重要機構周界防御系統方案設計

婁占磊　杜娟　雒崇安　劉杰　薛英博

摘 要：政府機關、軍事基地等具有特殊使命的重要機構，均代表著國家利益，為保證此類機構的安全，保障其經濟及軍事活動，必須進行周界有效警戒防衛。目前，此類警戒防衛主要依靠物理隔離、人力巡邏以及視頻監控等簡單技術手段，在重要目標警戒過程中缺乏高效可靠的警戒防御系統的支撐，新興的低慢小目標難以被現有探測設備發現。文中所設計方案主要通過建立入侵探測報警與處置方案聯動的系統，依托網絡結構及各種探測設備數字化集成，綜合運用多種技術手段，構建一個數字化、智能化、多層次、多種防護技術疊加的閉合式電子圍欄，實現高級別的安全防范體系。

關鍵詞：周界防御;警戒防衛;立體覆蓋;電子圍欄;安全防護;系統設計

中圖分類號：TP393.08文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2020）07-00-04

0 引 言

本系統通過“點、線、帶、面”的方式建設覆蓋要地周界的監控系統，以視頻監控、報警聯動、移動巡查、物理障礙為主要防御手段，結合智能分析、信息網絡、GIS、衛星導航等技術手段，通過環境網格化、管理精細化、技術冗余化、處置智能化、系統集成化、圖像全息化、警種協同化、場景仿真化、服務人性化、應用實戰化的建設，在要地邊界設置三道警戒線，構筑一道視頻墻，編制一張監控網，通過遠中近/點線面/大中小/全方位動靜結合的立體設計，構建一個數字化、智能化、多層次、多種檢測技術疊加的閉合式電子圍欄，全面實現對要地安防的有效管控。

1 設計原則

采用物防、技防相結合，探測、防御相協調的原則，實現防御的縱深性、均衡性和先進性，滿足系統的可靠性、安全性和電磁兼容性。

（1）防護的縱深性

為了達到系統的防御目的，在要地周界防御系統設計中，采用縱深防護，為對象設置層次性的周界。依據防御等級及要求選擇不同的防護手段，實現對不同目標對象的分層防護、立體防護，以提高系統防護水平，提高系統的探測、響應及延遲能力，從而達到安全防護的目的。

（2）防護的均衡性

要地防御系統的防護水平不取決于單個設備、系統及部位的防護能力，相反防護均衡性才是重中之重。系統采用的盲區補償方法有盲區交叉覆蓋、拐角補償等方法對盲區及探測薄弱區域進行補充。

（3）系統的安全性

系統的安全性包括系統對環境及人的安全和設備自身安全兩個方面。在系統設計中，主要從設備的選型上保障系統的安全性，系統采取數據加密技術;探測防御設備具有防拆、故障等報警功能;前端防御設備采用分級防雷及可靠接地實現系統的防雷保護。

（4）電磁兼容性

系統的電磁兼容性體現在系統對外界的電磁干擾及系統抗外界電磁干擾兩方面，在工程中通過采用屏蔽線、動力及信號線纜分管敷設，設備屏蔽罩等手段實現系統的電磁兼容性要求。

2 體系結構

系統設計采用“靈活配置、立體覆蓋、全面感知、有效監管”的設計理念，實現“晝夜監控、光電互補、全面覆蓋、智能預警”的一體化防御系統，完成全信息雙向交互，無盲區立體監管，實現目標探測警戒、目標融合處理、綜合態勢處理等功能，全面提升要地的防御保護和預警響應能力。以業務和管理需求與實際應用為出發點，圍繞監管對象，以信息準確定位、態勢全面展現為基礎，發展應急/作戰指揮管理，也可為領導決策部門提供信息化、體系化的信息指揮系統。

要地防御系統總體邏輯架構包含三個層面，分別是：前端感知層、數據處理層、平臺應用層。其中，系統建設核心內容的三層架構將監控需求和監管數據信息通過前端的感知采集層收集之后，經由數據中心進行前端感知數據的融合處理，并傳輸至平臺應用層進行數據展現，聯網平臺層作為信息資源的應用系統，將以服務支持層為依托，集成信息，進行后臺的數據監控利用，為上層的智能應用層提供數據來源和計算基礎，如圖1所示。

（1）前端感知層

前端感知層是各類型前端探測警戒設備，主要有以下幾大類。

針對空中目標，可以由監視雷達、中遠程光電偵察設備構成中遠程探測網，由應急偵測車、巡查無人機構成近程探測網;

