做好博物馆展厅空间安全防护工作的探讨

张弩

摘要：博物馆是典藏和展示文物的重要场所，文物是不可再生的，所以博物馆必须通过人力防御、物理防御和技术防御相结合，保护文物的安全。其中，入侵报警是技术防御的重要环节之一。在入侵报警系统中，将多普勒微波技术与被动红外探测技术相结合的探测器应用于空间防护，其探测效果好，无虚警，能满足博物馆实时性和准确性报警要求。而针对设计阶段关键环节的研究与分析得出的入侵报警空间防护的优化方案，亦对今后实践有借鉴意义。

关键词：博物馆多普勒微波探测技术被动红外探测技术展陈空间防护设计

中图分类号：G264    文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2021）11（c）-0000-00

Abstract： Museum is an important place for collecting and displaying cultural relics. Cultural relics are nonrenewable. Therefore， the museum must protect the safety of cultural relics through the combination of human defense， physical defense and technical defense. Among them， intrusion alarm equipment is an important technical means of technical defense. In the intrusion alarm system， the detector combining Doppler microwave technology and passive infrared detection technology is applied to space protection. It has good detection effect， no false alarm， and can meet the real-time and accurate alarm requirements of the museum. The optimization scheme of intrusion alarm space protection obtained from the research and analysis of the key links in the design stage also has reference significance for future practice.

Key Words： Museum; Doppler microwave detection technology; Passive infrared detection technology; Protective design of exhibition space

該文以博物馆展厅空间防护为例，介绍入侵报警空间防护设计的全过程，对关键技术环节进行了详细说明和经验总结，分析和讨论了双鉴探测器技术的优缺点和应用，以为相关的研究和实践提供参考。

1现代博物馆的防护体系

为了保证藏品的安全，现代博物馆需要一套安全、稳定、高效的综合管理系统。该体系至少应包括： 视频监控系统、入侵报警系统、门禁系统、电子巡查、声音复核、系统联动控制、电子对讲系统等。在这些子系统的基础上配备系统管理平台，将以上各子系统集成在安全风险防范控制系统管理平台中，使它们数据互通、相互协作，这样就能最大程度发挥安防系统综合效能，提升人防的快速响应及分析能力和处置各类紧急突发事件的能力[1]。

在现代化博物馆中，安全技术纵深防护体系由多重“防线”构成，而空间防护零漏报、低误报、精准定位的要求[2]。为了减少误报造成的人防资源浪费，入侵报警系统还需要与视频监控系统配合，将报警事件的现场联动视频作为甄别手段，更准确地判断现场情况，提高报警的有效性。当真实入侵问题行为方式发生时，通过进行报警系统联动现场视频清晰观察到入侵事件，值班工作人员可以按照预案做好对入侵事件的实时处置及事后追溯。

2 博物馆入侵报警空间防护中主要运用技术

安防系统中入侵报警的空间防护技术多种多样，主要以下几种技术。

2.1多普勒微波探测技术

微波探测利用微波多普勒效应来探测一个区域内运动物体的存在[3]。通用微波探测器会持续进行发射微波，并接收反射回的微波信号，根据不同时间差求出目标物体的运动速度与距离的位移。当探测区域内的目标移动时，原始发射信号和反射信号之间的频率存在差异，从而触发警报，通常称为多普勒效应。探测灵敏度取决于目标的移动速度、大小、反射能量的大小以及与探测器的距离。探测器会根据不同频率进行改变的大小来生成相应工作强度的探测信号。一般来说，探测信号的强度取决于目标的大小和距离探测器的距离。目标越大越短，产生的探测信号越强。

2.2 被动红外探测技术

被动红外探测依赖目标的红外线特征，任何有温度的物体都会产生热辐射，而热辐射光谱主要位于红外波段。如：人体表面温度为27 ℃～36 ℃，其大部分辐射能量集中在8～12 um的波长范围内。物体的红外线能量的大小取决于物体的温度。此外，物体所辐射的红外线能量还与物体的颜色和表面光洁度有关。在相同温度下，物体表面越干净光滑，辐射的红外能量就越少。由上可知，被动红外探测技术设备容易受各种热源、光源干扰;当环境温度与人体温度接近时，探测灵敏度无法达到预期;被动红外穿透力差，人体的红外辐射特征容易被遮挡，不易被探测;被动红外探测距离是一定的当具备红外特征的物体在不同距离上，探测的有效性也不同[4]。

3展厅空间安全防范设计

展厅空间技术防范措施的设计是一个难题，现代博物馆为了满足展览的艺术效果，往往采用非常规的结构设计，而文物展示方式则是为了满足展览的艺术效果，有些博物馆会采用“裸体展示”的陈列方式，因此，现代化博物馆的安全防范需要建立纵深防护体系。首先，必须进行现场勘察后才能进行设计，对空间防护区的总体情况、装饰图案、墙体材料、温度、湿度和光环境等实际应用情况进行全面把握，以满足设计原则和设计要求。现场踏勘完成开始研究、制订设计方案。方案制订时应在国家相关规范框架下进行规划设计整体纵深防护和局部纵深防护。设计中的各种探测器往往有不同的工作原理。为了使各种探测器在任何情况下都能发挥其特定的作用，最好是对设备的实际环境进行现场测试，并在实际环境中验证设备的工作状态，以便及时纠正设计，保证空间防护区探测的有效性。

