電子圍欄的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

■肖玉璋

電子圍欄的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

■肖玉璋

隨著市場需求的不斷增長，長期波瀾不驚的電子圍欄市場近年來正發(fā)生著蛻變。電子圍欄已經(jīng)進入百花爭艷時代。雖然傳統(tǒng)電子圍欄產(chǎn)品依然占據(jù)市場的半壁江山，但不斷涌現(xiàn)的新產(chǎn)品和新技術(shù)，已經(jīng)對傳統(tǒng)產(chǎn)品和技術(shù)形成強有力的沖擊，呈現(xiàn)出燎原之勢。

經(jīng)過幾年的發(fā)展，電子圍欄已經(jīng)進入百花爭艷時代，新產(chǎn)品和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，促進電子圍欄技術(shù)不斷升級和成熟。

下面，本文以幾個對市場影響力較大的新老產(chǎn)品為主線，對電子圍欄的發(fā)展歷程進行回顧和闡述。

電子圍欄的起源

電子圍欄概念最早出現(xiàn)在十九世紀，最早的電子圍欄實際就是通電的鐵絲網(wǎng)，主要用在監(jiān)獄等特殊場所，用于防止犯人越獄。

此后電子圍欄概念逐漸被人們接受，其技術(shù)在畜牧業(yè)發(fā)達的新西蘭、美國和歐洲得到迅速發(fā)展。十九世紀末至二十世紀上半葉，歐洲的牧人為了放牧的需要，在放牧的區(qū)域周圍拉根導線通上直流電，組成一種簡單的“電子圍欄”。

脈沖式電子圍欄

為了阻止牲畜的橫沖直闖，新西蘭人比爾·加拉格爾在早期電子圍欄的基礎(chǔ)上，于1930年發(fā)明出了一種能產(chǎn)生脈沖高電壓的系統(tǒng)；到了1938年比爾·加拉格爾將他的發(fā)明進一步發(fā)展成為脈沖式電子圍欄。

脈沖式電子圍欄主要由脈沖主機和前端圍欄兩部分組成。脈沖主機通電后其發(fā)射端口向前端圍欄分別發(fā)出高壓低頻正脈沖和高壓負脈沖，在前端圍欄上形成回路后，再把脈沖送回脈沖主機接收端口。脈沖的能量控制在一定范圍內(nèi)，當動物或人觸及圍欄時，會有觸電的強烈刺痛感，使動物肌肉產(chǎn)生“強烈的痙攣、收縮和震顫”，從而使牲畜驚厥而逃跑。由于通常不會發(fā)生器質(zhì)性損傷，一般情況下不至于出現(xiàn)動物被電擊后傷殘、死亡的極端后果。

這種具有電擊威懾和實體阻擋功能的脈沖式圍欄，長期被用于畜牧業(yè)，是防止牲畜或野生動物逾越的電障礙物。

直到上世紀九十年代中后期，國外出現(xiàn)了具有斷路報警功能的脈沖式圍欄。當圍欄的金屬導線被扯斷，造成開路時，圍欄會立即報警。由于具備了報警功能，這種脈沖式圍欄開始被歐美一些國家逐步應用到動物保護區(qū)、軍事設施、博物館等人煙稀少的社會特定領(lǐng)域。

隨著我國安防市場的迅猛發(fā)展，在1999年左右，法國佐輝、以色列GM、法國萊克米等國外脈沖式圍欄幾乎同時進入到了我國。此后澳大利亞帕克頓、英國羅克蘭等一批國外品牌產(chǎn)品蜂擁而至，國外原裝產(chǎn)品和仿制產(chǎn)品迅速充斥國內(nèi)安防市場。這種兼有阻擋、震懾、報警功能的脈沖式圍欄一時間被人們奉為理想的周界防御產(chǎn)品，逐步打破了紅外對射周界產(chǎn)品對市場的壟斷，應用領(lǐng)域不斷擴大。

幾年后，圍欄有了新的改進。一種不僅在斷路狀況下報警，在短路狀況下也能發(fā)出報警的脈沖式圍欄產(chǎn)品開始出現(xiàn)。當圍欄的兩根平行相鄰的金屬導線觸碰在一起，形成回路短路時，圍欄主機也會產(chǎn)生報警。這種改進型脈沖式圍欄直至今日仍然在國內(nèi)外市場上流行。

原本用于防范牲畜和野獸的脈沖式圍欄，一旦應用于社會安全領(lǐng)域，甚至民用領(lǐng)域，防范的對象由動物轉(zhuǎn)變?yōu)槿?，就不得不高度重視圍欄對人的安全性問題。由于圍欄始終處在高電壓運行狀態(tài)，高壓脈沖會打擊任何有入侵行為的人，包括誤觸者。低能量的脈沖電擊雖然在通常情況下不會置人于死地，但有可能會對人體造成不同程度的精神和身體傷害；如果是孩子誤觸，造成的傷害有可能會更大。

