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周界防范系统之探讨

摘要：
如今区域周界防范报警系统种类繁多，手段各异，常用的主要有红外技术报警器、震动电缆\光纤、埋地泄露电缆、静电感应、张力式围栏周界、高压电网、脉冲电子围栏以及新兴的智能视频分析系统，本文主要分析各种方式特点及适用范围，探讨最合适的周界防范体系及其发展方向。

周界防范报警系统是指对某一区域的边界进行防范或当该边界被外来事物侵入后报警的防范系统及体系。“周界”有可能是银行、仓库、住宅小区，也有可能只是人为划分的某个特定的区域或界限。同时，周界防范的手段也从护城河、围墙、铁丝网到入侵报警器等。
　　随着周界防范措施的不断升级以及报警系统的不断发展与进步，周界防范体系已从最初的纯物理防范措施(栅栏、围墙顶部铺设玻璃)一步一步逐渐发展到现在的物防、技防、人防相结合的综合性周界安全防范系统。随着周界防范技术的不断技术革新，当今的周界防范报警系统大体可归类为：红外技术探测器、震动电缆\光纤周界报警系统、埋地泄露电缆、张力式围栏周界报警系统、静电感应周界报警系统、传统高压电网、脉冲电子围栏周界报警系统以及新兴的智能视频分析系统。本文将以这几类系统的特点及应用为出发点来对当今的周界报警体系作一个简单的介绍，并探索适合的周界报警系统。

一、 红外技术探测器
红外技术探测器是较早应用的一种技术，发展比较成熟，产品较多，在亚洲比较广泛，分为主动红外对射、被动红外探测以及红外技术与微波技术结合的探测器。主动红外对射系统一般有红外对和红外幕帘两种类型探测器，应用在外围围墙或周界，它由主动红外光发射器和光接收器两部分组成，发射光束一般为偶数，红外光在人眼看不见的光谱范围，经过光束聚焦，在收发器之间形成红外光束，当有人经过这条无形的封锁线时，必然遮挡红外光束，接收端由于红外光束产生变化将自动识别是否报警。小动物、树叶、沙尘、雨、雪、雾等遮挡，一般只会遮挡其中的一道光束，不会产生报警，而人或相当体积的物品遮挡将使几道光束被全部遮挡，探测器立即发生报警。主动红外对射系统的特点为：设备精巧，外形美观，隐蔽性好;安装简便，有线对射只需在两端安装支架，无线红外探测器只需把设备安装在探测区域；工程造价相对较低，多数企业及个人都能负担，红外对射系统已经得到广泛的应用。然而随着红外技术的不断应用和推广，其适应能力差，对不规范周界取舍困难、易误报(因其技术原理，系统无法分辨穿越周界的物体大小及种类，易被周界边树木枝叶、飞鸟、小动物等误触发;同时该设备在雷、暴雨天气易受环境天气影响，无法正常工作)、报警不直观的缺陷越来越大的影响到了整个周界安防系统的安全和严密。在一些安装主动红外对射系统的小区，设备的老化、安装位置的不合理、围墙边的绿化、夜间活动动物引起的频繁误报使得门卫值班人员逐渐丧失警惕性;更有甚者不堪其扰，以至于关闭周界报警系统，造成了严重的防范漏洞。因此，红外技术探测器将会慢慢退出周界报警系统主流，将作为一种合适的补充。