針對地面目標，可以由監視雷達、中遠程光電偵察設備構成中遠程光電探測網，由周界防護系統構成近程探測網，由出入口管理系統構成要地防護的最重要屏障。

（2）數據處理層

數據融合處理層實現系統集成、信息集成、通信集成的“三合一”集成。

硬件集成包括前端感知系統、移動監管系統及其終端、多網合一系統、數據中心與指揮大廳等所有硬件系統的互聯互通，實現高度集成。

軟件集成包括現有智能分析系統、數據中心軟件之間的互聯互通、互操作。

信息集成包括源自前端探測感知等多種信息源的音頻、視頻圖像、陸圖、定位數據等多種異構信息的集成，實現數據的共享和重用，為大數據分析和應用奠定基礎。

（3）平臺應用層

要地系統指揮平臺及數據中心是要地防御系統的大腦中樞，將要地安防內部所涉及到的多種數據源融合起來，如視頻監控、智能感知、移動巡查、立體周界、緊急報警、協同聯動、應急指揮等，并提供標準化的第三方接口，可將信息化建設中涉及到的政務系統、信息化安全體系等系統進行無縫的接入，達到數據共享、資源共享的目的。

3 系統組成

要地防御系統主要是各類型前端探測警戒設備的集合，包括探測警戒子系統、周界防護子系統、出入口管理子系統等。

3.1 探測警戒子系統

針對遠距離目標難發現、不易控制等安全防御難題，通過裝備組網，系統集成多波束雷達偵測技術、光電探測技術，利用多種監測手段及方式，構成綜合、立體、實時、動態、全天候探測警戒子系統，實現對地/空目標的防御管控，如圖2所示。

（1）探測警戒子系統業務處理流程

①雷達發現目標：目標進入雷達覆蓋范圍內，雷達會實時掃描，當有目標穿越預設的警戒線，或者進入警戒區域內，雷達聯動GIS電子地圖并進行告警。

②光電聯動跟蹤：光電轉臺收到雷達及GIS地圖的目標信息，將自動轉向目標所在位置，通過視頻模式識別，判斷目標性質（人、動物及車輛等），并對目標進行跟蹤。

③警情現場處理：當監控系統發現可疑目標后，會根據目標的行動軌跡判斷該目標出現的下一位置，并聯動近程視頻監控，同時系統自動報警，監管人員收到告警信息，通過跟蹤視頻判斷是否為可疑目標，如果認定為可疑目標，迅速向指揮中心匯報情況，由指揮中心統一指揮調度人員處置，可出動應急偵測車、巡查無人機等趕赴現場處置。

（2）系統具備的技術特點

①高度信息化：系統既可單臺套使用，也適合多臺組網，通過網絡、光纖方式與其他系統配接，實現信息共享，達到防區空域的全覆蓋的能力。

②模塊化設計，裝備加載平臺靈活：既可配置在車輛上使用，也可固定在陸地上使用;裝備能全天候執行任務，不受氣候和環境條件影響，維護方便。

③實現復雜背景下低慢小目標探測技術：系統通過采用動目標雷達的數據處理算法，實現在復雜背景下對低速運動/

飛行的小型目標進行有效探測，實現對某一地/空域內運動/飛行目標的監測、預警。

④實現低虛警、高檢測率技術：系統通過采用新設計的動目標提取算法實現檢測率和虛警率的折中，在現有動目標雷達系統中改進硬件電路，配合算法實現對各種速度、各種類型目標的檢測，降低虛警率。

⑤實現對雜波干擾的抑制技術：系統通過核心算法從回波信號中準確提取出慢速目標信息，同時將雜波干擾濾除掉。

3.2 周界防護子系統

周界防護作為要地外圍防御系統的最后一道重要防護屏障，其位置為“重中之重”。系統采用多種技術的防控和預報警設備，包括智能全天候高壓電子圍欄、智能全天候三維立體雷達預警、地埋微震動預警、自動跟蹤高清視頻監控、智能視頻分析等多重安全防范措施，形成全天候立體大范圍的防護及預報警網，如圖3所示。

利用微波、雷達、紅外、智能視頻分析、電子圍欄等技術形成一道“防護墻”，當有人通過或欲通過時，相應的探測器即會發出聲光警示進行驅趕或震懾，同時將報警信號發送至控制中心的報警主機，顯示報警位置，還可聯動手持終端設備進行現場巡查，便于接警人員啟動處警預案。各類報警設備實現冗余化、數字化、信息化、智能化綜合管理。

系統具備的技術特點如下：

（1）全天候：本系統能適應雨、雪、霧等各種惡劣天氣，能有效防止對小動物、落葉等情況的誤報，經過探測器本身的機能、智能控制芯片和集中平臺軟件三重濾除，最大限度地杜絕漏報，消除誤報。

