周界入侵探測設備的應用分析

□方紅光

周界是實物保護系統(tǒng)防止入侵者非法轉移核材料和破壞核設施的第一道防線，是周界入侵探測系統(tǒng)的控制邊界。對于外界非法入侵的防御開始于探測設備的檢測，它是防止非法入侵的關鍵。因此，周界入侵探測設備設計是否合理、選型是否正確、安裝是否規(guī)范，直接關系到設備正常運行和實物保護系統(tǒng)有效性，關系到核設施的安全。室外的周界入侵探測設備因受到自然、地理環(huán)境、人文社會、現(xiàn)場使用環(huán)境、場地形態(tài)、氣候等條件的制約，選型更加困難，也使周界入侵探測設備衍生出許多種類。因此，在周界入侵探測設備選型時，要根據(jù)設計基準原則、風險等級、現(xiàn)場環(huán)境、設備有效可靠等原則來選擇，這對周界入侵探測設備的設計選型、現(xiàn)場使用和運行管理提出了更高的要求。

一、周界入侵探測設備所面臨的環(huán)境

任何一種周界入侵探測設備都有其適合的運行環(huán)境，不可能單獨有效地運行在所有環(huán)境下。周界入侵探測設備受自然、地理環(huán)境、人文社會環(huán)境、場地環(huán)境、氣候等條件的制約，影響到周界入侵探測設備設計、安裝和使用效果。

(一)自然環(huán)境。植被、小動物。

(二)地理環(huán)境。山地、丘陵、平原、沿海。

(三)人文社會環(huán)境。車流量、人流量、電磁環(huán)境。

(四)現(xiàn)場使用環(huán)境。探測段段數(shù)、探測段長度、隔離帶寬度、附近電磁干擾。

(五)場地環(huán)境。場地形態(tài)、附近交通情況、周界排水溝、公用設施、野生動物。

(六)氣候條件。霧霾天氣、雷電暴雨、溫濕度、最大風力、鹽霧度、冰凍。

二、周界入侵探測設備的特點和分類

周界入侵探測設備的探測效果受到上述諸多干擾因素的影響。在對周界進行防護時，使用部門，運行管理單位一般都會碰到周界入侵探測設備的選型問題。

目前作為周界入侵探測的設備，從技術特點上主要有以下幾大類：一是接觸式入侵探測設備，如：振動電纜、振動光纜、張力圍欄、高壓脈沖電網(wǎng)等，這類設備的共同特點是能夠沿地形敷設與實體圍欄(或圍墻)相結合，通過探測非法攀爬圍欄，當振動(或形變)達到一定閾值，而觸發(fā)報警；二是非接觸式入侵探測設備，如：靜電場、微波陣列、遠距離被動式紅外、泄漏電纜等；這類設備為三維立體探測，不依賴其它物防設施，只要入侵者進入探測區(qū)域，不必觸碰或破壞探測設備前就能發(fā)出報警；三是光電式入侵探測設備，如：激光對射探測器、主動紅外對射探測器；這兩個設備單獨分成一類，主要是因為它們不具備非接觸式入侵探測設備三維立體探測的重要特點，但也不像接觸式入侵探測設備那樣依賴于圍欄(或圍墻)才能完成探測，只要入侵者這段光柵，不必觸碰或破壞探測設備前就能發(fā)出報警。

以上的傳感器因其不同的探測方式，具有不同的適用性和性價比，每種設備的適用范圍和特點請見主要設備的文字描述。

(一)接觸式入侵探測設備-振動電纜。振動電纜屬于接觸式探測設備，可全天24小時不間斷工作，每段電纜采用同一個報警閾值，不能很好地適應圍欄的不同狀況，不具備“點沖擊”識別能力，在較為惡劣的天氣和環(huán)境下，如(風、雨、雪及大型車輛和小動物干擾)無法分辨入侵目標，誤報警較多。對于多邊形不規(guī)格的周界會大幅增加設計量、工程量和工程造價。該設備適合用于居民小區(qū)、商業(yè)設施等安保要求低可靠性的項目。

