■肖玉璋

電子圍欄的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

■肖玉璋

隨著市場需求的不斷增長，長期波瀾不驚的電子圍欄市場近年來正發(fā)生著蛻變。電子圍欄已經(jīng)進(jìn)入百花爭艷時(shí)代。雖然傳統(tǒng)電子圍欄產(chǎn)品依然占據(jù)市場的半壁江山，但不斷涌現(xiàn)的新產(chǎn)品和新技術(shù)，已經(jīng)對傳統(tǒng)產(chǎn)品和技術(shù)形成強(qiáng)有力的沖擊，呈現(xiàn)出燎原之勢。

經(jīng)過幾年的發(fā)展，電子圍欄已經(jīng)進(jìn)入百花爭艷時(shí)代，新產(chǎn)品和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，促進(jìn)電子圍欄技術(shù)不斷升級(jí)和成熟。

下面，本文以幾個(gè)對市場影響力較大的新老產(chǎn)品為主線，對電子圍欄的發(fā)展歷程進(jìn)行回顧和闡述。

電子圍欄的起源

電子圍欄概念最早出現(xiàn)在十九世紀(jì)，最早的電子圍欄實(shí)際就是通電的鐵絲網(wǎng)，主要用在監(jiān)獄等特殊場所，用于防止犯人越獄。

此后電子圍欄概念逐漸被人們接受，其技術(shù)在畜牧業(yè)發(fā)達(dá)的新西蘭、美國和歐洲得到迅速發(fā)展。十九世紀(jì)末至二十世紀(jì)上半葉，歐洲的牧人為了放牧的需要，在放牧的區(qū)域周圍拉根導(dǎo)線通上直流電，組成一種簡單的“電子圍欄”。

脈沖式電子圍欄

為了阻止牲畜的橫沖直闖，新西蘭人比爾·加拉格爾在早期電子圍欄的基礎(chǔ)上，于1930年發(fā)明出了一種能產(chǎn)生脈沖高電壓的系統(tǒng)；到了1938年比爾·加拉格爾將他的發(fā)明進(jìn)一步發(fā)展成為脈沖式電子圍欄。

脈沖式電子圍欄主要由脈沖主機(jī)和前端圍欄兩部分組成。脈沖主機(jī)通電后其發(fā)射端口向前端圍欄分別發(fā)出高壓低頻正脈沖和高壓負(fù)脈沖，在前端圍欄上形成回路后，再把脈沖送回脈沖主機(jī)接收端口。脈沖的能量控制在一定范圍內(nèi)，當(dāng)動(dòng)物或人觸及圍欄時(shí)，會(huì)有觸電的強(qiáng)烈刺痛感，使動(dòng)物肌肉產(chǎn)生“強(qiáng)烈的痙攣、收縮和震顫”，從而使牲畜驚厥而逃跑。由于通常不會(huì)發(fā)生器質(zhì)性損傷，一般情況下不至于出現(xiàn)動(dòng)物被電擊后傷殘、死亡的極端后果。

這種具有電擊威懾和實(shí)體阻擋功能的脈沖式圍欄，長期被用于畜牧業(yè)，是防止牲畜或野生動(dòng)物逾越的電障礙物。

直到上世紀(jì)九十年代中后期，國外出現(xiàn)了具有斷路報(bào)警功能的脈沖式圍欄。當(dāng)圍欄的金屬導(dǎo)線被扯斷，造成開路時(shí)，圍欄會(huì)立即報(bào)警。由于具備了報(bào)警功能，這種脈沖式圍欄開始被歐美一些國家逐步應(yīng)用到動(dòng)物保護(hù)區(qū)、軍事設(shè)施、博物館等人煙稀少的社會(huì)特定領(lǐng)域。

隨著我國安防市場的迅猛發(fā)展，在1999年左右，法國佐輝、以色列GM、法國萊克米等國外脈沖式圍欄幾乎同時(shí)進(jìn)入到了我國。此后澳大利亞帕克頓、英國羅克蘭等一批國外品牌產(chǎn)品蜂擁而至，國外原裝產(chǎn)品和仿制產(chǎn)品迅速充斥國內(nèi)安防市場。這種兼有阻擋、震懾、報(bào)警功能的脈沖式圍欄一時(shí)間被人們奉為理想的周界防御產(chǎn)品，逐步打破了紅外對射周界產(chǎn)品對市場的壟斷，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。

