從行業(yè)應(yīng)用看周界防范入侵探測器及預(yù)警系統(tǒng)評價因素

文/邱亮南

周界防范是整個安全防范系統(tǒng)的第一道防線。其對于整個安全防范系統(tǒng)預(yù)警的及時性、處置的有效性具有決定的意義。相當(dāng)部分的周界防范產(chǎn)品已經(jīng)有相關(guān)的國家/行業(yè)/企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對于其具體技術(shù)指標(biāo)進行了規(guī)定；周界防范系統(tǒng)的設(shè)計、施工以及驗收等具體要求，也有了工程技術(shù)規(guī)范予以確定。我們根據(jù)實踐中切身體會和認真思索，從應(yīng)用角度對于周界防范產(chǎn)品和系統(tǒng)提出評價因素的概念。

廣州天網(wǎng)安防科技有限公司通過多年來自主知識產(chǎn)權(quán)主動紅外入侵探測器的研發(fā)/應(yīng)用，在實現(xiàn)航天、文博、司法、軍隊、金融、政府機關(guān)、文教、工廠、民居等多行業(yè)周界防范應(yīng)用的過程中，我們體會到不同的行業(yè)對于周界防范的需求差異，不僅據(jù)此推進了自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品的研發(fā)；還啟發(fā)了我們對于評價因素的思考；特別是經(jīng)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(qū)94個場所/58個周界，實現(xiàn)了總長度約200公里奧運周界防范成功應(yīng)用過程，使得我們從周界防范系統(tǒng)設(shè)計、施工、維護、用戶等各個角度看待產(chǎn)品設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計，深感有必要把一些心得提出，與業(yè)內(nèi)同仁探討。

不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ谥芙缛肭痔綔y產(chǎn)品/系統(tǒng)提出的要求

考慮到代表性，選擇以下四種應(yīng)用進行統(tǒng)計，如表1所示。

表1 不同領(lǐng)域?qū)τ谥芙缛肭痔綔y產(chǎn)品/系統(tǒng)提出的要求

以上分類尚不盡全面，比如說歸類于氣候環(huán)境中的：霧、雨、雪、塵、氣流（風(fēng)、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(zhì)而言，這些因素全部或部分均為介質(zhì)影響性因素；可以說，氣候環(huán)境和介質(zhì)環(huán)境針對于不同探測器，是可以互為轉(zhuǎn)化的。

周界防范應(yīng)用評價的因素和指標(biāo)

從上述對需求統(tǒng)計歸類，我們發(fā)現(xiàn)不同行業(yè)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(yīng)該形成有一定高度的、無縫隙的“封閉式”防范屏障。確保當(dāng)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(yīng)觸發(fā)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(zhuǎn)折；比較復(fù)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(yīng)性是入侵探測器的安裝、布置可以適應(yīng)上述各種地形變化，并使防范介質(zhì)可以沿地形走勢構(gòu)成有效屏障。

目標(biāo)因素。目標(biāo)因素定義是：在探測器覆蓋區(qū)域內(nèi)，可能觸發(fā)入侵探測器報警之目標(biāo)——人、車、動物等諸因素的集合。

目標(biāo)因素的相干性是表達防范靈敏度的指標(biāo)，分別有：目標(biāo)接近防區(qū)報警；目標(biāo)穿越防區(qū)報警；目標(biāo)穿越防區(qū)不報警。

環(huán)境因素。環(huán)境因素包括：氣候環(huán)境、地物環(huán)境、以及與探測介質(zhì)具有關(guān)聯(lián)性的各類介質(zhì)環(huán)境（包含電磁環(huán)境）。

景觀因素。指入侵探測器的布設(shè)與景觀/防范目的協(xié)調(diào)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(tǒng)中各種/各類/各型號的后接控制設(shè)備的連接方式、系統(tǒng)選型等對于施工/維護的布線與連接、操作提示和產(chǎn)品的故障提示對于普通施工/維護人員掌握難易程度；調(diào)試輔助工具和培訓(xùn)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(zhì)，在其能量標(biāo)準(zhǔn)超過一定量限之后，將對于人體（生物物體）產(chǎn)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(jīng)系統(tǒng)損壞等。

