9-й Международный симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии

Подождите немного. Документ загружается.

481

сти и риски и определяя степень снижения риска,

которую вызывает специфическая функция безопас-

ности. Общий принцип, − чем выше уровень требуе-

мой целостности безопасности, тем более жесткие

требования предъявляются к разработке СТЗ, чтобы

достичь более низких интенсивностей сбоев и отка-

зов установленного в нем оборудования, которые

требуются для достижения допустимого риска.

Важно отметить следующие особенности по-

строения безопасных систем, инсталлированных в

СТЗ: не всегда признается, что система управления

связана с безопасностью, блокирующая функция для

обеспечения безопасности должна быть выполнена

схемами гарантированной работоспособности; ус-

тойчивость электронных систем СТЗ к электромаг-

нитным воздействиям (ЭМВ) может быть достигнута

и аппаратными и программными средствами.

При модернизации оборудования необходимо

провести анализ рисков и опасностей, и разработать

технические задания по обеспечению целостности

безопасности после внесенных изменений.

В задачах физической защиты информации в

электронных системах СТЗ при электромагнитных

воздействиях можно выделить следующие задачи,

связанные с возможным искажением, уничтожением

или блокированием информации при обработке, хра-

нении или ее передаче при непреднамеренных и

преднамеренных ЭМВ: по полю от мощных источ-

ников излучения природного (молнии) и техногенно-

го происхождения, в том числе от высотного ядерно-

го взрыва, электромагнитного оружия, средств ра-

диоэлектронной борьбы и электромагнитного терро-

ризма, по сети питания, по металлоконструкциям, по

проводным линиям связи, по системе заземления.

Кроме этого при инсталляции оборудования и

его эксплуатации следует учитывать факторы защи-

ты информации, связанные с побочным электромаг-

нитным излучением (ПЭМИ) при обработке, хране-

нии или передаче информации, с побочной кондук-

тивной передачей информации через проводные ли-

нии связи, а также возможность нарушения целост-

ности информации электростатическими разрядами

(ЭСР). Эти вопросы, скорее, в компетенции постав-

щиков оборудования, но проект СТЗ должен преду-

сматривать условия для такой инсталляции оборудо-

вания, при которой не будут нарушены условия

обеспечения ЭМС и технических условий.

Важнейшим этапом создания «безопасного»

СТЗ является идентификация электромагнитной об-

становки, в которой находится объект во время всех

фаз жизненного цикла. Воздействие на аппаратуру в

определенной электромагнитной среде зависит от

особенностей ее восприимчивости, амплитуды и час-

тоты ЭМВ, особенностей строения и окружающей

среды и т.д. Требования к среде должны быть вклю-

чено в спецификацию строения или помещения, что-

бы гарантировать удовлетворительную работу элек-

тронных систем в определенной ЭМО.

В разработке требований работоспособности и

безопасности технических средств, которые предъ-

являются к электромагнитной среде, рассматривают-

ся следующие основные аспекты: конфигурация сре-

ды, в которой расположено СТЗ, конфигурация сис-

тем СТЗ и особенности строения, требования к ин-

формационной и функциональной безопасности,

восприимчивость систем и оборудования СТЗ, пер-

спективы модернизации, развития и обновления сис-

тем в СТЗ на протяжении жизненного цикла.

Электромагнитная обстановка − результирую-

щий продукт мощностного и временного распреде-

ления в различных частотных диапазонах излучен-

ных или кондуктивных электромагнитных полей,

токов и напряжений, который определяет условия, в

которых находится СТЗ при выполнении предусмот-

ренной функции. ЭМО влияет на функциональные

возможности систем, и требуют специфических ме-

тодов защиты от их отрицательного воздействия,

которые включают: электромагнитные излучения и

кондуктивные помехи от источников естественного

и техногенного происхождения, что требует выпол-

нения требований ЭМС для технических средств,

электромагнитные помехи и шумы различной при-

роды в широком диапазоне частот, электромагнит-

ные воздействия, определяющие электромагнитную

уязвимость технических средств, электромагнитный

импульс от источников техногенного происхожде-

ния, как правило, высокой интенсивности и сверх-

широкополосный, электростатический разряд, мол-

нии.

Результаты электромагнитных воздействий мо-

гут привести к опасностям для персонала, вооруже-

ния, летучих материалов типа топлива.

Электромагнитная обстановка соответствует

специфическому времени и местоположению СТЗ,

которое не будет изменяться, но среда может пре-

терпевать изменения за время эксплуатации СТЗ.

В настоящее время разработаны и используются

многочисленные подходы, чтобы идентифицировать

системные опасности. Ключевой аспект многих из

этих подходов заключается в идентификации опас-

ностей для последующего управления разработкой и

сопровождением программ обеспечения безопасно-

сти, связанных с проектом.

Опасности должны быть расположены по при-

оритетам так, чтобы корректирующие усилия могли

быть сосредоточены сначала на самых серьезных

опасностях. Классификация опасностей может быть

проведена согласно потенциалу риска, который они

представляют.

Основные положения концепции включают:

разработку математической модели внешней элек-

тромагнитной обстановки, в которой сооружение

обеспечивает выполнение своих функций, разработ-

ку моделей, обеспечивающих определение возмож-

ных путей распространения (проникновение) элек-

тромагнитных помех во внутренние объемы соору-

482

жения, разработку конструкционных мер защиты от

электромагнитных воздействий для сооружения в

целом и системных мер защиты на уровне отдельно

взятой системы или устройства (например, электро-

магнитное экранирование, создание отдельных экра-

нированных помещений, раздельная прокладка и

ввод в сооружение информационных и силовых ка-

белей, защита входов, вводов коммуникаций, венти-

ляционных и газовоздушных трактов, устройство

системы заземления, использование сетевых фильт-

ров и оптоэлектронных пар, оптимизация геометрии

тоководов и т.п.), оценку уровней стойкости и поме-

хоустойчивости всех технических средств инфра-

структуры и локальных сетей здания.

