大型綜合性博物館防盜報警系統設計

文｜寧波三維技術有限公司 朱云海

大型綜合性博物館防盜報警系統設計

文｜寧波三維技術有限公司 朱云海

本文以某博物館安防工程為例，系統地介紹了大型綜合性博物館防盜報警系統的設計思路及系統主要設備的選型。

博物館 安全防范 防盜報警

1 概述

某博物館是以展示人文歷史、藝術類藏品為主，具有地域特色的綜合性博物館；建筑主體三層，局部五層，總建筑面積超過30000m2，工程總投資達2.5億元；根據《文物系統博物館風險等級和安全防護級別的規定》（GA 27-2002）規定屬二級風險單位，但安全技術防范工程按一級防護要求進行設計。

從一級風險博物館安全保衛實際需求的角度來看，防盜報警系統是安全技術防范系統的核心，也是安全技術防范系統“三要素”（探測、延遲、反應）的最根本的技術保障。設計合理、功能可靠的防盜報警系統，是預防和阻止犯罪、避免損失的重要技術手段。

2 系統設計目標

該博物館的防盜報警系統，要求把防盜、監聽、監視、通信等集為一體，成為有綜合防范能力的現代化的安全防范系統，要保證具有充分的先進性、可靠性和實用性，要最大限度地少誤報，無漏報，以確保藏品和人員的絕對安全。

從服務于文物系統一級防護的要求出發，該博物館安防系統方案的設計嚴格遵循國家《文物系統博物館風險等級和安全防護級別的規定》（GA 27-2002）、《文物系統博物館安全防范工程設計規范》（GB/T 16571-1996）、《安全防范工程程序與要求》（GA/T 75-1994）以及《安全防范工程技術規范》（GB 50348-2004）中的4.2部分，即“文物保護單位、博物館安全防范工程設計”的最新規定，結合對該博物館的現場勘察，以及對國內類似博物館的現場考察和設計施工單位及器材商對系統的介紹，依照“系統先進、功能齊全、穩定可靠、操作簡便、維修方便”的原則，采取整體設計，分塊、分步實施的方法，對整個博物館館區進行了防范區域的劃分，以多層縱深安全防范的概念將防范區域劃分為最外層監視防范區域、中間層防護防范區域、內層禁區；以禁區為重點，綜合運用報警、監控、圖像復核、聲音復核、門禁等多種防范技術對各重點部位進行全方位防護，將該博物館安全技術防范系統中的防盜報警系統設計成為一個可靠的，技術綜合的，多層縱深安全防范體系，以確保實現館藏文物安全的設計目標。

3 系統設計

系統主要由前端報警探測器、信號傳輸通道、防盜報警主機、聯網報警通信主機以及聯動設備等組成，如圖1所示。

3.1 前端報警探測器分布

報警探測器是由傳感器和信號處理器組成，用來探測入侵者入侵行為的，由電子和機械部件組成的裝置。報警探測器是防盜報警系統的關鍵，而傳感器又是報警探測器的核心元件。采用不同原理的傳感器件，可以構成不同種類、不同用途、達到不同探測目的的報警探測裝置。

根據該博物館的特點，前端報警探測器的分布應遵循縱深防護體系的原則——首先要建立周界防范，然后是監視區、防護區和禁區，形成多道防線。這些防區和防線不是擺設，其建設也不是器材堆砌，而是要采用不同的探測技術組成多重防護陣線。該博物館防盜報警系統縱深防護體系由三層防范區域、四道防線組成。

（1）第一層防范區域——“監視區”防范區域

該博物館作為新建的博物館，在規劃建設時采用通透式、開放式設計，人防和物防的難度相對較大。因此，其安防系統設計在盡可能加強物防的前提下，結合博物館的外圍結構特點，設計了外周界技術防護，為完善縱深防護體系、感知風險事件提供前沿保障。外周界防護主要選用的設備有：主動紅外探測器、振動電纜、磁輻射感應電纜、電網等。視頻報警設備也可作為外周界防護設備使用。

