周界入侵探測設(shè)備的應(yīng)用分析

□方紅光

周界是實物保護系統(tǒng)防止入侵者非法轉(zhuǎn)移核材料和破壞核設(shè)施的第一道防線，是周界入侵探測系統(tǒng)的控制邊界。對于外界非法入侵的防御開始于探測設(shè)備的檢測，它是防止非法入侵的關(guān)鍵。因此，周界入侵探測設(shè)備設(shè)計是否合理、選型是否正確、安裝是否規(guī)范，直接關(guān)系到設(shè)備正常運行和實物保護系統(tǒng)有效性，關(guān)系到核設(shè)施的安全。室外的周界入侵探測設(shè)備因受到自然、地理環(huán)境、人文社會、現(xiàn)場使用環(huán)境、場地形態(tài)、氣候等條件的制約，選型更加困難，也使周界入侵探測設(shè)備衍生出許多種類。因此，在周界入侵探測設(shè)備選型時，要根據(jù)設(shè)計基準(zhǔn)原則、風(fēng)險等級、現(xiàn)場環(huán)境、設(shè)備有效可靠等原則來選擇，這對周界入侵探測設(shè)備的設(shè)計選型、現(xiàn)場使用和運行管理提出了更高的要求。

一、周界入侵探測設(shè)備所面臨的環(huán)境

任何一種周界入侵探測設(shè)備都有其適合的運行環(huán)境，不可能單獨有效地運行在所有環(huán)境下。周界入侵探測設(shè)備受自然、地理環(huán)境、人文社會環(huán)境、場地環(huán)境、氣候等條件的制約，影響到周界入侵探測設(shè)備設(shè)計、安裝和使用效果。

(一)自然環(huán)境。植被、小動物。

(二)地理環(huán)境。山地、丘陵、平原、沿海。

(三)人文社會環(huán)境。車流量、人流量、電磁環(huán)境。

(四)現(xiàn)場使用環(huán)境。探測段段數(shù)、探測段長度、隔離帶寬度、附近電磁干擾。

(五)場地環(huán)境。場地形態(tài)、附近交通情況、周界排水溝、公用設(shè)施、野生動物。

(六)氣候條件。霧霾天氣、雷電暴雨、溫濕度、最大風(fēng)力、鹽霧度、冰凍。

二、周界入侵探測設(shè)備的特點和分類

周界入侵探測設(shè)備的探測效果受到上述諸多干擾因素的影響。在對周界進行防護時，使用部門，運行管理單位一般都會碰到周界入侵探測設(shè)備的選型問題。

目前作為周界入侵探測的設(shè)備，從技術(shù)特點上主要有以下幾大類：一是接觸式入侵探測設(shè)備，如：振動電纜、振動光纜、張力圍欄、高壓脈沖電網(wǎng)等，這類設(shè)備的共同特點是能夠沿地形敷設(shè)與實體圍欄(或圍墻)相結(jié)合，通過探測非法攀爬圍欄，當(dāng)振動(或形變)達到一定閾值，而觸發(fā)報警；二是非接觸式入侵探測設(shè)備，如：靜電場、微波陣列、遠距離被動式紅外、泄漏電纜等；這類設(shè)備為三維立體探測，不依賴其它物防設(shè)施，只要入侵者進入探測區(qū)域，不必觸碰或破壞探測設(shè)備前就能發(fā)出報警；三是光電式入侵探測設(shè)備，如：激光對射探測器、主動紅外對射探測器；這兩個設(shè)備單獨分成一類，主要是因為它們不具備非接觸式入侵探測設(shè)備三維立體探測的重要特點，但也不像接觸式入侵探測設(shè)備那樣依賴于圍欄(或圍墻)才能完成探測，只要入侵者這段光柵，不必觸碰或破壞探測設(shè)備前就能發(fā)出報警。

以上的傳感器因其不同的探測方式，具有不同的適用性和性價比，每種設(shè)備的適用范圍和特點請見主要設(shè)備的文字描述。

(一)接觸式入侵探測設(shè)備-振動電纜。振動電纜屬于接觸式探測設(shè)備，可全天24小時不間斷工作，每段電纜采用同一個報警閾值，不能很好地適應(yīng)圍欄的不同狀況，不具備“點沖擊”識別能力，在較為惡劣的天氣和環(huán)境下，如(風(fēng)、雨、雪及大型車輛和小動物干擾)無法分辨入侵目標(biāo)，誤報警較多。對于多邊形不規(guī)格的周界會大幅增加設(shè)計量、工程量和工程造價。該設(shè)備適合用于居民小區(qū)、商業(yè)設(shè)施等安保要求低可靠性的項目。

