重要機(jī)構(gòu)周界防御系統(tǒng)方案設(shè)計

婁占磊　杜娟　雒崇安　劉杰　薛英博

摘 要：政府機(jī)關(guān)、軍事基地等具有特殊使命的重要機(jī)構(gòu)，均代表著國家利益，為保證此類機(jī)構(gòu)的安全，保障其經(jīng)濟(jì)及軍事活動，必須進(jìn)行周界有效警戒防衛(wèi)。目前，此類警戒防衛(wèi)主要依靠物理隔離、人力巡邏以及視頻監(jiān)控等簡單技術(shù)手段，在重要目標(biāo)警戒過程中缺乏高效可靠的警戒防御系統(tǒng)的支撐，新興的低慢小目標(biāo)難以被現(xiàn)有探測設(shè)備發(fā)現(xiàn)。文中所設(shè)計方案主要通過建立入侵探測報警與處置方案聯(lián)動的系統(tǒng)，依托網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及各種探測設(shè)備數(shù)字化集成，綜合運(yùn)用多種技術(shù)手段，構(gòu)建一個數(shù)字化、智能化、多層次、多種防護(hù)技術(shù)疊加的閉合式電子圍欄，實現(xiàn)高級別的安全防范體系。

關(guān)鍵詞：周界防御;警戒防衛(wèi);立體覆蓋;電子圍欄;安全防護(hù);系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：TP393.08文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-1302（2020）07-00-04

0 引 言

本系統(tǒng)通過“點、線、帶、面”的方式建設(shè)覆蓋要地周界的監(jiān)控系統(tǒng)，以視頻監(jiān)控、報警聯(lián)動、移動巡查、物理障礙為主要防御手段，結(jié)合智能分析、信息網(wǎng)絡(luò)、GIS、衛(wèi)星導(dǎo)航等技術(shù)手段，通過環(huán)境網(wǎng)格化、管理精細(xì)化、技術(shù)冗余化、處置智能化、系統(tǒng)集成化、圖像全息化、警種協(xié)同化、場景仿真化、服務(wù)人性化、應(yīng)用實戰(zhàn)化的建設(shè)，在要地邊界設(shè)置三道警戒線，構(gòu)筑一道視頻墻，編制一張監(jiān)控網(wǎng)，通過遠(yuǎn)中近/點線面/大中小/全方位動靜結(jié)合的立體設(shè)計，構(gòu)建一個數(shù)字化、智能化、多層次、多種檢測技術(shù)疊加的閉合式電子圍欄，全面實現(xiàn)對要地安防的有效管控。

1 設(shè)計原則

采用物防、技防相結(jié)合，探測、防御相協(xié)調(diào)的原則，實現(xiàn)防御的縱深性、均衡性和先進(jìn)性，滿足系統(tǒng)的可靠性、安全性和電磁兼容性。

（1）防護(hù)的縱深性

為了達(dá)到系統(tǒng)的防御目的，在要地周界防御系統(tǒng)設(shè)計中，采用縱深防護(hù)，為對象設(shè)置層次性的周界。依據(jù)防御等級及要求選擇不同的防護(hù)手段，實現(xiàn)對不同目標(biāo)對象的分層防護(hù)、立體防護(hù)，以提高系統(tǒng)防護(hù)水平，提高系統(tǒng)的探測、響應(yīng)及延遲能力，從而達(dá)到安全防護(hù)的目的。

（2）防護(hù)的均衡性

要地防御系統(tǒng)的防護(hù)水平不取決于單個設(shè)備、系統(tǒng)及部位的防護(hù)能力，相反防護(hù)均衡性才是重中之重。系統(tǒng)采用的盲區(qū)補(bǔ)償方法有盲區(qū)交叉覆蓋、拐角補(bǔ)償?shù)确椒▽γ^(qū)及探測薄弱區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充。

（3）系統(tǒng)的安全性

系統(tǒng)的安全性包括系統(tǒng)對環(huán)境及人的安全和設(shè)備自身安全兩個方面。在系統(tǒng)設(shè)計中，主要從設(shè)備的選型上保障系統(tǒng)的安全性，系統(tǒng)采取數(shù)據(jù)加密技術(shù);探測防御設(shè)備具有防拆、故障等報警功能;前端防御設(shè)備采用分級防雷及可靠接地實現(xiàn)系統(tǒng)的防雷保護(hù)。