脈沖式電子圍欄的安全性問題逐漸引起了一些地區(qū)相關(guān)政府部門的高度重視。出于對人民群眾的安全負責考慮，相關(guān)政府部門已明確限制脈沖式圍欄進入一些人群密集和人員流動性大的領(lǐng)域。例如，在上海市公安局技防辦《住宅小區(qū)安全技術(shù)防范系統(tǒng)要求補充規(guī)定》中，以及在上海市教委和上海市公安局聯(lián)合下發(fā)的《關(guān)于實施中小學、幼兒園安全技防設施完善工程的通知》中都作出了以下相同的規(guī)定：“周界報警系統(tǒng)宜選用圍欄式入侵報警系統(tǒng)，但不應選用高壓脈沖電擊式周界入侵報警系統(tǒng)。”

表：幾種電子圍欄產(chǎn)品的性能比較

在人們對人性化的追求愈來愈高的現(xiàn)今社會，缺乏對人體的安全性，已經(jīng)成為脈沖式圍欄致命的缺點。

為了克服這個致命弱點，歐脈、微邦、廣拓等一批國內(nèi)脈沖式圍欄制造商，近年來在市場上推出了具有高、低壓模式切換功能，或者具有輸出電壓可調(diào)功能的脈沖式圍欄產(chǎn)品。當切換到低壓的安全模式（或?qū)⑤敵鲭妷赫{(diào)至安全的低電壓范圍）時，人觸及金屬導線無電擊感覺，不會造成傷害，對人體是安全的。

然而，安全性問題解決得并非這么容易。一者，作為脈沖式圍欄，不可能總是在低壓模式下運行，而一旦恢復到高壓模式，其安全隱患則依然如故。再者，低壓運行時，圍欄沒有了電擊威懾，又不會輕易產(chǎn)生現(xiàn)場聲、光警示信號（因為脈沖式圍欄只有在金屬導線斷開和短路兩種極端狀態(tài)下才發(fā)出報警信號），真正的犯罪分子是完全能夠在無任何威懾、任何警示的平靜環(huán)境下，在金屬導線不斷開、不短路的狀態(tài)下從容實施入侵的。如果說“‘低壓模式’為犯罪分子敞開了入侵的大門”，絕不是危言聳聽。

可見，高低壓切換，或者輸出電壓可調(diào)，非但沒能從根本上解決脈沖式電子圍欄的安全性問題，反而給了犯罪分子作案的可趁之機。這種功能不宜頻繁使用。

紅外對射周界產(chǎn)品

脈沖式電子圍欄在問世后的大約六十年中，技術(shù)上處于緩慢發(fā)展狀態(tài)，因而它的應用領(lǐng)域一直受到嚴重局限。這期間，國內(nèi)外民用市場逐步形成。因應形勢需要，紅外對射、泄漏電纜、微波等產(chǎn)品相繼應運而生。在這些產(chǎn)品中，最早進入民用市場且市場影響力最大的，當數(shù)紅外對射產(chǎn)品。

紅外對射產(chǎn)品源于歐、美、日等地區(qū)和國家。自上世紀八十年代中期，日本艾禮富紅外周界產(chǎn)品率先進入我國以后，德國博世安保、澳大利亞艾克里斯、美國迪信等一批國外品牌產(chǎn)品相繼登陸我國。在相當長的一段時間里，紅外周界報警產(chǎn)品在國內(nèi)市場上獨領(lǐng)風騷，風行于大江南北。

紅外周界報警產(chǎn)品由成對的發(fā)射端和接收端組成。發(fā)射端發(fā)射的紅外光束被接收端所接收，一段段紅外光束相銜接即形成了完整而無形的周界保護網(wǎng)。一旦有人穿越周界，紅外光束被阻斷，接收端即輸出報警信號，觸發(fā)報警。

只要光束被遮擋，無論何種原因造成，都會發(fā)生報警。這個特點決定了紅外對射產(chǎn)品的漏報率低，但同時也鑄成了它最致命的缺點—高誤報率。

針對高誤報，從上世紀九十年代起，出現(xiàn)了各種各樣的改進型產(chǎn)品：

為了排除小動物小枝葉之類微小物體遮擋光束而造成的誤報，有的產(chǎn)品把單光束改成了雙光束，甚至四光束。

為了排除落葉飛禽等快速阻斷而造成的誤報，有的產(chǎn)品增加了遮光時間可調(diào)功能。

為了解決系統(tǒng)外部雜光，或者因光束發(fā)散導致互相覆蓋而造成的光干擾誤報，有的產(chǎn)品采用了編碼調(diào)制技術(shù)，其將原先沒有信號特征的紅外光束進行編碼調(diào)制，使每個發(fā)射器發(fā)射的紅外光束都有自己的信號特征，并只能由對應的接收器才能接收和解碼。

