Управляемая угроза

Среди угроз совершения на объектах топливно-энергетического комплекса терактов наиболее вероятным можно назвать применение беспилотных летательных аппаратов (БЛА): разведывательно-ударных, ударных и БЛА-камикадзе.Сегодня в странах, где разрабатывают беспилотные системы, активно ведутся работы по противодействию угрозам, исходящим от них. По данным Report buyer, мировой рынок противодронных решений вырастет до $4,5 млрд к 2026 году. Компания «Руспром» разработала базовые решения мониторинга за критически важными и потенциально опасными объектамиТЭК России.

АО «Руспром», является многопрофильным предприятием, лицензированным на осуществление разработки, производства, испытания и ремонта комплексов и средств цифровой радиосвязи, навигации, электронного документооборота и программно-аппаратных комплексов.

Сложность решения проблемы заключается в необходимости разработки и внедрения многоступенчатых комплексных систем мониторинга, их сопряжения с едиными дежурно-диспетчерскими службами (ДДС), локальными системами оповещения (ЛСО) и силами реагирования всех уровней на критически важных и потенциально опасных объектах в повседневной деятельности.

У каждого объекта критической инфраструктуры есть уязвимые места и важные элементы. Для защиты уязвимых мест необходимо оснащение объекта техническими средствами, а для защиты критических элементов – постоянный мониторинг их работоспособности.

1. Анализ существующих угроз для потенциально опасных и критически важных объектов

К существующим угрозам можно отнести угрозы какискусственного, так и природного характера.

1.1Природные угрозы включают:

• землетрясения;
• пожары;
• наводнения (обильное таяние снегов, смерчи, торнадо, ураганы);
• оползни.

1.2 Искусственные угрозы включают:

• беспилотные летательные аппараты (БЛА), находящиеся в воздушном пространстве над охраняемым объектом (территорией);
• кибератаки (отключение сети, нарушение работы линий связи, умышленный сбой в программном обеспечении, приводящий к нарушению производственного процесса и др.);
• подкопы под сооружения (подземные туннели);
• действия агентуры;
• робототехнические комплексы наземного и подводного базирования;
• автомобили-шахиды.

Наиболее опасными угрозами для топливно-энергетических объектов являются угрозы, вызванные БЛА и кибератаками, которые могут привести к масштабным техногенным катастрофам.Не зря именно их применяли для нападения на критически важные объекты ТЭК Саудовской Аравии.

БЛА даже без вооружения могут быть опасны, поскольку их используют для сбора разведывательной информации для преступных или террористических целей.А полезная грузоподъемность вполне пригодна для транспортировки самодельных бомб и подобных им устройств.Небольшим БЛА присуща малая заметность и ограниченные сигнатуры в большинстве сфер: оптической, акустической, радиолокационной и инфракрасной. Определение этих сигнатур может быть реализовано за счет электронного наблюдения за частотами, используемыми для контроля БЛА или для передачи видеосигнала с его камеры. В реальности переполненный электромагнитный спектр, зачастую встречающийся в городах, серьезно осложняет процесс распознавания.

Основными противозаконными задачами БЛА являются ведение разведки, доставка запрещенных грузов, а также нанесение ударов по объектам транспортной и энергетической инфраструктуры. Незначительные линейные размеры беспилотников снижают эффективность их обнаружения и противодействия.Количество малоразмерных, сложных в обнаружении и нейтрализации и доступных по цене БЛА в ближайшее время значительно возрастет. Соответственно, повысится и уровень их доступности, и, соответственно, угроз.Учитывая разнообразие сценариев, в которых человек не принимает прямого участия, технологии борьбы с беспилотными летательными аппаратами все больше интересуют силы безопасности, полицию и даже частные охранные структуры, так как  растущее использование и доступность БЛА вызывают большую озабоченность у органов безопасности и правоохранительных органов.