（2）第二層防范區域——“防護區”防范區域

將該博物館各展廳內的展柜外觀眾參觀走動區域及進出口定義為“防護區”防范區域。按照國家文物一級風險等級的要求，在這一防范區域內設置應用三種不同探測技術的探測器，并使之覆蓋交叉。用來組成系統的探測器，除了被動紅外探測器外，目前廣泛使用的有微波探測器、主動紅外對射探測器、玻璃破碎探測器、壓力探測器、門磁開關探測器、緊急按鈕探測器、震動探測器、超聲波駐波探測器等。

在該防范區域內，除采用三種以上的探測器以外，還需引入與各探測器一一對應的聲音、圖像復核手段，并在報警系統啟動時聯動現場的燈光，輔助圖像的攝?。ㄆ綍r夜間留有監控中心可控的，滿足圖像攝取基本要求的燈光）。在非報警時也可打開現場報警聯動燈光，以巡檢各展覽館內的情況。

在該防范區域，構建起一個以多重探測器防范的防盜報警為主導，圖像/聲音復核為保證，監視/監聽為輔助的技防體系，同時在物理防范上廣泛采用防盜門窗，以阻止和延緩強力破壞式的入侵。

（3）第三層防范區域——“禁區”防范區域

根據該博物館館區的具體情況，將各展廳內的展柜、展柜背后的通道、文物藏品庫房、中心控制室等定義為“禁區”。在禁區內展示紙質、絹質文物的展柜里禁用微波探測器（微波會對其造成損傷）；在禁區內的展柜密封性不好的情況下，盡量不采用超聲波駐波探測器（容易產生誤報）；大量采用24小時防范的報警探測器，并結合門禁系統的管理對工作人員在禁區的進出進行嚴格管理。同時，采用物理防范手段（如采用防彈玻璃、防護玻璃）以確保文物的絕對安全。

（4）第一道防線——周界防護

采用符合環境要求的周界報警探測器，在外周界和重點防護區域（總控室、展廳及庫房）外圍設防，構成一條周界防線，使其發揮觸覺作用（一旦入侵者闖入，便觸發報警）。其報警信號不僅可告知值班人員有警情出現，還可自動啟動該防區的監聽、攝像、錄音和錄像設備，為尋查跟蹤罪犯和取證提前做好準備，從而起到預警的作用。

（5）第二道防線——部位防護

在展廳及要害部門的門、窗、通道及薄弱部位（通風口、天井、天窗、天花板檢查口和樓頂通道等）安裝適合不同部位特點的報警器，有效地控制出入口，形成第二道防線。一旦入侵者強行通過，報警器即觸發報警，不僅可以使值班人員對警情進一步確認，而且可以為堵截擒拿入侵者提供明確的方位信息。

（6）第三道防線——空間防護

在展廳和要害部門的室內空間，安裝適量的、適合空間防范的報警探測器，全面、立體地控制室內空間，構成第三道防線。當入侵者在室內作案時，通過空間報警器發出的不同方位的報警信號，就可以確定其活動范圍及奔向的目標；借助現場的監聽、攝像、錄音和錄像設備，可適時地將入侵者在現場的活動及其作案手段記錄在案，以獲取罪證，同時為采取堅決手段予以捉拿提供支持。

（7）第四道防線——展柜防護

為展廳的展柜安裝與展柜特點相適應的報警裝置。在展覽過程中，一旦發生展柜破損或人手接觸柜內的情況，報警裝置即在現場觸發報警，威懾罪犯，同時幫助現場值班人員及時發現警情，采取有力措施處置，以確保展柜內文物的安全。

3.2 信號傳輸

系統采用美國Honeywell公司的VISTA-250總線制報警主機，以總線方式進行報警信號的傳輸。前端探測器與總線擴展模塊之間的信號傳輸線路采用星型接法，探測器的電源由每個區域集中供應。對于不定位展柜的防護，其探測器與總線擴展模塊之間的信號傳輸可選擇性地采用無線方式，用無線發射和接收設備進行接續?？刂浦鳈C使用RS232方式傳送信號至管理中心平臺，若區域之間有局域網，可考慮采用RS232轉TCP/IP的方式進行連接。

3.3 防盜報警控制主機

系統由于防護區域多，探測形式也有多種，不是一般小型的防盜報警系統，因此對管理提出了更高的要求?；趯Ω鞣N因素的綜合考慮，采用了Honeywell公司的VISTA-250總線制防盜報警系統。

