电子围栏的发展历程及现状

■肖玉璋

电子围栏的发展历程及现状

■肖玉璋

随着市场需求的不断增长，长期波澜不惊的电子围栏市场近年来正发生着蜕变。电子围栏已经进入百花争艳时代。虽然传统电子围栏产品依然占据市场的半壁江山，但不断涌现的新产品和新技术，已经对传统产品和技术形成强有力的冲击，呈现出燎原之势。

经过几年的发展，电子围栏已经进入百花争艳时代，新产品和新技术不断涌现，促进电子围栏技术不断升级和成熟。

下面，本文以几个对市场影响力较大的新老产品为主线，对电子围栏的发展历程进行回顾和阐述。

电子围栏的起源

电子围栏概念最早出现在十九世纪，最早的电子围栏实际就是通电的铁丝网，主要用在监狱等特殊场所，用于防止犯人越狱。

此后电子围栏概念逐渐被人们接受，其技术在畜牧业发达的新西兰、美国和欧洲得到迅速发展。十九世纪末至二十世纪上半叶，欧洲的牧人为了放牧的需要，在放牧的区域周围拉根导线通上直流电，组成一种简单的“电子围栏”。

脉冲式电子围栏

为了阻止牲畜的横冲直闯，新西兰人比尔·加拉格尔在早期电子围栏的基础上，于1930年发明出了一种能产生脉冲高电压的系统；到了1938年比尔·加拉格尔将他的发明进一步发展成为脉冲式电子围栏。

脉冲式电子围栏主要由脉冲主机和前端围栏两部分组成。脉冲主机通电后其发射端口向前端围栏分别发出高压低频正脉冲和高压负脉冲，在前端围栏上形成回路后，再把脉冲送回脉冲主机接收端口。脉冲的能量控制在一定范围内，当动物或人触及围栏时，会有触电的强烈刺痛感，使动物肌肉产生“强烈的痉挛、收缩和震颤”，从而使牲畜惊厥而逃跑。由于通常不会发生器质性损伤，一般情况下不至于出现动物被电击后伤残、死亡的极端后果。

这种具有电击威慑和实体阻挡功能的脉冲式围栏，长期被用于畜牧业，是防止牲畜或野生动物逾越的电障碍物。

直到上世纪九十年代中后期，国外出现了具有断路报警功能的脉冲式围栏。当围栏的金属导线被扯断，造成开路时，围栏会立即报警。由于具备了报警功能，这种脉冲式围栏开始被欧美一些国家逐步应用到动物保护区、军事设施、博物馆等人烟稀少的社会特定领域。

随着我国安防市场的迅猛发展，在1999年左右，法国佐辉、以色列GM、法国莱克米等国外脉冲式围栏几乎同时进入到了我国。此后澳大利亚帕克顿、英国罗克兰等一批国外品牌产品蜂拥而至，国外原装产品和仿制产品迅速充斥国内安防市场。这种兼有阻挡、震慑、报警功能的脉冲式围栏一时间被人们奉为理想的周界防御产品，逐步打破了红外对射周界产品对市场的垄断，应用领域不断扩大。

几年后，围栏有了新的改进。一种不仅在断路状况下报警，在短路状况下也能发出报警的脉冲式围栏产品开始出现。当围栏的两根平行相邻的金属导线触碰在一起，形成回路短路时，围栏主机也会产生报警。这种改进型脉冲式围栏直至今日仍然在国内外市场上流行。

原本用于防范牲畜和野兽的脉冲式围栏，一旦应用于社会安全领域，甚至民用领域，防范的对象由动物转变为人，就不得不高度重视围栏对人的安全性问题。由于围栏始终处在高电压运行状态，高压脉冲会打击任何有入侵行为的人，包括误触者。低能量的脉冲电击虽然在通常情况下不会置人于死地，但有可能会对人体造成不同程度的精神和身体伤害；如果是孩子误触，造成的伤害有可能会更大。

脉冲式电子围栏的安全性问题逐渐引起了一些地区相关政府部门的高度重视。出于对人民群众的安全负责考虑，相关政府部门已明确限制脉冲式围栏进入一些人群密集和人员流动性大的领域。例如，在上海市公安局技防办《住宅小区安全技术防范系统要求补充规定》中，以及在上海市教委和上海市公安局联合下发的《关于实施中小学、幼儿园安全技防设施完善工程的通知》中都作出了以下相同的规定：“周界报警系统宜选用围栏式入侵报警系统，但不应选用高压脉冲电击式周界入侵报警系统。”

表：几种电子围栏产品的性能比较

在人们对人性化的追求愈来愈高的现今社会，缺乏对人体的安全性，已经成为脉冲式围栏致命的缺点。

为了克服这个致命弱点，欧脉、微邦、广拓等一批国内脉冲式围栏制造商，近年来在市场上推出了具有高、低压模式切换功能，或者具有输出电压可调功能的脉冲式围栏产品。当切换到低压的安全模式（或将输出电压调至安全的低电压范围）时，人触及金属导线无电击感觉，不会造成伤害，对人体是安全的。