Собственно процесс проектирования электро-

магнитной защиты сооружения производится с по-

мощью математических и физических моделей для

численного решения задачи, и лабораторных испы-

таний отдельных систем.

При разработке проекта электромагнитной за-

щиты в качестве базового критерия должна быть

положена концепция «разумной достаточности»,

смысл которой заключается в том, чтобы при мини-

мальном использовании дополнительных (специаль-

ных) средств и мер защиты обеспечить функцио-

нальную и информационную безопасность сооруже-

ния в условиях предполагаемого электромагнитного

воздействия.

На этапе проектирования допускается использо-

вание моделей, разработанных применительно к уп-

рощенным идеализированным (т.е. «каноническим»)

геометрическим формам объектов (сооружений).

Такие модели дают возможность качественно оце-

нить влияние системы на электромагнитную обста-

новку во внутренних объемах сооружений, но не

позволяют дать точные количественные оценки.

Правильность предварительной оценки результатов

проектирования может быть проверена эксперимен-

тально, путем лабораторных (стендовых) испытаний.

Сопоставление результатов, полученных с помощью

аналитических методов с результатами эксперимен-

тальных исследований (тестов) позволяет уточнить

параметры моделей, используемых при проектиро-

вании защиты объектов от электромагнитных излу-

чений.

Литература

1. Кечиев Л.Н., Степанов П.В., Арчаков О.Н.

Предотвращение катастроф электромагнитного ха-

рактера в информационных системах. − Технологии

ЭМС. − 2005. − № 4 (15). − С. 7−19.

2. Кечиев Л.Н., Акбашев Б.Б., Степанов П.В.,.

Экранирование технических средств и экранирую-

щие системы. − М.: ООО «Группа «ИДТ», 2010. −

470 с. − (Библиотека ЭМС).

3. ГОСТ Р МЭК 61508-1−2007. Функциональная

безопасность систем электрических, электронных,

программируемых электронных, связанных с безо-

пасностью. Часть 1. Общие требования. − М.: Стан-

дартинформ, 2008. − 50 с.

483

ELECTROMAGNETIC ENVIRONMENTAL "CRASH-TEST"

FOR AIRBORNE ELECTRONIC EQUIPMENT

EONID

OROKIN

LEG

ITVIN

USSIA

Peoples’ Friendship University of Russia, e-mail: plasma.pfu@gmail.com

e-mail: lemberg@bk.ru

Abstract. Electromagnetic environmental and electromagnetic compatibility “Crash-Test” reveal four quality

conditions of system operation for all possible electromagnetic field frequencies, intensity and test duration,

capable to lead parametric and functional violation of the system functional ability or full loss of the system func-

tional ability. “Crash-Test” is aimed on detecting the narrow-band or resonance response reactions of the electronic

systems, avionics and airborne equipment sensitive to the electromagnetic radiation.

Introduction

Environmental Conditions and Test Procedures for

Airborne Equipment (RTCA/DO-160E, EUROCAE/ED-

14E, ISO-7137) are standard EMC procedures and envi-

ronmental test criteria for testing airborne equipment and

avionics disposed on an aircraft [1]. The new version of

RTCA/DO-160F has some changes and updates not sig-

nificant for this paper. The most of EMC procedures are

aimed on the aircraft onboard electromagnetic emission

sources. The standard EMC concept based on the funda-

mental rule, that the system should be electromagnetically

compatible among all subsystems and equipment within

this system. Never the less, they do not proper consider

the electromagnetic environmental (EME) conditions and

their influence on the onboard equipment.

The US standards are based on both EMC and EME

concept: “The system shall be electromagnetically com-

patible among all subsystems and equipment within the

system and with environments caused by electromagnetic

effects external to the system” [2]. But in some tests they

do not provide the complete testing.

For some airborne electronic equipment it is possible

to find such electromagnetic environmental conditions

that can lead to parametric and functional violation or full

loss of functional ability.

EMC standardization requirements

Radio Frequency Susceptibility (Radiated & Con-

ducted) testing procedures start from 10 kHz and deter-

mine the immunity of testing systems to electromagnetic

high intensity radiated field (HIRF), or whether equipment

will operate within performance specifications when the

equipment and its interconnecting wirings are exposed to

a level of RF modulated power.

The lower frequencies under 10 kHz are not tested on

HIRF, and the test frequency components are normally

harmonically related to the power source fundamental

frequencies bands. Only the US [2–3] and UK [4] Stan-

dards establish requirements for the control of the elec-

tromagnetic interference (emission and susceptibility)

characteristics of electronic, electrical and electrome-

chanical equipment, and their subsystems starting from

the frequency 20 or 30 Hz.

In the civil aviation EMC testing a number of unspeci-

fied frequency bands still exists. The possibility of accept-

ing of the lower frequency components by the aircraft avi-

onics and airborne equipment exists and its behaviour is

unknown [5]. Due to this fact the total testing for all possi-

ble frequency bands and electromagnetic field intensity of

the aircraft avionics and airborne electronic systems with

complete monitoring of their parameters are very actual.

