從行業應用看周界防范入侵探測器及預警系統評價因素

文/邱亮南

周界防范是整個安全防范系統的第一道防線。其對于整個安全防范系統預警的及時性、處置的有效性具有決定的意義。相當部分的周界防范產品已經有相關的國家/行業/企業標準對于其具體技術指標進行了規定；周界防范系統的設計、施工以及驗收等具體要求，也有了工程技術規范予以確定。我們根據實踐中切身體會和認真思索，從應用角度對于周界防范產品和系統提出評價因素的概念。

廣州天網安防科技有限公司通過多年來自主知識產權主動紅外入侵探測器的研發/應用，在實現航天、文博、司法、軍隊、金融、政府機關、文教、工廠、民居等多行業周界防范應用的過程中，我們體會到不同的行業對于周界防范的需求差異，不僅據此推進了自主知識產權產品的研發；還啟發了我們對于評價因素的思考；特別是經過2006年8月～2008年9月兩年多，遠距離紅外線幕墻在奧運會北京賽區94個場所/58個周界，實現了總長度約200公里奧運周界防范成功應用過程，使得我們從周界防范系統設計、施工、維護、用戶等各個角度看待產品設計和系統設計，深感有必要把一些心得提出，與業內同仁探討。

不同應用領域對于周界入侵探測產品/系統提出的要求

考慮到代表性，選擇以下四種應用進行統計，如表1所示。

表1 不同領域對于周界入侵探測產品/系統提出的要求

以上分類尚不盡全面，比如說歸類于氣候環境中的：霧、雨、雪、塵、氣流（風、強烈水蒸汽）、陽光等，相對于紅外射束/激光射束/微波射束等防范介質而言，這些因素全部或部分均為介質影響性因素；可以說，氣候環境和介質環境針對于不同探測器，是可以互為轉化的。

周界防范應用評價的因素和指標

從上述對需求統計歸類，我們發現不同行業對于周界防范具體的需求雖然不同，但是需求點是具有共通性的，我們把這些共通性的需求點歸納為以下評價因素。

嚴密性因素。入侵探測器防范的嚴密性：應該形成有一定高度的、無縫隙的“封閉式”防范屏障。確保當入侵者（被防范物體）/采用正常速度、采用任何姿勢、從這個屏障的任意部位通過時，均應觸發報警信號輸出。

地形因素。周界都會有各種地形狀況，最簡單情況就是周界的各種角度的轉折；比較復雜的情況是周界的地面的高低起伏；再者是地面有坎、壩、溪、河流等。

地形因素的適應性是入侵探測器的安裝、布置可以適應上述各種地形變化，并使防范介質可以沿地形走勢構成有效屏障。

目標因素。目標因素定義是：在探測器覆蓋區域內，可能觸發入侵探測器報警之目標——人、車、動物等諸因素的集合。

目標因素的相干性是表達防范靈敏度的指標，分別有：目標接近防區報警；目標穿越防區報警；目標穿越防區不報警。

環境因素。環境因素包括：氣候環境、地物環境、以及與探測介質具有關聯性的各類介質環境（包含電磁環境）。

景觀因素。指入侵探測器的布設與景觀/防范目的協調程度。

施工/維護因素。是指前端入侵探測器的信號輸出方式、與系統中各種/各類/各型號的后接控制設備的連接方式、系統選型等對于施工/維護的布線與連接、操作提示和產品的故障提示對于普通施工/維護人員掌握難易程度；調試輔助工具和培訓方法的有效程度等。

生物危害性因素。目前部分常用周界防范入侵探測器所使用的探測介質，在其能量標準超過一定量限之后，將對于人體（生物物體）產生不同程度的傷害。比如激光射束可以對人眼造成永久性傷害；微波射束長時間照射對人體有傷害；超聲波可以造成對于人（動物）的聽力及神經系統損壞等。