然而，安全性问题解决得并非这么容易。一者，作为脉冲式围栏，不可能总是在低压模式下运行，而一旦恢复到高压模式，其安全隐患则依然如故。再者，低压运行时，围栏没有了电击威慑，又不会轻易产生现场声、光警示信号（因为脉冲式围栏只有在金属导线断开和短路两种极端状态下才发出报警信号），真正的犯罪分子是完全能够在无任何威慑、任何警示的平静环境下，在金属导线不断开、不短路的状态下从容实施入侵的。如果说“‘低压模式’为犯罪分子敞开了入侵的大门”，绝不是危言耸听。

可见，高低压切换，或者输出电压可调，非但没能从根本上解决脉冲式电子围栏的安全性问题，反而给了犯罪分子作案的可趁之机。这种功能不宜频繁使用。

红外对射周界产品

脉冲式电子围栏在问世后的大约六十年中，技术上处于缓慢发展状态，因而它的应用领域一直受到严重局限。这期间，国内外民用市场逐步形成。因应形势需要，红外对射、泄漏电缆、微波等产品相继应运而生。在这些产品中，最早进入民用市场且市场影响力最大的，当数红外对射产品。

红外对射产品源于欧、美、日等地区和国家。自上世纪八十年代中期，日本艾礼富红外周界产品率先进入我国以后，德国博世安保、澳大利亚艾克里斯、美国迪信等一批国外品牌产品相继登陆我国。在相当长的一段时间里，红外周界报警产品在国内市场上独领风骚，风行于大江南北。

红外周界报警产品由成对的发射端和接收端组成。发射端发射的红外光束被接收端所接收，一段段红外光束相衔接即形成了完整而无形的周界保护网。一旦有人穿越周界，红外光束被阻断，接收端即输出报警信号，触发报警。

只要光束被遮挡，无论何种原因造成，都会发生报警。这个特点决定了红外对射产品的漏报率低，但同时也铸成了它最致命的缺点—高误报率。

针对高误报，从上世纪九十年代起，出现了各种各样的改进型产品：

为了排除小动物小枝叶之类微小物体遮挡光束而造成的误报，有的产品把单光束改成了双光束，甚至四光束。

为了排除落叶飞禽等快速阻断而造成的误报，有的产品增加了遮光时间可调功能。

为了解决系统外部杂光，或者因光束发散导致互相覆盖而造成的光干扰误报，有的产品采用了编码调制技术，其将原先没有信号特征的红外光束进行编码调制，使每个发射器发射的红外光束都有自己的信号特征，并只能由对应的接收器才能接收和解码。

以上种种改进确实在一定程度上减少了误报，可靠性有所提高。但是，仍然不足以从根本上解决误报率高的问题。

高误报率是红外对射产品的致命伤。正是由于这个弊端的存在，它已开始逐步退出周界防范的主舞台，而更多的作为在一些特殊情况下周界防范的补充。

智能脉冲式电子围栏

为了满足用户的需求，尽可能弥补脉冲式围栏的缺陷，上海联腾在脉冲式电子围栏的基础上于2010年推出了由专利技术支撑的新一代的“智能脉冲式电子围栏”。

脉冲式围栏长期以来除了“安全性”这个致命伤，还一直被以下两大难题所困扰：一是当发生报警时，无法区分围栏究竟被断路，还是被短路；二是报警地址只能识别至防区，却无法判断被入侵的金属导线。由于这两个缺点的存在，使得报警管理中心人员无法准确判断前方具体状况，无法做出正确的处警决策。

智能脉冲式围栏通过一系列最新控制技术的应用，有效解决了上述两大难题：其能准确识别断路和短路两种状态，并发出相应的报警讯号；其还能精确定位报警防区短路或断路的金属导线。具备上述两种功能的该产品，可以为管理人员判断前方被入侵状况，并作出相应处警决策提供精准的依据。譬如，若判定围栏是被非恶意触及，即可不出警，如此可大大降低出警的频率，有效控制防范成本；而一旦判定围栏遭到恶意入侵，管理部门即可组织足够人力有备出警，如此既能保障处警人员的人身安全，又能及时、切实有效地处理警情，确保防范区域的安全。

张力式电子围栏

上海联腾等一批国内安防报警龙头企业近十年来一直致力于电子围栏技术的研究和新产品开发，通过对市场上最为流行的红外对射产品和脉冲式电子围栏的分析和比较发现，红外对射产品安全性好，但误报率高；而脉冲式电子围栏误报率低，却安全性差。一言以蔽之，两种产品都可谓“优点突出，缺点致命”。

能否发明一种采用全新入侵探测方式，兼有高安全性和低误报率的电子围栏产品？上海联腾的科研人员历经三年的探索和研究，开发出一种采用张力探测方式的电子围栏——“张力式电子围栏”，填补了国内空白。

