高 寧 陳振鳴

（北京航天情報(bào)與信息研究所，北京100039）

0 引言

目前，邊防部隊(duì)多建立在野外比較隱蔽、環(huán)境比較惡劣的地區(qū)，其周界安防大多還停留在人防、物防階段，給哨兵巡邏帶來(lái)了極大困難，更容易讓暴恐分子以及間諜掌握部隊(duì)巡邏規(guī)律，接近防區(qū)，給國(guó)家安全造成不可估量的損失。近年來(lái)，要害部門(mén)的防護(hù)安全問(wèn)題越來(lái)越多地引起部隊(duì)的重視，簡(jiǎn)單的物理防護(hù)手段已經(jīng)不能滿足要害場(chǎng)所的安全防護(hù)需求。因此需要增加技術(shù)防護(hù)入侵手段對(duì)周界進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

邊防總隊(duì)某指揮部，周界全長(zhǎng)800 m，磚墻結(jié)構(gòu)。圍墻外地勢(shì)開(kāi)闊，無(wú)樹(shù)木、灌木和雜草生長(zhǎng)。該指揮部地處高原，海拔3 600～3 800 m，冬季最低氣溫可達(dá)-45℃，房間內(nèi)提供暖氣。指揮部有專(zhuān)業(yè)機(jī)房，電力由太陽(yáng)能發(fā)電和UPS不間斷電源提供。指揮部?jī)?nèi)常年有人值守，安裝有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控只能覆蓋有限區(qū)域，主要靠哨兵巡邏實(shí)現(xiàn)周界安防。

1 傳統(tǒng)周界安防技術(shù)的局限性

目前的周界安防系統(tǒng)大體可歸類(lèi)為：紅外技術(shù)探測(cè)器、振動(dòng)電纜/光纖周界報(bào)警系統(tǒng)、埋地泄漏電纜、張力式圍欄周界報(bào)警系統(tǒng)、靜電感應(yīng)周界報(bào)警系統(tǒng)、傳統(tǒng)高壓電網(wǎng)、脈沖電子圍欄周界報(bào)警系統(tǒng)以及新興的智能視頻分析系統(tǒng)。

現(xiàn)有周界安防系統(tǒng)為社會(huì)平安保障做出了應(yīng)有貢獻(xiàn)，但受一些客觀技術(shù)條件或環(huán)境因素的限制，還存在著明顯的不足。紅外對(duì)射或微波對(duì)射，其原理是利用LED紅外光發(fā)射二極體發(fā)射的脈沖紅外線，再經(jīng)光學(xué)鏡面做聚焦處理使光線傳至很遠(yuǎn)距離，由受光器接收。當(dāng)紅外脈沖射束被遮斷時(shí)就會(huì)發(fā)出警報(bào)。由于只有物體遮斷紅外射束時(shí)紅外技術(shù)探測(cè)器才會(huì)引發(fā)警報(bào)，對(duì)于蓄意侵入者而言，很容易跨越或規(guī)避，因此其防護(hù)等級(jí)較低。同時(shí)紅外對(duì)射或微波對(duì)射易受地形條件的高低、曲折、轉(zhuǎn)彎、折彎等環(huán)境限制，也不適應(yīng)惡劣氣候，容易受高低溫、強(qiáng)光、灰塵、雨、雪、霧、霜等自然氣候的影響，誤報(bào)率高。振動(dòng)光纜受外界的影響較大，行人或道路上所產(chǎn)生的振動(dòng)容易引起其誤報(bào)，且在某些特殊的地形與環(huán)境中不能使用[1]。泄漏電纜的造價(jià)較高、施工復(fù)雜，雷雨天易產(chǎn)生誤報(bào)且不能定位入侵具體發(fā)生地點(diǎn)[2]。電子圍欄、電網(wǎng)等方案有一定人身危害性。