3.1展厅内探测设备选型

红外被动探测定位技术以其隐蔽性好、工作距离远、抗干扰能力强等特点[5-8]，根据現场设备验证结果，明确了警戒范围大小、保护对象的重要程度以及防护对象的特点和性质。针对展览空间防范在非展览期间防人进入区域内的设计要求，主要采用移动探测、微波探测、被动式红外线探测技术的混合式探测防入侵报警装置（俗称：双鉴或三鉴）。

双鉴探测器选型所需要关注的两个问题：（1）楼层净空的高度;（2）设备支持最大安装高度与探测覆盖面。假如设备采用顶部安装的方式，当建筑层高大于3.6 m，应选择安装高度比较宽泛的设备;当建筑层高小于3.6 m，可选择性价比较好的设备，只有这样才能达到成本与有效性的平衡点。

3.2厅内探测覆盖面设计

前文提到，双鉴探测器的探测效能是由温度、速度、覆盖面三方面共同决定。在点位设计选择上应注意：（1）展厅中安装有各种色温的光源，设备需要保持至少0.5 m的间距，尤其是高亮的荧光光源适当增加间距;（2）遮蔽朝向室外有快速移动方向面，微波能量可能穿透非金属墙壁;（3）测量设备安装高度，计算探测覆盖面，设备在安装高度为5 m的情况下，最大探测区域为直径16 m的圆形区域，但是13～16 m之间的边缘探测区域内灵敏度较差，不容易触发报警。

在空间防范中为避免如上情况出现，确保有效覆盖探测，设计上将借鉴蜂窝布局理念，对单个设备探测覆盖面积进行计算， 使用“点-线-面”方法中“点”的计算。根据覆盖范围大小不同，将探测区域内分成若干个正内六边形，可以使用最少个结点覆盖最大面积的有效探测区域，同时也保证了双鉴探测器轴线与警戒区成45°夹角的最佳探测角度。在安全防范平台中电子地图形成二维和三维两种态势，二维态势主要用于从全局上掌握整体态势，三维态势主要用于重点防御方向和指挥调度命令，重点细化显示局部态势，实现全景态势生成与显示[9]。这样既节约人防投入，又满足了技防对空间内全覆盖防范的要求。

3.3优势与弊端

双鉴探测器是由微波探测器和被动红外探测器两种技术结合在一起，它们的工作原理是分别对探测目标对象的移动位置和温度进行探测，两种探测器在探测方式上的不同能够互相弥补各自的缺点，通过两种技术的相互验证可以大大降低误报率，提高探测精准度。

随着科学技术的发展，双鉴探测器得到广泛应用，设备较之前下降了不少，体积也在向着高度集成一体化发展。设备品牌选择多样化，较之前这一领域的产品大多被洋品牌垄断，随着发展不少的国产品牌设备投入市场，品质也不断地提升。

然而，双鉴探测器有着发动行业革命级别的技术优势，但一些弊端也确实存在，客观上需要认真去看待。在不同安装高度上有着不同的探测效能。大部分设备最大安装高度为3.6 m，在高净空环境下这些设备就有局限性，而能满足高净空吸顶安装的设备选择相对于较少，价格也相对于较高。

从双鉴探测器一些遮挡实验结果来看，对于一些采用特殊遮蔽手段或移动速度很慢的目标，探测器无法做出报警，在这种特殊情况下，需要采用其他探测手段补齐短板或者隐蔽设计设备。

4结语

综上所述，博物馆展厅空间安全防护，无论是纵深防护设计还是空间防范设计，在设备选型时都要做到因地制宜，要根据展厅环境和技术特点综合进行考虑，发挥设备的最大价值，利用设备各自不同的特点和优势，相互补短，从多个方面保障文物安全，满足博物馆展厅安全防范的需求。

参考文献

[1] 朱敏.中小型博物馆的数字化博物馆建设探析——以常州博物馆为例[J].东南文化，2020（3）：183-188.

[2] 杨晨，李金波，王蓓.多维三鉴复合传感探测技术在高速铁路周界安防中的应用[J].中国铁路，2018（10）：85-89.

[3] 成军昌.基于微波感应的动态目标探测技术研究[D].西安：西安工业大学，2018.

[4] 徐文斌，陈伟力，李军伟，等.采用长波红外高光谱偏振技术的目标探测实验[J].红外与激光工程，2017，46（5）：94-100.

[5] 臧胜，张小朋.论博物馆建筑智能化系统设计要点[J].东南文化，2018（4）：112-116.

[6] 李炎斌.海上世界文化艺术中心博物馆安防设计[J].智能建筑电气技术，2017，11（1）：81-85.

[7] 唐祎俊，何衡湘，邓洪峰.一种基于红外被动探测的多目标定位方法研究[J].红外技术，2019，41（3）：279-283.

[8] 刘欣博，刘帆，曹枚根，等.区域输电线路共享铁塔搭载天线信号覆盖及资源评估[J].浙江电力，2020，39（11）：9-15.

[9] 娄占磊，杜娟，雒崇安，等.重要机构周界防御系统方案设计[J].物联网技术，2020，10（7）：91-94.