以上種種改進確實在一定程度上減少了誤報，可靠性有所提高。但是，仍然不足以從根本上解決誤報率高的問題。

高誤報率是紅外對射產(chǎn)品的致命傷。正是由于這個弊端的存在，它已開始逐步退出周界防范的主舞臺，而更多的作為在一些特殊情況下周界防范的補充。

智能脈沖式電子圍欄

為了滿足用戶的需求，盡可能彌補脈沖式圍欄的缺陷，上海聯(lián)騰在脈沖式電子圍欄的基礎(chǔ)上于2010年推出了由專利技術(shù)支撐的新一代的“智能脈沖式電子圍欄”。

脈沖式圍欄長期以來除了“安全性”這個致命傷，還一直被以下兩大難題所困擾：一是當發(fā)生報警時，無法區(qū)分圍欄究竟被斷路，還是被短路；二是報警地址只能識別至防區(qū)，卻無法判斷被入侵的金屬導線。由于這兩個缺點的存在，使得報警管理中心人員無法準確判斷前方具體狀況，無法做出正確的處警決策。

智能脈沖式圍欄通過一系列最新控制技術(shù)的應用，有效解決了上述兩大難題：其能準確識別斷路和短路兩種狀態(tài)，并發(fā)出相應的報警訊號；其還能精確定位報警防區(qū)短路或斷路的金屬導線。具備上述兩種功能的該產(chǎn)品，可以為管理人員判斷前方被入侵狀況，并作出相應處警決策提供精準的依據(jù)。譬如，若判定圍欄是被非惡意觸及，即可不出警，如此可大大降低出警的頻率，有效控制防范成本；而一旦判定圍欄遭到惡意入侵，管理部門即可組織足夠人力有備出警，如此既能保障處警人員的人身安全，又能及時、切實有效地處理警情，確保防范區(qū)域的安全。

張力式電子圍欄

上海聯(lián)騰等一批國內(nèi)安防報警龍頭企業(yè)近十年來一直致力于電子圍欄技術(shù)的研究和新產(chǎn)品開發(fā)，通過對市場上最為流行的紅外對射產(chǎn)品和脈沖式電子圍欄的分析和比較發(fā)現(xiàn)，紅外對射產(chǎn)品安全性好，但誤報率高；而脈沖式電子圍欄誤報率低，卻安全性差。一言以蔽之，兩種產(chǎn)品都可謂“優(yōu)點突出，缺點致命”。

能否發(fā)明一種采用全新入侵探測方式，兼有高安全性和低誤報率的電子圍欄產(chǎn)品？上海聯(lián)騰的科研人員歷經(jīng)三年的探索和研究，開發(fā)出一種采用張力探測方式的電子圍欄——“張力式電子圍欄”，填補了國內(nèi)空白。

張力式電子圍欄無法區(qū)分張力索被拉緊、松弛和截斷等圍欄狀態(tài)，入侵點位置只能識別至報警防區(qū)，不利于管理人員準確判斷前方具體狀況，做出恰當?shù)奶幘瘺Q策。

智能化程度極高的第二代產(chǎn)品——聯(lián)騰智能張力式電子圍欄，卓有成效地克服了上述不足：其能準確識別攀爬、松弛、截斷，以及失電和拆卸五種圍欄狀態(tài)，并發(fā)出相應的報警訊號；其還能精確定位被入侵防區(qū)的報警張力索。該產(chǎn)品由于具備了上述功能，可以有效幫助管理人員判斷前方被入侵狀況，并作出相應處警決策。譬如，若判斷圍欄是被非惡意觸及，即可不出警，如此可大大降低出警的頻率，有效控制防范成本；而一旦判定圍欄遭到惡意入侵，管理部門即可組織足夠人力有備出警，如此既能保障處警人員的人身安全，又能及時、切實有效地處理警情，確保防范區(qū)域的安全。