 Краткая характеристика БЛА

По способу управления беспилотные летательные аппараты подразделяют на неуправляемые, дистанционно управляемые и автоматические.В неуправляемых БЛА оператор принимает участие только в запуске беспилотника и введении полетного задания перед его взлетом. Как правило, это бюджетные беспилотники, не требующие для эксплуатации профессиональной подготовки оператора и специализированных площадок приземления.В дистанционно управляемых дронах предусмотрено формирование траектории полета беспилотного летательного аппарата, а автоматические дроны выполняют задачу автономно. В данном случае успех выполнения задачи дрона зависит от точности и корректности введения оператором полетных параметров в стационарный компьютерный комплекс, находящийся на земле.По весу дроны классифицируются на микро, малые, средние и тяжелые.

Справка: Вес микродронов не превышает 10 кг. Они могут находиться в воздухе не более часа, минидроны имеют вес до 50 кг и способны выполнять работу до 5 часов без перерыва. У средних образцов вес достигает одной тонны, а время беспрерывной работы – до 15 часов. Тяжелые БЛА весом больше тонны могут летать более 24 часов, некоторым из них под силу даже межконтинентальные перелеты.

По своему предназначению беспилотные летательные аппараты делят на следующие группы:

• коммерческие БЛА, предназначенные для транспортирования грузов, удобрения полей, научных исследований и гидро- и метеонаблюдения;
• потребительские предназначены для развлечения (гонки, видеосъемка наземных объектов и территорий);
• боевые, специально сконструированные дроны, используемые для военных целей.

По конструкции воздушные БЛА могут быть следующих типов:

• беспилотники самолетного типа с большой дальностью и скоростью полета,
• мультикоптеры, имеющие более двух пропеллеров;
• беспилотники вертолетного типа;
• конвертопланы. Их особенность состоит в том, что они взлетают «по- вертолетному», а в полете перемещаются по-самолетному;
• планеры используются в большинстве случаев для разведывательных целей. Эти устройства могут быть как с двигателем, так и без него;
• тейлситтеры – дроны, которые для смены режима полета поворачивают свою конструкцию в вертикальной плоскости;
• аппараты, способные садиться на воду, взлетать с нее и погружаться в нее;
• привязные беспилотники. Их особенность в том, что электропитание и команды управления поступают к такому дрону по проводу;

БЛА террористов по выполняемым задачам можно разделить на несколько видов:

• БЛА-операторы, ведущие видеосъемку для создания пропагандистских фильмов;
• БЛА-разведчики, ведущие с воздуха наблюдение и видеосъемку в разведывательных целях;
• БЛА-корректировщики огня;
• БЛА связи (используются для обмена информацией между группами материально-технического обеспечения);
• ударные БЛА (бомбардировщики), сбрасывающие взрывные устройства с воздуха;
• БЛА-шахиды (дроны-камикадзе), используемые для поиска и уничтожения цели.

 Анализ способов защиты и нейтрализации существующих угроз

Защитуот существующих угроз природного характера решают при проектировании и входе строительства объектов.Угрозы искусственного характера нейтрализуют в рамках штатных мероприятий, проводимых службой безопасности объекта.Защиту от кибератак обеспечивают применением специальных программно-аппаратных средств и антивирусных программв АРМ, подключенном кинтернету по оптико-волоконным и спутниковым линиям связи и не связанным с локальной вычислительной сетью, развернутой на охраняемом объекте.

Обнаружение и противодействие другим искусственным угрозам должны разрабатывать в соответствии с возможным сценарием несанкционированного воздействия.

К способам защиты от БЛА относят:

• превентивно-профилактические ограничения на полеты БЛА;
• обнаружение и распознавание (идентификацию) БЛА;
• локализацию беспилотного аппарата и его оператора;
• нейтрализацию (прекращение функционирования) БЛА.

К способам нейтрализации БЛА, находящимися над охраняемыми объектами, относят:

• акустический;
• лазерный;
• микроволновый;
• сетевой;
• струйный;
• кинетический;
• радиоэлектронное блокирование каналов навигации и управления.

