智能區域入侵防護系統研究

劉 偉

(上海中鐵通信信號測試有限公司，上海 200436)

1 概述

隨著國內經濟社會的高速發展，國家社會財富不斷累積增加，如何有效保障生命財產安全成為一個非常重要的問題。人們對于安全的重視，也讓各種各樣的人防物防系統在社會生產生活當中得到了廣泛應用。在一些需要重要保護的區域，如軍事區域、飛機場、監獄、金庫、博物館、發電廠、油庫、通信基站、配電站等，為了預防各種非法入侵和盜竊破壞活動，有效保障人員財物的安全，傳統的安全措施是在這些區域的外圍邊界處設置一些物理屏障或阻擋物（如柵欄、圍墻、鋼絲網、電網等），安排保衛人員加強巡邏，同時裝備一些安防設備(如視頻監控或電子圍欄等系統)來加強防護區域的安全保障。在目前犯罪分子學會利用先進的科學技術，犯罪手法更加復雜化、智能化、多樣化的情況下，傳統的安全措施己難以適應重點區域安全保衛工作的需要。而人力安全巡邏防范措施往往受天氣、時間、地域、人員素質和精力等因素的影響，亦難免出現漏洞和失誤。普通的安防設備容易受天氣、光線、動物等多種因素影響出現誤報警、漏報警和不報警的情況，而在鐵路、石油、電力等行業存在防護區域多、量大的特點，通過人工視頻監控巡檢也存在工作量大、效率低，很難快速有效的發現和解決安全問題。

因此，研究開發自動化的、先進的智能區域入侵防護系統就成為一種非常必要的安全措施，通過探測防護方法的多樣化、智能化來快速有效的檢測出入侵危害行為，系統一旦在防護區域內發現入侵者，可立即向監控人員發出告警，類似一道人眼看不見的電子圍墻，有力保障重點防護區域人員財產的安全，避免傳統安全措施的各種缺點，并可以在多個行業進行推廣應用，提高社會經濟效益，維護社會和諧穩定的生活環境。

2 智能區域入侵防護系統構成

2.1 設計原則

1）實用性

系統能夠避免人工巡查和傳統安全設備的使用缺陷，實際滿足用戶對安全實時檢測的要求，設計合理，結構科學，切合實際，使用方便，能有效的提高工作效率，保障用戶的安全防護要求。

2）創新性

系統可以通過前端多種入侵檢測方式和后端綜合分析軟件進行配合，來做到入侵信息的實時性、準確性以及自動化統計分析，直接提高系統維護和信息統計的效率，節省大量的人力和物力資源。

3）可靠性

系統應可通過多種方式來實現對入侵行為的檢測和現場環境的實時監控，大幅降低告警信息的誤報率，提高工作效率，且攝像機自帶紅外功能，可實現24 h 現場監控告警，可靠性高，提高重點區域的安全防范水平。

4）可擴展性

系統應采用模塊化設計，系統規模和功能易于擴充，系統軟件具有升級能力。需要擴展時根據用戶提供的需求直接增加或減少設備，更新配置即可使用，不再需要做軟硬件方面的重新改動。

2.2 系統應用架構

智能區域入侵防護系統是采用數字監測技術、以太網通訊技術、語音技術和遠程管理技術等多種先進技術的綜合性業務應用平臺。從系統結構類型上可分成監測資源、IP 傳輸網絡、監控中心和監控終端4 個組成部分，監測資源是系統前端各站點采集得到的現場信息，傳輸網絡是連接系統各部分之間的媒介，監控中心是系統的信息采集處理和分析平臺，監控終端是系統的信息服務對象。

監測資源：具體體現為遠端站點的信息探測采集前端，包括單站防護區域內的設備資源。

IP 傳輸網絡：傳輸網絡依托光纖專網，是建立在專用通信設備之上的IP 數字網絡。

監控中心：監控中心是指由系統管理人員管理和使用的，具有實時監視、前端錄像存儲、告警處理、電視墻控制顯示，系統權限管理，前端設備控制等功能。

監控終端：監控終端包括各監控中心工作人員和其他相關職能部門用戶所使用的終端設備，用戶通過監控終端設備實現對系統資源的訪問和控制，終端用戶的行為必須受到系統管理人員的管理和授權。

2.3 系統組成

智能區域入侵防護系統主要由單站防護設備、IP 網絡傳輸通道、監控中心3 個部分組成。系統組成如圖1 所示。

圖1 系統組成圖Fig.1 System composition diagram

監控中心設備主要包括監控終端、管理服務器、存儲服務器、大屏顯示系統設備等組成，是整個系統的核心部分，主要的信息采集與分析工作在監控中心進行，所有前端站點的監測數據都需要匯總至監控中心。當前端的安全設備采集到的監測數據通過IP 網絡傳輸至監控中心后，管理服務器對采集到的監控數據進行匯總分析，而系統管理人員可以按照時間、告警方式等多種不同的組合來應對不同的區域防護特點，當發生入侵行為時，站點防護設備將監測數據發送至監控中心，系統軟件發出告警提示，管理人員根據告警提示查看告警信息和現場情況，然后根據相關規定來進行對應的事件處理。系統采用智能化的分析技術，告警信息的采集、傳輸和分析處理全部自動進行，監控人員不需要用人工去進行視頻監控的逐項排查，直接針對出現的告警信息按照規定進行處理即可，大力降低工作內容，提高工作效率。

