智能周界防護物聯(lián)網(wǎng)的拿手好戲

阮曉東

隨著安防監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展和安防市場的成熟，依托物聯(lián)網(wǎng)的智能周界防護系統(tǒng)成為防范報警的首要選擇

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

當(dāng)前，周界報警已從過去被動的報警探測，發(fā)展為今天的威懾阻擋加報警。目前，傳統(tǒng)周界防范手段已難以適應(yīng)安全保衛(wèi)工作的需要，隨著安防監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展和安防市場的成熟，依托物聯(lián)網(wǎng)的智能周界防護系統(tǒng)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(shù)應(yīng)用的突破口

“周界防護系統(tǒng)”是指對一個圈子（周）的邊界進行防范或當(dāng)該邊界被外來事物侵入后報警的防范系統(tǒng)及體系?！爸芙纭倍种饕傅氖侨藶閯澐值哪硞€特定的區(qū)域或界限，比如變電站、電廠、政府機構(gòu)、工業(yè)重地、工礦企業(yè)、物資倉庫、住宅小區(qū)、別墅區(qū)、學(xué)校、機場、水廠、水產(chǎn)養(yǎng)殖及畜牧場所、重點文物場所、軍事設(shè)施、監(jiān)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(jiān)視建筑物周邊情況，是防盜報警系統(tǒng)的第一道防線。一個有效的戶外安全系統(tǒng)，可以降低盜竊風(fēng)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(shù)應(yīng)用的突破口。根據(jù)筆者統(tǒng)計，目前，市場上已有的防護系統(tǒng)主要由紅外線對射、微波探測、振動電纜、視頻監(jiān)控、泄露電纜、光纜設(shè)備等多種技術(shù)周界防入侵設(shè)備。以紅外對射為例，其原理是紅外周界防護探測器構(gòu)成探測報警器，其主要由發(fā)射器及接收器構(gòu)成，當(dāng)光線被入侵物體遮擋時即發(fā)出報警信號。而微波墻式報警系統(tǒng)則主要由發(fā)射單元和接收單元兩部分組成。發(fā)射機和接收機之間形成一個穩(wěn)定的微波場，當(dāng)微波場受到干擾，便會報警。震動電纜是一種帶有永久預(yù)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(dāng)有入侵者時，電纜因受到振動而產(chǎn)生模擬信號電壓，即可觸發(fā)報警。

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

物聯(lián)網(wǎng)周界防入侵，如何操作

物聯(lián)網(wǎng)周界防護系統(tǒng)有很多其他系統(tǒng)所不具備的優(yōu)勢。比如由于采用了周界安防報警系統(tǒng)的數(shù)字化和通信協(xié)議一致化，報警定位精度得到了極大的提高。從目前的數(shù)據(jù)來看，報警定位的精度已由之前的幾十米減少到現(xiàn)在的幾米，極大地提高了防入侵報警系統(tǒng)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(wǎng)傳輸，也能極大簡化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)周界防入侵系統(tǒng)將所有數(shù)據(jù)的綜合管理變成了現(xiàn)實，實現(xiàn)了在電子地圖上觸發(fā)報警的視頻監(jiān)控畫面的智能化顯示功能。

那么，物聯(lián)網(wǎng)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(guān)鍵技術(shù)之一的無線傳感器技術(shù)。目前，物聯(lián)網(wǎng)周界防護系統(tǒng)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(fēng)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(shù)據(jù)采集裝置的綜合利用，結(jié)合ZigBee等無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以在最短時間內(nèi)將感知到的風(fēng)險發(fā)送到主控室并報警。

此外，物聯(lián)網(wǎng)周界防護系統(tǒng)還應(yīng)用了智能圖像分析、RFID（無線射頻識別）等多種信息連接技術(shù)，將對講機、手機、網(wǎng)絡(luò)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(lián)網(wǎng)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(qū)域形成三維防護預(yù)警，對周界入侵事件采集信號進行精確監(jiān)測，同時對入侵者進行實時定位跟蹤，從而實現(xiàn)入侵報警，異常監(jiān)測及聯(lián)網(wǎng)調(diào)度，從而提高聯(lián)網(wǎng)報警的準(zhǔn)確性。