“Crash-Test” concept

In real practice the amplitude-frequency response of

non-linear electronic system has sharp resonances, narrow-

bands or strongly cut up characteristic. The EMC frequency

scan rates should have minimum number of 10 test fre-

quencies logarithmically or normally spaced per decade [1,

Section 20], so this testing procedure creates a missing fre-

quency bands. For example if the system under the test is

sensitive in the 60 Hz narrow-band with central frequency

at 10.2 kHz, the radio navigation system operating in Very

Low Frequency (VLF) band 10.2-13.6 kHz can easily pene-

trate in this band and cause the parametric or the functional

violation of the system functional ability [5]. The

RTCA/DO-160E Section 20 Radio Frequency Susceptibil-

ity (Radiated & Conducted) test procedure can resolve only

one operation frequency (12.9 kHz) of radio navigation

system due to the fact that it is close to the logarithmically

spaced test frequencies. So it is very difficult to find the

narrow-band or resonance response reactions of the testing

equipment. In order to cover these missing frequencies it is

very important to use the frequency sweeping during the

test procedures [6]. The frequency sweeping will enlarge

the test duration but it will cover the whole electromagnetic

band and point out the narrow-bands or resonance response

reactions of the electronic systems under the test.

Operation of the electronic systems highly sensitive

to the electromagnetic radiation in the unidentified fre-

quency bands with the unknown response can lead to in-

cidents, emergencies and catastrophes.

In our opinion it is necessary to change a priority in

favour of testing avionic product parameters. The reaction

of the electronic systems on the electromagnetic radiation

can differ from parameters variation inside the given accu-

racy corridor up to system shutdown or system loss. So it

is very important to provide a monitoring of all input and

484

output parameters during the frequency sweeping and the

electromagnetic field intensity variation under the whole

test procedure.

Under the influence of the electromagnetic radiation

“Crash-Test” [7] four quality conditions of system opera-

tion are revealed: 1) system operation without functional

ability violation; 2) parametric violation of the system

functional ability (malfunction, degradation of perform-

ance, or deviation from specified indications); 3) the func-

tional violation of the system functional ability (system

failure during the influence of the electromagnetic radia-

tion); 4) full loss of functional ability or the spontaneous

system shutdown ("failure" signal or system loss).

Prior to the beginning of the “Crash-Test” the value

of external electromagnetic field (EMF) frequencies, in-

tensity and test duration, capable to lead parametric and

functional violation or full loss of functional ability of

avionic product, are not known.

The additional information useful for the test proce-

dure can be obtained from the analysis of engineering speci-

fications, electronics solutions and designer fulfillment of a

product. The proper analysis of the technical documentation

can give the initial information on the possible narrow-band

or resonance response reactions of the electronic system,

which will be helpful for determining the frequency sweep-

ing or frequency scan parameters. It is important to take in

to account the response time of the electronic system on the

frequency sweeping speed, so that we should be confident

in the test results, not to miss any anomaly.

In the absence of proper information about the prod-

uct the test is carrying out in all possible frequency bands

and at the maximum levels of the field strength capable of

the testing equipment with application of the frequency

sweeping.

In the case when the frequency sweeping are not possi-

ble the minimum frequency step level should be determined

from the system design parameters, and all the narrow-band

or resonance response reactions of the electronic systems

should be proper resolved. In our opinion during the first

frequency scan it is important to have not less then 10 points

on each narrow-band or resonance response reaction of the

electronic systems under the test. After determining the nar-

row-bands or resonance responses of the electronic systems

we start the frequency sweeping or precise frequency scan for

resolving the finite structure of determined anomalies.

The test duration and the frequency sweeping speed or a

number of the frequency steps are calculated before the be-

ginning of the “Crash-Test”. All areas of parameter variations

during testing of avionic equipment are studied precisely.

On the first stage of testing the values of external

EMF intensity and frequencies, leading to parametrical

and also to functional disorders of electronic systems are

revealed. After that the lower range limit of EMF strength

is defined, at this level the electronic system starts to oper-

ate with the parametric violation of the system functional

ability.

At the next stage the inner boundary of EMF

strength is defined, and at that level the electronic system

starts to operate with the functional violation of the system

functional ability. At the final stage the upper range limit

of EMF strength is defined for the level of full loss of

functional ability or the spontaneous system shutdown of

the electronic system under the test (fig. 1.).

Fig. 1. The boundaries (1 – lower range limit, 2 – inner

boundary, 3 – upper range limit) divided the system func-

tional ability areas in four quality conditions [13].

The“Crash-Test” concept has been applied during the

testing procedures of different avionic electronic devices.

Airplane voice intercommunication system with voice

recorder MS-61 was under suspicion due to the fact that the

onboard records done on the voice recorder MS-61 contained

the unknown signals. We provided the series of experiments

to identify the sensitivity of the system components to the

external electromagnetic field. The voice recorder MS-61

was set in the record mode and the external electromagnetic

field (500 A/m) was applied in the band of 10 Hz – 10 kHz.

After the test the record was readout and the amplitude-

frequency response characteristic of voice recorder MS-61 to

the external electromagnetic field was done [8]. The result

was unexpected – the voice recorder MS-61 in it’s operation

band (from 200 Hz to 3500 Hz) can record the external mag-

netic field. During this test the record level of the external

electromagnetic field was constant (-40 dB from the maxi-

mum possible level) in the band from 400 Hz up to 3000 Hz.

After that the airplane voice intercommunication sys-

tem resistance for electromagnetic fields in the band of

10 Hz – 30 kHz [9] was studied. We provided the 3D test-

ing in three main directions, and the external electromag-

netic field (200A/m) was applied in the band of 10 Hz –

30 kHz. The result of the test procedure is presented at the

figure 2. The maximum sensitivity level 56 (mV/A)*m to

the external electromagnetic field was on the frequency

3200 Hz. If anybody try to use the RTCA/DO-160E Sec-

tion 19 test procedure on the power source fundamental

frequencies (400 Hz, 350 Hz, 650 Hz, and 800 Hz), this

airplane voice intercommunication system will response

four times less output level on this test frequencies. But

this voice intercommunication system is extremely sensi-

tive on the upper frequencies. So the possibility of re-

cording of the external electromagnetic field via voice

intercommunication system and onboard voice recorder

MS-61 has been proved.