张力式电子围栏无法区分张力索被拉紧、松弛和截断等围栏状态，入侵点位置只能识别至报警防区，不利于管理人员准确判断前方具体状况，做出恰当的处警决策。

智能化程度极高的第二代产品——联腾智能张力式电子围栏，卓有成效地克服了上述不足：其能准确识别攀爬、松弛、截断，以及失电和拆卸五种围栏状态，并发出相应的报警讯号；其还能精确定位被入侵防区的报警张力索。该产品由于具备了上述功能，可以有效帮助管理人员判断前方被入侵状况，并作出相应处警决策。譬如，若判断围栏是被非恶意触及，即可不出警，如此可大大降低出警的频率，有效控制防范成本；而一旦判定围栏遭到恶意入侵，管理部门即可组织足够人力有备出警，如此既能保障处警人员的人身安全，又能及时、切实有效地处理警情，确保防范区域的安全。

■ 图1：张力式电子围栏周界报警系统原理图

智能张力式电子围栏由张力模块（内含张力探测器）、控制器、围栏机械部件等部分组成。张力探测器根据张力索的张力特征，感知由于攀爬、拉压、截断张力索等企图入侵行为所引起的电子围栏状态变化，并把该状态变化转化成电信号；张力模块再将该电信号作摸数转换（A/D）后，将数据传送给控制器；控制器采集和处理来自一个或多个张力模块的输出信号，根据预先设定的报警阈值，分析并判定是否报警，以及报警类别；控制器可进行防区地址的设置，并提供报警信息远程传输总线接口。当处于报警状态，控制器一方面指令现场设备，发出声或光的报警信号，另一方面向控制中心同步传递包括防区地址、报警类别在内的精确警讯。

智能张力式电子围栏兼有阻挡和报警功能，并有强力警示作用。与脉冲式电子围栏比较，虽震慑警示力不够强大，但对人体对环境的高安全性，却令脉冲式围栏难以望其项背；与红外对射产品比较，其极低的误报率，对地形、环境和天气的高适应性，以及实体阻挡功能，都是红外产品无法比拟的。

智能张力式电子围栏安全、环保、节能、可靠的综合特性，决定了它应用范围具有广泛性。除了犯罪分子极易光顾、周界防范系统必须具有强大威慑力的极少数特定敏感场合，可以说，它适用于其它任何场合，而对下列场所更具有独占性优势：

人群密集度大，人员流动频繁的场所，如各类学校、幼儿园、各类小区、别墅、工厂企业、大型文艺和体育场馆、自然和人文旅游场所等。

易燃、易爆，对电环境要求苛刻的场合，如化工生产基地、化工和弹药仓库、燃油燃气站、煤矿、油田、发电厂、大型电力设施所在地、飞机场等。

智能张力式电子围栏安全、环保、节能、可靠的综合特性，受到了越来越多用户、业内专家和各级领导的青睐，发明至今仅短短三年时间，应用面即呈现井喷式增长趋势。截止目前，位于上海的奥运场馆采用了上海联腾的张力式围栏；上海及长三角地区的近千个各类小区、学校、燃气站、石化油库、发电厂、变电站、高尔夫球场、化工厂等项目应用了上海联腾的张力式围栏。天津、湖北、辽宁、山东、安徽、湖南、江西、陕西、贵州等超过二十个省、市、自治区越来越多的项目已经或即将应用张力式围栏。深圳宝安国际机场飞行区扩建工程中的周界防入侵报警系统采用的是张力式电子围栏。2010年5月上海市公安局、市教委联合下文规定全市共3000余所各类学校和幼儿园的周界技防必须采用张力式电子围栏，该规定目前正处于全面实施阶段。

复合式电子围栏

就目前市场上的电子围栏产品而言，智能张力式围栏是综合性能最为优越，应用范围最为广泛的一种周界防范产品。但是该产品存在警示威慑力相对于脉冲式围栏不够大的不足。为了顺应市场的进一步需求，上海联腾于2010年又开始研发一种集高安全性、低误报率和强威慑性于一身的全新产品—复合式电子围栏。

复合式电子围栏通过张力方式探测电子围栏状态变化；当围栏遭受入侵破坏并处于预警范围内，围栏先发出现场声、光预警信号，以警告入侵者；若入侵破坏行为停止，则预警信号终止，系统恢复正常运行状态；若入侵破坏行为继续，则由控制器控制，向金属张力索发出低能量的高压脉冲，以电击阻止破坏行为的进一步进行，同时把该报警信号传送至管理中心，在管理中心以文字及图形方式显示具体的报警位置和报警类别。

围栏的金属张力索等所有外露机械部件待警和预警时均处于不带电状态，对触及者不会产生任何伤害。

复合式围栏将张力探测报警技术和高压脉冲控制技术有机结合，同时融入了其它多项最新技术，兼具张力式围栏高安全性和脉冲式围栏强威慑力的优点。

作者为上海联腾通讯科技有限公司副总工程师