高 寧 陳振鳴

（北京航天情報與信息研究所，北京100039）

0 引言

目前，邊防部隊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，給哨兵巡邏帶來了極大困難，更容易讓暴恐分子以及間諜掌握部隊巡邏規(guī)律，接近防區(qū)，給國家安全造成不可估量的損失。近年來，要害部門的防護安全問題越來越多地引起部隊的重視，簡單的物理防護手段已經不能滿足要害場所的安全防護需求。因此需要增加技術防護入侵手段對周界進行實時監(jiān)測。

邊防總隊某指揮部，周界全長800 m，磚墻結構。圍墻外地勢開闊，無樹木、灌木和雜草生長。該指揮部地處高原，海拔3 600～3 800 m，冬季最低氣溫可達-45℃，房間內提供暖氣。指揮部有專業(yè)機房，電力由太陽能發(fā)電和UPS不間斷電源提供。指揮部內常年有人值守，安裝有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控只能覆蓋有限區(qū)域，主要靠哨兵巡邏實現(xiàn)周界安防。

1 傳統(tǒng)周界安防技術的局限性

目前的周界安防系統(tǒng)大體可歸類為：紅外技術探測器、振動電纜/光纖周界報警系統(tǒng)、埋地泄漏電纜、張力式圍欄周界報警系統(tǒng)、靜電感應周界報警系統(tǒng)、傳統(tǒng)高壓電網、脈沖電子圍欄周界報警系統(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)為社會平安保障做出了應有貢獻，但受一些客觀技術條件或環(huán)境因素的限制，還存在著明顯的不足。紅外對射或微波對射，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，再經光學鏡面做聚焦處理使光線傳至很遠距離，由受光器接收。當紅外脈沖射束被遮斷時就會發(fā)出警報。由于只有物體遮斷紅外射束時紅外技術探測器才會引發(fā)警報，對于蓄意侵入者而言，很容易跨越或規(guī)避，因此其防護等級較低。同時紅外對射或微波對射易受地形條件的高低、曲折、轉彎、折彎等環(huán)境限制，也不適應惡劣氣候，容易受高低溫、強光、灰塵、雨、雪、霧、霜等自然氣候的影響，誤報率高。振動光纜受外界的影響較大，行人或道路上所產生的振動容易引起其誤報，且在某些特殊的地形與環(huán)境中不能使用[1]。泄漏電纜的造價較高、施工復雜，雷雨天易產生誤報且不能定位入侵具體發(fā)生地點[2]。電子圍欄、電網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，即所使用的探測設備均為外接設備，供電與數(shù)據(jù)通路分離，增加了材料成本和施工成本，且外接設備的固定位置與所處空間需要特殊設計，并在放置好后不易調整與挪動，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 智能入侵探測技術

智能入侵探測技術是一項全新的傳感技術，該技術由智能探測線纜構建，每條線纜內置大量微型自適應微波收發(fā)芯片，具備無線射頻收發(fā)和有線信號傳輸功能，概念圖如圖1所示。每個微波收發(fā)芯片以毫秒級的極短周期發(fā)射傳感探測信號。

圖1 智能探測線纜

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

智能入侵探測技術主要優(yōu)點有：本質安全、傳感端無源、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，具備信號識別分析功能，誤報率低；監(jiān)測距離長，敷設方式簡單，無監(jiān)控盲區(qū)，適用于各種介質與形狀的周界監(jiān)控。智能入侵探測技術與傳統(tǒng)入侵報警技術的特點比較如表1所示。

表1 現(xiàn)有技術對比

3 工程方案

3.1 總體方案

如圖2所示，本系統(tǒng)建設分為監(jiān)控中心、機房和周界三個部分。

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)控值班人員進行7×24 h的監(jiān)控，一旦系統(tǒng)傳感到非法入侵，會發(fā)出聲音并在監(jiān)控視圖中立即上報入侵位置，此時值班人員便可指揮哨兵去具體周界位置附近進行非法人員的驅離。

（2）機房部署本系統(tǒng)的核心服務器和智能分站，其能夠7×24 h實時采集周界的傳感數(shù)據(jù)，智能地進行聯(lián)合分析、干擾過濾、傳感定位入侵事件，將準確的入侵告警上傳至監(jiān)控終端。它還能夠不間斷地對整體系統(tǒng)的可用性進行實時監(jiān)控，如下屬設備發(fā)生故障，其立即產生設備告警；一旦設備恢復正常，則撤銷設備告警。

（3）圍墻需要部署智能探測線纜，組成自適應傳感陣列。該陣列由時間連續(xù)、互相交疊的無線信號組成全方位、立體、無縫隙的周界傳感墻，一旦有人闖入智能探測線纜范圍內，傳感信號會立即上報核心服務器，觸發(fā)告警。

3.2 系統(tǒng)部署架構

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

（1）機房區(qū)域包括電力接入、空調系統(tǒng)、防火系統(tǒng)、機柜設備、IP網絡設備（路由器、交換機等），其中部署：智能管理平臺、入侵行為智能識別服務器、智能探測系統(tǒng)分站，由光纖或網線接入IP網絡。每臺智能分站需提供220 V交流電力供應。

（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，負責監(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，負責監(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線纜，通過延長線接入智能探測系統(tǒng)分站。

周界系統(tǒng)部署架構如圖3所示。

圖3 部署架構

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

無線傳感的數(shù)據(jù)通過智能探測線纜以有線傳輸?shù)男问綄崟r發(fā)送給分站，分站通過光纖實時轉發(fā)數(shù)據(jù)給服務器，服務器緩存智能線纜所有的波形特征，根據(jù)敏感度參數(shù)，過濾小動物、樹木隨風搖曳等干擾，分析人員闖入事件，在終端展現(xiàn)告警。

3.3 運行結果

在圍墻上安裝智能入侵探測警系統(tǒng)后，達到以下效果：

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

（2）聯(lián)動視頻監(jiān)控系統(tǒng)：當周界報警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)入侵目標時，可自動聯(lián)動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)可以達到25 m；（4）具備識別我方巡查人員的能力；

（5）具備安裝簡單和維護方便等特性；

（6）具備設備自檢能力，能把自檢的結果上報給管理平臺，可以輸出自檢報告，方便技術人員查看。

4 結語

試驗數(shù)據(jù)表明，智能入侵探測系統(tǒng)比其他安防技術誤報率低，安裝便捷，適用于各種形式的圍欄，可實現(xiàn)無死角的防范；前端無源設計更適用于野外以及防爆環(huán)境。結論認為，該技術適用于任何戶外惡劣環(huán)境的周界設防，隨著“科技強軍建設工程”“3111工程”等理念的推行[5]，智能入侵探測技術將在智慧安防等領域發(fā)揮重要作用。