另外，物聯(lián)網(wǎng)周界防護系統(tǒng)還有一個“聰明的大腦”，即數(shù)據(jù)共享優(yōu)勢，通過物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用平臺集中調(diào)度和協(xié)調(diào)，所得到的犯罪事件信息可以快速通過視頻監(jiān)控平臺、社會信息交換平臺傳輸?shù)揭痪€公安民警手中，有利于數(shù)據(jù)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(wù)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(lián)網(wǎng)周界防護系統(tǒng)的應(yīng)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(fā)事件的快速響應(yīng)，體現(xiàn)了多元感知、智能研判、聯(lián)動處置的特點。

目前，物聯(lián)網(wǎng)周界防護系統(tǒng)已經(jīng)率先在機場、政府機關(guān)、軍事要地等重要單位得到了應(yīng)用。比如浦東機場采用中科院具有自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代防入侵技術(shù)，浦東機場停機坪數(shù)十公里的圍欄上裝上了一圈如火柴盒般大小的傳感器，當(dāng)有振動、聲響，或磁力、微波時，就能準(zhǔn)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(diào)用監(jiān)控攝像頭等手段，為塔臺提供圖像、聲音等直接依據(jù)，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(shù)。

為何機場成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(qū)、中國工商銀行數(shù)據(jù)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(lián)網(wǎng)周界防護系統(tǒng)應(yīng)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(jiān)控部位通常包括航站樓、跑道、滑行道、停機坪、飛行區(qū)隔離圍欄的重點區(qū)段、旅客迎送大廳、售票處、值機柜臺、安檢區(qū)、行李傳送裝卸區(qū)、旅客候機隔離區(qū)、停車場、周界監(jiān)控等位置。據(jù)悉，目前，大部分機場使用傳統(tǒng)的模擬矩陣監(jiān)控，隨著系統(tǒng)日趨復(fù)雜及遠程管理需求迫切，模擬系統(tǒng)顯得力不從心。比如模擬矩陣監(jiān)控運用最多的技術(shù)是振動電纜和振動光纜，這種技術(shù)在目前技術(shù)環(huán)境下，一是穩(wěn)定性相對較弱，遇到雨、雪、風(fēng)等極端天氣和動物行動等，經(jīng)常產(chǎn)生誤報。二是無法準(zhǔn)備定位事件發(fā)生地。航空服務(wù)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(huán)境復(fù)雜、目標(biāo)混雜，還經(jīng)?？赡鼙┞对趷毫託夂颦h(huán)境下，這要求系統(tǒng)的智能性、可擴展性和穩(wěn)定性都得達到很高的要求。而這正是機場成為物聯(lián)網(wǎng)周界防護系統(tǒng)應(yīng)用的重要原因。

此外，從產(chǎn)業(yè)規(guī)模來看，目前全國機場數(shù)近500個，其中大型中型機場約100個。為了配合我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，我國機場建設(shè)進入快速發(fā)展階段，2020年前還要新建100個左右。機場周界綿延數(shù)十公里，涉及視頻監(jiān)控、聲光報警、周界報警等多技術(shù)的復(fù)合使用。在目前的趨勢下，已經(jīng)有大量資金進入基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)環(huán)節(jié)，其中機場建設(shè)的總投入資金達1500億元，在視頻安防系統(tǒng)領(lǐng)域的投入大約有18億元，占整個機場安防系統(tǒng)建設(shè)的60%左右。按照每個機場建設(shè)10—20公里圍界計算，市場容量將在50億元以上。在機場領(lǐng)域，周界是起步最快的子系統(tǒng)，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(lián)網(wǎng)周界防護系統(tǒng)現(xiàn)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(lián)網(wǎng)周界防護系統(tǒng)的功效；其次，機場在相對封閉的區(qū)域內(nèi)，更好部署相關(guān)建設(shè)，如果一上來就做城市級的系統(tǒng)，業(yè)務(wù)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(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛

物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)對機場周界安防報警系統(tǒng)產(chǎn)生了深遠的影響，伴隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，中國已經(jīng)成為民航大國且正在向民航強國邁進。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在機場安防中的作用也將會越來越明顯，未來，隨著技術(shù)的進一步更新和應(yīng)用，航空運輸服務(wù)業(yè)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(lián)網(wǎng)技術(shù)在周界防護工作領(lǐng)域?qū)⒂惺謴V泛的用途，在政府機關(guān)、企業(yè)單位、敏感地區(qū)和設(shè)施以及重要民生保障場所，都可以應(yīng)用這種技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)周界防護系統(tǒng)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(jiān)控要求，為周界防入侵帶來了革命性的技術(shù)創(chuàng)新。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的逐漸成熟，防入侵系統(tǒng)將更加優(yōu)化，物聯(lián)網(wǎng)周界防護系統(tǒng)成本將進一步減低、運行維護將更加方便，有望在國內(nèi)外更多地區(qū)大規(guī)模推廣。

比如目前正在大力發(fā)展中的博物館物聯(lián)網(wǎng)周界防護系統(tǒng)，由于采用了以安全防范管理系統(tǒng)為中樞，以入侵報警系統(tǒng)為核心，以視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)圖像傳輸系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、鑰匙管理系統(tǒng)、巡更系統(tǒng)、通訊指揮系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、光纖通訊系統(tǒng)等為基礎(chǔ)組成部分，通過采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將博物館安全防范系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)融合集成，使得系統(tǒng)應(yīng)用更加智能、便捷和安全可靠。

而隨著信息技術(shù)的發(fā)展，會有越來越多的場所的周界安防模式將會朝著網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化及多技術(shù)手段相結(jié)合的方向發(fā)展。據(jù)筆者最近統(tǒng)計，在核設(shè)施安防系統(tǒng)、煙草行業(yè)生產(chǎn)加工、海關(guān)檢查、金融、交通、教育和電信等行業(yè)各個領(lǐng)域，最近都出現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)周界防護系統(tǒng)的應(yīng)用案例，這些應(yīng)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(zhí)法現(xiàn)場監(jiān)控，從出入境動態(tài)監(jiān)測到限定區(qū)域?qū)崟r報警等?？梢哉f，未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(tǒng)提升到一個新的水平。

浦東機場周界安防系統(tǒng)是目前國際上最大規(guī)模的周界安防物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。浦東機場飛行區(qū)圍界總長度約29.9km，本次周界安防系統(tǒng)建設(shè)的范圍為27.1km。據(jù)統(tǒng)計，全程共安裝前端節(jié)點設(shè)備7500多個，其中傾角4500多個，多節(jié)點3000多個。視頻分系統(tǒng)規(guī)模：視頻監(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)以傳感網(wǎng)技術(shù)為核心，采用蜘蛛網(wǎng)仿生學(xué)原理，多傳感手段協(xié)同感知，多方位、多視角地探測感知與識別目標(biāo)。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(jīng)過融合處理產(chǎn)生報警信息。浦東機場傳感網(wǎng)周界安防系統(tǒng)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(xiàn)可以看作是由多元化的前端探測手段，通過系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來進行信號的傳輸，以及后臺應(yīng)用服務(wù)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(lián)網(wǎng)圍界報警系統(tǒng)是一套綜合利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、集閉路電視監(jiān)控、圖形智能化處理、聲光報警的安防圍界報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)避免使用單一的檢測手段，各前端探測器之間應(yīng)能進行充分的數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)融合。此外，控制軟件也能過濾風(fēng)、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(diào)整聯(lián)動動作，可以與視頻系統(tǒng)、語音告警系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)等第三方系統(tǒng)進行有效的結(jié)合，以滿足飛行區(qū)安防圍界報警的要求。系統(tǒng)還可以根據(jù)運行模式、管理體制及實際應(yīng)用情況的需求進行靈活的功能配置和用戶使用權(quán)限優(yōu)先級控制，提供必要的動態(tài)調(diào)度控制機制。