文|寧波三維技術(shù)有限公司 朱云海
大型綜合性博物館防盜報警系統(tǒng)設(shè)計
文|寧波三維技術(shù)有限公司 朱云海
本文以某博物館安防工程為例,系統(tǒng)地介紹了大型綜合性博物館防盜報警系統(tǒng)的設(shè)計思路及系統(tǒng)主要設(shè)備的選型。
博物館 安全防范 防盜報警
某博物館是以展示人文歷史、藝術(shù)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(jù)《文物系統(tǒng)博物館風(fēng)險等級和安全防護級別的規(guī)定》(GA 27-2002)規(guī)定屬二級風(fēng)險單位,但安全技術(shù)防范工程按一級防護要求進行設(shè)計。
從一級風(fēng)險博物館安全保衛(wèi)實際需求的角度來看,防盜報警系統(tǒng)是安全技術(shù)防范系統(tǒng)的核心,也是安全技術(shù)防范系統(tǒng)“三要素”(探測、延遲、反應(yīng))的最根本的技術(shù)保障。設(shè)計合理、功能可靠的防盜報警系統(tǒng),是預(yù)防和阻止犯罪、避免損失的重要技術(shù)手段。
該博物館的防盜報警系統(tǒng),要求把防盜、監(jiān)聽、監(jiān)視、通信等集為一體,成為有綜合防范能力的現(xiàn)代化的安全防范系統(tǒng),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(wù)于文物系統(tǒng)一級防護的要求出發(fā),該博物館安防系統(tǒng)方案的設(shè)計嚴格遵循國家《文物系統(tǒng)博物館風(fēng)險等級和安全防護級別的規(guī)定》(GA 27-2002)、《文物系統(tǒng)博物館安全防范工程設(shè)計規(guī)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(shù)規(guī)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(shè)計”的最新規(guī)定,結(jié)合對該博物館的現(xiàn)場勘察,以及對國內(nèi)類似博物館的現(xiàn)場考察和設(shè)計施工單位及器材商對系統(tǒng)的介紹,依照“系統(tǒng)先進、功能齊全、穩(wěn)定可靠、操作簡便、維修方便”的原則,采取整體設(shè)計,分塊、分步實施的方法,對整個博物館館區(qū)進行了防范區(qū)域的劃分,以多層縱深安全防范的概念將防范區(qū)域劃分為最外層監(jiān)視防范區(qū)域、中間層防護防范區(qū)域、內(nèi)層禁區(qū);以禁區(qū)為重點,綜合運用報警、監(jiān)控、圖像復(fù)核、聲音復(fù)核、門禁等多種防范技術(shù)對各重點部位進行全方位防護,將該博物館安全技術(shù)防范系統(tǒng)中的防盜報警系統(tǒng)設(shè)計成為一個可靠的,技術(shù)綜合的,多層縱深安全防范體系,以確保實現(xiàn)館藏文物安全的設(shè)計目標。
系統(tǒng)主要由前端報警探測器、信號傳輸通道、防盜報警主機、聯(lián)網(wǎng)報警通信主機以及聯(lián)動設(shè)備等組成,如圖1所示。
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(tǒng)的關(guān)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(gòu)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(jù)該博物館的特點,前端報警探測器的分布應(yīng)遵循縱深防護體系的原則——首先要建立周界防范,然后是監(jiān)視區(qū)、防護區(qū)和禁區(qū),形成多道防線。這些防區(qū)和防線不是擺設(shè),其建設(shè)也不是器材堆砌,而是要采用不同的探測技術(shù)組成多重防護陣線。該博物館防盜報警系統(tǒng)縱深防護體系由三層防范區(qū)域、四道防線組成。
(1)第一層防范區(qū)域——“監(jiān)視區(qū)”防范區(qū)域
該博物館作為新建的博物館,在規(guī)劃建設(shè)時采用通透式、開放式設(shè)計,人防和物防的難度相對較大。因此,其安防系統(tǒng)設(shè)計在盡可能加強物防的前提下,結(jié)合博物館的外圍結(jié)構(gòu)特點,設(shè)計了外周界技術(shù)防護,為完善縱深防護體系、感知風(fēng)險事件提供前沿保障。外周界防護主要選用的設(shè)備有:主動紅外探測器、振動電纜、磁輻射感應(yīng)電纜、電網(wǎng)等。視頻報警設(shè)備也可作為外周界防護設(shè)備使用。
(2)第二層防范區(qū)域——“防護區(qū)”防范區(qū)域
將該博物館各展廳內(nèi)的展柜外觀眾參觀走動區(qū)域及進出口定義為“防護區(qū)”防范區(qū)域。按照國家文物一級風(fēng)險等級的要求,在這一防范區(qū)域內(nèi)設(shè)置應(yīng)用三種不同探測技術(shù)的探測器,并使之覆蓋交叉。用來組成系統(tǒng)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(guān)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(qū)域內(nèi),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(yīng)的聲音、圖像復(fù)核手段,并在報警系統(tǒng)啟動時聯(lián)動現(xiàn)場的燈光,輔助圖像的攝取(平時夜間留有監(jiān)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(xiàn)場報警聯(lián)動燈光,以巡檢各展覽館內(nèi)的情況。
在該防范區(qū)域,構(gòu)建起一個以多重探測器防范的防盜報警為主導(dǎo),圖像/聲音復(fù)核為保證,監(jiān)視/監(jiān)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(qū)域——“禁區(qū)”防范區(qū)域
