getakteter Lichtstrahl

Zwischen dem geöffneten Kontaktpaar besteht ein Luftspalt, in dem bei Annäherung eines Magneten eine so hohe gegenseitige magnetische Anziehungskraft entsteht, daß das Kontaktpaar schließt. Das Kontaktpaar ist in die ruhestromüberwachte Meldelinie eingeschleift. Befindet sich der Magnet nahe genug am Reedkontakt, ist der Kontakt und somit die Meldelinie geschlossen, entfernt man den Magneten, so öffnet der Kontakt, die Meldelinie ist unterbrochen.

Ist die Gefahr gegeben, daß durch Annäherung eines Fremdmagneten der Öffnungsmelder überlistet werden kann, so kann durch einen zweiten Reedkontakt (Sabotagemelder), der im geeigneten Abstand zum Öffnungsmelder angebracht ist, eine Sabotagemeldung bei Annäherung eines Fremdmagneten ausgelost werden. Öffnungsmelder und Sabotagemelder können eine Einheit bilden.

Stößelkontakte bestehen aus zwei Isoliermaterialteilen, in die je nach Ausführung 2-4 Kontakte federnd gelagert sind. Stößelkontakte sind in erster Linie keine Melder, sondern haben die Aufgabe im geschlossenen Zustand eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Meldelinie und Durchbruchmeldern, die sich auf den beweglichen Teilen von Schiebe- beziehungsweise Schwenk-Fenstern und Türen befinden, herzustellen.

Wird die Meldelinie mit ihrem Hin- und Rückleiter über den Stößelkontakt geführt, so ist sie je nachdem ob die Tür beziehungsweise das Fenster geöffnet oder geschlossen ist, unterbrochen oder nicht unterbrochen, so daß der geöffnete und geschlossene Zustand der Tür oder des Fensters durch den Stößelkontakt identifiziert werden kann. Lichtschranken bestehen aus einem Sender, einer Übertragungsstrecke und einem Empfänger. Bei einigen Ausführungen stehen zusätzlich Umlenkspiegel gleicher Bauart zur Verfügung. Im Empfänger befinden sich neben der Empfangseinrichtung eine Auswerteeinheit und eine Schaltstufe.

Der Sender erzeugt unsichtbares Licht im Infrarotbereich, das optisch gebündelt abgestrahlt wird. Bei modernen Lichtschranken wird kein Dauerlicht, sondern ein getakteter Lichtstrahl gesendet, das aus sehr kurzen energiereichen Impulsen besteht.

Die Auswertestufe überwacht Intensität und Anzahl der empfangenen Impulse. Verändert sich die Intensität und/oder die Anzahl der empfangenen Impulse über ein vorgegebenes Maß hinaus, so erkennt die Auswertestufe dies als Einbruch oder Sabotageversuch. Die folgende Schaltstufe gibt die Alarmmeldung an die Meldelinie weiter.