智能周界防護物聯網的拿手好戲

阮曉東

隨著安防監控技術的發展和安防市場的成熟，依托物聯網的智能周界防護系統成為防范報警的首要選擇

社會的不斷發展和人們安防意識的提高，使得機場、港口、政府機關、軍工廠、住宅小區等需要智能周界防護手段來適應安全保衛工作的需要。周界防護系統作為重要場所安防系統的第一道防線，作用十分重要。

當前，周界報警已從過去被動的報警探測，發展為今天的威懾阻擋加報警。目前，傳統周界防范手段已難以適應安全保衛工作的需要，隨著安防監控技術的發展和安防市場的成熟，依托物聯網的智能周界防護系統正在成為越來越多重要場所防范報警的首要選擇。

周界防護：新技術應用的突破口

“周界防護系統”是指對一個圈子（周）的邊界進行防范或當該邊界被外來事物侵入后報警的防范系統及體系。“周界”二字主要指的是人為劃分的某個特定的區域或界限，比如變電站、電廠、政府機構、工業重地、工礦企業、物資倉庫、住宅小區、別墅區、學校、機場、水廠、水產養殖及畜牧場所、重點文物場所、軍事設施、監獄、看守所等有圍墻及需要圍墻的場所。

周界安防以其獨特的性能，往往成為監視建筑物周邊情況，是防盜報警系統的第一道防線。一個有效的戶外安全系統，可以降低盜竊風險，減少破壞和人員傷害。正因為對其有如此要求，所以一直也是各種新技術應用的突破口。根據筆者統計，目前，市場上已有的防護系統主要由紅外線對射、微波探測、振動電纜、視頻監控、泄露電纜、光纜設備等多種技術周界防入侵設備。以紅外對射為例，其原理是紅外周界防護探測器構成探測報警器，其主要由發射器及接收器構成，當光線被入侵物體遮擋時即發出報警信號。而微波墻式報警系統則主要由發射單元和接收單元兩部分組成。發射機和接收機之間形成一個穩定的微波場，當微波場受到干擾，便會報警。震動電纜是一種帶有永久預置電荷的介電材料。一端與報警控制電路相連，另一端與負載電阻相連。當有入侵者時，電纜因受到振動而產生模擬信號電壓，即可觸發報警。

然而，這些設備在性能上或多或少存在著不足，發展一種功能完備、性能穩定、高性價比的智能周界防入侵系統就顯得重要而且必要。要在惡劣條件下使用周界防護系統，就需要一種新的防護設備來解決這個問題。

物聯網周界防入侵，如何操作

物聯網周界防護系統有很多其他系統所不具備的優勢。比如由于采用了周界安防報警系統的數字化和通信協議一致化，報警定位精度得到了極大的提高。從目前的數據來看，報警定位的精度已由之前的幾十米減少到現在的幾米，極大地提高了防入侵報警系統的工作效果，同時也大大降低了誤報率和惡劣天氣對其的影響。此外，報警信號與視頻信號的共網傳輸，也能極大簡化系統的網絡結構。物聯網周界防入侵系統將所有數據的綜合管理變成了現實，實現了在電子地圖上觸發報警的視頻監控畫面的智能化顯示功能。

那么，物聯網周界防入侵，是如何做到的呢？

其中一個重要的“武器”是使用了關鍵技術之一的無線傳感器技術。目前，物聯網周界防護系統可以采用溫度傳感器、濕度傳感器、輻射傳感器、氣壓傳感器、光照傳感器、風力傳感器、水壓傳感器、雨量傳感器、地震傳感器、建筑物沉陷傳感器等數據采集裝置的綜合利用，結合ZigBee等無線傳輸網絡，可以在最短時間內將感知到的風險發送到主控室并報警。

此外，物聯網周界防護系統還應用了智能圖像分析、RFID（無線射頻識別）等多種信息連接技術，將對講機、手機、網絡攝像頭，燈光警報器、光纖周界等各種傳感手段有效地和局域物聯網連接起來。多種傳感器陣列所采集的豐富信號將可以在周邊區域形成三維防護預警，對周界入侵事件采集信號進行精確監測，同時對入侵者進行實時定位跟蹤，從而實現入侵報警，異常監測及聯網調度，從而提高聯網報警的準確性。