(二)接觸式入侵探測設備-高壓脈沖電網(wǎng)。高壓脈沖電網(wǎng)屬于接觸式探測設備，觸碰電網(wǎng)即觸發(fā)報警。設備造價較低，同時有很強的威懾作用，探測和延遲融為一體，在產(chǎn)品形態(tài)上，實現(xiàn)了物防與技防相結合。由于人員接觸設備后被電擊，可能因此誘發(fā)入侵者其他疾病，甚至死亡，從而招致法律糾紛。設備安裝后應做好防雷措施，最好在避雷器能夠覆蓋的區(qū)域內(nèi)工作，安裝位置適當，避免電擊傷人。該設備適合于監(jiān)獄等法律明確允許的、并有良好避雷設施的場所。

(三)接觸式入侵探測設備-可精準定位的振動光纜。振動光纜是目前較先進的接觸式探測設備，可精準定位。設備主要由處理模塊、微點光纜及管理軟件組成。當產(chǎn)生非法活動時，被標定報警地點和報警閾值的脈沖信號沿著振動光纜傳送到處理模塊中，處理模塊經(jīng)過標記，將脈沖信號傳送至微處理器。微處理器進行非法入侵活動的識別，經(jīng)過算法優(yōu)化，把它與由雨、風和車輛等環(huán)境引起的噪擾報警區(qū)分開，觸發(fā)報警。

設備具有識別“點沖擊”的功能，經(jīng)過算法優(yōu)化、過濾干擾，有效地排除下雨、刮風及重型車輛等因素的干擾，同時能夠提高探測器的靈敏度和精準度，將報警目標地的位置精準定位在3米以內(nèi)。振動光纜具有報警信號和電源共纜傳輸、軟件劃分防區(qū)、手動調(diào)節(jié)報警閾值等功能，在實際使用中，設備安裝較簡單，降低了安裝難度，但光纜綁扎帶需定期更換，增加了維護的工作量。該設備性價比較高，適用于石化企業(yè)、鐵路民航、科研單位、發(fā)電廠等高可靠性、高安保要求的項目。

(四)非接觸式入侵探測設備-靜電場。靜電場是一種地形跟隨、空間型、非接觸式入侵探測設備。一套靜電場設備通常包括：傳感線(感應線和靜電場線)、非感應性同軸電纜、處理器、終端器、隔離變換器以及裝配硬件。根據(jù)不同的安裝環(huán)境，可以將傳感線安裝在圍欄、建筑物，也可以作為獨立系統(tǒng)單獨使用。

處理器傳輸?shù)皖l信號(9KHz)，并在兩感應線之間形成探測場，感應線將探測場的信號進行數(shù)據(jù)處理。當發(fā)生非法入侵時，設備處理器進行分析處理，達到一定閾值從而觸發(fā)警報。同時，靜電場自動適應在探測場內(nèi)靜止不動的物體；例如：車輛停在能夠干擾靜電場的位置。當車輛首次進入探測區(qū)域時觸發(fā)一次報警，車駛離時觸發(fā)第二次報警。但在車停泊的過程中，由于位置未發(fā)生變化，靜電場自主校準車輛帶來的干擾，并不會減弱對周界的探測能力。該設備具有高探測概率、空間型的特點，在戶外探測設備中具有較高的探測靈敏度，但設備安裝、調(diào)試需專業(yè)人員、易受環(huán)境氣候影響。該設備適合于氣候條件良好、低安保要求的項目。

