Корпоративный блог

3D-моделирование инфраструктуры безопасности


Дата публикации: 16.07.2009 16:05
Рассматриваемый подход позволяет произвести расчет уровня безопасности проектируемой или существующей охранной системы при различных состояниях внешней среды, оптимизировать техническое решение, оценить соответствие реальной системы и проектной документации.

Промышленный объект. 3D модель
Рис. 1 Промышленный объект. 3D модель. Вид сверху.

В настоящее время рынок оказания услуг в области обеспечения безопасности с использованием систем физической (инженерно-технической) защиты объектов активно развивается. Системы физической защиты могут внедряться на стратегических, коммерческих, жилищных и транспортных объектах.

К стратегическим объектам относятся элементы государственной границы, компоненты топливно-энергетической системы, бассейны с запасами питьевой воды и другие. Коммерческие объекты могут быть представлены офисами, торговыми, складскими и производственными помещениями, а жилищные – квартирами и коттеджами.

Промышленный объект. 3D модель
Рис. 2 Промышленный объект. 3D модель. Вид сбоку.

Комплексная система безопасности может состоять из широкого спектра оборудования и программного обеспечения. Это могут быть камеры видеонаблюдения, всевозможные датчики (движения, разбития стекла, дыма, тепла), системы оповещения, сигнализации и инженерные сооружения. К инженерным сооружениям, в свою очередь, относятся: колючая проволока, заборы, двери, ворота, стены и т. п.

Указание стерильной зоны для подсистемы охраны периметра.
Рис. 3 Указание стерильной зоны  для подсистемы охраны периметра.

Услуги по проектированию систем безопасности сегодня предлагают сотни компаний. Качество результата, как это логично предположить, напрямую зависит от уровня эффективности предлагаемого Заказчику проекта. Исследование и анализ методов проектирования систем комплексной безопасности показывают, что фирмы-установщики ориентируются при реализации проектов на опыт специалистов и экспертов в данной области.

В реальном мире существует множество факторов, воздействующих на работу системы инженерно-технической защиты физических объектов (СФЗ). Так, например, источником помех для пассивных инфракрасных датчиков является батарея центрального отопления. Если эксперт не учтет этот фактор при проектировании, СФЗ будет генерировать ложные срабатывания из-за неправильно установленного датчика.

Дополнительные зоны контроля. Ворота складских помещений.
Рис. 4 Дополнительные зоны контроля. Ворота складских помещений.

Результатом ошибок экспертов (например, непринятие во внимание «мертвых зон» технических средств, «теней», создаваемых предметами, которые находятся на пути распространения зоны обнаружения датчика) при организации безопасности объекта будет появление погрешностей и уязвимых мест в системе защиты такого объекта.

«Мертвые зоны»

Многие средства обнаружения (СО) охранной сигнализации имеют так называемую «мертвую» зону. К таким СО можно отнести, например, наиболее часто используемые в охране помещений пассивные инфракрасные датчики. Оказавшись в «мертвой» зоне, которая обычно находится в непосредственной близости к датчику, нарушитель может остаться незамеченным или же будет обнаружен с низкой вероятностью (менее 75%).

Дополнительные зоны контроля. Ворота складских помещений
Рис. 5 Дополнительные зоны контроля. Ворота складских помещений.

Если эксперт не учтет наличие и геометрию «мертвой»зоны датчика, перемещения злоумышленника вблизи наиболее вероятных областей проникновения (дверей, окон, чердачных помещений) могут быть не обнаружены.

«Тени»

Многим используемым датчикам характерен феномен «тени» – перемещения нарушителя, который находится за предметом в зоне обнаружения, могут быть не обнаружены. Это относится ко всем пассивным инфракрасным датчикам. Таким образом, объект в зоне обнаружения создает за собой «тень», которая препятствует обнаружению движения. Аналогично, «тень», не учтенная экспертом, может привести к тому, что перемещение злоумышленника обнаружено датчиком не будет.

Общая схема установки видеокамер системы защиты
Рис. 6 Общая схема установки видеокамер системы защиты.