Таким образом, в состав комбинированной системы безопасности от БЛА и других угроз на потенциально опасных и критически важных объектах должны входить:

• подсистема предупреждения о несанкционированном доступе на контролируемую территорию (на поверхности земли, под землей, на поверхности воды, под водойив воздушном пространстве, окружающемохраняемый объект), прилегающую к охраняемому объекту;
• подсистема нейтрализации существующих угроз;
• подсистема сбора, обработки и хранения информации;
• наземный пункт управления.

2.1.Подсистема предупреждения о несанкционированном доступе на контролируемую территорию, прилегающую к охраняемому объекту

В состав подсистемы предупреждения о несанкционированном доступе на контролируемую территорию должны входить:

• сенсоры для контроля территорий, прилегающих к охраняемому объекту;
• сенсоры для контроля воздушного пространства над охраняемым объектом;
• сенсоры для контроля водного (надводного и подводного) пространства, примыкающего к охраняемому объекту.

В состав сенсоров для контроля территорий, прилегающих к охраняемому объекту, могут входить:

• сейсмические датчики;
• акустические датчики;
• радиолучевые датчики;
• радары кругового или секторного обзора поверхности земли;
• периметральныевидеокамеры и тепловизоры;
• волоконно-оптические кабели – датчики;
• БЛА с подвесными модулями оптико-электронного наблюдения.

В состав сенсоров для контроля воздушного пространства над охраняемым объектом могут входить:

• многолучевые радары;
• пространственно разнесенные пассивные приемные устройства – пеленгаторы;
• видеокамеры и тепловизоры, совмещенные с радаром кругового или секторного обзора;
• БЛА с подвеснымимодулями оптико-электронного наблюдения.

В состав сенсоров для контроля водного (надводного и подводного) пространства, примыкающего к охраняемому объекту, могут быть включены:

• гидрофоны;
• волоконно-оптические решетки;
• радары кругового или секторного обзора водной поверхности;
• пространственно разнесенные пассивные приемные устройства – пеленгаторы;
• видеокамеры и тепловизоры, совмещенные с радаром кругового или секторного обзора;
• БЛА с подвесными модулями оптико-электронного наблюдения.

2.2. Подсистема нейтрализации существующих угроз

Среди разрабатываемых безопасных способов противодействия БЛА можно выделить следующие:

• постановка радиопомех (в том числе против GPS/ГЛОНАСС приемников);
• ослепление камер (выжигание матриц) инфракрасными или лазерными прожекторами;
• установка защитных сетей;
• кинетическое воздействие, заключающееся в создании специальных дронов для борьбы с беспилотными летательными аппаратами, например путемсброса кевларовых сетей на дрон-нарушитель;
• применение дрона-пули – гибрида карманной ракеты и квадрокоптера;
• применение водной пушки, установленной на дроне-перехватчике.

Сегодня разрабатывают радиоэлектронные системы (РЭС) различного типа действия. Можно выделить следующие виды действия РЭС:

• системы перехвата управления БЛА;
• системы постановки помех в канале управления БЛА;
• системы постановки помех для работы систем геопозиционирования БЛА на частотах GPS/ГЛОНАСС и других системах спутникового геопозиционирования;
• системы, вносящие помехи в работу бортовой электроники, включая уничтожение бортовой электроники с помощьюкороткого электромагнитного импульса (ЭМИ) большой мощности и др.;
• комбинированные системы радиоэлектронного противодействия (РЭП), включающие различный набор перечисленных выше опций.

 2.3.Подсистема сбора, обработки и хранения информации

Подсистема сбора, обработки и хранения информации входит в состав наземного пункта управления и должна обеспечивать в реальном времени передачу видеоинформации совсех видео, телевизионных, тепловизионных и радиолокационных датчиков через видеокодеры в систему визуального контроля для просмотра оператору, а также хранения.Должна быть реализована возможность дистанционного подключения любого из источников видеоизображения к системе передачи по каналам связи на удаленный стационарный пункт управления охранной системы. В подсистеме должныиспользовать эффективные алгоритмы сжатия, обработки и форматирования данных под требования сетей TCP/IP, обеспечивающие передачу видеопотока по современным мультисервисным сетям, включая и интернет. Это позволит в прямом режиме получить всю необходимую информацию о ситуации на охраняемых объектах, даже находясь вне контролируемой зоны.

