一种评判周界入侵告警识别系统性能的方法

刘广建　万扬涛 　魏雁飞等

关键词：周界入侵;指标测试;评判方法

中图法分类号：TP309 文献标识码：A

近年来，走私、非法入境、越狱等突发安全事件在全球范围内频频发生，政府、企业等相关机构需要对机场、铁路、海港、边境等重要交通枢纽和工业区域进行安全防范，以防发生入侵活动，犯罪手段的科技化发展对安全防范系统有了更高的要求。

作为安全防范系统的第一道防线，周界入侵告警识别系统通过技术手段对重点区域、非出入通道周界区域实施24小时监控，遇到非法入侵者自动报警，防止非法入侵。同时，周界入侵告警识别系统能够实时、直观地观察和记录报警现场的实际情况，为情况核实及后续处理提供切实可靠的资料。目前，机场、军工、司法监狱、文保以及轨道交通等领域开始逐步提高周界入侵告警识别系统的投入比例，周界防护正逐渐变成安防体系里最重要的部分。有专家认为，周界防护应该占到整体安防体系预算的50%，至于核电站、核燃料厂等要害场所，周界防护所占比例甚至会大于70%。

根据安装方式和探测范围，周界入侵告警识别系统有以下4种常用类型：空间探测式，如红外对射、激光对射、微波探测、智能视频周界入侵探测系统等;依附围栏式，如振动电缆、振动电缆入侵探测系统等;埋地式，如埋地泄露电缆入侵探测系统等;独立式，如脉冲、张力电子围栏入侵探测系统等。各式周界入侵告警识别系统的原理、技术各不相同，现有评价指标通常具有模糊性，而专家的意见又存在一定的主观性，如何客观评价某种周界入侵告警识别系统的性能尤为重要。

为了有效评价周界入侵告警识别系统的性能，本文提出一种利用指标测试数据加权的方法进行综合评判，通过定量评价指标评定周界入侵告警识别系统的性能，为安防系统的周界入侵系统选型提供理论依据，对国防建设和社会安定都有重要意义。

1指标选择

用户选择周界入侵告警识别系统的主要目的是对周界威胁进行防范，不能漏掉、错失任何一次非法入侵行为，即漏警概率Pfa=0;同时，不能出现误报警或多次误报警的情况。用户关注入侵威胁的定位精度及响应时间——及时发现并尽可能定位入侵地点，便于应急处置。此外，用户还追求系统的平稳性，维护的方便性和便宜性等，避免系统在恶劣天气下不能正常工作、室外裸露部分容易老化等。因此，选择漏警率、误报次数、定位精度、响应时间、平均功耗、工作温度、平均故障修复时间、故障统计等指标以及在线检查功能作为评价指标。主要指标及要求如表1所示：

2测试方法

2.1入侵行为界定

定义为人员企图破坏或翻越围栏等进入设防区域的非法行为，包括攀爬、触碰、持械剪网、翻越等动作，行为包括动作将发生（企图触发）、动作进行中和动作已完成（进入防护区域）。

2.2测试条件

测试一般分为实验室（室内）测试和实体围栏（室外）测试，实验室测试主要进行高低温、湿热、盐雾、淋雨及电池兼容性测试，实体围栏测试主要是将设备布设在实体围栏处，在室外自然环境下进行人员入侵测试。

2.3指标测试

以漏警率指标为例，介绍各评价指标测试内容。

2.3.1定义

非法人员入侵周界围栏，若存在入侵行为，但未触发周界入侵告警识别系统产生报警响应，则认为漏报一次，并统计入侵次数和报警次数。漏警率定义为入侵次数减去报警次数后与入侵次数的比值，即：

2.3.2测试条件

在某个关键区域的实体围栏附近，利用周界入侵告警识别系统对测试人员及入侵人员（可选择人员不少于5人）的入侵行為进行探测告警，结合授时系统、测试软件系统进行分析。

对于周界入侵告警识别系统而言，通常要求其在自然环境条件下可实现24小时连续监测，所以选取高温、低温、雨、雪、风等典型天气分别进行测试。

2.3.3方法步骤

（1）周界入侵告警识别系统加电开启处于工作状态并维持;

（2）单个人员入侵：每人在围栏处选择10个点位，点位间隔不小于15米，入侵时间间隔不小于3分钟，入侵起始点距离围栏不小于10米，每人入侵不少于10次（穿网、翻越自选）。

（3）同时入侵：每人间距不小于15米，入侵不少于10次（穿网、翻越自选）。

（4）分组入侵：每组间隔不小于15米，每组分别入侵不少于20次，同时入侵不少于20次（穿网、翻越自选，顺序随机）。

（5）测试人员观测记录报警现象（包括入侵时间、地点、行为及报警结果、天气状态等数据）。

2.4数据处理

如果人为入侵实施后未触发报警或者报警的时间、位置信息与实际入侵时间、位置超出系统指标要求的，记漏报1次，统计各种条件下入侵次数和漏报次数。

3综合评判

假设有N（假设N=5）家产品进行性能指标测试，为了评价不同产品的性能优劣，利用单个产品的多个评判指标，本文提出了一种赋值加权的方法进行综合评判，通过最终得分高低判定产品优劣。

3.1否决项

系统给出的指标要求如不符合，则直接触发否决项，即不满足指标的最低要求直接出局。如用户关注的漏警率，国标强制要求为零漏警，就是人为入侵一次也不能放过，否则就会造成不可挽回的损失。

3.2单项指标排序

在满足指标要求的前提下，对同一指标按照测试结果进行排序，比如误报次数越少越好，则误报次数少的得分高。其他指标与此类似。

3.3单项指标赋值

将单项指标测试的结果排序后直接赋值，假设误报次数排序为：

依据误报次数定义可知，误报次数越少则产品性能越强，所以误报次数越少得分越高。按照排序赋值的方法将不同量值的指标测试结果换算到同一无量纲的条件下进行比较，便于后续加权计算。

3.4指标权重占比设计

为了综合产品的多个评价指标，可按照用户关注程度设计指标权重，也可以按照专家打分的方式进行设计。用户认为关键或重要的评价指标占比权重应该大，而一般重要的指标权重小。在所有产品均不触发否决项的情况下，本文选择误报次数（Ne）、平均功耗（P）、定位精度（δ）、响应时间（t）、故障统计（Se）进行综合评判。

针对这五项评判指标，参考实际产品的应用场景，本文设计这五项指标权重的百分比分别为：Ne（50%）、P（20%）、δ（5%）、t（5%）、Se（20%）。由此，指标权重系数向量A为：

A=[50% 20% 5% 5% 20%] （4）

3.5综合得分计算

为了最终评价产品的性能，利用权重系数向量A对指标加权，第i个周界入侵告警识别系统综合得分Fi为：

通过式（5）计算系统综合得分后进行评价，综合得分Fi越高说明该周界入侵告警识别系统的性能越优。

4结语

现有的周界入侵告警识别系统多种多样，应用的技术手段各不相同，为了定量评价某个周界入侵告警识别系统的性能，本文首先通过选取五种合适的评价指标，然后设计不同的指标测试方式，最后依据实际工程经验，通过权重系数向量综合多指标性能，实现对周界入侵报警识别系统的性能评价。

作者简介：

刘广建（1974—），本科，工程师，主要研究方向：安防工程。

万扬涛（1993—），本科，工程师，主要研究方向;通信工程。

魏雁飞（1972—），硕士，高级工程师，主要研究方向：数据工程。

白海涛（1977—），博士，工程师，主要研究方向：通信工程。

苗振坤（1984—），硕士，助理工程师，主要研究方向：通信工程。