幾年后，圍欄有了新的改進(jìn)。一種不僅在斷路狀況下報(bào)警，在短路狀況下也能發(fā)出報(bào)警的脈沖式圍欄產(chǎn)品開始出現(xiàn)。當(dāng)圍欄的兩根平行相鄰的金屬導(dǎo)線觸碰在一起，形成回路短路時(shí)，圍欄主機(jī)也會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。這種改進(jìn)型脈沖式圍欄直至今日仍然在國內(nèi)外市場上流行。

原本用于防范牲畜和野獸的脈沖式圍欄，一旦應(yīng)用于社會(huì)安全領(lǐng)域，甚至民用領(lǐng)域，防范的對象由動(dòng)物轉(zhuǎn)變?yōu)槿耍筒坏貌桓叨戎匾晣鷻趯θ说陌踩詥栴}。由于圍欄始終處在高電壓運(yùn)行狀態(tài)，高壓脈沖會(huì)打擊任何有入侵行為的人，包括誤觸者。低能量的脈沖電擊雖然在通常情況下不會(huì)置人于死地，但有可能會(huì)對人體造成不同程度的精神和身體傷害；如果是孩子誤觸，造成的傷害有可能會(huì)更大。

脈沖式電子圍欄的安全性問題逐漸引起了一些地區(qū)相關(guān)政府部門的高度重視。出于對人民群眾的安全負(fù)責(zé)考慮，相關(guān)政府部門已明確限制脈沖式圍欄進(jìn)入一些人群密集和人員流動(dòng)性大的領(lǐng)域。例如，在上海市公安局技防辦《住宅小區(qū)安全技術(shù)防范系統(tǒng)要求補(bǔ)充規(guī)定》中，以及在上海市教委和上海市公安局聯(lián)合下發(fā)的《關(guān)于實(shí)施中小學(xué)、幼兒園安全技防設(shè)施完善工程的通知》中都作出了以下相同的規(guī)定：“周界報(bào)警系統(tǒng)宜選用圍欄式入侵報(bào)警系統(tǒng)，但不應(yīng)選用高壓脈沖電擊式周界入侵報(bào)警系統(tǒng)?！?/p>

表：幾種電子圍欄產(chǎn)品的性能比較

在人們對人性化的追求愈來愈高的現(xiàn)今社會(huì)，缺乏對人體的安全性，已經(jīng)成為脈沖式圍欄致命的缺點(diǎn)。

為了克服這個(gè)致命弱點(diǎn)，歐脈、微邦、廣拓等一批國內(nèi)脈沖式圍欄制造商，近年來在市場上推出了具有高、低壓模式切換功能，或者具有輸出電壓可調(diào)功能的脈沖式圍欄產(chǎn)品。當(dāng)切換到低壓的安全模式（或?qū)⑤敵鲭妷赫{(diào)至安全的低電壓范圍）時(shí)，人觸及金屬導(dǎo)線無電擊感覺，不會(huì)造成傷害，對人體是安全的。

然而，安全性問題解決得并非這么容易。一者，作為脈沖式圍欄，不可能總是在低壓模式下運(yùn)行，而一旦恢復(fù)到高壓模式，其安全隱患則依然如故。再者，低壓運(yùn)行時(shí)，圍欄沒有了電擊威懾，又不會(huì)輕易產(chǎn)生現(xiàn)場聲、光警示信號(hào)（因?yàn)槊}沖式圍欄只有在金屬導(dǎo)線斷開和短路兩種極端狀態(tài)下才發(fā)出報(bào)警信號(hào)），真正的犯罪分子是完全能夠在無任何威懾、任何警示的平靜環(huán)境下，在金屬導(dǎo)線不斷開、不短路的狀態(tài)下從容實(shí)施入侵的。如果說“‘低壓模式’為犯罪分子敞開了入侵的大門”，絕不是危言聳聽。