■ 圖1：張力式電子圍欄周界報警系統(tǒng)原理圖

智能張力式電子圍欄由張力模塊（內(nèi)含張力探測器）、控制器、圍欄機械部件等部分組成。張力探測器根據(jù)張力索的張力特征，感知由于攀爬、拉壓、截斷張力索等企圖入侵行為所引起的電子圍欄狀態(tài)變化，并把該狀態(tài)變化轉(zhuǎn)化成電信號；張力模塊再將該電信號作摸數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）后，將數(shù)據(jù)傳送給控制器；控制器采集和處理來自一個或多個張力模塊的輸出信號，根據(jù)預先設定的報警閾值，分析并判定是否報警，以及報警類別；控制器可進行防區(qū)地址的設置，并提供報警信息遠程傳輸總線接口。當處于報警狀態(tài)，控制器一方面指令現(xiàn)場設備，發(fā)出聲或光的報警信號，另一方面向控制中心同步傳遞包括防區(qū)地址、報警類別在內(nèi)的精確警訊。

智能張力式電子圍欄兼有阻擋和報警功能，并有強力警示作用。與脈沖式電子圍欄比較，雖震懾警示力不夠強大，但對人體對環(huán)境的高安全性，卻令脈沖式圍欄難以望其項背；與紅外對射產(chǎn)品比較，其極低的誤報率，對地形、環(huán)境和天氣的高適應性，以及實體阻擋功能，都是紅外產(chǎn)品無法比擬的。

智能張力式電子圍欄安全、環(huán)保、節(jié)能、可靠的綜合特性，決定了它應用范圍具有廣泛性。除了犯罪分子極易光顧、周界防范系統(tǒng)必須具有強大威懾力的極少數(shù)特定敏感場合，可以說，它適用于其它任何場合，而對下列場所更具有獨占性優(yōu)勢：

人群密集度大，人員流動頻繁的場所，如各類學校、幼兒園、各類小區(qū)、別墅、工廠企業(yè)、大型文藝和體育場館、自然和人文旅游場所等。

易燃、易爆，對電環(huán)境要求苛刻的場合，如化工生產(chǎn)基地、化工和彈藥倉庫、燃油燃氣站、煤礦、油田、發(fā)電廠、大型電力設施所在地、飛機場等。

智能張力式電子圍欄安全、環(huán)保、節(jié)能、可靠的綜合特性，受到了越來越多用戶、業(yè)內(nèi)專家和各級領(lǐng)導的青睞，發(fā)明至今僅短短三年時間，應用面即呈現(xiàn)井噴式增長趨勢。截止目前，位于上海的奧運場館采用了上海聯(lián)騰的張力式圍欄；上海及長三角地區(qū)的近千個各類小區(qū)、學校、燃氣站、石化油庫、發(fā)電廠、變電站、高爾夫球場、化工廠等項目應用了上海聯(lián)騰的張力式圍欄。天津、湖北、遼寧、山東、安徽、湖南、江西、陜西、貴州等超過二十個省、市、自治區(qū)越來越多的項目已經(jīng)或即將應用張力式圍欄。深圳寶安國際機場飛行區(qū)擴建工程中的周界防入侵報警系統(tǒng)采用的是張力式電子圍欄。2010年5月上海市公安局、市教委聯(lián)合下文規(guī)定全市共3000余所各類學校和幼兒園的周界技防必須采用張力式電子圍欄，該規(guī)定目前正處于全面實施階段。

復合式電子圍欄

就目前市場上的電子圍欄產(chǎn)品而言，智能張力式圍欄是綜合性能最為優(yōu)越，應用范圍最為廣泛的一種周界防范產(chǎn)品。但是該產(chǎn)品存在警示威懾力相對于脈沖式圍欄不夠大的不足。為了順應市場的進一步需求，上海聯(lián)騰于2010年又開始研發(fā)一種集高安全性、低誤報率和強威懾性于一身的全新產(chǎn)品—復合式電子圍欄。

復合式電子圍欄通過張力方式探測電子圍欄狀態(tài)變化；當圍欄遭受入侵破壞并處于預警范圍內(nèi)，圍欄先發(fā)出現(xiàn)場聲、光預警信號，以警告入侵者；若入侵破壞行為停止，則預警信號終止，系統(tǒng)恢復正常運行狀態(tài)；若入侵破壞行為繼續(xù)，則由控制器控制，向金屬張力索發(fā)出低能量的高壓脈沖，以電擊阻止破壞行為的進一步進行，同時把該報警信號傳送至管理中心，在管理中心以文字及圖形方式顯示具體的報警位置和報警類別。

圍欄的金屬張力索等所有外露機械部件待警和預警時均處于不帶電狀態(tài)，對觸及者不會產(chǎn)生任何傷害。

復合式圍欄將張力探測報警技術(shù)和高壓脈沖控制技術(shù)有機結(jié)合，同時融入了其它多項最新技術(shù)，兼具張力式圍欄高安全性和脈沖式圍欄強威懾力的優(yōu)點。

作者為上海聯(lián)騰通訊科技有限公司副總工程師