另外，物聯網周界防護系統還有一個“聰明的大腦”，即數據共享優勢，通過物聯網絡和應用平臺集中調度和協調，所得到的犯罪事件信息可以快速通過視頻監控平臺、社會信息交換平臺傳輸到一線公安民警手中，有利于數據信息的實時共享，提高了對犯罪事件的掌控能力，切實提升警務效能。在犯罪案件的偵破中，信息的及時性非常重要，迅速及時地收集、傳遞和反饋犯罪信息是偵破案件的先決條件。物聯網周界防護系統的應用，不僅可以解放警力，降低一線公安民警的工作強度，提高對突發事件的快速響應，體現了多元感知、智能研判、聯動處置的特點。

目前，物聯網周界防護系統已經率先在機場、政府機關、軍事要地等重要單位得到了應用。比如浦東機場采用中科院具有自主知識產權的第三代防入侵技術，浦東機場停機坪數十公里的圍欄上裝上了一圈如火柴盒般大小的傳感器，當有振動、聲響，或磁力、微波時，就能準確感知來者為何物，同時可以通過幾個傳感器之間相互的無線通信，判斷來者的大小、方向、速度、遠近等，甚至能自動調用監控攝像頭等手段，為塔臺提供圖像、聲音等直接依據，確保飛機航空安全。上海世博會和大運會重點場館安保工作也采用了這一技術。

為何機場成為物聯網應用的首演

上海浦東機場、無錫機場、重慶江北國際機場、成都雙流機場，以及世博園區、中國工商銀行數據中心、無錫市民中心、江蘇西涇變電站等重要場所。那么，為何機場成為物聯網周界防護系統應用的首演呢？

機場是一個城市的窗口和名片。機場人流量聚集，機場監控部位通常包括航站樓、跑道、滑行道、停機坪、飛行區隔離圍欄的重點區段、旅客迎送大廳、售票處、值機柜臺、安檢區、行李傳送裝卸區、旅客候機隔離區、停車場、周界監控等位置。據悉，目前，大部分機場使用傳統的模擬矩陣監控，隨著系統日趨復雜及遠程管理需求迫切，模擬系統顯得力不從心。比如模擬矩陣監控運用最多的技術是振動電纜和振動光纜，這種技術在目前技術環境下，一是穩定性相對較弱，遇到雨、雪、風等極端天氣和動物行動等，經常產生誤報。二是無法準備定位事件發生地。航空服務的特殊屬性，決定了無論何時都要將安全擺在首位。機場周界環境復雜、目標混雜，還經常可能暴露在惡劣氣候環境下，這要求系統的智能性、可擴展性和穩定性都得達到很高的要求。而這正是機場成為物聯網周界防護系統應用的重要原因。

此外，從產業規模來看，目前全國機場數近500個，其中大型中型機場約100個。為了配合我國國民經濟的發展，我國機場建設進入快速發展階段，2020年前還要新建100個左右。機場周界綿延數十公里，涉及視頻監控、聲光報警、周界報警等多技術的復合使用。在目前的趨勢下，已經有大量資金進入基礎設施建設環節，其中機場建設的總投入資金達1500億元，在視頻安防系統領域的投入大約有18億元，占整個機場安防系統建設的60%左右。按照每個機場建設10—20公里圍界計算，市場容量將在50億元以上。在機場領域，周界是起步最快的子系統，通常，十公里機場周界的一期投資在700萬左右，一些要求比較高的機場可達3000-4000萬，且平均保持50%-60%的年增長率。

而機場作為切入點還有一個重要的原因，就是物聯網周界防護系統現在最缺的是示范樣本，要有真正深入人心的作品。機場的要求高，能夠充分顯示出物聯網周界防護系統的功效；其次，機場在相對封閉的區域內，更好部署相關建設，如果一上來就做城市級的系統，業務需求比較分散，很難形成合力。所以大家都不約而同地把機場作為切入點。

