智能入侵探测技术在某指挥部周界安防中的应用

高 宁 陈振鸣

（北京航天情报与信息研究所，北京100039）

0 引言

目前，边防部队多建立在野外比较隐蔽、环境比较恶劣的地区，其周界安防大多还停留在人防、物防阶段，给哨兵巡逻带来了极大困难，更容易让暴恐分子以及间谍掌握部队巡逻规律，接近防区，给国家安全造成不可估量的损失。近年来，要害部门的防护安全问题越来越多地引起部队的重视，简单的物理防护手段已经不能满足要害场所的安全防护需求。因此需要增加技术防护入侵手段对周界进行实时监测。

边防总队某指挥部，周界全长800 m，砖墙结构。围墙外地势开阔，无树木、灌木和杂草生长。该指挥部地处高原，海拔3 600～3 800 m，冬季最低气温可达-45℃，房间内提供暖气。指挥部有专业机房，电力由太阳能发电和UPS不间断电源提供。指挥部内常年有人值守，安装有视频监控系统，监控只能覆盖有限区域，主要靠哨兵巡逻实现周界安防。

1 传统周界安防技术的局限性

目前的周界安防系统大体可归类为：红外技术探测器、振动电缆/光纤周界报警系统、埋地泄漏电缆、张力式围栏周界报警系统、静电感应周界报警系统、传统高压电网、脉冲电子围栏周界报警系统以及新兴的智能视频分析系统。

现有周界安防系统为社会平安保障做出了应有贡献，但受一些客观技术条件或环境因素的限制，还存在着明显的不足。红外对射或微波对射，其原理是利用LED红外光发射二极体发射的脉冲红外线，再经光学镜面做聚焦处理使光线传至很远距离，由受光器接收。当红外脉冲射束被遮断时就会发出警报。由于只有物体遮断红外射束时红外技术探测器才会引发警报，对于蓄意侵入者而言，很容易跨越或规避，因此其防护等级较低。同时红外对射或微波对射易受地形条件的高低、曲折、转弯、折弯等环境限制，也不适应恶劣气候，容易受高低温、强光、灰尘、雨、雪、雾、霜等自然气候的影响，误报率高。振动光缆受外界的影响较大，行人或道路上所产生的振动容易引起其误报，且在某些特殊的地形与环境中不能使用[1]。泄漏电缆的造价较高、施工复杂，雷雨天易产生误报且不能定位入侵具体发生地点[2]。电子围栏、电网等方案有一定人身危害性。

上述现有周界安防系统除各自存在自身的缺陷外，还存在共同的缺点，即所使用的探测设备均为外接设备，供电与数据通路分离，增加了材料成本和施工成本，且外接设备的固定位置与所处空间需要特殊设计，并在放置好后不易调整与挪动，因此使得周界安防系统缺乏足够的柔性[3]。

由此可知，周界安防行业需要一种能提高周界安防系统柔性及管理准确性的装置，以满足日益多样化的安防需求[4]。

2 智能入侵探测技术

智能入侵探测技术是一项全新的传感技术，该技术由智能探测线缆构建，每条线缆内置大量微型自适应微波收发芯片，具备无线射频收发和有线信号传输功能，概念图如图1所示。每个微波收发芯片以毫秒级的极短周期发射传感探测信号。

图1 智能探测线缆

两条平行部署的智能探测线缆，能够形成密度极高、相互交叠、立体空间的自适应微波阵列，通过微波信号收发在空间构成传感探测场，智能传感非法入侵并定位入侵点。

智能入侵探测技术主要优点有：本质安全、传感端无源、不受电磁干扰影响，特别适用于易燃易爆的环境；抗腐蚀，能在恶劣环境下工作；灵敏度高，具备信号识别分析功能，误报率低；监测距离长，敷设方式简单，无监控盲区，适用于各种介质与形状的周界监控。智能入侵探测技术与传统入侵报警技术的特点比较如表1所示。

表1 现有技术对比

3 工程方案

3.1 总体方案

如图2所示，本系统建设分为监控中心、机房和周界三个部分。

图2 总体方案

（1）监控中心需要部署监控终端，安排监控值班人员进行7×24 h的监控，一旦系统传感到非法入侵，会发出声音并在监控视图中立即上报入侵位置，此时值班人员便可指挥哨兵去具体周界位置附近进行非法人员的驱离。

（2）机房部署本系统的核心服务器和智能分站，其能够7×24 h实时采集周界的传感数据，智能地进行联合分析、干扰过滤、传感定位入侵事件，将准确的入侵告警上传至监控终端。它还能够不间断地对整体系统的可用性进行实时监控，如下属设备发生故障，其立即产生设备告警；一旦设备恢复正常，则撤销设备告警。

（3）围墙需要部署智能探测线缆，组成自适应传感阵列。该阵列由时间连续、互相交叠的无线信号组成全方位、立体、无缝隙的周界传感墙，一旦有人闯入智能探测线缆范围内，传感信号会立即上报核心服务器，触发告警。

3.2 系统部署架构

本系统部署时，分为机房区域、监控中心/监控终端、周界/监控区域，其中：

（1）机房区域包括电力接入、空调系统、防火系统、机柜设备、IP网络设备（路由器、交换机等），其中部署：智能管理平台、入侵行为智能识别服务器、智能探测系统分站，由光纤或网线接入IP网络。每台智能分站需提供220 V交流电力供应。

（2）监控中心配置监控用大屏展示和桌面监控终端，其可部署于：集中监控中心，负责监控系统所管理的所有周界的情况；监控分中心：在防区组/监控区域部署监控终端，负责监控本监控区域或防区组的周界情况。

（3）周界/监控区域：在外围周界部署智能探测线缆，通过延长线接入智能探测系统分站。

周界系统部署架构如图3所示。

图3 部署架构

智能探测线缆具有无线传感、准确定位、数据通信、智能分析四大技术能力，能够在非常密集的间距内发射和接收无线信号，通过智能探测线缆组成无线传感阵列，具有全方位、立体、不可见的特点，任何物体穿越这道智能线缆时，都能够被感知到。

无线传感的数据通过智能探测线缆以有线传输的形式实时发送给分站，分站通过光纤实时转发数据给服务器，服务器缓存智能线缆所有的波形特征，根据敏感度参数，过滤小动物、树木随风摇曳等干扰，分析人员闯入事件，在终端展现告警。

3.3 运行结果

在围墙上安装智能入侵探测警系统后，达到以下效果：

（1）非法入侵报警：人员靠近围墙或翻越围墙时，系统能及时发现，向值班人员发出报警，并提示入侵人员的入侵位置，精度在10 m左右；

（2）联动视频监控系统：当周界报警系统发现入侵目标时，可自动联动附近的摄像头拍摄入侵人员；

（3）具备任意划分防区的能力，最小防区可以达到25 m；（4）具备识别我方巡查人员的能力；

（5）具备安装简单和维护方便等特性；

（6）具备设备自检能力，能把自检的结果上报给管理平台，可以输出自检报告，方便技术人员查看。

4 结语

试验数据表明，智能入侵探测系统比其他安防技术误报率低，安装便捷，适用于各种形式的围栏，可实现无死角的防范；前端无源设计更适用于野外以及防爆环境。结论认为，该技术适用于任何户外恶劣环境的周界设防，随着“科技强军建设工程”“3111工程”等理念的推行[5]，智能入侵探测技术将在智慧安防等领域发挥重要作用。