Чем сложнее система, тем более многочисленны подобные факторы и, следовательно, возникают сложности при их оценке и учете. По этой причине система, спроектированная лишь из расчета мнения эксперта, не сможет выполнять поставленные задачи полноценно – ошибки в этой системе будут выявляться только в процессе эксплуатации или на этапе пуско-наладочных работ. Кроме того, некоторые ошибки могут быть не выявлены и, в дальнейшем, стать источником угрозы.

На сегодняшний день единственным формализованным методом является «Способ проектирования системы комплексной безопасности объекта» (патент № 2219576 от 05 марта 2002 года), разработчиком и правообладателем которого является ЗАО «Амулет». На основе способа коллективом разработчиков ЗАО «Амулет» и ООО «Синезис» был создан программный комплекс и база данных для наиболее востребованного направления безопасности – физической (инженерно-технической) защиты. Программный комплекс и база данных прошли процедуру лицензирования на территории РФ.

Схема установки камер для дополнительных зон контроля
Рис. 7 Схема установки камер для дополнительных зон контроля.

Программный комплекс позволяет смоделировать трехмерную систему безопасности на модели объекта и оценить эффективность принятого решения. Он дает возможность найти оптимальное решение построения системы безопасности объекта еще до монтажа, таким образом, исключив возможные ошибки и погрешности будущей системы на этапе проектирования.

Комплексное решение

Комплексное решение, разработанное компаниями «Амулет» и «Синезис», предлагает все необходимое для внедрения видеоаналитических систем на разных объектах вне зависимости от их уровня сложности и позволяет решить поставленные задачи. Решение позволяет:

  • смоделировать объект защиты, выбрав необходимый уровень детализации с учетом особенностей территории и самого объекта;
  • смоделировать системы безопасности, учитывая все требования и выбор технических средств обнаружения (ТСО) из существующей базы данных (БД), которые затем размещаются на модели объекта;
  • произвести тестирование модели системы безопасности, получить оценку эффективности, визуальные и математические характеристики работы модели системы безопасности.

Возможность выявить потенциальные слабые стороны систем обнаружения еще на стадии моделирования приводит к снижению трудовых и финансовых затрат при реализации проекта, а также обеспечивает должный уровень безопасности.

Совмещение модели с данными реального мира

При моделировании объектов защиты и системы безопасности используется 3D-модель (трехмерная модель), которая позволяет наиболее полно оценить все аспекты и учесть выдвигаемые заказчиком и уровнем безопасности требования. При моделировании используется метод «расширенной реальности», которая совмещает в себе виртуальную модель и данные из реального мира. Таким образом, полученные данные максимально приближены к реальности и представляют собой наглядную и информативную модель проекта.

Графический результат моделирования для подсистемы охраны периметра
Рис. 8 Графический результат моделирования для подсистемы охраны периметра. Обнаруживаемые нарушения.

При создании модели используются имитационное и статистическое 3D-моделирование (в пространстве и времени), фотореалистичное 3D-моделирование, базы данных технических средств.

Формальное обоснование выбранной конфигурации системы защиты

Выбор конфигурации системы защиты основан на требованиях, выдвигаемых заказчиком (к уровню безопасности), технических возможностях, бюджете проекта и используемой методологической базе. В отличие от эмпирического метода, которым руководствуются эксперты, формальное обоснование позволяет найти наиболее оптимальное решение. Оно позволяет избежать удорожания системы ТСО, которое возникает из-за избыточности при размещении элементов системы (перестраховки эксперта). Формальное обоснование также позволяет избежать возникновения брешей в схеме размещения ТСО.

Контроль внедрения и приемка проекта

Графические результаты моделирования для дополнительных зон контроля
Рис. 9 Графические результаты моделирования для дополнительных зон контроля. Контролируемые нарушения.

Считается, что проверить настройки системы, а также качество выполненных работ по развертыванию ТСО, сложно. Используемое в разработанном нами решении программное обеспечение предоставляет весь необходимый инструментарий для решения данной задачи, в частности, для вычисления оценки комплексной безопасности объекта и соответствия выдвинутым заказчиком требований.