485

Fig. 2. 3D amplitude-frequency response characteristic for

the external electromagnetic field (200 A/m) in the band

of 10 Hz – 30 kHz [9]

The joint study of the onboard voice recorder and

flight recorder devices founded out that in a couple of

flights the external electromagnetic field recorded on

voice recorder caused the failure of the parametric in-

formation from flight recorder. The frequencies were

defined from the voice record. In the laboratory condi-

tions the flight recorder resistance for external electro-

magnetic fields in the band from 10 Hz up to 10 kHz has

been studied [10]. The experimental research of block

А3 (unit 1ТВ) of flight recorder device proved its ex-

tremely high sensitivity to the external electromagnetic

field (200 A/m). The electromagnetic field frequencies

and intensity levels were defined for parametric violation,

functional violation and full loss of functional ability of block

А3 (unit 1ТВ) - the channels of parametric information

from flight recorder [10].

Our previous papers [11, 12] at the 6th International

symposium on electromagnetic compatibility and electro-

magnetic ecology (June 2005) were devoted to the electro-

magnetic field influence on feedback control system of

turbojet engine. The four quality conditions of system op-

eration have been described for feedback control system

under electromagnetic field influence in the bands ELF,

SLF, ULF, VLF and LF. The mathematical model has

been made both for feedback control system and elec-

tromagnetic field interferences.

An oscillation of main parameter value in feedback

control system was in a band of operational frequencies.

It was shown that electromagnetic field influence on

automatic control system could lead to losses of function

ability [13, 14]. These results have been described in the

paper [13] presented at the 7th International symposium

on electromagnetic compatibility and electromagnetic

ecology (2007). Delimitation of functioning areas for

feedback control system under the influence of external

electromagnetic fields close to the power source funda-

mental frequency 400Hz shown at figure 3. This picture

is a good example of the “Crash-Test” concept discussed

in this paper.

Fig. 3. The boundaries (1 – lower range limit, 2 – inner

boundary, 3 – upper range limit) divided the system func-

tional ability areas in four quality conditions close to the

power source fundamental frequency 400 Hz [13]

The following analysis of functioning stability of air-

plane turbojet engine in the difficult electromagnetic condi-

tions has been discussed at the 15th Scientific and practical

conference of the Society of Independent Air Accidents

Investigators (2007) [14].

Conclusion

Standard EMC procedures and environmental test

criteria for testing airborne equipment and avionics dis-

posed on an aircraft are aimed on the aircraft onboard

electromagnetic emission sources. Due to this fact a num-

ber of unspecified frequency bands still exist and the air-

craft equipment behaviour in these bands are unknown.

The “Crash-Test” concept is based on the two main

principals – the complete frequency sweeping during the

test procedures and determining the quality conditions of

system operation under the whole test procedure.

The “Crash-Test” concept reveals four quality condi-

tions of system operation for all possible electromagnetic

field frequencies, intensity and test duration, capable to

lead parametric and functional violation or full loss of

functional ability of avionic product.

Information about the authors

Dr. Leonid V. Sorokin, M.Sc., Ph.D., Associate pro-

fessor, Peoples’ Friendship University of Russia (Mos-

cow), Corresponding member of the Russian Academy of

Natural Sciences, Associated member of the Society of

Independent Air Accidents Investigators (Russian Na-

tional Branch of ISASI).

Oleg N. Litvin, Associated member of the Society of

Independent Air Accidents Investigators (Russian Na-

tional Branch of ISASI).

References

1. RTCA/DO-160E (Radio Technical Commission for

Aeronautics Document), “Environmental Conditions and

Test Procedures for Airborne Equipment”, Dec. 9, 2004.

2. MIL-STD-464A, “Electromagnetic Environmental

Effects Requirements for Systems”, US DoD, December

19, 2002.

486

3. MIL-STD-461E, “Requirements for the Control of

Electromagnetic Interference Characteristics of Subsystems

and Equipment”, US DoD. August 20, 1999.

4. Defense Standard 59-41 (Part 3) Supplement U /Issue

5, Electromagnetic Compatibility, Part 3: Technical Re-

quirements Test Methods And Limits., Supplement U: Test

Method DRS01 H Field Susceptibility 20 Hz - 50 kHz. UK

Ministry of Defenсe, October 6, 1995.

5. L.V. Sorokin, Airborne Electronic Equipment Immu-

nity to the Very Low Frequency Electromagnetic Field Influ-

ence (Civil Aviation Standards Problems) // 6th International

Symposium on Electromagnetic Compatibility and Electro-

magnetic Ecology (St.-Petersburg, 21-24 June 2005). – St.-

Petersburg, 2005. – Pp. 71-75, IEEE Cat. Num. 05EX1162.

6. L.V. Sorokin, O.N. Litvin, Automation of electro-

magnetic field generation for avionic testing procedures

// Educational, scientific and engineering LabVIEW ap-

plications based on National Instruments technology:

Proceedings of the VII scientific and practical confer-

ence. – Moscow: PFUR, 2008. – Pp. 92-94, ISBN 978-5-

209-03332-5, (In Russian).

7. O.N. Litvin, L.V. Sorokin, Application of "crash-

approach" for electromagnetic compatibility testing pro-

cedures // The 10th Russian scientific and technical con-

ference "EMC-2008" (24-26 September 2008). – St.-

Petersburg, 2008. – P.p. 576-580, (In Russian).

8. L.V. Sorokin, O.N., Litvin, S.V. Krinitsin, Airplane

voice recorder MS-61 resistance for electromagnetic

fields in the band of 10 Hz – 10 kHz // Proceedings (Re-

lease 17) of the 13th scientific and practical conference

of the Society of Independent Air Accidents Investiga-

tors (Moscow, 25-27 March 2005). – Moscow, 2005. –

Pp. 155-160, (In Russian).