上述現(xiàn)有周界安防系統(tǒng)除各自存在自身的缺陷外，還存在共同的缺點(diǎn)，即所使用的探測(cè)設(shè)備均為外接設(shè)備，供電與數(shù)據(jù)通路分離，增加了材料成本和施工成本，且外接設(shè)備的固定位置與所處空間需要特殊設(shè)計(jì)，并在放置好后不易調(diào)整與挪動(dòng)，因此使得周界安防系統(tǒng)缺乏足夠的柔性[3]。

由此可知，周界安防行業(yè)需要一種能提高周界安防系統(tǒng)柔性及管理準(zhǔn)確性的裝置，以滿足日益多樣化的安防需求[4]。

2 智能入侵探測(cè)技術(shù)

智能入侵探測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)全新的傳感技術(shù)，該技術(shù)由智能探測(cè)線纜構(gòu)建，每條線纜內(nèi)置大量微型自適應(yīng)微波收發(fā)芯片，具備無(wú)線射頻收發(fā)和有線信號(hào)傳輸功能，概念圖如圖1所示。每個(gè)微波收發(fā)芯片以毫秒級(jí)的極短周期發(fā)射傳感探測(cè)信號(hào)。

圖1 智能探測(cè)線纜

兩條平行部署的智能探測(cè)線纜，能夠形成密度極高、相互交疊、立體空間的自適應(yīng)微波陣列，通過(guò)微波信號(hào)收發(fā)在空間構(gòu)成傳感探測(cè)場(chǎng)，智能傳感非法入侵并定位入侵點(diǎn)。

智能入侵探測(cè)技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)有：本質(zhì)安全、傳感端無(wú)源、不受電磁干擾影響，特別適用于易燃易爆的環(huán)境；抗腐蝕，能在惡劣環(huán)境下工作；靈敏度高，具備信號(hào)識(shí)別分析功能，誤報(bào)率低；監(jiān)測(cè)距離長(zhǎng)，敷設(shè)方式簡(jiǎn)單，無(wú)監(jiān)控盲區(qū)，適用于各種介質(zhì)與形狀的周界監(jiān)控。智能入侵探測(cè)技術(shù)與傳統(tǒng)入侵報(bào)警技術(shù)的特點(diǎn)比較如表1所示。

表1 現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比

3 工程方案

3.1 總體方案

如圖2所示，本系統(tǒng)建設(shè)分為監(jiān)控中心、機(jī)房和周界三個(gè)部分。

圖2 總體方案

（1）監(jiān)控中心需要部署監(jiān)控終端，安排監(jiān)控值班人員進(jìn)行7×24 h的監(jiān)控，一旦系統(tǒng)傳感到非法入侵，會(huì)發(fā)出聲音并在監(jiān)控視圖中立即上報(bào)入侵位置，此時(shí)值班人員便可指揮哨兵去具體周界位置附近進(jìn)行非法人員的驅(qū)離。

（2）機(jī)房部署本系統(tǒng)的核心服務(wù)器和智能分站，其能夠7×24 h實(shí)時(shí)采集周界的傳感數(shù)據(jù)，智能地進(jìn)行聯(lián)合分析、干擾過(guò)濾、傳感定位入侵事件，將準(zhǔn)確的入侵告警上傳至監(jiān)控終端。它還能夠不間斷地對(duì)整體系統(tǒng)的可用性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如下屬設(shè)備發(fā)生故障，其立即產(chǎn)生設(shè)備告警；一旦設(shè)備恢復(fù)正常，則撤銷(xiāo)設(shè)備告警。

（3）圍墻需要部署智能探測(cè)線纜，組成自適應(yīng)傳感陣列。該陣列由時(shí)間連續(xù)、互相交疊的無(wú)線信號(hào)組成全方位、立體、無(wú)縫隙的周界傳感墻，一旦有人闖入智能探測(cè)線纜范圍內(nèi)，傳感信號(hào)會(huì)立即上報(bào)核心服務(wù)器，觸發(fā)告警。

3.2 系統(tǒng)部署架構(gòu)