(二)接觸式入侵探測設(shè)備-高壓脈沖電網(wǎng)。高壓脈沖電網(wǎng)屬于接觸式探測設(shè)備，觸碰電網(wǎng)即觸發(fā)報警。設(shè)備造價較低，同時有很強的威懾作用，探測和延遲融為一體，在產(chǎn)品形態(tài)上，實現(xiàn)了物防與技防相結(jié)合。由于人員接觸設(shè)備后被電擊，可能因此誘發(fā)入侵者其他疾病，甚至死亡，從而招致法律糾紛。設(shè)備安裝后應(yīng)做好防雷措施，最好在避雷器能夠覆蓋的區(qū)域內(nèi)工作，安裝位置適當(dāng)，避免電擊傷人。該設(shè)備適合于監(jiān)獄等法律明確允許的、并有良好避雷設(shè)施的場所。

(三)接觸式入侵探測設(shè)備-可精準(zhǔn)定位的振動光纜。振動光纜是目前較先進的接觸式探測設(shè)備，可精準(zhǔn)定位。設(shè)備主要由處理模塊、微點光纜及管理軟件組成。當(dāng)產(chǎn)生非法活動時，被標(biāo)定報警地點和報警閾值的脈沖信號沿著振動光纜傳送到處理模塊中，處理模塊經(jīng)過標(biāo)記，將脈沖信號傳送至微處理器。微處理器進行非法入侵活動的識別，經(jīng)過算法優(yōu)化，把它與由雨、風(fēng)和車輛等環(huán)境引起的噪擾報警區(qū)分開，觸發(fā)報警。

設(shè)備具有識別“點沖擊”的功能，經(jīng)過算法優(yōu)化、過濾干擾，有效地排除下雨、刮風(fēng)及重型車輛等因素的干擾，同時能夠提高探測器的靈敏度和精準(zhǔn)度，將報警目標(biāo)地的位置精準(zhǔn)定位在3米以內(nèi)。振動光纜具有報警信號和電源共纜傳輸、軟件劃分防區(qū)、手動調(diào)節(jié)報警閾值等功能，在實際使用中，設(shè)備安裝較簡單，降低了安裝難度，但光纜綁扎帶需定期更換，增加了維護的工作量。該設(shè)備性價比較高，適用于石化企業(yè)、鐵路民航、科研單位、發(fā)電廠等高可靠性、高安保要求的項目。

(四)非接觸式入侵探測設(shè)備-靜電場。靜電場是一種地形跟隨、空間型、非接觸式入侵探測設(shè)備。一套靜電場設(shè)備通常包括：傳感線(感應(yīng)線和靜電場線)、非感應(yīng)性同軸電纜、處理器、終端器、隔離變換器以及裝配硬件。根據(jù)不同的安裝環(huán)境，可以將傳感線安裝在圍欄、建筑物，也可以作為獨立系統(tǒng)單獨使用。

處理器傳輸?shù)皖l信號(9KHz)，并在兩感應(yīng)線之間形成探測場，感應(yīng)線將探測場的信號進行數(shù)據(jù)處理。當(dāng)發(fā)生非法入侵時，設(shè)備處理器進行分析處理，達到一定閾值從而觸發(fā)警報。同時，靜電場自動適應(yīng)在探測場內(nèi)靜止不動的物體；例如：車輛停在能夠干擾靜電場的位置。當(dāng)車輛首次進入探測區(qū)域時觸發(fā)一次報警，車駛離時觸發(fā)第二次報警。但在車停泊的過程中，由于位置未發(fā)生變化，靜電場自主校準(zhǔn)車輛帶來的干擾，并不會減弱對周界的探測能力。該設(shè)備具有高探測概率、空間型的特點，在戶外探測設(shè)備中具有較高的探測靈敏度，但設(shè)備安裝、調(diào)試需專業(yè)人員、易受環(huán)境氣候影響。該設(shè)備適合于氣候條件良好、低安保要求的項目。

(五)非接觸式入侵探測設(shè)備-微波陣列入侵探測器。微波陣列入侵探測設(shè)備的探測原理類似于微波，當(dāng)非法入侵者穿越圍欄，遮擋微波信號的傳輸、反射而觸發(fā)報警。設(shè)備可主動感知探測區(qū)域內(nèi)微波感應(yīng)場波形變化，為核設(shè)施響應(yīng)力量爭取響應(yīng)時間。探測線纜內(nèi)部的芯片可在周圍形成一道立體探測、地形跟隨的微波探測場，非法入侵人員改變探測場固有特定并達到一定閾值，從而觸發(fā)報警。該設(shè)備具有較強的環(huán)境適應(yīng)性和智能性，可根據(jù)環(huán)境氣候進行建模并迭代學(xué)習(xí)，相比于傳統(tǒng)周界探測設(shè)備，具有干擾疊加過濾、多點入侵聯(lián)合檢測、數(shù)據(jù)交互等優(yōu)勢，同時易安裝、調(diào)試、可精準(zhǔn)定位入侵目標(biāo)，但在雨霧天氣下，受影響較大，誤報稍多，該設(shè)備適合于絕大多數(shù)的較高安保要求的項目。

