一種評(píng)判周界入侵告警識(shí)別系統(tǒng)性能的方法

劉廣建　萬(wàn)揚(yáng)濤 　魏雁飛等

關(guān)鍵詞：周界入侵;指標(biāo)測(cè)試;評(píng)判方法

中圖法分類號(hào)：TP309 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

近年來(lái)，走私、非法入境、越獄等突發(fā)安全事件在全球范圍內(nèi)頻頻發(fā)生，政府、企業(yè)等相關(guān)機(jī)構(gòu)需要對(duì)機(jī)場(chǎng)、鐵路、海港、邊境等重要交通樞紐和工業(yè)區(qū)域進(jìn)行安全防范，以防發(fā)生入侵活動(dòng)，犯罪手段的科技化發(fā)展對(duì)安全防范系統(tǒng)有了更高的要求。

作為安全防范系統(tǒng)的第一道防線，周界入侵告警識(shí)別系統(tǒng)通過(guò)技術(shù)手段對(duì)重點(diǎn)區(qū)域、非出入通道周界區(qū)域?qū)嵤?4小時(shí)監(jiān)控，遇到非法入侵者自動(dòng)報(bào)警，防止非法入侵。同時(shí)，周界入侵告警識(shí)別系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)、直觀地觀察和記錄報(bào)警現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，為情況核實(shí)及后續(xù)處理提供切實(shí)可靠的資料。目前，機(jī)場(chǎng)、軍工、司法監(jiān)獄、文保以及軌道交通等領(lǐng)域開(kāi)始逐步提高周界入侵告警識(shí)別系統(tǒng)的投入比例，周界防護(hù)正逐漸變成安防體系里最重要的部分。有專家認(rèn)為，周界防護(hù)應(yīng)該占到整體安防體系預(yù)算的50%，至于核電站、核燃料廠等要害場(chǎng)所，周界防護(hù)所占比例甚至?xí)笥?0%。

根據(jù)安裝方式和探測(cè)范圍，周界入侵告警識(shí)別系統(tǒng)有以下4種常用類型：空間探測(cè)式，如紅外對(duì)射、激光對(duì)射、微波探測(cè)、智能視頻周界入侵探測(cè)系統(tǒng)等;依附圍欄式，如振動(dòng)電纜、振動(dòng)電纜入侵探測(cè)系統(tǒng)等;埋地式，如埋地泄露電纜入侵探測(cè)系統(tǒng)等;獨(dú)立式，如脈沖、張力電子圍欄入侵探測(cè)系統(tǒng)等。各式周界入侵告警識(shí)別系統(tǒng)的原理、技術(shù)各不相同，現(xiàn)有評(píng)價(jià)指標(biāo)通常具有模糊性，而專家的意見(jiàn)又存在一定的主觀性，如何客觀評(píng)價(jià)某種周界入侵告警識(shí)別系統(tǒng)的性能尤為重要。

為了有效評(píng)價(jià)周界入侵告警識(shí)別系統(tǒng)的性能，本文提出一種利用指標(biāo)測(cè)試數(shù)據(jù)加權(quán)的方法進(jìn)行綜合評(píng)判，通過(guò)定量評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)定周界入侵告警識(shí)別系統(tǒng)的性能，為安防系統(tǒng)的周界入侵系統(tǒng)選型提供理論依據(jù)，對(duì)國(guó)防建設(shè)和社會(huì)安定都有重要意義。

1指標(biāo)選擇

用戶選擇周界入侵告警識(shí)別系統(tǒng)的主要目的是對(duì)周界威脅進(jìn)行防范，不能漏掉、錯(cuò)失任何一次非法入侵行為，即漏警概率Pfa=0;同時(shí)，不能出現(xiàn)誤報(bào)警或多次誤報(bào)警的情況。用戶關(guān)注入侵威脅的定位精度及響應(yīng)時(shí)間——及時(shí)發(fā)現(xiàn)并盡可能定位入侵地點(diǎn)，便于應(yīng)急處置。此外，用戶還追求系統(tǒng)的平穩(wěn)性，維護(hù)的方便性和便宜性等，避免系統(tǒng)在惡劣天氣下不能正常工作、室外裸露部分容易老化等。因此，選擇漏警率、誤報(bào)次數(shù)、定位精度、響應(yīng)時(shí)間、平均功耗、工作溫度、平均故障修復(fù)時(shí)間、故障統(tǒng)計(jì)等指標(biāo)以及在線檢查功能作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。主要指標(biāo)及要求如表1所示：