二、震动电缆\光纤周界报警系统：
震动电缆\光纤周界探测系统是一种室外周界入侵探测设备，由感应电缆（光纤）、馈线或引导纤及信号处理器构成。
震动电缆\光纤可随围墙一起敷设，也可浅埋地下，通过感应周围微小的压力变化，主机判断是否存在入侵行为，从而决定是否报警。其优点为可全天候工作，传感电缆\光纤可隐蔽安装，按周界形状轮廓敷设。不受地形限制，同时不受阳光雨雾等天气影响及树木花草等植被影响。系统可以适应于各种复杂地形，不受地形的高低、曲折、转角等限制，不留死角，打破了红外线、微波墙等只适用于视距和平坦区域使用的局限性。本系统同高压电网有着本质的区别，具有较高的安全性，不会引起火花，可广泛用于弹药库等易燃易爆场所，同时不会危害生命，并且震动光纤特别适合于长距离的上百公里的设施，如输油管线、大型边界等。
震动电缆缺点是受外界的影响较大，人行道及路过所产生震动容易引起误报，美观性不足，若是沿小区建筑物围墙敷设，既无装饰性，又与整体建筑不协调，无法使用在河道及无人值守电站等设施。目前在欧美及战事频繁的中东地区应用较多，国内属于新生产品，还没有得到广泛的应用。不过相信随着其技术的进步，在长距离领域及作为智能小区、电站等的辅助手段还是很有发展前途。

三、泄露同轴周界报警系统：
　　泄漏同轴电缆是一种室外围界入侵探测设备，通常又简称为泄漏电缆或漏泄电缆，其结构与普通的同轴电缆基本一致，由内导体、绝缘介质和开有周期性槽孔的外导体三部分组成。电磁波在泄漏电缆中纵向传输的同时通过槽孔向外界辐射电磁波；外界的电磁场也可通过槽孔感应到泄漏电缆内部并传送到接收端。

泄漏电缆感应探测图示
　　目前，泄漏电缆的频段覆盖在450MHz-2GHz以上，适应现有的各种无线通信体制，应用场合包括无线传播受限的地铁、铁路隧道和公路隧道等。在国外，泄漏电缆也用于室内覆盖。它主要适用于银行、金库、高级住宅、监狱、仓库、博物馆、电站（包括核电站）、军事目标等重要建筑外围。亦可用在野外地形较为复杂的地方（如高低不平的山区及周界转角等），以达到有效安全防范的目的。埋地泄漏电缆警戒系统的特点：可全天候工作，安装隐蔽，可按周界形状轮廓敷设。对防范区内的绿化植物不需去除，对距泄漏电缆下方0.5米在防范区内的底下活动目标亦有探测功能。
　　泄漏电缆集信号传输、发射与接收等功能于一体，同时具有同轴电缆和天线的双重作用，特别适用于覆盖公路、铁路隧道、城市地铁等无线信号传播受限的区域。

泄漏电缆缺点是受电磁干扰影响较大，特别是在雷雨天气容易产生误报、价格较高、施工复杂，目前在民用方面应用较少， 研究开发低成本经济型适用性泄漏电缆应该是首要关注的技术进步发展方向。在充分消化泄漏电缆周界入侵传感器机理的基础上，售价堪与SYV-5同轴电缆相当的泄漏电缆在理论上存在极大可行性。
四、静电感应电缆周界报警系统
　　感应电缆是一种新型的周界探测报警器，由探测线、现场探测器和报警主机组成。其工作原理如下：由探测线接收人体靠近信号后，现场探测器发出报警信号并驱动高音警号威吓入侵者，报警主机收集现场探测器的报警信号，显示或传给接警中心，完成整个报警过程。

静电感应电缆安装实例
　　静电感应周界阻挡报警系统从本质上有别于传统的微波、红外对射、震动电缆\光纤、泄漏电缆及高压电网等周界报警系统，具有性能稳定、安装适应性强、性价比高等多项优点。
　　静电感应电缆的特点
　　1、静电感应电缆周界报警系统 有形”报警系统，专业的探测系统给入侵者威胁和阻挡的感觉，从而达到防范的目的，减少作案次数。
　　2、静电感应电缆可以适应于各种复杂地形，不受地形的高低、曲折、转角等限制，不留死角，打破了红外线、微波墙等只适用于视距和平坦区域使用的局限性。
　　3、静电感应电缆同高压电网有着本质的区别，具有绝对的安全性，不会引起火花，可广泛用于弹药库油库等易燃易爆场所，同时不会危害生命。
　　4、静电感应电缆具有强大的整体防御能力和防破坏能力。无论“接近、触摸、剪断、翻越”均报警，传感灵敏度可据用户具体使用情况自行设定。
静电感应电缆报警系统造价较高，其缺点就是只能延缓人侵入时间，无法形成有效阻挡，目前应用较少。