Выявление уязвимостей существующей системы безопасности

Разработанное комплексное решение позволяет выявить уязвимости уже существующих систем безопасности, определив наиболее вероятные стратегии атаки и возможное поведение нарушителей. При построении модели существующей схемы размещения ТСО учитываются особенности охраняемого объекта и требования к уровню безопасности. Таким образом, можно определить, отвечает ли существующая система необходимым требованиям и какие существуют возможности для ее модернизации (если в этом есть необходимость).

Уязвимая область в подсистеме защиты периметра вследствие преграды, образуемой элементом архитектуры объекта.
Рис. 10 Уязвимая область в подсистеме защиты периметра вследствие преграды, образуемой элементом архитектуры объекта.

Вычисление рубежа обнаружения при различных внешних условиях

При разработке проекта размещения ТСО определяется рубеж обнаружения, в зоне которого обеспечивается детектирование подозрительных действий в зависимости от различных внешних условий (уровень освещенности, погодные условия и т. п.).

Сопровождение объекта по трехмерной модели

Используемые в видеоаналитической системе программно-аппаратные алгоритмы позволяют обнаруживать по заданным критериям и условиям потенциальную или существующую угрозу (ее источником может быть предмет, действие, человек, животное), удерживать на ней внимание, а затем отслеживать при помощи многокамерных систем в существующей фотореалистичной 3D-модели.

Графический результат моделирования для подсистемы охраны периметра. Неконтролируемые нарушения
Рис. 11 Графический результат моделирования для  подсистемы охраны периметра. 
Неконтролируемые нарушения.

Отличительные черты решения

Имитационное (статистическое) 3D-моделирование нарушений и угроз

Используемое имитационное 3D-моделирование является одним из достоверных методов, позволяющих оценить систему (в данном случае – совокупность ТСО) и ее реакцию на всевозможные раздражители, а также выявить ее возможные слабые зоны. Используемый программно-аппаратный инструментарий предоставляет возможность воспроизвести случайные факторы реальной жизни, обуславливающие вероятностный характер возможных ситуаций. Имитационное 3D-моделирование также позволяет избежать лишних затрат на проведение дорогостоящих экспериментов в реальных условиях. Кроме того, нередко проведение экспериментов невозможно ввиду специфики поднадзорного объекта. Используемый инструментарий предлагает большую степень достоверности, чем при использовании двухмерного моделирования.

С помощью имитационного 3D-моделирования можно воспроизвести поведение системы в пространстве-времени. Это позволяет рассчитать траекторию движения требующего внимания (потенциально опасного) предмета/человека на оборудованной ТСО территории. Количество итераций при этом может быть любым, что позволяет проверить множество возможных вариантов действий нарушителя (или другой угрозы) и выявить возможные слабые стороны системы.

«Расширенная реальность»

Расширенная реальность – это одна из компьютерных моделей, которая представляет собой сочетание данных из реального мира с компьютерными данными (виртуальная реальность). На реальное изображение в режиме реального времени накладываются элементы, созданные при помощи компьютерной графики.

Графический результат моделирования для подсистемы охраны периметра. Области дублирования
Рис. 12 Графический результат моделирования для подсистемы охраны периметра. Области дублирования.

При создании систем безопасности расширенная реальность позволяет более точно и наглядно описать проект и схему размещения ТСО и их взаимодействие с окружающим миром в режиме реального времени.

Фотореалистичное 3D-моделирование объектов защиты и технических средств

Система предоставляет возможность создавать фотореалистичные 3D-модели объектов защиты и используемых технических средств обнаружения. Трехмерная фотореалистичная визуализация методами компьютерной графики облегчает планирование, контроль и принятие решений во время взаимодействия с ТСО, а также при разработке плана и схемы их размещения и контроля качества.

База данных технических средств

При моделировании используется обновляемая база данных существующих на рынке эффективных технических средств обнаружения и наблюдения, которые затем будут использованы при развертывании системы. Выбор ТС производится исходя из требований заказчика и специфики конкретной системы безопасности.