9. L.V. Sorokin, O.N., Litvin, S.V. Krinitsin, Airplane

voice intercommunication system resistance for electro-

magnetic fields in the band of 10 Hz – 30 kHz // Pro-

ceedings (Release 18) of the 14th scientific and practical

conference of the Society of Independent Air Accidents

Investigators (Moscow, 28-30 March 2006). – Moscow,

2006. – Pp. 225-229, (In Russian).

10. L.V. Sorokin, O.N., Litvin, S.A. Isayev, A.A. Gris-

helyonok, I.A. Ignatyev, Experimental research of block

А3 unit 1ТВ flight recorder devices resistance for elec-

tromagnetic fields in the band 10 Hz – 10 kHz // The 2nd

scientific and practical conference «Problems and per-

spectives of creation Airplane flight recorders» (Kursk,

7-8 June 2006). – М: Publishing group

«Bedretdinov &

Co», 2006. – Pp. 94-99, ISBN 5-901668-17-0 (In Russian).

11. O.N. Litvin, L.V. Sorokin, Results of an estima-

tion of influence of external electromagnetic fields on

accuracy of the electronic converter with a spectrum

conversion of a measured signal // The 6th International

symposium on electromagnetic compatibility and electro-

magnetic ecology (St.-Petersburg, 21-24 June 2005). St.-

Petersburg. – 2005. – Pp. 238-241, ISBN 5-7629-0620-5 (In

Russian).

12. L.V. Sorokin, O.N. Litvin, Results of the influence

of external electromagnetic fields on accuracy of the

electronic converter with double integration // The 6th

International symposium on electromagnetic compatibility

and electromagnetic ecology (St.-Petersburg, 21-24 June

2005). St.-Petersburg. – 2005. – Pp. 234-238, ISBN 5-7629-

0620-5 (In Russian).

13. O.N. Litvin, L.V. Sorokin, Delimitation of func-

tioning areas for feedback control system under the in-

fluence of external electromagnetic fields // The 7th Inter-

national symposium on electromagnetic compatibility and

electromagnetic ecology (St.-Petersburg, 26-29 June 2007).

St.-Petersburg. – 2007. – Pp. 129-132, ISBN 5-7629-0789-2

(In Russian).

14. O.N. Litvin, L.V. Sorokin, The analysis of func-

tioning stability of airplane turbojet engine in the diffi-

cult electromagnetic conditions // Proceedings (Release

19) of the 15th scientific and practical conference of the

Society of Independent Air Accidents Investigators

(Moscow, 27-29 March 2007):, – Moscow, 2007. – Pp.

368-378 (In Russian).

487

НАЦИОНАЛЬНЫЕ СТАНДАРТЫ – ОСНОВА КАЧЕСТВА,

НАДЕЖНОСТИ И КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ ПРОДУКЦИИ

А.

И.

АБЛОВ

ОССИЯ

ООО «Прософт-Системы», e-mail:info@prosoftsystems.ru

Аннотация. В докладе отражен положительный опыт создания и функционирования испытательной

лаборатории ЭМС на научно-производственном предприятии. Опираясь на опыт применения норма-

тивно-технической документации в практической деятельности, автор выдвигает предложения по

сложившейся системе поверки средств измерений, а также по cовершенствованию структуры облас-

ти аккредитации испытательной лаборатории.

Abstract. The report reflects good experience of building and operation of the test laboratory EMS at the

scientific production enterprise. Being guided by the experience of application of the technological norma-

tive documentation in practice, the author represents suggestions about the existing system of measuring

means verification as well as suggestions about the structure of the field of the test laboratory accreditation.

Курс на модернизацию, провозглашенный пре-

зидентом России Д.А.Медведевым, касается всех

отраслей деятельности, будь то наука, образование

или Федеральное агентство по техническому регу-

лированию и метрологии. Опираясь на 30-летний

опыт работы на оборонном предприятии и 3-х лет-

ний стаж работы в испытательной лаборатории

«Прософт-Системы», хочу осветить некоторые про-

блемы, которые не способствуют ускоренному дви-

жению вперед производителей и развитию испыта-

тельных лабораторий.

Инженерная компания «Прософт - Системы»

выпускает оборудование, которое эксплуатируется

на объектах электроэнергетики и других объектах с

высоким уровнем электромагнитной обстановки

(газовая, нефтяная промышленность, металлургия,

машиностроение и т.д.).

В целях повышения качества и надежности вы-

пускаемого оборудования в 2008 г. руководством

компании было принято решение о создании испы-

тательной лаборатории ЭМС. С 2010 г. испытатель-

ная лаборатория аккредитована по ГОСТ Р на про-

ведение испытаний по ЭМС, климатическим воздей-

ствиям и на безопасность. В становлении и развитии

лаборатории большую помощь оказали профессор

А.А. Воршевский и доцент А.М. Агафонов из

Санкт–Петербургского государственного морского

технического университета.

Что дает нашей компании и другим предпри-

ятиям создание испытательной лаборатории? Первое

и очень важное то, что разработчики оборудования

имеют возможность лично присутствовать при про-

ведении испытаний и наблюдать реакцию прибора

(мигание дисплея, потеря информации, ложные сра-

батывания, сбои в цепи воздействия и т.д.) при раз-

личных уровнях помех. Второе, существенно сокра-

щаются сроки разработки приборов, т.к. испытания

начинаются с этапа НИОКР – последовательно по

мере создания модулей разрабатываемого прибора

(питания, управления, дискретных и аналоговых

входов – выходов и т.д.). В третьих, лаборатория

становится центром, где аккумулируются новые

технические решения по защите приборов от воз-

действия помех, которые доводятся до сведения всех

разработчиков, что позволяет им применять уже

проверенные на практике методы защиты разраба-

тываемых приборов от электромагнитных помех. В

конечном счете, все это повышает качество и на-

дежность выпускаемых изделий.