2測(cè)試方法

2.1入侵行為界定

定義為人員企圖破壞或翻越圍欄等進(jìn)入設(shè)防區(qū)域的非法行為，包括攀爬、觸碰、持械剪網(wǎng)、翻越等動(dòng)作，行為包括動(dòng)作將發(fā)生（企圖觸發(fā)）、動(dòng)作進(jìn)行中和動(dòng)作已完成（進(jìn)入防護(hù)區(qū)域）。

2.2測(cè)試條件

測(cè)試一般分為實(shí)驗(yàn)室（室內(nèi)）測(cè)試和實(shí)體圍欄（室外）測(cè)試，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試主要進(jìn)行高低溫、濕熱、鹽霧、淋雨及電池兼容性測(cè)試，實(shí)體圍欄測(cè)試主要是將設(shè)備布設(shè)在實(shí)體圍欄處，在室外自然環(huán)境下進(jìn)行人員入侵測(cè)試。

2.3指標(biāo)測(cè)試

以漏警率指標(biāo)為例，介紹各評(píng)價(jià)指標(biāo)測(cè)試內(nèi)容。

2.3.1定義

非法人員入侵周界圍欄，若存在入侵行為，但未觸發(fā)周界入侵告警識(shí)別系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警響應(yīng)，則認(rèn)為漏報(bào)一次，并統(tǒng)計(jì)入侵次數(shù)和報(bào)警次數(shù)。漏警率定義為入侵次數(shù)減去報(bào)警次數(shù)后與入侵次數(shù)的比值，即：

2.3.2測(cè)試條件

在某個(gè)關(guān)鍵區(qū)域的實(shí)體圍欄附近，利用周界入侵告警識(shí)別系統(tǒng)對(duì)測(cè)試人員及入侵人員（可選擇人員不少于5人）的入侵行為進(jìn)行探測(cè)告警，結(jié)合授時(shí)系統(tǒng)、測(cè)試軟件系統(tǒng)進(jìn)行分析。

對(duì)于周界入侵告警識(shí)別系統(tǒng)而言，通常要求其在自然環(huán)境條件下可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)，所以選取高溫、低溫、雨、雪、風(fēng)等典型天氣分別進(jìn)行測(cè)試。

2.3.3方法步驟

（1）周界入侵告警識(shí)別系統(tǒng)加電開(kāi)啟處于工作狀態(tài)并維持;

（2）單個(gè)人員入侵：每人在圍欄處選擇10個(gè)點(diǎn)位，點(diǎn)位間隔不小于15米，入侵時(shí)間間隔不小于3分鐘，入侵起始點(diǎn)距離圍欄不小于10米，每人入侵不少于10次（穿網(wǎng)、翻越自選）。

（3）同時(shí)入侵：每人間距不小于15米，入侵不少于10次（穿網(wǎng)、翻越自選）。

（4）分組入侵：每組間隔不小于15米，每組分別入侵不少于20次，同時(shí)入侵不少于20次（穿網(wǎng)、翻越自選，順序隨機(jī)）。

（5）測(cè)試人員觀測(cè)記錄報(bào)警現(xiàn)象（包括入侵時(shí)間、地點(diǎn)、行為及報(bào)警結(jié)果、天氣狀態(tài)等數(shù)據(jù)）。

2.4數(shù)據(jù)處理

如果人為入侵實(shí)施后未觸發(fā)報(bào)警或者報(bào)警的時(shí)間、位置信息與實(shí)際入侵時(shí)間、位置超出系統(tǒng)指標(biāo)要求的，記漏報(bào)1次，統(tǒng)計(jì)各種條件下入侵次數(shù)和漏報(bào)次數(shù)。

3綜合評(píng)判

假設(shè)有N（假設(shè)N=5）家產(chǎn)品進(jìn)行性能指標(biāo)測(cè)試，為了評(píng)價(jià)不同產(chǎn)品的性能優(yōu)劣，利用單個(gè)產(chǎn)品的多個(gè)評(píng)判指標(biāo)，本文提出了一種賦值加權(quán)的方法進(jìn)行綜合評(píng)判，通過(guò)最終得分高低判定產(chǎn)品優(yōu)劣。