（4）電磁兼容性

系統(tǒng)的電磁兼容性體現(xiàn)在系統(tǒng)對外界的電磁干擾及系統(tǒng)抗外界電磁干擾兩方面，在工程中通過采用屏蔽線、動力及信號線纜分管敷設(shè)，設(shè)備屏蔽罩等手段實現(xiàn)系統(tǒng)的電磁兼容性要求。

2 體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)設(shè)計采用“靈活配置、立體覆蓋、全面感知、有效監(jiān)管”的設(shè)計理念，實現(xiàn)“晝夜監(jiān)控、光電互補(bǔ)、全面覆蓋、智能預(yù)警”的一體化防御系統(tǒng)，完成全信息雙向交互，無盲區(qū)立體監(jiān)管，實現(xiàn)目標(biāo)探測警戒、目標(biāo)融合處理、綜合態(tài)勢處理等功能，全面提升要地的防御保護(hù)和預(yù)警響應(yīng)能力。以業(yè)務(wù)和管理需求與實際應(yīng)用為出發(fā)點，圍繞監(jiān)管對象，以信息準(zhǔn)確定位、態(tài)勢全面展現(xiàn)為基礎(chǔ)，發(fā)展應(yīng)急/作戰(zhàn)指揮管理，也可為領(lǐng)導(dǎo)決策部門提供信息化、體系化的信息指揮系統(tǒng)。

要地防御系統(tǒng)總體邏輯架構(gòu)包含三個層面，分別是：前端感知層、數(shù)據(jù)處理層、平臺應(yīng)用層。其中，系統(tǒng)建設(shè)核心內(nèi)容的三層架構(gòu)將監(jiān)控需求和監(jiān)管數(shù)據(jù)信息通過前端的感知采集層收集之后，經(jīng)由數(shù)據(jù)中心進(jìn)行前端感知數(shù)據(jù)的融合處理，并傳輸至平臺應(yīng)用層進(jìn)行數(shù)據(jù)展現(xiàn)，聯(lián)網(wǎng)平臺層作為信息資源的應(yīng)用系統(tǒng)，將以服務(wù)支持層為依托，集成信息，進(jìn)行后臺的數(shù)據(jù)監(jiān)控利用，為上層的智能應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)來源和計算基礎(chǔ)，如圖1所示。

（1）前端感知層

前端感知層是各類型前端探測警戒設(shè)備，主要有以下幾大類。

針對空中目標(biāo)，可以由監(jiān)視雷達(dá)、中遠(yuǎn)程光電偵察設(shè)備構(gòu)成中遠(yuǎn)程探測網(wǎng)，由應(yīng)急偵測車、巡查無人機(jī)構(gòu)成近程探測網(wǎng);

針對地面目標(biāo)，可以由監(jiān)視雷達(dá)、中遠(yuǎn)程光電偵察設(shè)備構(gòu)成中遠(yuǎn)程光電探測網(wǎng)，由周界防護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成近程探測網(wǎng)，由出入口管理系統(tǒng)構(gòu)成要地防護(hù)的最重要屏障。

（2）數(shù)據(jù)處理層

數(shù)據(jù)融合處理層實現(xiàn)系統(tǒng)集成、信息集成、通信集成的“三合一”集成。

硬件集成包括前端感知系統(tǒng)、移動監(jiān)管系統(tǒng)及其終端、多網(wǎng)合一系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心與指揮大廳等所有硬件系統(tǒng)的互聯(lián)互通，實現(xiàn)高度集成。

軟件集成包括現(xiàn)有智能分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心軟件之間的互聯(lián)互通、互操作。

信息集成包括源自前端探測感知等多種信息源的音頻、視頻圖像、陸圖、定位數(shù)據(jù)等多種異構(gòu)信息的集成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和重用，為大數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