本系統(tǒng)部署時(shí)，分為機(jī)房區(qū)域、監(jiān)控中心/監(jiān)控終端、周界/監(jiān)控區(qū)域，其中：

（1）機(jī)房區(qū)域包括電力接入、空調(diào)系統(tǒng)、防火系統(tǒng)、機(jī)柜設(shè)備、IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器、交換機(jī)等），其中部署：智能管理平臺(tái)、入侵行為智能識(shí)別服務(wù)器、智能探測(cè)系統(tǒng)分站，由光纖或網(wǎng)線接入IP網(wǎng)絡(luò)。每臺(tái)智能分站需提供220 V交流電力供應(yīng)。

（2）監(jiān)控中心配置監(jiān)控用大屏展示和桌面監(jiān)控終端，其可部署于：集中監(jiān)控中心，負(fù)責(zé)監(jiān)控系統(tǒng)所管理的所有周界的情況；監(jiān)控分中心：在防區(qū)組/監(jiān)控區(qū)域部署監(jiān)控終端，負(fù)責(zé)監(jiān)控本監(jiān)控區(qū)域或防區(qū)組的周界情況。

（3）周界/監(jiān)控區(qū)域：在外圍周界部署智能探測(cè)線纜，通過(guò)延長(zhǎng)線接入智能探測(cè)系統(tǒng)分站。

周界系統(tǒng)部署架構(gòu)如圖3所示。

圖3 部署架構(gòu)

智能探測(cè)線纜具有無(wú)線傳感、準(zhǔn)確定位、數(shù)據(jù)通信、智能分析四大技術(shù)能力，能夠在非常密集的間距內(nèi)發(fā)射和接收無(wú)線信號(hào)，通過(guò)智能探測(cè)線纜組成無(wú)線傳感陣列，具有全方位、立體、不可見(jiàn)的特點(diǎn)，任何物體穿越這道智能線纜時(shí)，都能夠被感知到。

無(wú)線傳感的數(shù)據(jù)通過(guò)智能探測(cè)線纜以有線傳輸?shù)男问綄?shí)時(shí)發(fā)送給分站，分站通過(guò)光纖實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)給服務(wù)器，服務(wù)器緩存智能線纜所有的波形特征，根據(jù)敏感度參數(shù)，過(guò)濾小動(dòng)物、樹(shù)木隨風(fēng)搖曳等干擾，分析人員闖入事件，在終端展現(xiàn)告警。

3.3 運(yùn)行結(jié)果

在圍墻上安裝智能入侵探測(cè)警系統(tǒng)后，達(dá)到以下效果：

（1）非法入侵報(bào)警：人員靠近圍墻或翻越圍墻時(shí)，系統(tǒng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，向值班人員發(fā)出報(bào)警，并提示入侵人員的入侵位置，精度在10 m左右；

（2）聯(lián)動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)：當(dāng)周界報(bào)警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)入侵目標(biāo)時(shí)，可自動(dòng)聯(lián)動(dòng)附近的攝像頭拍攝入侵人員；

（3）具備任意劃分防區(qū)的能力，最小防區(qū)可以達(dá)到25 m；（4）具備識(shí)別我方巡查人員的能力；

（5）具備安裝簡(jiǎn)單和維護(hù)方便等特性；

（6）具備設(shè)備自檢能力，能把自檢的結(jié)果上報(bào)給管理平臺(tái)，可以輸出自檢報(bào)告，方便技術(shù)人員查看。

4 結(jié)語(yǔ)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，智能入侵探測(cè)系統(tǒng)比其他安防技術(shù)誤報(bào)率低，安裝便捷，適用于各種形式的圍欄，可實(shí)現(xiàn)無(wú)死角的防范；前端無(wú)源設(shè)計(jì)更適用于野外以及防爆環(huán)境。結(jié)論認(rèn)為，該技術(shù)適用于任何戶(hù)外惡劣環(huán)境的周界設(shè)防，隨著“科技強(qiáng)軍建設(shè)工程”“3111工程”等理念的推行[5]，智能入侵探測(cè)技術(shù)將在智慧安防等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。