Деятельность предприятия по повышению ус-

тойчивости выпускаемых изделий к воздействию

электромагнитных помех опирается на технический

регламент и комплекс стандартов по ЭМС. Исходя

из опыта применения стандартов на практике, при-

ведём ряд замечаний и предложений по данным

нормативным документам:

1. Разработка базовых национальных стан-

дартов по ЭМС серьезно отстает от издания меж-

дународных стандартов МЭК.

Для применения технического регламента по

ЭМС необходимо располагать комплексом нацио-

нальных стандартов, в первую очередь базовых.

Международная электротехническая комиссия

(МЭК) в 2000 году разработала стандарт на устой-

чивость к провалам, кратковременным прерывани-

ям и изменениям напряжения электропитания в

сети постоянного тока МЭК 610000-4-29:2000. Рос-

сийского стандарта на данный вид испытаний до

сих пор нет, что создает сложности при проведении

испытаний [1]. Обновление российских стандартов

происходит с большим отставанием. Так, напри-

мер, ГОСТ Р 51317.4.12-99 на устойчивость к коле-

бательным затухающим помехам разработан в 1999

г., новая редакция МЭК – в 2006 г., ГОСТ Р 50648-

94 на устойчивость к импульсному магнитному

полю разработан в 1994 г., новая редакция МЭК – в

2001 г. К сожалению, список этих нормативных

документов можно продолжить и дальше [2,3].

Таким образом, остро встает вопрос об актуа-

лизации наших национальных стандартов в соот-

488

ветствии с новыми требованиями международных

стандартов. Если на внутреннем рынке заказчики

относятся более лояльно к неактуализированным

национальным стандартам на соответствие новым

требованиям международных стандартов, то по-

следнее создает трудности в реализации продукции

на экспорт, так как потребители требуют соответ-

ствия продукции требованиям стандартов МЭК

новой редакции. Здесь можно привести положи-

тельный пример белорусских коллег, где эта рабо-

та проводится оперативнее. Это серьезное отстава-

ние в области стандартизации с учетом недоста-

точного финансирования, на мой взгляд, является

тормозом в модернизации и техническом развитии

реального сектора экономики.

В свою очередь, специалисты лаборатории

«Прософт-Системы» установили деловые контакты с

техническим комитетом ТК 30. По стандарту ГОСТ Р

51317.6.5-2006 (МЭК 61000-6-5:2001) «Устойчивость

к электромагнитным помехам технических средств,

применяемых на электростанциях и подстанциях»,

был направлен перечень замечаний и предложе-

ний.[4] Надеемся, что в новой редакции стандарта они

будут учтены. Есть предложения еще по некоторым

стандартам, которые в ближайшее время будут на-

правлены техническому комитету.

2. Область аккредитации испытательных лабо-

раторий требует внимательного рассмотрения и

реструктуризации.

Область аккредитации фиксируется во внуши-

тельном документе с указанием не только видов

испытаний и нормативных документов, содержа-

щих требования, правила и методы испытаний, но и

с указанием конкретных видов продукции (код

ОКП). Если в области аккредитации не указан тот

или иной код ОКП, то даже при наличии аттесто-

ванного испытательного оборудования проводить

испытания нельзя. При аттестации лаборатории

«Прософт-Системы» область аккредитации была

оформлена на 7 листах, в 2011 году при аккредита-

ции на расширение области она составила допол-

нительно 32 листа, и этот процесс будет для нас

бесконечным. Есть испытательные лаборатории, у

которых область аккредитации составляет 140 лис-

тов. К примеру: к нам обратилось предприятие из г.

Челябинска с целью испытания теплосчетчика

«ТЕПЛОКОН»; в области аккредитации нашей

лаборатории кода ОКП данного счетчика нет. В

лаборатории имеется аттестованный генератор

микросекундных импульсных помех, позволяющий

проводить испытания оборудования для электриче-

ских станций и подстанций с критерием качества

функционирования А и уровнем воздействия 4 кВ,

а испытать теплосчетчик с уровнем помехи 1 кВ не

можем. Это заставляет нас расширять область ак-

кредитации ещё на 30 листов, затем ещё и т. д.

Технически и научно обосновать логику фор-

мирования области аккредитации с учетом кода

ОКП невозможно. Убрав код ОКП из области ак-

кредитации, можно сократить затраты времени,

финансовых ресурсов и бесконечного расширения

области аккредитации.

3. Практика поверки средств изменений.

Отдельное внимание стоит привлечь к сложив-

шейся системе поверки средств измерений. Средства

измерений электрических параметров (мультиметры,

амперметры, вольтметры, калибраторы, осциллогра-

фы и т.д.) подлежат ежегодной поверке, в то время

как сложное и дорогостоящее испытательное обору-

дование подлежит периодической аттестации 1 раз в 2

года, т.е. образуется нестыковка. Найти весомое тех-

ническое и научное обоснование ежегодной поверки

средств измерений невозможно. Считаю, что перио-

дичность поверки средств измерений необходимо

привести в соответствие с таковой для испытательно-

го оборудования и проводить поверку через 2 года.

Например, наряду с приведенными выше, есть

средства измерений более простые, такие как линейка

металлическая, щупы, гигрометр психрометрический

и др., которые длительное время могут исправно вы-

полнять свои функции. Поверка гигрометра ВИТ-2

стоит 483 рубля, цена нового – 180 рублей, поверка

линейки – 146 рублей, цена новой – 105 рублей, по-

верка набора щупов №1 – 4814 рублей 40 коп., стои-

мость нового набора щупов – 86 рублей. Здесь явно

не просматриваются государственные интересы в

области качества. Тысячи людей в стране носят эти

средства измерений на поверку, тратя свое время и

финансовые ресурсы предприятий, и на вопрос зачем,

ответ – так регламентировано «Росстандартом». Од-

ним из предложений может быть – поверку таких

средств измерений проводить раз в 5 лет. Надеюсь,

что наши предложения в адрес «Росстандарта» будут

услышаны и реакция будет положительной.

