几种周界防入侵探测技术

【摘要】面对日益专业老练的入侵者和安全防护需求的多样化，传统周界防护系统暴露出来的被动性、高误报率、滞后性、安全可靠的局限性等弱点越来越不能满足人们对周界安全的实际需求。 本文提出几种当前主流的周界防入侵探测技术。

【关键词】周界；探测

户外周界入侵探测系统问世已有几十年。最初多应用于军事机构及政府部门，价格极高，没能进入商业市场。经过长时间的不断改进，特别是随着数字信号处理（DSP）技术的进一步发展，户外探测系统在探测性能和环境适应性等方面有了极大提高。并且价格也有了较大幅度的下降，推动了探测系统的商业化。今天的安全专业人员可以根据可能的入侵威胁、环境条件、现场状况、误报警的考虑以及依照相关法律从广泛的入侵探测技术中做出选择。

典型周界探测系统由以下五个基本元素组成：

阻止与威慑：周界系统应能清楚明了地标示出防区的边界及范围，防止轻易进入。

探测：当入侵情况确实发生时，户外周界探测系统能够对发生的非法入侵提供早期告警。

延迟：探测处理应具备合理的延迟以在入侵者接近被保护物体时做出正确的分析。

分析：报警信息被处理识别是否为有效报警。

响应：以分析为基础，采取适当的行动。

安全专业人员在选择一种适当的探测器或探测技术之前，必须要理解威胁的种类和入侵者的各种可能。通过对入侵假设的分析，了解真实入侵和察觉到的威胁。也必须掌握现场地形，确定可用的“隔离区”和“防区”。

主流周界探测系统可分为独立式、依附围栏式、空间探测式和埋地式。

独立式的探测系统既是物理围栏又是报警探测系统，既具有系统威慑性又具有系统隐蔽性。如张力围栏系统、脉冲电子围栏系统、报警栅栏等。

1、张力围栏系统

张力围栏系统被设计为力学感应方式，周界由按一定张力平行拉紧的铁丝及立柱网组成，最长每60米为一个防区，在每个防区的中间探测器柱上安装垂直采集信号铁线并与探测器连接。探测器用信号导线与系统的控制中心连接。当有入侵时，其作用力使现保持的平衡被破坏并被探测器感知到。攀爬、切断、拉起以及对设备的破坏均可引发报警并经探测器通知系统控制中心。张力围栏系统具有自平衡、连续设防状态特点，当周界拉紧铁线被破坏之后，系统在修复前，在新的自身平衡状态下仍能对下一次破坏进行报警。这个特性可防止夜间因铁丝破坏而不能及时维修使整个系统瘫痪。

张力围栏系统有很高的报警灵敏度和探测能力，又具有很低的误报率，不受任何天气影响，是迄今所有周界报警探测系统中公认误报率最低的产品。

2、脉冲电子围栏系统

电子周界防护报警系统前端线缆带有较高的脉冲电压，主机以一定的时间间隔扫描系统，具有系统入侵检测功能，对入侵者通过电击感知和报警提示构成双重威慑，同时有别于传统的高压电网，低能量高压脉冲对人体安全可靠。

3、Inno-Fence 系统

Inno-Fence 是根据先进的形象光学（Figure-optic）技术，并与电子线路艺术相结合研制而成的。它有效地解决了需要一种误报警极低而带有装饰性的栏防护系统这个难题。

Inno-Fence 光纤围栏外表看与普通围栏没有任何区别，很漂亮，因在栅栏关键部位设置了光纤，一旦有人爬越、切割或弯曲栅栏，即时报警，该设备误报率极低。而且敷设这种光纤栅栏可以给人一种祥和、安静的感觉，一改传统周界报警系统给人戒备森严的感觉。

4、MagBar系统

MagBar是Magal公司为出入水管道、地下通道、下水道等专门设计的一种光纤报警安全设备。 设备原理为在每一根栅栏内有一根光纤，栅栏之间间距为15公分，当有人企图进入管道穿越栅栏时就会触发光纤报警系统产生报警。

MagBar是对周界防范系统的有利补充，很好地防范了周界设计中可能出现的报警疏漏环节，可以集成于周界报警系统中，由中心控制系统统一管理。

依附围栏式的探测系统直接安装在围栏上，或依附围栏安装。包括电磁场振动电缆系统（目前已逐步淘汰）、麦克风振动电缆系统、振动光缆系统以及可靠性更高的围栏振动探测系统如Barricade等。