（3）平臺應(yīng)用層

要地系統(tǒng)指揮平臺及數(shù)據(jù)中心是要地防御系統(tǒng)的大腦中樞，將要地安防內(nèi)部所涉及到的多種數(shù)據(jù)源融合起來，如視頻監(jiān)控、智能感知、移動巡查、立體周界、緊急報警、協(xié)同聯(lián)動、應(yīng)急指揮等，并提供標(biāo)準(zhǔn)化的第三方接口，可將信息化建設(shè)中涉及到的政務(wù)系統(tǒng)、信息化安全體系等系統(tǒng)進(jìn)行無縫的接入，達(dá)到數(shù)據(jù)共享、資源共享的目的。

3 系統(tǒng)組成

要地防御系統(tǒng)主要是各類型前端探測警戒設(shè)備的集合，包括探測警戒子系統(tǒng)、周界防護(hù)子系統(tǒng)、出入口管理子系統(tǒng)等。

3.1 探測警戒子系統(tǒng)

針對遠(yuǎn)距離目標(biāo)難發(fā)現(xiàn)、不易控制等安全防御難題，通過裝備組網(wǎng)，系統(tǒng)集成多波束雷達(dá)偵測技術(shù)、光電探測技術(shù)，利用多種監(jiān)測手段及方式，構(gòu)成綜合、立體、實時、動態(tài)、全天候探測警戒子系統(tǒng)，實現(xiàn)對地/空目標(biāo)的防御管控，如圖2所示。

（1）探測警戒子系統(tǒng)業(yè)務(wù)處理流程

①雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)：目標(biāo)進(jìn)入雷達(dá)覆蓋范圍內(nèi)，雷達(dá)會實時掃描，當(dāng)有目標(biāo)穿越預(yù)設(shè)的警戒線，或者進(jìn)入警戒區(qū)域內(nèi)，雷達(dá)聯(lián)動GIS電子地圖并進(jìn)行告警。

②光電聯(lián)動跟蹤：光電轉(zhuǎn)臺收到雷達(dá)及GIS地圖的目標(biāo)信息，將自動轉(zhuǎn)向目標(biāo)所在位置，通過視頻模式識別，判斷目標(biāo)性質(zhì)（人、動物及車輛等），并對目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。

③警情現(xiàn)場處理：當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)后，會根據(jù)目標(biāo)的行動軌跡判斷該目標(biāo)出現(xiàn)的下一位置，并聯(lián)動近程視頻監(jiān)控，同時系統(tǒng)自動報警，監(jiān)管人員收到告警信息，通過跟蹤視頻判斷是否為可疑目標(biāo)，如果認(rèn)定為可疑目標(biāo)，迅速向指揮中心匯報情況，由指揮中心統(tǒng)一指揮調(diào)度人員處置，可出動應(yīng)急偵測車、巡查無人機(jī)等趕赴現(xiàn)場處置。

（2）系統(tǒng)具備的技術(shù)特點

①高度信息化：系統(tǒng)既可單臺套使用，也適合多臺組網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)、光纖方式與其他系統(tǒng)配接，實現(xiàn)信息共享，達(dá)到防區(qū)空域的全覆蓋的能力。

②模塊化設(shè)計，裝備加載平臺靈活：既可配置在車輛上使用，也可固定在陸地上使用;裝備能全天候執(zhí)行任務(wù)，不受氣候和環(huán)境條件影響，維護(hù)方便。

③實現(xiàn)復(fù)雜背景下低慢小目標(biāo)探測技術(shù)：系統(tǒng)通過采用動目標(biāo)雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理算法，實現(xiàn)在復(fù)雜背景下對低速運(yùn)動/

飛行的小型目標(biāo)進(jìn)行有效探測，實現(xiàn)對某一地/空域內(nèi)運(yùn)動/飛行目標(biāo)的監(jiān)測、預(yù)警。

④實現(xiàn)低虛警、高檢測率技術(shù)：系統(tǒng)通過采用新設(shè)計的動目標(biāo)提取算法實現(xiàn)檢測率和虛警率的折中，在現(xiàn)有動目標(biāo)雷達(dá)系統(tǒng)中改進(jìn)硬件電路，配合算法實現(xiàn)對各種速度、各種類型目標(biāo)的檢測，降低虛警率。