系統使用VISTA-250總線制防盜主機，每個防盜主機可以使用總線擴展的方式控制最多250個防區。VISTA-250防盜主機提供了可用于與電腦聯網通信的RS232接口，支持使用報警軟件有效地對系統進行集中管理，并提供了目前世界范圍內聯網報警系統常用的通信協議，為與110系統聯網提供可能。

VISTA-250報警系統可提供兩種系統集成接口，即提供軟件通信協議或提供報警輸出信號直接驅動相關設備，可聯動視頻切換、聯動電子地圖、打開某一照明設備等。

系統采用總線制的模式，布線簡單，安裝方便。管理中心平臺由計算機統一管理，實時監控防區的狀態。

報警軟件可顯示區域報告的所有詳細資料以及具體方位圖。報警軟件提供二次開發的軟件和硬件接口，以供系統集成使用。

3.4 報警信息外送及聯網

在公安技防接警網絡不斷發展和完善的背景下，該博物館防盜報警系統在設計時，結合當地公安110接警系統的具體要求，以及對報警外送的接口方式及接口設備的考慮，選用了美國Honeywell公司的2316TL/2316LED聯網報警通信主機，以實現博物館防盜報警系統與公安110接警系統的聯網。

報警信息外送的方式分為系統自動和值班員手動外送兩種。通常宜采用值班員手動外送報警信息的聯網方式，這樣可以人工過濾掉因前端探測設備誤觸發、設備故障或誤報警等原因產生的報警信息，確保外送報警信息的真實有效性，減少接警中心對接收信息的復核確認，為快速處警爭取寶貴的時間。

3.5 緊急事態下的報警

通常情況下，違法人員都是有目標、有預謀地實施犯罪行為；而對于保衛人員而言，盜搶、破壞文物的暴力行為則完全是隨機突發、不可預見的。由于這一特點的存在，在進行防盜報警系統的設計時，必須對緊急事態下的報警功能予以考慮。

緊急事態下的防入侵報警根據其傳輸方式的不同，可以分為有線緊急報警和無線緊急報警。

在設計防盜報警系統時，要考慮在重要區域的主要出入口、展廳內安裝隱蔽的有線緊急報警按鈕和有線對講分機，并為值班人員、保安人員配備隨身攜帶的無線緊急報警按鈕。一旦出現威脅人身或文物安全的突發事件，通過有線緊急報警按鈕、對講系統或無線緊急報警按鈕，即可將險情及時準確地報告控制中心，以便采取有效的應急措施，保護人身和文物的安全。

4 主要探測器設備選型

博物館的報警可按區域劃分成博物館外的周界防范、博物館內的小周界防范、展柜防范、重點文物的特殊防范等幾部分，應根據各區域不同的防護特點，配置相應的探測設備。

4.1 博物館外周界防范

博物館外的周界防范范圍大，一般采用長探測距離的報警探測器。周界防范常用的探測器包括主動紅外對射、微波對射、主動紅外及微波雙鑒對射、震動電纜、激光對射探測器等。該博物館外周界防范采用了日本ALEPH公司的室外200m主動紅外探測器。

4.2 博物館內空間防范

室內報警的主要內容是一些重要通道的安全防護，如門、窗以及空間報警。對應區域必須根據環境來選擇合適的探頭。

室內報警一般采用被動紅外探測器或紅外微波雙鑒探頭。該博物館采用了以色列EL公司的雙鑒探測器EL-1486和被動紅外探測器EL-400。這兩款產品抗干擾能力強，性能可靠，目前已經在許多博物館得到使用。

針對室內的窗戶和過道，也可以采用幕簾探測器加以防范：如針對一面有幾扇窗戶的墻，在側面裝一個幕簾探測器（如圖2所示），即可在實現防護的同時，有效避免因室內正常活動而誤報。