對人體無傷害性，是要考慮在人員密集活動的區(qū)域，不應(yīng)使用對在防御區(qū)域附近正?；顒?現(xiàn)場職守人員身體的健康與安全有害的探測介質(zhì)（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(tǒng)級的其他功能包括主動操控打擊，實現(xiàn)驅(qū)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(fù)核及時性因素。報警信號傳遞到系統(tǒng)控制中心的及時性；值守人員復(fù)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(tǒng)。這些評價因素具有可以量化表達的相應(yīng)定義及量化的指標(biāo)。

由于其中部分因素的內(nèi)容在工程技術(shù)規(guī)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(huán)境因素。定義：評價周界防范系統(tǒng)抗御各類環(huán)境干擾能力的指標(biāo)。

公式表達：0＜σ≤1 ，σ為環(huán)境因素相干因子

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

這里需要說明的是，由于周界防范系統(tǒng)采用入侵探測器的防范介質(zhì)不同，所對應(yīng)的環(huán)境因素相干性不盡相同。舉例說明：泄漏電纜探測介質(zhì)的報警觸發(fā)條件是電磁場變化量，其防范區(qū)域是沿著布防線纜形成的一條具有相應(yīng)寬度的立體帶狀，如果該區(qū)域內(nèi)有水/電管路，則一旦管路內(nèi)的水/電流量產(chǎn)生變化，就可以引起電磁場變化，從而成為相干介質(zhì)環(huán)境因素引起報警觸發(fā)；現(xiàn)有的主動紅外入侵探測類產(chǎn)品的報警觸發(fā)條件是探測介質(zhì)——紅外脈沖射束被阻斷，而如果防范區(qū)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(fā)的相干地物環(huán)境因素；高壓脈沖圍欄的報警觸發(fā)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(fā)短路，也可以成為引發(fā)起報警的相干性地物環(huán)境因素；遮擋式微波報警觸發(fā)條件是在防御區(qū)域內(nèi)探測到足夠大物體的移動，如果其防御區(qū)域內(nèi)有一定高度的成片植物，當(dāng)植物被風(fēng)吹動，也有成為引發(fā)報警的相干性地物環(huán)境因素的可能；而聲波/超聲波類入侵探測產(chǎn)品的探測覆蓋區(qū)域是距離與形狀是隨著周圍相關(guān)環(huán)境介質(zhì)變化的立體空間，任何聲波波長、聲壓強度和聲波波形復(fù)合成其觸發(fā)條件的聲源，都是與其相干的介質(zhì)環(huán)境因素。當(dāng)然，還有溫/濕度、霧、雨、雪、塵、氣流（風(fēng)、強烈水蒸汽）等氣候環(huán)境；植物、建筑物、現(xiàn)場雜物等地物環(huán)境；雷電、水電管道及設(shè)備、鐵電物體等形成的電磁環(huán)境、人工及自然界的噪音/振動等也屬于介質(zhì)環(huán)境相干因素。

整體環(huán)境因素應(yīng)該是各種子環(huán)境因素交互構(gòu)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(zhì)）=k1水管/k2電線……。

由于每種入侵探測器探測覆蓋的區(qū)域不同、其探測的介質(zhì)和技術(shù)原理不同，所以對應(yīng)的介質(zhì)環(huán)境因素也完全不同。

目標(biāo)因素。定義：評價周界防范系統(tǒng)對于目標(biāo)觸發(fā)報警的條件。

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

這里需要說明的是，不同的防范應(yīng)用需求對于目標(biāo)因子值的期望可以是不同的。比如，遮擋式微波和感應(yīng)線纜類探測器的探測覆蓋區(qū)域是一條具有相應(yīng)寬度的立體帶狀區(qū)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(biāo)因素，其沒有越過防區(qū)的行動也會引起報警。在奧運應(yīng)用條件下，這屬于誤報警；但是如果在軍事隔離帶防范應(yīng)用、郊野布設(shè)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(biāo)因素過相干：未越界時報警）的狀態(tài)不能籠統(tǒng)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(tǒng)來講，ο＝1（目標(biāo)因素相干的條件是：進入防范面的目標(biāo)越界時報警；從防范面內(nèi)出來的目標(biāo)越界時/以及在規(guī)定的時段內(nèi)重新進入越界時不報警。）。