⑤實現(xiàn)對雜波干擾的抑制技術(shù)：系統(tǒng)通過核心算法從回波信號中準(zhǔn)確提取出慢速目標(biāo)信息，同時將雜波干擾濾除掉。

3.2 周界防護(hù)子系統(tǒng)

周界防護(hù)作為要地外圍防御系統(tǒng)的最后一道重要防護(hù)屏障，其位置為“重中之重”。系統(tǒng)采用多種技術(shù)的防控和預(yù)報警設(shè)備，包括智能全天候高壓電子圍欄、智能全天候三維立體雷達(dá)預(yù)警、地埋微震動預(yù)警、自動跟蹤高清視頻監(jiān)控、智能視頻分析等多重安全防范措施，形成全天候立體大范圍的防護(hù)及預(yù)報警網(wǎng)，如圖3所示。

利用微波、雷達(dá)、紅外、智能視頻分析、電子圍欄等技術(shù)形成一道“防護(hù)墻”，當(dāng)有人通過或欲通過時，相應(yīng)的探測器即會發(fā)出聲光警示進(jìn)行驅(qū)趕或震懾，同時將報警信號發(fā)送至控制中心的報警主機(jī)，顯示報警位置，還可聯(lián)動手持終端設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場巡查，便于接警人員啟動處警預(yù)案。各類報警設(shè)備實現(xiàn)冗余化、數(shù)字化、信息化、智能化綜合管理。

系統(tǒng)具備的技術(shù)特點如下：

（1）全天候：本系統(tǒng)能適應(yīng)雨、雪、霧等各種惡劣天氣，能有效防止對小動物、落葉等情況的誤報，經(jīng)過探測器本身的機(jī)能、智能控制芯片和集中平臺軟件三重濾除，最大限度地杜絕漏報，消除誤報。

（2）立體防范：本系統(tǒng)綜合多種擁有專利技術(shù)的探測設(shè)備，可充分發(fā)揮單一產(chǎn)品的優(yōu)勢，避免單一產(chǎn)品的劣勢。紅外、微波、震動、溫度、煙霧等多樣化的檢測手段構(gòu)建一面立體防范墻。

（3）提前預(yù)警：本系統(tǒng)本著預(yù)防為主的周界防范理念，從產(chǎn)品選型到技術(shù)處理全力拓展防范空間的寬度、深度、高度，并根據(jù)實際情況和經(jīng)驗積累選擇合適的布防地點，以實現(xiàn)提前預(yù)警，防范于未然。

3.3 出入口管理子系統(tǒng)

出入口防護(hù)警戒網(wǎng)也是保證要地安全的重要屏障，以安全防范和防備突發(fā)事件為準(zhǔn)繩。所有經(jīng)過出入口進(jìn)出的車輛/

人員都采用嚴(yán)格控制手段進(jìn)出，以便安全控制和事后取證，中心平臺可以對出入口防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

出入口管理系統(tǒng)將與其他安防系統(tǒng)互為補(bǔ)充，并相互滲透與融合，增強(qiáng)了外部連接內(nèi)部的安全防御管理，通過對拜訪的人員進(jìn)行實時監(jiān)控，來保障要地內(nèi)部的安全，能夠準(zhǔn)確、詳實、快速、安全地記錄訪客人員的真實身份信息、圖像信息、攜帶物品信息及多方式查詢信息，如圖4所示。

出入口控制系統(tǒng)通常由出入口目標(biāo)識別子系統(tǒng)、出入口管理子系統(tǒng)、出入口控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)這三個部分組成。

（1）出入口目標(biāo)識別子系統(tǒng)。通過提取進(jìn)出目標(biāo)身份等信息，將其轉(zhuǎn)換為一定的數(shù)據(jù)格式傳遞給出入口管理子系統(tǒng)，再與所載有的資料對比，核實目標(biāo)身份，以便進(jìn)行各種控制處理。生物特征識別系統(tǒng)是采用生物測定（統(tǒng)計）學(xué)方法，通過提取目標(biāo)人員的某種身體或行為特征，提取信息。主要有：指紋識別、掌型識別、眼底紋識別、面部識別、語音特征識別及簽字識別等。