展望：未來應用領域更加廣泛

物聯網已經對機場周界安防報警系統產生了深遠的影響，伴隨著我國經濟的發展，中國已經成為民航大國且正在向民航強國邁進。物聯網技術在機場安防中的作用也將會越來越明顯，未來，隨著技術的進一步更新和應用，航空運輸服務業將會更安全、更方便、更快捷，到那時，普通旅客將會是最大受益者。

物聯網技術在周界防護工作領域將有十分廣泛的用途，在政府機關、企業單位、敏感地區和設施以及重要民生保障場所，都可以應用這種技術。物聯網周界防護系統抗干擾能力強，漏警率、虛警率極低，可滿足全天候全天時的監控要求，為周界防入侵帶來了革命性的技術創新。隨著物聯網技術的逐漸成熟，防入侵系統將更加優化，物聯網周界防護系統成本將進一步減低、運行維護將更加方便，有望在國內外更多地區大規模推廣。

比如目前正在大力發展中的博物館物聯網周界防護系統，由于采用了以安全防范管理系統為中樞，以入侵報警系統為核心，以視頻安防監控系統、數字網絡圖像傳輸系統、出入口控制系統、鑰匙管理系統、巡更系統、通訊指揮系統、供電系統、光纖通訊系統等為基礎組成部分，通過采用物聯網技術將博物館安全防范系統的各個子系統融合集成，使得系統應用更加智能、便捷和安全可靠。

而隨著信息技術的發展，會有越來越多的場所的周界安防模式將會朝著網絡化、數字化、智能化及多技術手段相結合的方向發展。據筆者最近統計，在核設施安防系統、煙草行業生產加工、海關檢查、金融、交通、教育和電信等行業各個領域，最近都出現了物聯網周界防護系統的應用案例，這些應用案例涵蓋了從后勤保障到裝備管理，從人員管理到值勤執法現場監控，從出入境動態監測到限定區域實時報警等。可以說，未來物聯網技術一定能更好的用于社會安全、公共防御等方面，將我國周界安防系統提升到一個新的水平。

浦東機場周界安防系統是目前國際上最大規模的周界安防物聯網應用系統。浦東機場飛行區圍界總長度約29.9km，本次周界安防系統建設的范圍為27.1km。據統計，全程共安裝前端節點設備7500多個，其中傾角4500多個，多節點3000多個。視頻分系統規模：視頻監控系統包括固定攝像機263臺和云臺攝像機52臺。浦東機場周界安防系統以傳感網技術為核心，采用蜘蛛網仿生學原理，多傳感手段協同感知，多方位、多視角地探測感知與識別目標。地面的震動、圍欄的搖晃、圍欄的傾斜、跨越圍欄的行為、天氣的變化等特征都能夠被傳感器陣列所捕獲，經過融合處理產生報警信息。浦東機場傳感網周界安防系統有效地將技防與人防、物防融合在一起，形成三位一體的立體式防范。如此全方位防范效果的實現可以看作是由多元化的前端探測手段，通過系統的網絡架構來進行信號的傳輸，以及后臺應用服務的支撐三個部分來共同完成。

重慶江北國際機場投入運行的機場物聯網圍界報警系統是一套綜合利用計算機技術、網絡技術、數字技術、集閉路電視監控、圖形智能化處理、聲光報警的安防圍界報警系統。該系統避免使用單一的檢測手段，各前端探測器之間應能進行充分的數據共享和數據融合。此外，控制軟件也能過濾風、動物等非人員入侵的干擾，有效地平衡誤報與漏報。軟件可以進行配置，調整聯動動作，可以與視頻系統、語音告警系統、燈光系統等第三方系統進行有效的結合，以滿足飛行區安防圍界報警的要求。系統還可以根據運行模式、管理體制及實際應用情況的需求進行靈活的功能配置和用戶使用權限優先級控制，提供必要的動態調度控制機制。