可見，高低壓切換，或者輸出電壓可調(diào)，非但沒能從根本上解決脈沖式電子圍欄的安全性問題，反而給了犯罪分子作案的可趁之機(jī)。這種功能不宜頻繁使用。

紅外對射周界產(chǎn)品

脈沖式電子圍欄在問世后的大約六十年中，技術(shù)上處于緩慢發(fā)展?fàn)顟B(tài)，因而它的應(yīng)用領(lǐng)域一直受到嚴(yán)重局限。這期間，國內(nèi)外民用市場逐步形成。因應(yīng)形勢需要，紅外對射、泄漏電纜、微波等產(chǎn)品相繼應(yīng)運(yùn)而生。在這些產(chǎn)品中，最早進(jìn)入民用市場且市場影響力最大的，當(dāng)數(shù)紅外對射產(chǎn)品。

紅外對射產(chǎn)品源于歐、美、日等地區(qū)和國家。自上世紀(jì)八十年代中期，日本艾禮富紅外周界產(chǎn)品率先進(jìn)入我國以后，德國博世安保、澳大利亞艾克里斯、美國迪信等一批國外品牌產(chǎn)品相繼登陸我國。在相當(dāng)長的一段時(shí)間里，紅外周界報(bào)警產(chǎn)品在國內(nèi)市場上獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，風(fēng)行于大江南北。

紅外周界報(bào)警產(chǎn)品由成對的發(fā)射端和接收端組成。發(fā)射端發(fā)射的紅外光束被接收端所接收，一段段紅外光束相銜接即形成了完整而無形的周界保護(hù)網(wǎng)。一旦有人穿越周界，紅外光束被阻斷，接收端即輸出報(bào)警信號(hào)，觸發(fā)報(bào)警。

只要光束被遮擋，無論何種原因造成，都會(huì)發(fā)生報(bào)警。這個(gè)特點(diǎn)決定了紅外對射產(chǎn)品的漏報(bào)率低，但同時(shí)也鑄成了它最致命的缺點(diǎn)—高誤報(bào)率。

針對高誤報(bào)，從上世紀(jì)九十年代起，出現(xiàn)了各種各樣的改進(jìn)型產(chǎn)品：

為了排除小動(dòng)物小枝葉之類微小物體遮擋光束而造成的誤報(bào)，有的產(chǎn)品把單光束改成了雙光束，甚至四光束。

為了排除落葉飛禽等快速阻斷而造成的誤報(bào)，有的產(chǎn)品增加了遮光時(shí)間可調(diào)功能。

為了解決系統(tǒng)外部雜光，或者因光束發(fā)散導(dǎo)致互相覆蓋而造成的光干擾誤報(bào)，有的產(chǎn)品采用了編碼調(diào)制技術(shù)，其將原先沒有信號(hào)特征的紅外光束進(jìn)行編碼調(diào)制，使每個(gè)發(fā)射器發(fā)射的紅外光束都有自己的信號(hào)特征，并只能由對應(yīng)的接收器才能接收和解碼。

以上種種改進(jìn)確實(shí)在一定程度上減少了誤報(bào)，可靠性有所提高。但是，仍然不足以從根本上解決誤報(bào)率高的問題。

高誤報(bào)率是紅外對射產(chǎn)品的致命傷。正是由于這個(gè)弊端的存在，它已開始逐步退出周界防范的主舞臺(tái)，而更多的作為在一些特殊情況下周界防范的補(bǔ)充。

智能脈沖式電子圍欄

為了滿足用戶的需求，盡可能彌補(bǔ)脈沖式圍欄的缺陷，上海聯(lián)騰在脈沖式電子圍欄的基礎(chǔ)上于2010年推出了由專利技術(shù)支撐的新一代的“智能脈沖式電子圍欄”。

脈沖式圍欄長期以來除了“安全性”這個(gè)致命傷，還一直被以下兩大難題所困擾：一是當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，無法區(qū)分圍欄究竟被斷路，還是被短路；二是報(bào)警地址只能識(shí)別至防區(qū)，卻無法判斷被入侵的金屬導(dǎo)線。由于這兩個(gè)缺點(diǎn)的存在，使得報(bào)警管理中心人員無法準(zhǔn)確判斷前方具體狀況，無法做出正確的處警決策。