五、脉冲电子围栏周界报警系统
　　早期的进口电子围栏系统在21世纪初逐步开始进入中国的安防市场，法国的“莱克米”、澳大利亚的“Pakton”、新西兰的“EMX”、以色列的“GM”等众多的国外品牌将“电子围栏”这个概念带入了中国周界防范的理念之中。电子围栏是由脉冲发生器(主机)和前端带脉冲电的电子缆线组成的智能型周界报警系统，其前端电子缆线产生的非致命脉冲高压能有效击退入侵者，并把入侵信号发送到相关安全报警中心。其工作原理为：电子围栏脉冲主机通电后发射端口向前端围栏发射高压脉冲或低压脉冲，电压脉冲在前端围栏上形成回路后发送至主机的接收端口，如果入侵者攀爬、剪断电子围栏则会导致脉冲回路断路和短路状况的发生，从而引发主机报警。电子围栏系统是一种以 “阻挡为主，报警为辅”为主导理念的的周界安防系统，并同时具备威慑、阻挡、报警的功能。
电子围栏系统中的纯低压电子围栏因其不具备威慑及阻挡作用已被淘汰，而高压及高低压转换型电子围栏则因其具备全天候工作、误报低、能阻碍入侵者翻越的优势逐步取代了以往常用的主动红外对射系统，成为当今周界技防体系的主要组成部分。随着电子围栏周界系统在小区住宅等周界报警系统中的普及推广，电子围栏设备的安装规范及注意事项也必须引起足够重视，使其能完全发挥出其应有的周界防范效果。在以往的一些周界安防实际工程中，围墙周边绿化的修剪未能定期维护是造成电子围栏系统误报的主要原因。在高低压转换型电子围栏的安装、使用过程中，其高低压显示、可切换的功能是众多用户选择该产品的重要因素之一。然而在实际施工及应用过程中，大型周界报警系统其电子围栏系统主机呈分散型布置(一般安装在各段围墙边)，而绝大部分高低压电子围栏产品其高低压显示、切换功能仅能在其电子围栏主机上操作实现，这就使得值班人员必须至各对应围墙区域逐一对电子围栏主机进行操作(需值班人员至前端围墙处打开防雨箱后，再调节主机上的高低压转换开关，经常开关防雨箱将影响其使用寿命并增加其遭破坏的可能性)后方能实现其高低压转换功能。因此在高低压电子围栏系统的选择及应用过程中应注意设备的选择及合理的布置以使其能切实起到高低压转换的功能，方便用户操作、管理，同时增强系统的安全性、可靠性。电子围栏会产生瞬时高压，对人体有一定伤害，应用在住宅小区需要采取措施防止误伤儿童。
电子围栏周界防护系统作为一种新型的周界防护报警系统，可广泛适用于：送变电站、仓库重地、部队周界、监狱看守、通信设施、小区住宅、厂矿企业、军事设施、动物圈养、文物保护等所有需要周界防护的场所。
电子围栏系统的阻挡和报警功能特性
1 、阻挡功能
电子周界防护报警系统的阻挡功能实现方法和过程如下：
1 ）电子线缆是有形的电子围栏并且在围栏上挂有 “ 电子周界　禁止攀登 ” 警示牌，企图入侵者首先会看到，通过事前告知达到心理威慑。
2 ）系统前端电子线缆带有安全的高压电脉冲，当入侵者触及电缆时会立即受到强烈的电刺激而放弃入侵，且不敢再次触及，形成心理威慑。
3 ）由于整个电子周界采用具有一定弹性的挂线杆和专用合金导线，具有柔性和挠性的特点，不能受重，使入侵者无法跨越。
4 ）当入侵者采用某种手段强行跨越时，电子线缆必然会被损坏或短路，系统立即感知并发出报警，使入侵者放弃入侵企图。
系统的阻挡特性从根本上动摇入侵者跨越电子周界的能力和意图。
2 、报警功能
电子周界防护报警系统报警准确、及时，具有以下特性：
1 ）系统具有区分偶然触及和强行入侵行为的能力。系统自动将人和动物意外触及电子周界，受到强烈的电刺激而迅速离开的，以及天气、树枝等干扰认为是无效入侵，系统不会报警，即具有误报警因素排除机制。