 2.4. Наземный пункт управления

Наземный пункт управления может быть развернут как на базе автомобиля высокой проходимости, так и выполнен в стационарном исполнении. Он представляет собой полноценные рабочие места операторов с широким функционалом, системой жизнеобеспечения, проводной и беспроводной связи и системой резервного электроснабжения.

3. Принципы построения комбинированной системы обеспечения безопасности

В состав комбинированной системы безопасности должны входить:

• волоконно-оптические кабели – датчики контроля периметра;
• сейсмические датчики;
• акустические датчики;
• радиолучевые датчики;
• периметральные видеокамеры и тепловизоры;
• радары кругового или секторного обзора поверхности земли;
• видеокамеры и тепловизоры, совмещенные с радаром кругового или секторного обзора;
• БЛА с подвесными модулями оптико-электронного наблюдения;
• многолучевые радары для обнаружения БЛА-нарушителя;
• пространственно разнесенные пассивные приемные устройства – пеленгаторы;
• средства формирования заградительных и прицельных по пространству и частоте помех;
• радары секторного обзора водной поверхности;
• гидрофоны;
• волоконно-оптические решетки;
• наземный пункт управления.

Все источники информации объединяют общим программным обеспечением и единым диспетчерским интерфейсом.

Единое программное обеспечение позволит консолидировать обмен и хранение данных, поступающих из сенсоров, вести единый журнал и синхронизировать команды всех подсистем в экстренных ситуациях.

Для организации связи (ведения радиопереговоров, электронного документооборота, сбора данных с сенсоров) внутри охраняемой зоны, в условиях РЭП,в состав комбинированной системы обеспечения безопасности должен входить комплекс цифровой помехоустойчивой радиосвязи, обеспечивающийкак функционирование под прикрытием помех(при 100%-ном поражении спектра рабочих частот), таки исключение возможности несанкционированного доступа в радиосеть, включая перехват радиопереговоров и передаваемых данных.

Ожидаемые технические характеристики комбинированной системы безопасности:

1. Обнаружение приближения человека к охраняемой границе – 5м.
2. Движение и работа тяжелой техники возле охраняемой границы– до 50м.
3. Определение направления движения нарушителя.
4. Фиксация попыток нарушения ограждений.
5. Точность определения координат ± 5м.
6. Дальность обнаружения активным РЭС: одиночного человека – до 1000м; автотранспорта –до 2,5км; БЛА –от 1,5 до 15км, надводных объектов, включая маломерные суда, – от 2 до 10км.
7. Дальность обнаружения БЛА пассивными РЭС –до 8км.
8. Радиус зоны определения параметров сигналов и пеленга на наземный источник радиоизлучения –до 15км.
9. Радиус зоны подавления каналов спутниковой навигации БЛА –до 8км.

Примеры применения предлагаемой системы для охраны тепловой электростанции, аэропорта, нефте- и газохранилищ, магистрального нефтепровода, железнодорожной магистрали и прилегающего к охраняемому объекту водоема.

Приведенная на рисунке комбинированная система безопасности может быть также применена для решения задачи контроля за перемещением объектов в районе взлетно-посадочных полос (ВВП) аэропортов, в частности предотвращения несанкционированного пролета БЛА в зону воздушного периметра, выхода людей или техники на ВВП.

Движение людей или работу техники в районе ВВП контролируют с помощью оптического кабеля-датчика.Оптический кабель-датчик прокладывают с двух сторон от ВВП по две линии с каждой стороны (см. рисунок 2). Это позволяет определить направление перемещения объекта. При поступлении на диспетчерский пульт сигнала тревоги комплекс автоматически наводит на место нарушения ближайшую видеокамеру и выводит изображение на пульт оператора. При необходимости оператор может направить к месту нарушения БЛА с видеокамерой, либо комплекс сделает это автоматически.