智能脈沖式圍欄通過一系列最新控制技術(shù)的應(yīng)用，有效解決了上述兩大難題：其能準(zhǔn)確識(shí)別斷路和短路兩種狀態(tài)，并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警訊號(hào)；其還能精確定位報(bào)警防區(qū)短路或斷路的金屬導(dǎo)線。具備上述兩種功能的該產(chǎn)品，可以為管理人員判斷前方被入侵狀況，并作出相應(yīng)處警決策提供精準(zhǔn)的依據(jù)。譬如，若判定圍欄是被非惡意觸及，即可不出警，如此可大大降低出警的頻率，有效控制防范成本；而一旦判定圍欄遭到惡意入侵，管理部門即可組織足夠人力有備出警，如此既能保障處警人員的人身安全，又能及時(shí)、切實(shí)有效地處理警情，確保防范區(qū)域的安全。

張力式電子圍欄

上海聯(lián)騰等一批國內(nèi)安防報(bào)警龍頭企業(yè)近十年來一直致力于電子圍欄技術(shù)的研究和新產(chǎn)品開發(fā)，通過對市場上最為流行的紅外對射產(chǎn)品和脈沖式電子圍欄的分析和比較發(fā)現(xiàn)，紅外對射產(chǎn)品安全性好，但誤報(bào)率高；而脈沖式電子圍欄誤報(bào)率低，卻安全性差。一言以蔽之，兩種產(chǎn)品都可謂“優(yōu)點(diǎn)突出，缺點(diǎn)致命”。

能否發(fā)明一種采用全新入侵探測方式，兼有高安全性和低誤報(bào)率的電子圍欄產(chǎn)品？上海聯(lián)騰的科研人員歷經(jīng)三年的探索和研究，開發(fā)出一種采用張力探測方式的電子圍欄——“張力式電子圍欄”，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

張力式電子圍欄無法區(qū)分張力索被拉緊、松弛和截?cái)嗟葒鷻跔顟B(tài)，入侵點(diǎn)位置只能識(shí)別至報(bào)警防區(qū)，不利于管理人員準(zhǔn)確判斷前方具體狀況，做出恰當(dāng)?shù)奶幘瘺Q策。

智能化程度極高的第二代產(chǎn)品——聯(lián)騰智能張力式電子圍欄，卓有成效地克服了上述不足：其能準(zhǔn)確識(shí)別攀爬、松弛、截?cái)啵约笆щ姾筒鹦段宸N圍欄狀態(tài)，并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警訊號(hào)；其還能精確定位被入侵防區(qū)的報(bào)警張力索。該產(chǎn)品由于具備了上述功能，可以有效幫助管理人員判斷前方被入侵狀況，并作出相應(yīng)處警決策。譬如，若判斷圍欄是被非惡意觸及，即可不出警，如此可大大降低出警的頻率，有效控制防范成本；而一旦判定圍欄遭到惡意入侵，管理部門即可組織足夠人力有備出警，如此既能保障處警人員的人身安全，又能及時(shí)、切實(shí)有效地處理警情，確保防范區(qū)域的安全。

■ 圖1：張力式電子圍欄周界報(bào)警系統(tǒng)原理圖

智能張力式電子圍欄由張力模塊（內(nèi)含張力探測器）、控制器、圍欄機(jī)械部件等部分組成。張力探測器根據(jù)張力索的張力特征，感知由于攀爬、拉壓、截?cái)鄰埩λ鞯绕髨D入侵行為所引起的電子圍欄狀態(tài)變化，并把該狀態(tài)變化轉(zhuǎn)化成電信號(hào)；張力模塊再將該電信號(hào)作摸數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）后，將數(shù)據(jù)傳送給控制器；控制器采集和處理來自一個(gè)或多個(gè)張力模塊的輸出信號(hào)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的報(bào)警閾值，分析并判定是否報(bào)警，以及報(bào)警類別；控制器可進(jìn)行防區(qū)地址的設(shè)置，并提供報(bào)警信息遠(yuǎn)程傳輸總線接口。當(dāng)處于報(bào)警狀態(tài)，控制器一方面指令現(xiàn)場設(shè)備，發(fā)出聲或光的報(bào)警信號(hào)，另一方面向控制中心同步傳遞包括防區(qū)地址、報(bào)警類別在內(nèi)的精確警訊。

智能張力式電子圍欄兼有阻擋和報(bào)警功能，并有強(qiáng)力警示作用。與脈沖式電子圍欄比較，雖震懾警示力不夠強(qiáng)大，但對人體對環(huán)境的高安全性，卻令脈沖式圍欄難以望其項(xiàng)背；與紅外對射產(chǎn)品比較，其極低的誤報(bào)率，對地形、環(huán)境和天氣的高適應(yīng)性，以及實(shí)體阻擋功能，都是紅外產(chǎn)品無法比擬的。

