高壓電子圍欄在安防領域的應用

李云洪

高壓電子圍欄在安防領域的應用

李云洪

2007年以來，周界高壓電子圍欄悄然在上海興起，打破了早先主動紅外對射探測器一統(tǒng)天下的局面。本文簡述了電子圍欄的原理以及上海市電子圍欄的應用狀況，提出了電子圍欄系統(tǒng)存在的一些問題與優(yōu)化方案。

圖1 電子圍欄安裝示意圖

圖2 電子圍欄的電路原理圖

概述

眾所周知，周界防范報警系統(tǒng)是安防系統(tǒng)中的第一道防線，也是最重要的一道防線。當犯罪分子穿越周界防范報警系統(tǒng)時，前端探測器發(fā)出報警信號并傳送給系統(tǒng)控制中心，系統(tǒng)控制中心處理后發(fā)出處理指令。包括啟動警號、警燈提示、電子地圖防區(qū)燈閃爍提示報警防區(qū)，再聯動監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)報警圖像跳出以及啟動錄像等。

此前，周界防范中位于最前端的探測器主要還是紅外對射探測器。但紅外探測器有其致命的缺點，那就是受環(huán)境干擾導致誤報的概率很大，致使一些場所的紅外報警系統(tǒng)形同虛設。近年來某些廠商又開發(fā)了振動電纜、泄漏電纜、張力式圍欄等，但都由于技術性能不是十分成熟而致推廣緩慢。

正由于這些原因，高壓電子圍欄應運而生。

上海市公安局技防辦于2007年8月下發(fā)在全市推廣使用電子圍欄周界報警系統(tǒng)的通知。2008年9月，國家標委會頒布了《脈沖電子圍欄及其安裝和安全運行》國家標準，規(guī)范了電子圍欄各個部件的安裝要求。

上海市公安局技防辦根據上海市的特點，于2008年8月印發(fā)《本市安防工程用高壓電子脈沖式探測器基本技術要求》，又于2009年6月在關于貫徹執(zhí)行國家標準《脈沖電子圍欄及其安裝和安全運行》的通知中，闡明國標與《基本要求》相悖處，要求按《基本要求》執(zhí)行。由此可見，在上海，高壓電子圍欄的設計與施工主要依照的標準是上海市公安局技防辦頒布的《本市安防工程用高壓電子脈沖式探測器基本技術要求》。

2008年奧運前夕，上海格瑞特機電系統(tǒng)工程有限公司承擔了上海市所有燃氣調壓站的高壓電子圍欄工程的設計與施工，在項目的實施與建成后的兩年維護保養(yǎng)過程中，我們不斷地尋求更優(yōu)化的方案與整改措施，以期提高電子圍欄的安全性。

高壓電子圍欄工作原理

電子圍欄系統(tǒng)包括脈沖主機和前端圍欄兩個部分。脈沖主機產生高壓（一般＜5000V）電脈沖，傳遞到前端圍欄，給入侵者以強烈電擊，形成威懾，令其退卻。由于每個電脈沖的持續(xù)時間短（≤0.1s）、間隔時間長（≥1s）、輸出能量低（≤5J），因此不會直接導致人體傷害。

電子圍欄主要是給入侵者雙重威懾（心理和生理）、有形阻擋，并可報警，從而結合了報警和警戒雙重優(yōu)點。

高壓電子圍欄存在的問題

1、容易被破壞而使系統(tǒng)癱瘓，且中心控制室表面很正常：

圖2所示為電子圍欄的電路原理圖：5KV的高壓電流從高壓主機的Bt端子流出，經電子圍欄上的B線流回Br。同樣，地線電流從高壓主機At端子流出，經A線流回Ar端子。

上海市《本市安防工程用高壓電子脈沖式探測器基本技術要求》3.2.1.2 條規(guī)定，電子圍欄每100m金屬導線的電阻值應不大于2.5Ω。也就是說，電阻值即使為零系統(tǒng)同樣正常工作。那么，在高壓電流流出的第一個終端桿處將流出和流入的電線短路，系統(tǒng)仍然同樣正常工作。如圖3所示。