根據(jù)該博物館館區(qū)的具體情況,將各展廳內(nèi)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(qū)”。在禁區(qū)內(nèi)展示紙質(zhì)、絹質(zhì)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(qū)內(nèi)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(chǎn)生誤報);大量采用24小時防范的報警探測器,并結(jié)合門禁系統(tǒng)的管理對工作人員在禁區(qū)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(huán)境要求的周界報警探測器,在外周界和重點防護區(qū)域(總控室、展廳及庫房)外圍設(shè)防,構(gòu)成一條周界防線,使其發(fā)揮觸覺作用(一旦入侵者闖入,便觸發(fā)報警)。其報警信號不僅可告知值班人員有警情出現(xiàn),還可自動啟動該防區(qū)的監(jiān)聽、攝像、錄音和錄像設(shè)備,為尋查跟蹤罪犯和取證提前做好準備,從而起到預(yù)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(fēng)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(fā)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(nèi)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(nèi)空間,構(gòu)成第三道防線。當(dāng)入侵者在室內(nèi)作案時,通過空間報警器發(fā)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(xiàn)場的監(jiān)聽、攝像、錄音和錄像設(shè)備,可適時地將入侵者在現(xiàn)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(yīng)的報警裝置。在展覽過程中,一旦發(fā)生展柜破損或人手接觸柜內(nèi)的情況,報警裝置即在現(xiàn)場觸發(fā)報警,威懾罪犯,同時幫助現(xiàn)場值班人員及時發(fā)現(xiàn)警情,采取有力措施處置,以確保展柜內(nèi)文物的安全。
系統(tǒng)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(qū)域集中供應(yīng)。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(fā)射和接收設(shè)備進行接續(xù)??刂浦鳈C使用RS232方式傳送信號至管理中心平臺,若區(qū)域之間有局域網(wǎng),可考慮采用RS232轉(zhuǎn)TCP/IP的方式進行連接。
系統(tǒng)由于防護區(qū)域多,探測形式也有多種,不是一般小型的防盜報警系統(tǒng),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(tǒng)。
系統(tǒng)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(qū)。VISTA-250防盜主機提供了可用于與電腦聯(lián)網(wǎng)通信的RS232接口,支持使用報警軟件有效地對系統(tǒng)進行集中管理,并提供了目前世界范圍內(nèi)聯(lián)網(wǎng)報警系統(tǒng)常用的通信協(xié)議,為與110系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)提供可能。
VISTA-250報警系統(tǒng)可提供兩種系統(tǒng)集成接口,即提供軟件通信協(xié)議或提供報警輸出信號直接驅(qū)動相關(guān)設(shè)備,可聯(lián)動視頻切換、聯(lián)動電子地圖、打開某一照明設(shè)備等。
系統(tǒng)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(tǒng)一管理,實時監(jiān)控防區(qū)的狀態(tài)。
報警軟件可顯示區(qū)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(fā)的軟件和硬件接口,以供系統(tǒng)集成使用。
在公安技防接警網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展和完善的背景下,該博物館防盜報警系統(tǒng)在設(shè)計時,結(jié)合當(dāng)?shù)毓?10接警系統(tǒng)的具體要求,以及對報警外送的接口方式及接口設(shè)備的考慮,選用了美國Honeywell公司的2316TL/2316LED聯(lián)網(wǎng)報警通信主機,以實現(xiàn)博物館防盜報警系統(tǒng)與公安110接警系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。
報警信息外送的方式分為系統(tǒng)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(lián)網(wǎng)方式,這樣可以人工過濾掉因前端探測設(shè)備誤觸發(fā)、設(shè)備故障或誤報警等原因產(chǎn)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(fù)核確認,為快速處警爭取寶貴的時間。
通常情況下,違法人員都是有目標、有預(yù)謀地實施犯罪行為;而對于保衛(wèi)人員而言,盜搶、破壞文物的暴力行為則完全是隨機突發(fā)、不可預(yù)見的。由于這一特點的存在,在進行防盜報警系統(tǒng)的設(shè)計時,必須對緊急事態(tài)下的報警功能予以考慮。
緊急事態(tài)下的防入侵報警根據(jù)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(shè)計防盜報警系統(tǒng)時,要考慮在重要區(qū)域的主要出入口、展廳內(nèi)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(xiàn)威脅人身或文物安全的突發(fā)事件,通過有線緊急報警按鈕、對講系統(tǒng)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(yīng)急措施,保護人身和文物的安全。
博物館的報警可按區(qū)域劃分成博物館外的周界防范、博物館內(nèi)的小周界防范、展柜防范、重點文物的特殊防范等幾部分,應(yīng)根據(jù)各區(qū)域不同的防護特點,配置相應(yīng)的探測設(shè)備。
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。
室內(nèi)報警的主要內(nèi)容是一些重要通道的安全防護,如門、窗以及空間報警。對應(yīng)區(qū)域必須根據(jù)環(huán)境來選擇合適的探頭。
室內(nèi)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(chǎn)品抗干擾能力強,性能可靠,目前已經(jīng)在許多博物館得到使用。
針對室內(nèi)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(cè)面裝一個幕簾探測器(如圖2所示),即可在實現(xiàn)防護的同時,有效避免因室內(nèi)正?;顒佣`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(yīng)用。該產(chǎn)品采用俄羅斯軍工技術(shù),具有耐低溫(-30℃~50℃)功能;幕簾的厚度為7度,且可以根據(jù)安裝需要進行調(diào)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。