2 ）当入侵者强行入侵，必然导致电子周界严重变形或断线，系统检测到入侵行为会立即报警，同时向联动输出接口输出联动信号，启动联动系统或装置，实现双重报警。
3 ）系统主机具有自检报警功能。当主机设备工作异常（如意外损坏、掉电等）时，能够立即启动与之相连的联动系统或装置，以便于及时维护，同时也提醒管理人员应采取其它临时措施确保周界安全。
电子围栏是一种发展迅速的周界报警系统，目前许多新建小区及单位都在使用，其防御为主、报警为辅的理念及其优良特性，会是周界报警新的发展方向。
六、张力式围栏周界报警系统
张力式围栏周界报警系统是近两年内逐渐兴起的一种新型高科技周界防范设备，相较于电子围栏，张力式围栏系统具有安全(不带任何电压，人体触碰无感觉)、功能性强(能精确分辨前端哪根钢丝被触动)的特点，同时也能起到一定阻挡作用(实体钢丝围栏防护)，在中小学、幼儿园等教育场所及天然气、油罐区等易燃易爆场所有着广泛的应用空间。张力式围栏系统主要由张力探测器、控制器及前端钢丝、杆体及线缆等组成，它是一种新型的周界防入侵探测器。其前端张力探测器可以连接多种类型的有规则的钢丝，且每个张力探测器能将任何企图攀爬，切割围栏线的力信号转换成电信号并传送监控中心。其特殊的传感器和控制处理设备，能通过钢绳上微小的力的变化，判断入侵者攀爬或剪断钢丝的动作行为。当探测器探测到张力的变化达到预先设置的报警要求时，控制处理设备便发出报警信号，该信号通过传输线送达监控中心，值守人员可通过报警管理软件界面上自动弹出的报警对话框了解事发现场的警情类型，并作出及时处理。然而作为一种刚问世不久的新型产品，张力式围栏系统在实际应用过程中也出现了不少问题。当季节变化、气温变化较大时，前端钢丝因为热胀冷缩的原理而发生形变，当超过一定范围后则会引起误报，同时麻雀等小型鸟类在围栏钢丝上的短暂停留也会对钢丝张力值的大小产生直接影响，因此张力式电子围栏的调节及其对应各类情况的算法及经验公式还有很多方面需要改进。因此，在张力式围栏的实际应用过程中，需根据现场实际情况限制并缩小防区范围,同时校正张力模块张力值设定并根据季节变化定期对其做相应调整来使其避免受天气及温度影响。
七 智能视频分析系统
智能视频分析通过将场景中背景和目标分离进而分析并追踪在摄像机场景内出现的目标。用户可以根据的视频内容分析功能，通过在不同摄像机的场景中预设不同的报警规则，一旦目标在场景中出现了违反预定义规则的行为，系统会自动发出报警，监控工作站自动弹出报警信息并发出警示音,用户可以通过点击报警信息，实现报警的场景重组并采取相关措施。基于视频监控方案通常有两种,第一种是基于智能视频处理器解决方案的嵌入式系统;第二种是基于工业计算机的解决方案.在嵌入式系统方案中，视频分析设备被放置在IP摄像机之后;而基于工业计算机的解决方案只能控制若干关键的监控点。
智能分析符合中国人讲究的眼见为实的传统，但其技术处于初级阶段，受外界干扰较多，广泛用于硬盘录像机的移动检测会受光线阴影变化干扰，容易引起误报，用于硬件的移动检测成本较高，目前还处于研究阶段，但其综合性的防范体系，结合其他周界报警手段，建立综合的安防报警平台，是今后主要发展方向。
常见周界防护系统性能对比
系统
功能
红 外 对 射
震 动 电 缆 \光纤
张 力 网
静 电 感 应
传 统 高压
电 网
脉 冲
电子围栏系统
阻挡作用
无
有
有
稍有
有
有
威慑性
无
有
稍有
稍有
有
有
报警功能
有
有
有
有
无
有
安全性
好
好
好
好
差
好
不规则边界
差
好
中
好
好
好
防范可靠性
差
强
较低
一般
好
好
误报率
高
较高
较高
较高
无
极低
直接成本
中
较高
较高
较高
中
中
使用寿命
一般
长
长
长
长
长
维护费用