Одновременно с подсистемы контроля воздушного периметра комплекс определит местоположение БЛА-нарушителя и выдаст координаты на антенный пост формирования прицельных помех по пространству и частоте для осуществления его принудительной посадки.

Комбинированную систему безопасности можно использовать для решения задачи контроля состояния магистральных нефтепроводов, нефте- и газохранилищ. Это позволитпрактически мгновенно определитьпроведение работ в охранной зоне трубопровода (незаконная врезка, земляные работы), а также выявить место и начало утечки нефти и прочих аварийноопасных явлений природного и техногенного характерав районе магистральных нефтепроводов, нефте- и газохранилищ.

При поступлении на диспетчерский пульт сигнала тревоги комплекс автоматически наводит на место нарушения БЛА с видеокамерой, а оператор направляет в район нарушения мобильную ремонтно-восстановительную группу.

Оптический кабель кроме датчика охраны можно использовать в качестве линии передачи данных, что обеспечивает экономию средств не только при развертывании, но и в ходе его эксплуатации.

Дополнительные технические характеристики подсистемы охраны, реализованной на оптическом кабеле:

1. Мгновенное обнаружение места проведения работ по незаконной врезке с точностью ±5м.
2. Чувствительный элемент не требует подведения электропитания.
3. Обнаружение начинающегося разрушения трубы задолго до аварии.
4. Не требуется внешняя система синхронизации.

Внешний вид охраняемых объектов с проложенными в грунте по периметру оптическими кабелями-датчиками приведен на рисунке 3:

Развитие железнодорожных сетей как в России, так и в мире делает ставку на строительство высокоскоростных магистралей. Это выдвигает повышенные требования к обеспечению безопасности движения поездов. В проект системы безопасности должна быть заложена максимальная автоматизация, чтобы исключить «человеческий фактор».

Волоконно-оптическая линия из состава предлагаемой комбинированной системы безопасности может служить не только датчиком обнаружения несанкционированного доступа в охраняемую зону, но и работать в качестве линии неразрушающего контроля, передавая сигнал о начинающихся повреждениях конструкции на той стадии, когда это еще не могут увидеть обходчики пути.

При этом резервные оптические волокна кабеля датчика могут служить в качестве линии передачи данных. Это сокращает расходы на прокладку дополнительных линий связи по всей длине магистрали. Один оптический модуль обеспечивает мониторинг до 140 км линейного пути.

Волоконно-оптические кабели-датчики из состава комбинированной системы безопасности также могут быть применены для контроля подводного пространства водоема, примыкающего к охраняемому объекту. Отличие в том, что оптический кабель-датчик, уложенный на дне водоема, представляет собой волоконно-оптический гидрофондлиной в несколько километров. Благодаря рефлектометрическому принципу работы кабель-датчик имеет вид антенной решетки из виртуальных гидрофонов с шагом в единицы метров, что позволяет решать задачу определения пеленга на объект, нарушивший границу охраняемой зоны.

Характеристики подсистемы охраны, реализованной на волоконно-оптических гидрофонах*:

– дальность обнаружения надводной цели (катера) – до 500м;

–дальность обнаружения маломерной надводной цели (лодки с мотором) – до 100м;

– дальность обнаружения подводного пловца – до 10м.

*Примечание. Расстояния 10, 100 и 500м измерены относительно проложенного на дне водоема волоконно-оптического гидрофона (границы охраняемой зоны), который в свою очередь находится на безопасном расстоянии от охраняемого объекта.

Выводы

1. Предлагаемая комбинированная система обеспечения безопасности потенциально опасных и критически важных объектов существенно снизит вероятность угрозы возникновения катастроф техногенного и экологического характера.
2. Предлагаемая комбинированная система обеспечения безопасности является системой с открытой архитектурой. В ее состав могут входить сенсоры и другие подсистемы, реализованные на других физических принципах.
3. Состав комбинированной системы обеспечения безопасности для каждого охраняемого объекта уточняется индивидуально.

Фото - pexels.com