В заключение хочу предложить техническому

комитету ТК.30 при разработке новых редакций

стандартов направлять их для ознакомления аккре-

дитованным испытательным лабораториям, так как

нам приходится руководствоваться ими в практиче-

ской деятельности и мы готовы к активному сотруд-

ничеству. Надеемся, что наша совместная работа

даст хорошие результаты в деле повышения качест-

ва и надежности продукции, выпускаемой отечест-

венными предприятиями, применяя современные и

эффективные методы решения задач ЭМС.

Литература

1. МЭК 61000-4-29:2000. Устойчивость к прова-

лам, кратковременным прерываниям и изменениям

напряжения электропитания в сети постоянного тока.

2. ГОСТ Р 51317.4.12-99. Устойчивость к ко-

лебательным затухающим помехам.

3. ГОСТ Р 50648-94. Устойчивость к магнит-

ному полю промышленной частоты.

4. ГОСТ Р 51317.6.5-2006. Устойчивость к

электромагнитным помехам технических средств,

применяемых на электростанциях и подстанциях.

489

ВОЗМОЖНОСТИ СИСТЕМ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ И

НЕОБХОДИМОСТЬ ИХ ЗАЩИТЫ ОТ ЭМИ

Д.

И.

РЯШЕВ

ОССИЯ

М.

А.

АФИШЕВ

ОССИЯ

ФГУП «Проектный институт» ФСБ России

Аннотация. В докладе рассматривается эволюция систем видеонаблюдения от аналоговых до циф-

ровых, которые стали необходимыми элементами современных систем обеспечения безопасности.

Однако с появлением цифровой технологии, улучшившей возможности подобных систем, резко сни-

зилась устойчивость к электромагнитным излучениям. Рассматриваются уязвимые места данных си-

стем, с учетом современной модели угроз, а также риски, возникающие при нарушении их функцио-

нирования. Предлагается ввести классификацию подобных систем по устойчивости к электромаг-

нитным излучениям.

Abstract.

The evolution of video surveillance systems from analog to digital, which have become an essen-

tial elements of modern security systems is discussed in the paper. The advent of digital technology un-

doubtedly improve the possibilities of such systems, drastically decreased their steadiness to action of elec-

tromagnetic radiation. We consider vulnerabilities of these systems, in accordance with modern models of

threats, as well as the risks arising from the violation of their operation. The classification of such systems

for steadiness to electromagnetic radiation is introduced.

Исторически системы видеонаблюдения строи-

лись на основе аналоговых записывающих уст-

ройств. Первые аналитические функции обязаны

своим появлением детектору движения, давшему

возможность записывать только те фрагменты, в ко-

торых происходило изменение картинки. Экономи-

лась плёнка, упрощался поиск видеоинформации.

Новые горизонты открыли цифровые технологии. В

первую очередь – это появление сетевых видео регист-

раторов и IP-камер. В начале своего пути IP-технология

выглядела не столь профессионально, как аналоговый

сегмент. Она воспринималась специалистами на уровне

любительских WEB-камер для просмотра пользователем

картинок или видеопотока через интернет или локаль-

ную сеть. Качество изображения и частота кадров были

также неприемлемыми. Сейчас данные, получаемые с

IP-камер, имеют гораздо более высокое качество по

сравнению с их аналоговыми конкурентами. Возможно-

сти анализа видео- и звуковой информации, которые

предоставляют сверхскоростные процессоры видеореги-

страторов, позволяют строить масштабные сети видео-

наблюдения с абсолютно новыми аналитическими ха-

рактеристиками. Так, например, сегодня видеокамеры

можно встретить практически везде: в банках, супермар-

кетах, кинотеатрах и ресторанах. Для анализа информа-

ции, получаемой из подобных мест, одним из главных

параметров является максимальное разрешение. Для

аналоговых систем это 768*576 точек на дюйм, а для IP-

систем разрешение втрое выше, чем разрешение любой

аналоговой камеры.

Появление цифровых видеорегистраторов по-

влияло на всю отрасль видеонаблюдения, вот лишь

некоторые открывшиеся возможности:

1. Интеллектуальные детекторы движения

позволили не обращать внимания на циклические

колебания фоновых объектов по естественным причинам

(например, ветви деревьев или трава на ветру), а также

на изменение освещённости или движения теней. А

более тонкая настройка зон детектирования с разными

параметрами и типами событий позволяет очень гибко

настраивать систему без применения дополнительного

специального оборудования.

2. Простые детекторы оставленных предметов,

пересечения линий, движения в обратном

направлении, подсчёта движущихся объектов. В

Тайване недавно был получен патент на

использование камер в качестве элементов пожарной

системы с алгоритмом определения типа

возгораемого пламени. Всего лишь пять лет назад всё

это казалось лишь фантастикой.

3. Мгновенный доступ к заранее

проиндексированной архивной информации стал уже

привычным атрибутом подобных систем.

4. Простая интеграция с системами контроля

доступа, при которой проход через турникет,

открывание двери или другие подобные события

приводят к началу записи.

5. Постоянное усовершенствование алгоритмов

распознавания лиц или номерных знаков. Прогресс в

этой области может существенно повлиять на одну

из главных проблем отрасли: утомляемость

оператора видеосистемы. Как известно, ошибки

уставшего человека — один из главных факторов,

влияющих на общие показатели эффективности

системы безопасности.

Следует отметить качественные изменения, про-

изошедшие в способах передачи данных. Использова-

ние цифровых каналов данных — это больше, чем

просто смена коммуникационной технологии. По су-

ти, мы имеем открытую архитектуру, которая позво-

490

ляет управлять трафиком по уже существующей ин-

фраструктуре, использовать маршрутизаторы для ло-

кальных, региональных сетей или даже сети интернет.