（2）立體防范：本系統綜合多種擁有專利技術的探測設備，可充分發揮單一產品的優勢，避免單一產品的劣勢。紅外、微波、震動、溫度、煙霧等多樣化的檢測手段構建一面立體防范墻。

（3）提前預警：本系統本著預防為主的周界防范理念，從產品選型到技術處理全力拓展防范空間的寬度、深度、高度，并根據實際情況和經驗積累選擇合適的布防地點，以實現提前預警，防范于未然。

3.3 出入口管理子系統

出入口防護警戒網也是保證要地安全的重要屏障，以安全防范和防備突發事件為準繩。所有經過出入口進出的車輛/

人員都采用嚴格控制手段進出，以便安全控制和事后取證，中心平臺可以對出入口防護系統進行統一管理。

出入口管理系統將與其他安防系統互為補充，并相互滲透與融合，增強了外部連接內部的安全防御管理，通過對拜訪的人員進行實時監控，來保障要地內部的安全，能夠準確、詳實、快速、安全地記錄訪客人員的真實身份信息、圖像信息、攜帶物品信息及多方式查詢信息，如圖4所示。

出入口控制系統通常由出入口目標識別子系統、出入口管理子系統、出入口控制執行機構這三個部分組成。

（1）出入口目標識別子系統。通過提取進出目標身份等信息，將其轉換為一定的數據格式傳遞給出入口管理子系統，再與所載有的資料對比，核實目標身份，以便進行各種控制處理。生物特征識別系統是采用生物測定（統計）學方法，通過提取目標人員的某種身體或行為特征，提取信息。主要有：指紋識別、掌型識別、眼底紋識別、面部識別、語音特征識別及簽字識別等。

（2）出入口管理子系統。其是出入口控制系統的管理與控制中心，也是出入口控制系統人機界面，負責接收從出入口識別裝置發來的目標身份等信息，并指揮、驅動出入口控制執行機構的動作，以及出入目標的授權管理、行為鑒別及核準、事件存儲、控制方式的設定、報警處理、系統集成等。

（3）出入口控制執行機構。執行從出入口管理子系統發來的控制命令，在出入口做出相應的動作，利用多種檢測傳感器，實現出入口控制系統的拒絕與放行操作。出入口配備多種檢測傳感器的門禁管理系統和反恐級車輛攔截系統，實現對進出口人和車的有效管理，常見的有車輛迫停、液壓防撞、電動拒馬、車底檢測等設備。

4 系統功能

系統構筑多層次、立體化、數字化、智能化的要地智能探測體系。部署針對空域、地面等不同環境的前端探測設備，針對多類目標進行探測防護，實現對要地周界及相關區域的有效監管。

（1）絆線穿越報警：支持單向、雙向穿越或壓線，可以設置單條或者多條絆線。

（2）區域入侵報警：支持進入、離開、突然出現、突然消失等多種行為，可同時設置單個或多個任意多邊形區域。

（3）人員/車輛進出檢測。

（4）實現對要地周邊無縫監控：通過使用雷達系統，全方位、遠距離和全天候的監控管理，防止外來目標的入侵。

（5）對低空小型無人機窺探目標進行有效防御。

（6）對重點部位重點人員進行有效偵察防衛。

5 結 語

要地防御系統利用多傳感器對預處理和特征處理后獲得的景物信息，如邊沿、形狀、輪廓、方向、區域和距離等進行綜合與處理，既保留了足夠數量的重要信息，又可對信息進行壓縮，有利于實時處理，實現多種類高性能傳感器系統綜合集成。利用多個傳感器提取獨立、互補的特征向量，采取綜合處理的技術途徑，可獲得對目標較為完整的描述，從而有利于提高識別的正確概率，降低錯誤概率，實現信息融合的目標及其行為智能識別與告警。以二維和三維兩種形式生成和顯示要地的全景態勢，二維態勢主要用于從全局上掌握整體態勢，三維態勢主要用于根據重點防御方向和指揮調度命令，重點細化顯示局部態勢，實現全景態勢生成與顯示。以人工智能和信息處理技術為工具，以數據庫、專家系統、數學模型為基礎，通過計算、推理和仿真等手段輔助指揮員制定作戰方案和保障預案。

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作者簡介：婁占磊（1985—），男，河南臨潁人，本科，高級工程師，研究方向為安防系統集成。

杜 娟（1984—），女，河南社旗人，本科，工程師，研究方向為安防系統集成。

雒崇安（1986—），男，甘肅寧縣人，本科，工程師，研究方向為安防系統集成。

劉 杰（1987—），男，河南柘城人，本科，工程師，研究方向為安防系統集成。

薛英博（1984—），男，湖南漢壽人，本科，助理工程師，研究方向為安防系統集成。