對人體無傷害性，是要考慮在人員密集活動的區域，不應使用對在防御區域附近正常活動/現場職守人員身體的健康與安全有害的探測介質（劑量）。

功能因素。某些周界防范入侵探測器不僅具有入侵探測功能，還具有其他實用的功能。如紅外線幕墻同時還具有照明燈具、攝像機支架等功能；張力型周界防范入侵探測不僅具有入侵探測功能，還具有有形阻隔的功能；脈沖電子圍欄不僅具有入侵探測和有形阻隔的功能，還具有自動反擊功能；而系統級的其他功能包括主動操控打擊，實現驅趕/無傷害打擊/致傷打擊等。

價格因素。具有使用方可以承受的合理價格。

報警復核及時性因素。報警信號傳遞到系統控制中心的及時性；值守人員復核的及時性。

上述評價因素中a～g針對于入侵探測器，h～j還涵蓋了整個系統。這些評價因素具有可以量化表達的相應定義及量化的指標。

由于其中部分因素的內容在工程技術規范中得到了表達，鑒于篇幅等原因，重點舉例分析其中兩項評價因素。

環境因素。定義：評價周界防范系統抗御各類環境干擾能力的指標。

公式表達：0＜σ≤1 ，σ為環境因素相干因子

0＜σ說明周界防范產品/系統一定會受到環境影響，σ越接近0，系統越趨于穩定，但是不可能達到σ=0；而σ=1時，表示環境因素完全影響（干擾了）周界防范產品/系統的工作，使其始終處于誤報警狀態；σ∈（0，1]說明由于各項環境因素共同影響，使周界防范系統處在不同的亞穩定度與誤報警狀態之間。

這里需要說明的是，由于周界防范系統采用入侵探測器的防范介質不同，所對應的環境因素相干性不盡相同。舉例說明：泄漏電纜探測介質的報警觸發條件是電磁場變化量，其防范區域是沿著布防線纜形成的一條具有相應寬度的立體帶狀，如果該區域內有水/電管路，則一旦管路內的水/電流量產生變化，就可以引起電磁場變化，從而成為相干介質環境因素引起報警觸發；現有的主動紅外入侵探測類產品的報警觸發條件是探測介質——紅外脈沖射束被阻斷，而如果防范區域有植物生長，就可能阻斷紅外脈沖射束，成為而引起報警觸發的相干地物環境因素；高壓脈沖圍欄的報警觸發條件是工作電流的短路或開路，飄落在其線纜之間的雜物在雨天引發短路，也可以成為引發起報警的相干性地物環境因素；遮擋式微波報警觸發條件是在防御區域內探測到足夠大物體的移動，如果其防御區域內有一定高度的成片植物，當植物被風吹動，也有成為引發報警的相干性地物環境因素的可能；而聲波/超聲波類入侵探測產品的探測覆蓋區域是距離與形狀是隨著周圍相關環境介質變化的立體空間，任何聲波波長、聲壓強度和聲波波形復合成其觸發條件的聲源，都是與其相干的介質環境因素。當然，還有溫/濕度、霧、雨、雪、塵、氣流（風、強烈水蒸汽）等氣候環境；植物、建筑物、現場雜物等地物環境；雷電、水電管道及設備、鐵電物體等形成的電磁環境、人工及自然界的噪音/振動等也屬于介質環境相干因素。

整體環境因素應該是各種子環境因素交互構成的集合。有σ=∑σijk 其中i（地物）=i1植物/i2建筑物/i3雜物；j（氣候）=j1溫度/j2濕度……；k（介質）=k1水管/k2電線……。