1、麦克风振动电缆系统

麦克风式的入侵探测系统主要应用在围栏上保护周界的安全。 静电传感电缆将围栏上的微小振动转化成电信号传给数字信号处理器，通过分析该信号，处理器能够区分是有人剪断围栏还是攀爬围栏或是抬起围栏。

麦克风振动电缆系统信号处理器可以输出继电器信号，也可以通过电路接口与报警监视系统相连接。用麦克风振动电缆系统中央控制器可以很容易从中控室对现场的报警状态进行监视，并带有彩色图文界面， 并且在中控室很方便地设置每个报警防区的报警参数。

2、振动光缆系统

光纤振动入侵探测系统的光纤传感电缆将围栏上的微小振动造成的光特性改变转化成电信号传给数字信号处理器，通过对光信号的改变进行分析比对，处理器能够区分是有人剪断围栏还是攀爬围栏或是抬起围栏，最终确定报警信息，并向报警主机发出开关量信号，实现入侵报警功能。

3、振动电缆系统

电缆振动传感器可铺设在各种铁艺、围栏、围网和嵌入墙体中，对翻越及破坏入侵，与开关量输出型电缆振动周界报警设备、一缆式电缆振动周界报警设备、网络型电缆振动周界报警设备结合使用可进行探测报警。

围栏振动探测系统是一种高级的户外用的振动报警探测系统，具有极高的可靠性，高效的控制性能和易安装的特点。围栏振动探测系统适应于各种围栏，可以方便地安装在已经建好的金属围栏上。 振动探测器绑在围栏上就能探测出由于攀爬、切断围栏产生的振动，转化为电信号并传输到控制器提供分析。控制器根据探测到振动的幅度、频率、持续时间等来判断是否报警。系统不受任何天气影响，并且安装简单。可以随不同的安防要求、围栏和地形变化进行配置。

空间探测式的系统一般在空间范围内探测入侵，包括主动红外、被动红外、微波以及视频移动探测系统。由于探测范围的弱点，此类探测技术误报率较高。

主动红外探测技术是在防区的一端由一个红外发光二极管通过透镜发出的肉眼不可见的光束，接收器在防区的另一端接收。任何物体穿过光束将红外线隔断，都会被探测器察觉。在户外，一般应用多光束元件（双束或四束）来降低小动物和鸟类引起的误报。红外光束探测器的探测率受天气条件的影响较大，误报率较高。由于跨越或钻过红外线相对容易，漏报率也很高。

被动红外探测技术长期以来都被应用于室内。仅在近期才出现了价格较低的户外型产品。PIR自动检测在背景之上的红外辐射（热），并且主要探测横向移动。但如果设备没有被正确安装并且探测器所处的场所情况较为复杂，误报率就会非常高。PIR被认为是同时拥有高探测率和高误报率的探测器，多用于住宅区和低防范级别的商业场所。

微波探测技术在户外周界探测应用中最常见的是收发分置雷达。这种技术使用独立的发射和接收天线来限定一个主动的、可见的、瞄准线于地面之上、立体的探测区域。天线之间的区域可以非常广，并且可以设定显著的空白区。微波频率为10 GHz或24 GHz，通过防区内移动物体引起的信号变化来探测入侵。

视频移动探测技术（VMD）处理从CCTV摄像机收集的标准视频信号，根据防区图像的变化来判断是否有人入侵。高端的视频移动探测器使用视频信号处理，不但可以察觉出对比变化，还可以探测出目标的大小，速度和动作。

埋地式泄露电缆探测系统在预埋的“泄漏”同轴电缆周围产生电磁场，是一种隐蔽的周界防越探测系统，也被称为“泄漏电缆”或“引导雷达”。电磁场存在于地面及地下。此类探测器使用VHF波段，根据人类入侵者和车辆的数量、速度和传导率等的特性进行综合分析探测，可以排除掉小动物活动的影响以及环境影响。探测器探测范围大，应用广，可以安装在沙石、泥土、沙砾、冻土、沥青及混凝土等多种类型的地面上。埋地式泄露电缆探测系统基本属于免维护系统，通过减少维护费用和维护人员能够快速收回投资。

参考文献：

[1]以色列MAGAL公司周界产品介绍

[2]北京京安能科技有限公司周界产品介绍