(六)非接觸式入侵探測設(shè)備-遠距離被動式紅外探測器。被動紅外探測器是面型、非接觸式、報警探測設(shè)備。被動式紅外探測器主要由報警控制器、傳感器及光學(xué)部件等組成。設(shè)備可根據(jù)現(xiàn)場使用要求形成一個長約100米，寬約2米的探測帶，在無人進入探測區(qū)域時，感應(yīng)器感應(yīng)到的只是外界溫度，有效地消除散射雜波的影響不會觸發(fā)報警，一旦有人體紅外線輻射進來，感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與環(huán)境溫度的差異，發(fā)出驟變的電信號，從而觸發(fā)報警。該設(shè)備性價比高、安裝簡便、保密性好，在較高安保防護要求項目中，需要與其它探測器配合使用。

(七)非接觸式入侵探測設(shè)備-主動式紅外對射探測器。主動紅外對射探測器由多個紅外發(fā)射機發(fā)射光束，遮擋紅外光速即觸發(fā)報警。周界的主動紅外對射探測器采用多組紅外發(fā)射和接收器組成紅外墻。當(dāng)非法入侵遮擋紅外光束，接收機收到的電信號發(fā)生變化，當(dāng)達到一定閾值時，觸發(fā)報警。該設(shè)備性價比一般，安裝調(diào)試方便，易受雨、霧、煙、沙塵、鹽霧等外界環(huán)境的影響，安裝在環(huán)境氣候較差的場所、需定期清理防護罩，維護工作量較大。在較高安保防護要求項目中，需要與其它探測器配合使用。

(八)光電式入侵探測設(shè)備-激光對射探測器。激光對射探測器是視線式、面型的探測設(shè)備。設(shè)備沿周界安裝，光線穿透力較強，受惡劣氣候影響較小，功耗較低；調(diào)試、安裝、維護方便；可以識別移動物體的大小，探測具有高可靠性；可以通過自動掃描和軟件調(diào)節(jié)自定義防護區(qū)域形狀與大小。激光對射探測器運行相對可靠，受天氣變化和現(xiàn)場環(huán)境影響相對較小，但在探測區(qū)域內(nèi)不能有樹木等植被，也會受到較大的雨、霧、沙、塵的影響。該設(shè)備因沒有防御縱深，翻越者很容易跨越防御帶，在較高安全防范要求的場合不建議使用。

三、周界入侵探測設(shè)備的選擇運用

由此可見,周界入侵探測設(shè)備應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的使用環(huán)境，選用合適的探測器并考慮可實施性、技術(shù)特點、安裝維護的工作量等各種因素。因此，在實物保護系統(tǒng)中同一段防范區(qū)域?qū)追N周界入侵探測設(shè)備組合運用時，應(yīng)盡量選用不同探測原理、互補性較強的探測設(shè)備,使整個周界得到均一的探測保護、使多種探測設(shè)備發(fā)揮縱深防御的功能，并與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合、與周界屏障延遲相匹配，形成可靠、穩(wěn)定、有效的周界入侵探測系統(tǒng)。

通過上述對周界環(huán)境和周界入侵探測技術(shù)的闡述以及長期實踐使用經(jīng)驗，可以總結(jié)出如下設(shè)備選型原則供參考：一是充分了解明確項目需求；二是重點考慮該項目的地理環(huán)境、氣候特征和社會活動的影響；三是評價準(zhǔn)備選用設(shè)備可實施性、安裝、調(diào)試、維護難度；四是評價方案的完整性(包括視頻復(fù)核、報警錄像和遠程管理)；五是評價方案的靈活性，在同一保護區(qū)采用多種探測方式，是否能夠靈活設(shè)置邏輯關(guān)系；六是平衡項目造價，在以上各條均滿足的情況下，盡量采用非接觸式探測技術(shù)。

四、結(jié)語

文章通過闡述周界入侵探測設(shè)備的技術(shù)特點和總結(jié)實踐應(yīng)用經(jīng)驗，對周界入侵探測設(shè)備的應(yīng)用提出了建議，針對不同的技術(shù)特點、使用環(huán)境、風(fēng)險等級、性價比，通過采用不同的探測設(shè)備，能夠彌補不足應(yīng)對復(fù)雜氣象條件，提高系統(tǒng)的報警檢測率，充分發(fā)揮周界入侵探測設(shè)備的有效性，確保核設(shè)施、核材料處于相對安全的保護監(jiān)控下。