智能張力式電子圍欄安全、環(huán)保、節(jié)能、可靠的綜合特性，決定了它應(yīng)用范圍具有廣泛性。除了犯罪分子極易光顧、周界防范系統(tǒng)必須具有強(qiáng)大威懾力的極少數(shù)特定敏感場合，可以說，它適用于其它任何場合，而對下列場所更具有獨(dú)占性優(yōu)勢：

人群密集度大，人員流動(dòng)頻繁的場所，如各類學(xué)校、幼兒園、各類小區(qū)、別墅、工廠企業(yè)、大型文藝和體育場館、自然和人文旅游場所等。

易燃、易爆，對電環(huán)境要求苛刻的場合，如化工生產(chǎn)基地、化工和彈藥倉庫、燃油燃?xì)庹?、煤礦、油田、發(fā)電廠、大型電力設(shè)施所在地、飛機(jī)場等。

智能張力式電子圍欄安全、環(huán)保、節(jié)能、可靠的綜合特性，受到了越來越多用戶、業(yè)內(nèi)專家和各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的青睞，發(fā)明至今僅短短三年時(shí)間，應(yīng)用面即呈現(xiàn)井噴式增長趨勢。截止目前，位于上海的奧運(yùn)場館采用了上海聯(lián)騰的張力式圍欄；上海及長三角地區(qū)的近千個(gè)各類小區(qū)、學(xué)校、燃?xì)庹尽⑹蛶?、發(fā)電廠、變電站、高爾夫球場、化工廠等項(xiàng)目應(yīng)用了上海聯(lián)騰的張力式圍欄。天津、湖北、遼寧、山東、安徽、湖南、江西、陜西、貴州等超過二十個(gè)省、市、自治區(qū)越來越多的項(xiàng)目已經(jīng)或即將應(yīng)用張力式圍欄。深圳寶安國際機(jī)場飛行區(qū)擴(kuò)建工程中的周界防入侵報(bào)警系統(tǒng)采用的是張力式電子圍欄。2010年5月上海市公安局、市教委聯(lián)合下文規(guī)定全市共3000余所各類學(xué)校和幼兒園的周界技防必須采用張力式電子圍欄，該規(guī)定目前正處于全面實(shí)施階段。

復(fù)合式電子圍欄

就目前市場上的電子圍欄產(chǎn)品而言，智能張力式圍欄是綜合性能最為優(yōu)越，應(yīng)用范圍最為廣泛的一種周界防范產(chǎn)品。但是該產(chǎn)品存在警示威懾力相對于脈沖式圍欄不夠大的不足。為了順應(yīng)市場的進(jìn)一步需求，上海聯(lián)騰于2010年又開始研發(fā)一種集高安全性、低誤報(bào)率和強(qiáng)威懾性于一身的全新產(chǎn)品—復(fù)合式電子圍欄。

復(fù)合式電子圍欄通過張力方式探測電子圍欄狀態(tài)變化；當(dāng)圍欄遭受入侵破壞并處于預(yù)警范圍內(nèi)，圍欄先發(fā)出現(xiàn)場聲、光預(yù)警信號(hào)，以警告入侵者；若入侵破壞行為停止，則預(yù)警信號(hào)終止，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)；若入侵破壞行為繼續(xù)，則由控制器控制，向金屬張力索發(fā)出低能量的高壓脈沖，以電擊阻止破壞行為的進(jìn)一步進(jìn)行，同時(shí)把該報(bào)警信號(hào)傳送至管理中心，在管理中心以文字及圖形方式顯示具體的報(bào)警位置和報(bào)警類別。

圍欄的金屬張力索等所有外露機(jī)械部件待警和預(yù)警時(shí)均處于不帶電狀態(tài)，對觸及者不會(huì)產(chǎn)生任何傷害。

復(fù)合式圍欄將張力探測報(bào)警技術(shù)和高壓脈沖控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合，同時(shí)融入了其它多項(xiàng)最新技術(shù)，兼具張力式圍欄高安全性和脈沖式圍欄強(qiáng)威懾力的優(yōu)點(diǎn)。

作者為上海聯(lián)騰通訊科技有限公司副總工程師