當(dāng)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(fā)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(tǒng)的安防技術(shù)得到有效的保證。近幾年內(nèi)全國就出現(xiàn)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(tǒng)卻沒任何反應(yīng)的情況。之所以會出現(xiàn)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(guān)展柜技術(shù)防范的缺失。多維駐波探測器是專門應(yīng)用于展柜防范的探測器,應(yīng)用該設(shè)備可以有效地解決當(dāng)前的問題。
多維駐波探測器采用超聲波原理,通過發(fā)送端發(fā)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(wěn)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(dāng)這個環(huán)境遭到破壞,如發(fā)生展柜玻璃被玻璃刀劃開、被打碎等情況時,原本穩(wěn)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(yīng)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(fā)射或接收模塊可以安裝的位置?!癆-C”為發(fā)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(lián)合防護。
博物館展柜的寬度和高度一般都在2m×3m的范圍內(nèi),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(jù)實際情況進行三種技術(shù)相結(jié)合的安全防護設(shè)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(cè)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。
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(dāng)其發(fā)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(dāng)小旗發(fā)生位移時,根據(jù)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(nèi)幕簾探測器和拉力、位移探測器聯(lián)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(diào),安裝靈活。此外,CIR-75采用了雙元大鏡面技術(shù),可抗白光,能夠有效地防止因博物館內(nèi)燈光干擾而造成誤報。
(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(tǒng),擴展到250個防區(qū);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(chuàng)新設(shè)計——panel linking,這使得多臺乃至多個建筑物內(nèi)不同的VISTA-250BP主機可以聯(lián)合應(yīng)用(最多可實現(xiàn)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(qū)的狀態(tài)。該主機還可以和門禁、監(jiān)視系統(tǒng)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(tǒng)令其具備報警、CCTV、門禁等系統(tǒng)的綜合性能等。圖8為采用該主機的報警系統(tǒng)的示意圖。
(2)LCD鍵盤選用Honeywell公司的6160SZ鍵盤。
(3)網(wǎng)絡(luò)接口模塊選用Honeywell公司的IP-2000模塊。
(4)聯(lián)動模塊選用國產(chǎn)的V120DV/RY。V120DV是配合Honeywell公司的VISTA-120/250BP報警主機使用的顯示驅(qū)動模塊,它以接收4100SM串口模塊、V120SM串口轉(zhuǎn)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(qū)動,并配合V120RY提供繼電器輸出。圖9為報警、聯(lián)動系統(tǒng)配置圖。
V120DV/RY是實現(xiàn)CCTV監(jiān)控系統(tǒng)與報警系統(tǒng)聯(lián)動控制及組成電子地圖板的基礎(chǔ)模塊,可以為VISTA-120/250BP主機的每個報警防區(qū)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(qū)模塊4193SN和八防區(qū)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(shè)計開發(fā)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(wǎng)絡(luò)、公共電話網(wǎng)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(chǎn)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(shè)防掛件首次牽引拉力并將其記錄下來,在發(fā)生取下、剪斷設(shè)防掛件或換上不同重量掛件的情況時即發(fā)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(chǎn)品的工作原理是傳感器測量并記憶設(shè)防物品對其施加的壓力,當(dāng)發(fā)生設(shè)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(chǎn)品為文博專用產(chǎn)品,原產(chǎn)于俄羅斯,采用壓電陶瓷技術(shù),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(zhì)、纖維質(zhì)、混凝土等各種表面的防震;可用于保護室內(nèi)整個墻體表面和最易受攻擊部位及其鄰近結(jié)構(gòu);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(jù)現(xiàn)場的需要靈活的調(diào)整。CIR-75探測器采用特殊的濾光片,可以防止博物館內(nèi)的特殊照明設(shè)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(chǎn)品有廣角GBIR-1210W和幕簾GBIR-1210C兩種型號,廣泛應(yīng)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(chǎn)品具有防遮擋、防破壞、防剪、防拆等強大的“自保”功能,而且能夠真正實現(xiàn)“幕簾”探測效果。此外,它還具有采用雙鑒探測技術(shù),抗誤報、漏報能力強,可“室內(nèi)外”、“寬溫限”使用的特點。
該項目系統(tǒng)已實際開通運行三年,性能穩(wěn)定可靠,取得了較好的防護效果。