圖3

圖4

此時，如犯罪分子再將A1點和B1點的跨接線拆掉，那么左側的電子圍欄將全部癱瘓，即使將左側的所有金屬絲短路或者剪掉，系統(tǒng)也不會報警，也不帶有任何電壓了。那么犯罪分子就可以輕松進入被保護區(qū)域。

2、將任意一段電子圍欄的合金線用絕緣線旁路，然后將這段合金線剪除，系統(tǒng)將正常工作。而電子圍欄將出現一個豁口，犯罪分子可以輕松進入。如圖4所示：

3、容易被翻越。

電子圍欄高壓主機發(fā)出的高壓是5KV，《本市安防工程用高壓電子脈沖式探測器基本技術要求》5.2.4 條規(guī)定：前端探測圍欄最上一根金屬導線與附屬物的間距應不小于800mm。對于直立安裝的電子圍欄，800mm的高度正好是一個人的腿長。也就是說如果在高壓電子圍欄的合金線上覆蓋一層絕緣物，就可以輕松地翻越有電子圍欄的圍墻。對于斜裝的電子圍欄，阻擋效果會好一些，但仍不能避免翻越的可能性。

上海市《本市安防工程用高壓電子脈沖式探測器基本技術要求》5.2.3規(guī)定：附屬物（圍墻）的高度應在2.0m-2.8m之間。加上斜裝的電子圍欄0.8米，最高處為3.5米。用3.5米的人字扶梯架在電子圍欄一側（一般都在外側），再以絕緣物覆蓋電子圍欄，翻越這個電子圍欄不是一個難事，尤其在多人作案的情況下。

高壓電子圍欄的優(yōu)化方案

鑒于上述第1的項致命缺點，可以采用如下方法予以解決：

1、高壓主控器設計為對回路電阻的阻值有偵測能力，就像我們的報警控制器可以探測紅外探測器上的線尾電阻一樣。當回路電阻在一個設定區(qū)間的電阻值時，系統(tǒng)正常工作。當回路電阻小于或大于設定區(qū)間值時，系統(tǒng)發(fā)出報警信號。這樣，可有效避免犯罪分子通過短路的方法使系統(tǒng)癱瘓。

2、主控器高壓發(fā)生電路設計為對回路電阻的阻值有偵測能力，同時設計制造高電阻的合金電子圍欄金屬絲。優(yōu)化方案1不能解決第2種破壞方式。因為線路電阻很小，在系統(tǒng)中是忽略不計的，所以先用一根絕緣線旁路電子圍欄合金線、再剪除合金線不會使回路電阻變化。因此，系統(tǒng)必須具備這樣一個功能：就是當犯罪分子在金屬絲上旁路任何導體時，系統(tǒng)回路應該發(fā)生阻值變化而報警。在方法1中，我們可以制造一種更好的合金線，使其電阻足夠大，系統(tǒng)回路不用串聯外接電阻，主機直接檢測線路電阻（線路電阻達不到額定值時可以在線尾串接適當的電阻），就可以完全避免第一種和第二種破壞方式。但是，這套系統(tǒng)對主機要求和對合金線阻值參數要求很高，而且由于氣溫對金屬電阻值影響，系統(tǒng)必須考慮各種誤報的解決方案。

3、電子圍欄的高度增高到1米以上。無論是直立安裝或斜裝，跨越的可能性大幅度減小。

結束語

電子圍欄在啟用之初，其重要功能之一是震懾作用。然而，道高一尺，魔高一丈。隨著時間的推移，這種震懾作用有逐漸褪去的可能。因此，需要不斷地改進和優(yōu)化電子圍欄系統(tǒng)與設備，才能永褒電子圍欄的市場生命力。

作者單位：上海格瑞特機電系統(tǒng)工程有限公司