由于每種入侵探測器探測覆蓋的區域不同、其探測的介質和技術原理不同，所以對應的介質環境因素也完全不同。

目標因素。定義：評價周界防范系統對于目標觸發報警的條件。

公式表達： ο＜1時（目標因素不相干：漏報警）、ο＞1時（目標因素過相干：未越界時報警）、ο＝1時（目標因素相干：越界時報警）公式中ο為目標因子。

這里需要說明的是，不同的防范應用需求對于目標因子值的期望可以是不同的。比如，遮擋式微波和感應線纜類探測器的探測覆蓋區域是一條具有相應寬度的立體帶狀區域，如果被安裝在人/車行道邊，則過往行人/動物或車輛就成很容易為目標因素，其沒有越過防區的行動也會引起報警。在奧運應用條件下，這屬于誤報警；但是如果在軍事隔離帶防范應用、郊野布設的大型輸油管路沿途防護等用戶認為需要的情形下，可以是符合需求的。所以ο＞1（目標因素過相干：未越界時報警）的狀態不能籠統判定為誤報警。而對于具有入侵方向識別要求的周界防范系統來講，ο＝1（目標因素相干的條件是：進入防范面的目標越界時報警；從防范面內出來的目標越界時/以及在規定的時段內重新進入越界時不報警。）。

相應的，可以對于上述各因素建立其數學表達式，便于在評價與分析過程中定量評價結果或者分析趨勢。

綜合以上分析與思考，可以得出的一個結論：就目前的技術而言，沒有對比意義上最好的入侵探測產品，只能選擇最適合使用需要的入侵探測產品構成系統。其中使用需要包含了用戶的防范等級等主觀需要和實際使用的綜合客觀環境兩層含義；準確的現場深化設計、正確的安裝、精準的調試是使用需要的第三層含義。

周界防范系統應用評價因素和指標的意義

從企業角度出發，我們由于關注使用需求及其關聯的各因素，所得到的收獲是：遠距離紅外線幕墻、角度仰/俯調節紅外線幕墻、具有方向識別功能的紅外線幕墻等產品得以推出；以及產品在各個領域得以成功應用。

對于多個方向的防范示意圖 對于階梯地形的防范示意圖

具有方向識別功能的防范示意圖 對于起伏地形的防范示意圖

從行業角度出發，上述關于應用評價因素和指標所表達的內容是目前產品標準和工程技術規范所沒有規定的，建議將此作為一種補充；同時可以探討評價因素與產品標準/強制性認證的關系；評價因素與工程技術規范的關系。

從深度思考的角度出發，能否將各種評價因素的集合與分類完備，并依此構建為一個獨立于現行產品標準和工程技術規范的評價體系？

上述關于評價因素在行業內產品標準/工程技術規范補充等構想，尚有待于實踐的檢驗與行業的認同，希望向有交流意向的各位與會老師求教。

結束語

選用目標因素和環境因素（特別是介質環境因素）不同的產品構造周界防范系統，可以有效減少誤報警/漏報警；系統采用入侵探測器與視頻監控設備（可以看作為一種具有不同目標因素和環境因素的入侵探測器）聯動配置的模式，是現階段技術水平下的有效模式。

主動紅外入侵探測器的現行標準目前還只是針對探測紅外輻射光束能量強度（模擬信號）的、是/非判斷型探測裝置的表達；而改變頻率/編碼調制主動紅外入侵探測在使用新技術（包含數字化/自適應等技術）提升產品功能，滿足行業應用需求方面做出了努力。應用需求和產品發展現狀呼喚對于現行標準的修正和創新。

周界防范的諸多產品中，張力探測系統、光纖探測系統均已經采用數據分析/計算等方法實現對于環境因素模式/各類干擾目標模式/目標模式等多種模式分析，通過分析最終確定入侵，然后再輸出報警信號，具有較好的防止誤報警/漏報警能力。

而目前主動紅外/遮擋式微波/對射式激光等入侵探測器還是屬于是/非判斷型的探測器材。如何實現從簡單的條件判斷型產品，向多因子、多條件的分析型產品過渡？這個發展方向的表達是否準確？是否可行？尚有待實踐驗證?？梢钥隙ǖ念A計：主動紅外等入侵探測器會向著智能化、人性化、多種形態化方面發展。

為了配合主動紅外入侵探測器在各個領域周界防范的應用，我們將用智慧提供更具前瞻性、適用性的主動紅外入侵探測器；分析行業應用需求的差異，不斷以更新的產品和服務滿足需求；以求實現提供“更完美、更安全的生活” 的理念。