在一些主要的通道或門，以及一些單獨的窗戶處，不能采取用10m幕墻探測器進行防護，而一種裝在頂上的小幕簾探測器CIR-75卻能得到很好的應用。該產品采用俄羅斯軍工技術，具有耐低溫（-30℃~50℃）功能；幕簾的厚度為7度，且可以根據安裝需要進行調整；幕墻呈三角形，頂角為70度，高5m，底部寬度為7m。如圖3所示。

4.3 展柜的防范

當前博物館幾乎都采用封閉展柜的展覽形式，這既是出于對安全方面的考慮，也有對展品自身加以保護的作用；一方面可以盡量地防止盜竊事件的發生，另一方面也可以避免游客無心地對展品造成損害。但是，對玻璃展柜的安全防護難以依靠傳統的安防技術得到有效的保證。近幾年內全國就出現過多起在博物館開放期間破壞展柜偷盜展品，甚至公然砸搶展柜中的展品，而防盜報警系統卻沒任何反應的情況。之所以會出現這種問題，固然有博物館人為管理失誤方面的原因，但最重要的還是因為對有關展柜技術防范的缺失。多維駐波探測器是專門應用于展柜防范的探測器，應用該設備可以有效地解決當前的問題。

多維駐波探測器采用超聲波原理，通過發送端發出超聲波，使超聲波充斥整個密閉空間，形成一個類似于磁場的波場，在這個空間穩定的情況下由處理器分析記錄接收端接收到的超聲波信號量；當這個環境遭到破壞，如發生展柜玻璃被玻璃刀劃開、被打碎等情況時，原本穩定的波場也必將遭到破壞，從而引起接收端信號量的變化——處理器通過對這個變化信號量的分析，即可確定是否應輸出報警信號。

對于單個獨立全封閉的展柜，在其體積不大于3m×2m×2m的情況下，可使用一個多維駐波探測器進行防護。如圖4所示（圖中英文字母處為發射或接收模塊可以安裝的位置。“A-C”為發射、接收直接對接的安裝方式，“B-C”、“D-E”、“B-D”、“C-E”為信號反射接收的安裝方式）。

對于青銅、瓷器類有一定重量的文物可以采用多維駐波探測器和壓力探測器聯合防護。

博物館展柜的寬度和高度一般都在2m×3m的范圍內，長度則有很強的不確定性。對于這種長度不確定的展柜，必須根據實際情況進行三種技術相結合的安全防護設計，即采用兩個多維駐波探測器（VU-1）、兩個玻璃破碎及幕簾探測器（GBIR-1210）進行安全防護。

對于較大型的展柜（長度超過10m），則可以采用圖5所示的防護方式。

（1）使用多維駐波探測器（VU-1）對展柜的兩端及展柜后面供安放展品用的門進行防護。

（2）使用玻璃破碎及幕簾探測器（GBIR-1210）對正面的玻璃進行防護。玻璃破碎及幕簾探測器的幕簾長度可達10m，其玻璃破碎探測的范圍為半徑達6m的球型空間，不僅可以對正面玻璃進行安全防護，對側面的玻璃也可進行安全防護。安裝時，如果展柜過長，可以將兩個玻璃破碎及幕簾探測器對裝，圖5所示大型展柜防護就是此種情況。

4.4 重點文物的特殊防范

拉力探測器可以全天候布防，它通過傳感器記錄掛畫的重量；當其發生改變時，利用處理器分析變化量并給出是否報警的指令；探測精度很高（可以精確到克）。

位移探測器也可以全天候布防，它安裝在掛畫與墻之間，利用掛畫對探測器的一個小旗的壓力來確定其位置；當小旗發生位移時，根據位移變化量確定是否報警。如圖6所示。

對于小型的單幅畫，可將CIR-75室內幕簾探測器和拉力、位移探測器聯合使用，如圖7所示。

CIR-75的幕簾夾角為7度，但是其采用下裝的形式，且角度和安裝高度可調，安裝靈活。此外，CIR-75采用了雙元大鏡面技術，可抗白光，能夠有效地防止因博物館內燈光干擾而造成誤報。