Размеры современных носителей информации и

низкая стоимость хранения одного гигабайта даже с

её дублированием, позволяет создавать архивы на

несколько месяцев. Такие огромные системы и мас-

сивы данных требуют соответствующих систем за-

щиты от электромагнитных воздействий (ЭМИ), так

как в случае частичной или полной потери информа-

ции, последствия могут быть весьма серьезными. Так

же за удобство пользованием массивами информа-

ции, получаемой из современных систем видеонаб-

людения, посредством IP-технологии, пришлось рас-

плачиваться низкой устойчивостью к ЭМИ.

Данная проблема была незнакома даже бюджет-

ным аналоговым решениям, основанным на дешевой

элементной базе. В то же время дорогие, функцио-

нально и технически совершенные IP системы оказа-

лись абсолютно бессильными к воздействию полями

напряженностью 500 В/м. Такая низкая устойчивость

к электромагнитным излучениям объясняется следую-

щим. Современные камеры представляют собой прак-

тически полноценные компьютеры со своей операци-

онной системой, периферийными и коммуникацион-

ными интерфейсами. Подобное сосредоточение посто-

янно увеличивающейся вычислительной мощности на

стороне видеокомпонентов, безусловно, приводит к их

усложнению. Одновременно с усложнением возрастает

интенсивность электродинамических процессов, следо-

вательно, система становится более чувствительной к

помехам, которые генерируются в самой системе или

привносятся извне. Необходимость защиты от ЭМИ

современных камер, как одной из важнейших частей

системы видеонаблюдения, становится весьма актуаль-

ной задачей.

В условиях постоянного роста разрешения ка-

мер, полоса пропускания и транспортная сеть, веро-

ятно, всегда будет наиболее уязвимым местом лю-

бых систем видеонаблюдения с точки зрения элек-

тромагнитного воздействия. Так как при небольших

полях порядка 500…1000 В/м наблюдается значи-

тельное снижение скорости потока в кабеле. А при

увеличении напряжнности до 2000…3000 В/м изо-

бражение, получаемое от камеры, либо замирает,

либо пропадает вовсе. Т.е. полоса пропускания сужа-

ется до значений, не позволяющих передавать пото-

ковое видео. Однако, учитывая современную модель

угроз, стоит отметить, что современный злоумыш-

ленник вряд ли станет воздействовать на транспорт-

ную сеть. Скорее всего, его злой умысел будет на-

правлен на оконечное устройство – цифровую ви-

деокамеру, а что еще более вероятно на хранилище

информации (видеорегистратор, цифровой массив

данных, видеосервер). В таком случае воздействие на

хранилище информации, может вызвать сбой в его

работе, вплоть до полной потери информации, нахо-

дящейся на его носителях.

Ещё одной тенденцией развития систем видео-

наблюдения можно назвать интеграцию с системами

контроля и управления доступом охранно-пожарной

сигнализации и системами сбора и обработки ин-

формации. Во всех вышеперечисленных случаях си-

стема видеонаблюдения является важной состав-

ляющей каждой из систем. Следовательно, частич-

ный или полный выход из строя системы видеонаб-

людения означает существенную, порой даже крити-

ческую ошибку для всех систем, в составе которых

он применяется. Поэтому защита системы видеонаб-

людения и всех ее компонентов от ЭМИ является

актуальной задачей сегодняшнего дня.

В связи с этим предлагается ввести классифи-

кацию систем видеонаблюдения, по критерию их

устойчивости к ЭМИ. Для этого необходимо сфор-

мировать нормативную базу и провести стандарти-

зацию подобных систем. Также для классификации

систем видеонаблюдения, создания нормативной

базы и требований, необходимо сформировать тре-

бования к методам проведения испытаний, необхо-

димых для оценки их устойчивости.

Литература

1. Акбашев Б. Б., Корнев А.Н., Сахаров К.Ю. и

др. Исследование воздействия сверхкоротких элек-

тромагнитных импульсов на персональные компью-

теры // Технологии ЭМС.- 2006.- № 2.- С. 44-49.

2. Акбашев Б.Б., Володин А.В. Методы пассив-

ной защиты от электромагнитных излучений радио-

электронных средств. Технологии ЭМС, № 1(28),

2009, с.75.

3. Кечиев Л.Н., Степанов П.В. ЭМС и информа-

ционная безопасность в системах телекоммуника-

ций. − М.: Издательский Дом «Технологии», 2005. −

320 с.

4. ГОСТ Р 52863-2007. Защита информации. Ав-

томатизированные системы в защищённом исполне-

нии. Испытания на устойчивость к преднамеренным

силовым электромагнитным воздействиям. Общие

требования. − М.: Стандартинформ, 2007. − 34 с.

5. Степанов П. В. Информационная структура

интеллектуального здания и ЭМС. НТК МИЭМ, 19-

28 февраля 2001, с. 236 - 237.

6. Балюк Н.В., Кечиев Л.Н., Степанов П.В.

Мощный электромагнитный импульс: воздействие

на электронные средства и методы защиты.

7. Туркин В.А., Сахаров К.Ю., Соколов A.A.,

Михеев О.В. Излучатели сверхкоротких электромаг-

нитных импульсов для испытаний технических

средств. // Технологии электромагнитной совмести-

мости № 2(17). М., Издательский Дом «Технологии»,

2006г., с.10-16.

8. Акбашев Б.Б., Сахаров К.Ю., Михеев О.В.,

Туркин В.А., Корев А.Н., Долбня С.Н., Певнев А. В.

Исследование функционирования персональных

компьютеров в условиях воздействия сверхкоротких

электромагнитных импульсов. Технологии ЭМС, №

2(17), 2006, с.44-50.