3.1否決項(xiàng)

系統(tǒng)給出的指標(biāo)要求如不符合，則直接觸發(fā)否決項(xiàng)，即不滿足指標(biāo)的最低要求直接出局。如用戶關(guān)注的漏警率，國(guó)標(biāo)強(qiáng)制要求為零漏警，就是人為入侵一次也不能放過(guò)，否則就會(huì)造成不可挽回的損失。

3.2單項(xiàng)指標(biāo)排序

在滿足指標(biāo)要求的前提下，對(duì)同一指標(biāo)按照測(cè)試結(jié)果進(jìn)行排序，比如誤報(bào)次數(shù)越少越好，則誤報(bào)次數(shù)少的得分高。其他指標(biāo)與此類似。

3.3單項(xiàng)指標(biāo)賦值

將單項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試的結(jié)果排序后直接賦值，假設(shè)誤報(bào)次數(shù)排序?yàn)椋?/p>

依據(jù)誤報(bào)次數(shù)定義可知，誤報(bào)次數(shù)越少則產(chǎn)品性能越強(qiáng)，所以誤報(bào)次數(shù)越少得分越高。按照排序賦值的方法將不同量值的指標(biāo)測(cè)試結(jié)果換算到同一無(wú)量綱的條件下進(jìn)行比較，便于后續(xù)加權(quán)計(jì)算。

3.4指標(biāo)權(quán)重占比設(shè)計(jì)

為了綜合產(chǎn)品的多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，可按照用戶關(guān)注程度設(shè)計(jì)指標(biāo)權(quán)重，也可以按照專家打分的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。用戶認(rèn)為關(guān)鍵或重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)占比權(quán)重應(yīng)該大，而一般重要的指標(biāo)權(quán)重小。在所有產(chǎn)品均不觸發(fā)否決項(xiàng)的情況下，本文選擇誤報(bào)次數(shù)（Ne）、平均功耗（P）、定位精度（δ）、響應(yīng)時(shí)間（t）、故障統(tǒng)計(jì)（Se）進(jìn)行綜合評(píng)判。

針對(duì)這五項(xiàng)評(píng)判指標(biāo)，參考實(shí)際產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景，本文設(shè)計(jì)這五項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重的百分比分別為：Ne（50%）、P（20%）、δ（5%）、t（5%）、Se（20%）。由此，指標(biāo)權(quán)重系數(shù)向量A為：

A=[50% 20% 5% 5% 20%] （4）

3.5綜合得分計(jì)算

為了最終評(píng)價(jià)產(chǎn)品的性能，利用權(quán)重系數(shù)向量A對(duì)指標(biāo)加權(quán)，第i個(gè)周界入侵告警識(shí)別系統(tǒng)綜合得分Fi為：

通過(guò)式（5）計(jì)算系統(tǒng)綜合得分后進(jìn)行評(píng)價(jià)，綜合得分Fi越高說(shuō)明該周界入侵告警識(shí)別系統(tǒng)的性能越優(yōu)。

4結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)有的周界入侵告警識(shí)別系統(tǒng)多種多樣，應(yīng)用的技術(shù)手段各不相同，為了定量評(píng)價(jià)某個(gè)周界入侵告警識(shí)別系統(tǒng)的性能，本文首先通過(guò)選取五種合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)，然后設(shè)計(jì)不同的指標(biāo)測(cè)試方式，最后依據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)權(quán)重系數(shù)向量綜合多指標(biāo)性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)周界入侵報(bào)警識(shí)別系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)。

作者簡(jiǎn)介：

劉廣建（1974—），本科，工程師，主要研究方向：安防工程。

萬(wàn)揚(yáng)濤（1993—），本科，工程師，主要研究方向;通信工程。

魏雁飛（1972—），碩士，高級(jí)工程師，主要研究方向：數(shù)據(jù)工程。

白海濤（1977—），博士，工程師，主要研究方向：通信工程。

苗振坤（1984—），碩士，助理工程師，主要研究方向：通信工程。