（2）出入口管理子系統(tǒng)。其是出入口控制系統(tǒng)的管理與控制中心，也是出入口控制系統(tǒng)人機(jī)界面，負(fù)責(zé)接收從出入口識別裝置發(fā)來的目標(biāo)身份等信息，并指揮、驅(qū)動出入口控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，以及出入目標(biāo)的授權(quán)管理、行為鑒別及核準(zhǔn)、事件存儲、控制方式的設(shè)定、報警處理、系統(tǒng)集成等。

（3）出入口控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行從出入口管理子系統(tǒng)發(fā)來的控制命令，在出入口做出相應(yīng)的動作，利用多種檢測傳感器，實現(xiàn)出入口控制系統(tǒng)的拒絕與放行操作。出入口配備多種檢測傳感器的門禁管理系統(tǒng)和反恐級車輛攔截系統(tǒng)，實現(xiàn)對進(jìn)出口人和車的有效管理，常見的有車輛迫停、液壓防撞、電動拒馬、車底檢測等設(shè)備。

4 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)構(gòu)筑多層次、立體化、數(shù)字化、智能化的要地智能探測體系。部署針對空域、地面等不同環(huán)境的前端探測設(shè)備，針對多類目標(biāo)進(jìn)行探測防護(hù)，實現(xiàn)對要地周界及相關(guān)區(qū)域的有效監(jiān)管。

（1）絆線穿越報警：支持單向、雙向穿越或壓線，可以設(shè)置單條或者多條絆線。

（2）區(qū)域入侵報警：支持進(jìn)入、離開、突然出現(xiàn)、突然消失等多種行為，可同時設(shè)置單個或多個任意多邊形區(qū)域。

（3）人員/車輛進(jìn)出檢測。

（4）實現(xiàn)對要地周邊無縫監(jiān)控：通過使用雷達(dá)系統(tǒng)，全方位、遠(yuǎn)距離和全天候的監(jiān)控管理，防止外來目標(biāo)的入侵。

（5）對低空小型無人機(jī)窺探目標(biāo)進(jìn)行有效防御。

（6）對重點部位重點人員進(jìn)行有效偵察防衛(wèi)。

5 結(jié) 語

要地防御系統(tǒng)利用多傳感器對預(yù)處理和特征處理后獲得的景物信息，如邊沿、形狀、輪廓、方向、區(qū)域和距離等進(jìn)行綜合與處理，既保留了足夠數(shù)量的重要信息，又可對信息進(jìn)行壓縮，有利于實時處理，實現(xiàn)多種類高性能傳感器系統(tǒng)綜合集成。利用多個傳感器提取獨立、互補(bǔ)的特征向量，采取綜合處理的技術(shù)途徑，可獲得對目標(biāo)較為完整的描述，從而有利于提高識別的正確概率，降低錯誤概率，實現(xiàn)信息融合的目標(biāo)及其行為智能識別與告警。以二維和三維兩種形式生成和顯示要地的全景態(tài)勢，二維態(tài)勢主要用于從全局上掌握整體態(tài)勢，三維態(tài)勢主要用于根據(jù)重點防御方向和指揮調(diào)度命令，重點細(xì)化顯示局部態(tài)勢，實現(xiàn)全景態(tài)勢生成與顯示。以人工智能和信息處理技術(shù)為工具，以數(shù)據(jù)庫、專家系統(tǒng)、數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，通過計算、推理和仿真等手段輔助指揮員制定作戰(zhàn)方案和保障預(yù)案。

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作者簡介：婁占磊（1985—），男，河南臨潁人，本科，高級工程師，研究方向為安防系統(tǒng)集成。

杜 娟（1984—），女，河南社旗人，本科，工程師，研究方向為安防系統(tǒng)集成。

雒崇安（1986—），男，甘肅寧縣人，本科，工程師，研究方向為安防系統(tǒng)集成。

劉 杰（1987—），男，河南柘城人，本科，工程師，研究方向為安防系統(tǒng)集成。

薛英博（1984—），男，湖南漢壽人，本科，助理工程師，研究方向為安防系統(tǒng)集成。