较高
低
较高
较高
低
低
综合成本
一般
较高
较高
较高
低
较低

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。
电子周界防护报警系统从本质上有别于传统的红外对射、高压电网、振动电缆等周界防护报警系统，它集阻挡、威慑、报警、联动功能于一体，变被动式防跨越为主动 反击式阻挡，能有效延滞入侵时间，对入侵者通过电击感知和报警提示构成双重威慑，同时，低能量高压脉冲对人体安全可靠。
因此，基于国际新型周界防护理念的电子围栏系统极大地弥补了传统周界防护系统的不足，更好地满足人们对周界防护的应用需求。它具有高适应性和极低误报率：基本不受环境和气候的影响，系统布署不受地形限制，内置常见误报因素智能排除机制，有效控制误报警。 易于安装，具有有形的物理屏障和高压脉冲，有效延滞入侵时间对入侵者构成心理威慑，减少人为入侵干扰，对人体无伤害稳定精确的探测能力，系统使用寿命长脉冲信号检测与电击线缆一体化，电子线缆作为周界的一部分，直接降低屏障构筑成本。低廉的保养成本操作方便，人意外触碰感知强大电脉冲后就不会随意攀越，动物偶然触碰被击退不会报警。

周界报警辅助手段
除了以上周界报警系统，在周界技防系统建立的过程中还应根据用户要求及现场实际情况相应增加以下辅助防范措施。
1、前端声光报警联动系统
　　前端声光报警联动系统是一种在周界防范报警系统基础上根据不同的报警防区范围，对应布置声光报警设备的辅助报警系统。当入侵者触发周界报警系统时则联动对应防区的声光报警装置发出光响，从而起到对入侵者的威慑作用。在挑选及安装声光报警装置时应根据现场实际情况进行选择，必要时可关闭声光报警器报警音，同时应将声光报警设备布置在远离居民住宅处以防扰民。
　　2、周界视频联动监控系统
　　周界视频联动监控系统是周界防范报警系统的一种重要辅助手段，主要由布置在围墙附近的监控摄像机及设置在监控室的终端联动控制设备组成。当入侵者触发周界报警系统后，终端联动控制主机立即根据报警信号打开该防区所对应的监控摄像机(高速球机将根据报警防区信号迅速转动至对应预置点)，并在监控室显示屏上弹出对应图像，使得值班保卫人员能在第一时间了解围墙防范状态、核对警情、避免误报，从而提高值班保卫人员的工作效率。同时监控录像系统将完整记录入侵者翻越围墙的全过程，为公安机关破案取证提供重要的监控录像资料。

　随着科学技术的进步与整个安防事业的不断发展，光纤传感周界围拦系统、多功能复合(红外、微波探测/监控)探测器、激光周界报警装置等一大批新型周界防范报警设备如雨后春笋般不断涌现，新技术的推广及应用、多技术组合与叠加、智能化分析技术与周界防范系统的结合为整个周界防范领域注入了新的活力。然而一个完善的周界防范系统不应仅考虑其技防手段，而忽视了“人防”、“物防”的因素。在更新技术防范设备、完善技防体系的同时更应将保安值班人员的日常工作、管理结合在一起，并在部分重点区域着重加强物防手段(在围墙顶部布设玻璃渣、铁丝网等物防措施)，使“技防”、“人防”、“物防”三者合一，切实起到保护人民群众人身、财产安全的作用。