相應(yīng)的，可以對于上述各因素建立其數(shù)學(xué)表達式，便于在評價與分析過程中定量評價結(jié)果或者分析趨勢。

綜合以上分析與思考，可以得出的一個結(jié)論：就目前的技術(shù)而言，沒有對比意義上最好的入侵探測產(chǎn)品，只能選擇最適合使用需要的入侵探測產(chǎn)品構(gòu)成系統(tǒng)。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(huán)境兩層含義；準(zhǔn)確的現(xiàn)場深化設(shè)計、正確的安裝、精準(zhǔn)的調(diào)試是使用需要的第三層含義。

周界防范系統(tǒng)應(yīng)用評價因素和指標(biāo)的意義

從企業(yè)角度出發(fā)，我們由于關(guān)注使用需求及其關(guān)聯(lián)的各因素，所得到的收獲是：遠距離紅外線幕墻、角度仰/俯調(diào)節(jié)紅外線幕墻、具有方向識別功能的紅外線幕墻等產(chǎn)品得以推出；以及產(chǎn)品在各個領(lǐng)域得以成功應(yīng)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(yè)角度出發(fā)，上述關(guān)于應(yīng)用評價因素和指標(biāo)所表達的內(nèi)容是目前產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和工程技術(shù)規(guī)范所沒有規(guī)定的，建議將此作為一種補充；同時可以探討評價因素與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)/強制性認證的關(guān)系；評價因素與工程技術(shù)規(guī)范的關(guān)系。

從深度思考的角度出發(fā)，能否將各種評價因素的集合與分類完備，并依此構(gòu)建為一個獨立于現(xiàn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和工程技術(shù)規(guī)范的評價體系？

上述關(guān)于評價因素在行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)/工程技術(shù)規(guī)范補充等構(gòu)想，尚有待于實踐的檢驗與行業(yè)的認同，希望向有交流意向的各位與會老師求教。

結(jié)束語

選用目標(biāo)因素和環(huán)境因素（特別是介質(zhì)環(huán)境因素）不同的產(chǎn)品構(gòu)造周界防范系統(tǒng)，可以有效減少誤報警/漏報警；系統(tǒng)采用入侵探測器與視頻監(jiān)控設(shè)備（可以看作為一種具有不同目標(biāo)因素和環(huán)境因素的入侵探測器）聯(lián)動配置的模式，是現(xiàn)階段技術(shù)水平下的有效模式。

主動紅外入侵探測器的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)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(diào)制主動紅外入侵探測在使用新技術(shù)（包含數(shù)字化/自適應(yīng)等技術(shù)）提升產(chǎn)品功能，滿足行業(yè)應(yīng)用需求方面做出了努力。應(yīng)用需求和產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀呼喚對于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的修正和創(chuàng)新。

周界防范的諸多產(chǎn)品中，張力探測系統(tǒng)、光纖探測系統(tǒng)均已經(jīng)采用數(shù)據(jù)分析/計算等方法實現(xiàn)對于環(huán)境因素模式/各類干擾目標(biāo)模式/目標(biāo)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(xiàn)從簡單的條件判斷型產(chǎn)品，向多因子、多條件的分析型產(chǎn)品過渡？這個發(fā)展方向的表達是否準(zhǔn)確？是否可行？尚有待實踐驗證?？梢钥隙ǖ念A(yù)計：主動紅外等入侵探測器會向著智能化、人性化、多種形態(tài)化方面發(fā)展。

為了配合主動紅外入侵探測器在各個領(lǐng)域周界防范的應(yīng)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(yè)應(yīng)用需求的差異，不斷以更新的產(chǎn)品和服務(wù)滿足需求；以求實現(xiàn)提供“更完美、更安全的生活” 的理念。