IP 數據傳輸通道實現視頻、音頻、報警、數據等信息在網絡上的有效傳遞和交換。視頻／音頻信號采用H.264／MPEG4／MPEG Layer2 編碼，符合TCP/IP 協議標準，通過以太網接口發送到網絡上傳輸，整個系統構架在局域網平臺上，實現整個系統全數字化的網絡傳輸及控制。

單站防護區域設備主要作用是對防護區域內的入侵危害行為進行實時性的24 h 不間斷探測，一旦檢測到相關動作，則將現場監控數據立即通過IP 網絡傳輸至監控中心服務器進行存儲和分析。主要包括以下設備。

高清攝像機：負責采集現場區域音視頻數據并通過傳輸網絡傳輸至監控中心，帶紅外攝像功能，在夜間也可提供清晰的現場視頻圖像。

照明設備：負責現場防護區域內的燈光照明功能，當有入侵行為發生時，可以接收系統的聯動控制信息自動開啟照明功能。

振動光纖探測設備：安裝于防護區域地下的光纖探測設備，當有物體經過產生振動時會發出報警信號。

語音對講設備：監控中心人員可以通過此設備與現場進行雙向音頻交流，在確定發生危害行為時可以遠程對現場進行喊話驅離，及時制止危害行為。

電子圍欄設備：安裝于防護區域周邊圍墻上，當有物體翻越圍墻時發出告警信息。

光波對射設備：使用紅外或微波進行入侵行為探測，當有人穿過防護區域時，自動發出告警信息。

門禁管理設備：對防護區域的人員進入進行有效控制，未經授權的人無權進入相關區域，相關出入記錄均記錄在案。

聲光電報警設備：在發生入侵危害行為時，接收監控中心發來的控制信息發出大分貝聲音和光線對非法入侵人員或生物進行警告和驅離動作。

單一的探測設備容易受天氣、環境、人為阻斷等多種因素的干擾發生故障，會產生誤報警、漏報警、無效報警等問題，所以采用多樣化的探測方式，管理人員可以根據不同區域的特點按照不同的時間段進行多種監測方式的組合來進行現場環境的安全防護，做到沒有漏報警、最大程度降低誤報警的要求。

3 系統軟件組成

系統軟件采用B/S 架構，服務器端位于監控中心機房，客戶端位于相關職能部門和監控中心，客戶端采用用戶名加密碼的方式進行登錄驗證。系統主要包括前端數據采集，數據傳輸，后臺數據存儲與分析，用戶端告警提示等部分。當發生疑似入侵行為時，觸發事件現場多種設備告警，系統自動對入侵視頻圖像進行智能分析，同時進行錄像存儲，結合其他設備上傳的數據，如確認入侵行為發生，上傳告警提示至管理終端，同時在服務器端存儲，管理人員視現場情況進行喊話驅離或通知安保人員進行對應處理。系統軟件架構如圖2 所示。

圖2 軟件架構圖Fig.2 Software architecture diagram

4 系統主要功能

智能告警功能：系統可以對現場環境進行入侵行為檢測并分析告警的功能，檢測方式可以按照實際需求采用時間和多種方式結合的方式，降低告警信息的誤報率，提高工作效率。

設備監控功能：系統可對現場設備進行實時監控，當離線、故障或有告警信息時，系統會進行實時顯示。

存儲功能：系統可對有入侵檢測的視頻進行實時存儲和查看功能，并可對現場視頻進行24 h的錄像存儲和調看。

實時監控功能：系統可對現場環境進行實時的視頻監控查看。

告警喊話功能：當發生入侵告警時，系統可遠程對入侵現場進行喊話，達到告警和驅離入侵的目的。

管理功能：系統具備分級化管理，在用戶等級權限分級管理的同時，還能按照實際的管理方式進行分區管理，可針對不同權限對相關區域設備信息進行增加、刪除、修改等操作。

圖像智能分析功能：系統可以對視頻監控圖像進行多種異常行為的自動化智能分析，如入侵、停留、移動遮擋等，在防護區域數量大的情況下，極大的降低監控人員的工作量，提高工作效率。

5 結束語

智能區域入侵防護系統基于嵌入式系統平臺的智能視覺分析技術，綜合利用多種入侵檢測報警設備和安全防護設備，智能化的后臺分析處理技術可以最大程度的避免傳統安全設置的檢測告警缺陷，降低人工工作強度，提高工作效率。系統不但可以實現多種類型終端入侵檢測報警，并且可以實時查看告警監控畫面、對入侵目標進行及時定位跟蹤、對越界行為進行聲光示警及喊話驅離等智能化創新功能，對入侵事件能夠及時遏制，從而最大限度的將損失降低到最小。

智能區域入侵防護系統所具備警戒范圍廣、誤報率低、威懾阻嚇力強等特點，使得它可以廣泛應用于石油、電力、鐵路、水利等多個行業的重點區域防護工作，系統在發生入侵行為時能第一時間發出警示，并能及時告知安保人員趕往案發地點進行處理，從而使入侵者未真正實施不法行為前就終止犯罪，將損失降低到最小，有效保障人民的生命財產安全。