5 主要設備的選用

（1）防盜報警主機選用Honeywell公司最新的商用防盜控制主機VISTA-250BP。該主機可以劃分8個子系統，擴展到250個防區；其獨特的功能有助于大幅簡化施工安裝以及最終用戶的操作使用。VISTA-250BP加入了創新設計——panel linking，這使得多臺乃至多個建筑物內不同的VISTA-250BP主機可以聯合應用（最多可實現八臺VISTA-250BP連接到一起使用），可在任意主機上對其他主機進行布撤防操作，顯示其他主機所轄防區的狀態。該主機還可以和門禁、監視系統集成在一起使用，例如搭配VISTAKEY門禁模塊以及VISTAVIEW-100小型矩陣系統令其具備報警、CCTV、門禁等系統的綜合性能等。圖8為采用該主機的報警系統的示意圖。

（2）LCD鍵盤選用Honeywell公司的6160SZ鍵盤。

（3）網絡接口模塊選用Honeywell公司的IP-2000模塊。

（4）聯動模塊選用國產的V120DV/RY。V120DV是配合Honeywell公司的VISTA-120/250BP報警主機使用的顯示驅動模塊，它以接收4100SM串口模塊、V120SM串口轉換模塊或IP-2000的串口輸出信號，或者接收VISTA-250主機J8口電平輸出信號的信息采集方式工作，提供32路LED顯示、電平驅動，并配合V120RY提供繼電器輸出。圖9為報警、聯動系統配置圖。

V120DV/RY是實現CCTV監控系統與報警系統聯動控制及組成電子地圖板的基礎模塊，可以為VISTA-120/250BP主機的每個報警防區提供一個輸出端口。

（5）無線接收機選用Honeywell公司的5882AP接收機。

（6）總線模塊選用Honeywell公司的兩防區模塊4193SN和八防區模塊4208U。

（7）報警管理軟件選用Honeywell公司的IP-Alarm軟件。IP-Alarm是一套專門為VISTA-250主機設計開發的接警處理及管理軟件，可同時接入多臺VISTA-250主機，具有通過串口、網絡、公共電話網等多種途徑進行接警處理的功能和多媒體警情處理功能。

（8）拉力傳感器選用SICURIT公司的SPZ300傳感器。該產品的工作原理是傳感器牽引掛件，兩者互相倚靠；傳感器測量設防掛件首次牽引拉力并將其記錄下來，在發生取下、剪斷設防掛件或換上不同重量掛件的情況時即發出警報——可有效防止贗品置換。

（9）壓力傳感器選用SICURIT公司的SPZ100傳感器。該產品的工作原理是傳感器測量并記憶設防物品對其施加的壓力，當發生設防物品被移開或換上不同重量物品的情況時即進行報警。

（10）多維駐波探測器采用A&R公司的VU-1探測器。

（11）震動傳感器選用A&R公司的SS-2傳感器。該產品為文博專用產品，原產于俄羅斯，采用壓電陶瓷技術，帶有分析儀，耐-30℃低溫，具有報警回憶功能，微處理器自檢模式可用于金屬、木質、纖維質、混凝土等各種表面的防震；可用于保護室內整個墻體表面和最易受攻擊部位及其鄰近結構；單個或組合安裝均可。

（12）幕簾探測器：采用A&R公司的CIR-75探測器。CIR-75采用頂裝方式，可以安裝在門、窗戶之上，靈敏度非常高（伸手就會報警）。其幕簾夾角為7度；由于可以采用頂裝方式，其探測范圍可以根據現場的需要靈活的調整。CIR-75探測器采用特殊的濾光片，可以防止博物館內的特殊照明設備，如射燈等造成的誤報。

（13）玻璃破碎及幕簾探測器采用A&R公司的GBIR-1210探測器。該產品有廣角GBIR-1210W和幕簾GBIR-1210C兩種型號，廣泛應用于保險、金庫、銀行、檔案館、博物館等，以及軍事性重要場所（如彈藥庫）。

（14）室外幕簾探測器采用A&R公司的CT-1探測器。該產品具有防遮擋、防破壞、防剪、防拆等強大的“自?！惫δ埽夷軌蛘嬲龑崿F“幕簾”探測效果。此外，它還具有采用雙鑒探測技術，抗誤報、漏報能力強，可“室內外”、“寬溫限”使用的特點。

6 結束語

該項目系統已實際開通運行三年，性能穩定可靠，取得了較好的防護效果。