智能入侵探測技術(shù)在某指揮部周界安防中的應(yīng)用

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(hù)安全問題越來越多地引起部隊的重視，簡單的物理防護(hù)手段已經(jīng)不能滿足要害場所的安全防護(hù)需求。因此需要增加技術(shù)防護(hù)入侵手段對周界進(jìn)行實時監(jiān)測。

邊防總隊某指揮部，周界全長800 m，磚墻結(jié)構(gòu)。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(dá)-45℃，房間內(nèi)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(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)大體可歸類為：紅外技術(shù)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(yīng)周界報警系統(tǒng)、傳統(tǒng)高壓電網(wǎng)、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(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(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就會發(fā)出警報。由于只有物體遮斷紅外射束時紅外技術(shù)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(hù)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(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(chǎn)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(fù)雜，雷雨天易產(chǎn)生誤報且不能定位入侵具體發(fā)生地點[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，即所使用的探測設(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，并在放置好后不易調(diào)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(zhǔn)確性的裝置，以滿足日益多樣化的安防需求[4]。

2 智能入侵探測技術(shù)

智能入侵探測技術(shù)是一項全新的傳感技術(shù)，該技術(shù)由智能探測線纜構(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(yīng)微波陣列，通過微波信號收發(fā)在空間構(gòu)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(shù)主要優(yōu)點有：本質(zhì)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(shè)方式簡單，無監(jiān)控盲區(qū)，適用于各種介質(zhì)與形狀的周界監(jiān)控。智能入侵探測技術(shù)與傳統(tǒng)入侵報警技術(shù)的特點比較如表1所示。

表1 現(xiàn)有技術(shù)對比

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(jìn)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(jìn)行非法人員的驅(qū)離。

（2）機房部署本系統(tǒng)的核心服務(wù)器和智能分站，其能夠7×24 h實時采集周界的傳感數(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整體系統(tǒng)的可用性進(jìn)行實時監(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，則撤銷設(shè)備告警。

（3）圍墻需要部署智能探測線纜，組成自適應(yīng)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(nèi)，傳感信號會立即上報核心服務(wù)器，觸發(fā)告警。

3.2 系統(tǒng)部署架構(gòu)

本系統(tǒng)部署時，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(diào)系統(tǒng)、防火系統(tǒng)、機柜設(shè)備、IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(wù)器、智能探測系統(tǒng)分站，由光纖或網(wǎng)線接入IP網(wǎng)絡(luò)。每臺智能分站需提供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(gòu)如圖3所示。

圖3 部署架構(gòu)

智能探測線纜具有無線傳感、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(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)，過濾小動物、樹木隨風(fēng)搖曳等干擾，分析人員闖入事件，在終端展現(xiàn)告警。

3.3 運行結(jié)果

在圍墻上安裝智能入侵探測警系統(tǒng)后，達(dá)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(dāng)周界報警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)入侵目標(biāo)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(dá)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(hù)方便等特性；

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

4 結(jié)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(shù)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(shè)計更適用于野外以及防爆環(huán)境。結(jié)論認(rèn)為，該技術(shù)適用于任何戶外惡劣環(huán)境的周界設(shè)防，隨著“科技強軍建設(shè)工程”“3111工程”等理念的推行[5]，智能入侵探測技術(shù)將在智慧安防等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。