(五)非接觸式入侵探測設備-微波陣列入侵探測器。微波陣列入侵探測設備的探測原理類似于微波，當非法入侵者穿越圍欄，遮擋微波信號的傳輸、反射而觸發(fā)報警。設備可主動感知探測區(qū)域內(nèi)微波感應場波形變化，為核設施響應力量爭取響應時間。探測線纜內(nèi)部的芯片可在周圍形成一道立體探測、地形跟隨的微波探測場，非法入侵人員改變探測場固有特定并達到一定閾值，從而觸發(fā)報警。該設備具有較強的環(huán)境適應性和智能性，可根據(jù)環(huán)境氣候進行建模并迭代學習，相比于傳統(tǒng)周界探測設備，具有干擾疊加過濾、多點入侵聯(lián)合檢測、數(shù)據(jù)交互等優(yōu)勢，同時易安裝、調(diào)試、可精準定位入侵目標，但在雨霧天氣下，受影響較大，誤報稍多，該設備適合于絕大多數(shù)的較高安保要求的項目。

(六)非接觸式入侵探測設備-遠距離被動式紅外探測器。被動紅外探測器是面型、非接觸式、報警探測設備。被動式紅外探測器主要由報警控制器、傳感器及光學部件等組成。設備可根據(jù)現(xiàn)場使用要求形成一個長約100米，寬約2米的探測帶，在無人進入探測區(qū)域時，感應器感應到的只是外界溫度，有效地消除散射雜波的影響不會觸發(fā)報警，一旦有人體紅外線輻射進來，感應器感應到的是人體溫度與環(huán)境溫度的差異，發(fā)出驟變的電信號，從而觸發(fā)報警。該設備性價比高、安裝簡便、保密性好，在較高安保防護要求項目中，需要與其它探測器配合使用。

(七)非接觸式入侵探測設備-主動式紅外對射探測器。主動紅外對射探測器由多個紅外發(fā)射機發(fā)射光束，遮擋紅外光速即觸發(fā)報警。周界的主動紅外對射探測器采用多組紅外發(fā)射和接收器組成紅外墻。當非法入侵遮擋紅外光束，接收機收到的電信號發(fā)生變化，當達到一定閾值時，觸發(fā)報警。該設備性價比一般，安裝調(diào)試方便，易受雨、霧、煙、沙塵、鹽霧等外界環(huán)境的影響，安裝在環(huán)境氣候較差的場所、需定期清理防護罩，維護工作量較大。在較高安保防護要求項目中，需要與其它探測器配合使用。

(八)光電式入侵探測設備-激光對射探測器。激光對射探測器是視線式、面型的探測設備。設備沿周界安裝，光線穿透力較強，受惡劣氣候影響較小，功耗較低；調(diào)試、安裝、維護方便；可以識別移動物體的大小，探測具有高可靠性；可以通過自動掃描和軟件調(diào)節(jié)自定義防護區(qū)域形狀與大小。激光對射探測器運行相對可靠，受天氣變化和現(xiàn)場環(huán)境影響相對較小，但在探測區(qū)域內(nèi)不能有樹木等植被，也會受到較大的雨、霧、沙、塵的影響。該設備因沒有防御縱深，翻越者很容易跨越防御帶，在較高安全防范要求的場合不建議使用。

三、周界入侵探測設備的選擇運用

由此可見,周界入侵探測設備應根據(jù)現(xiàn)場的使用環(huán)境，選用合適的探測器并考慮可實施性、技術特點、安裝維護的工作量等各種因素。因此，在實物保護系統(tǒng)中同一段防范區(qū)域?qū)追N周界入侵探測設備組合運用時，應盡量選用不同探測原理、互補性較強的探測設備,使整個周界得到均一的探測保護、使多種探測設備發(fā)揮縱深防御的功能，并與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相結合、與周界屏障延遲相匹配，形成可靠、穩(wěn)定、有效的周界入侵探測系統(tǒng)。

通過上述對周界環(huán)境和周界入侵探測技術的闡述以及長期實踐使用經(jīng)驗，可以總結出如下設備選型原則供參考：一是充分了解明確項目需求；二是重點考慮該項目的地理環(huán)境、氣候特征和社會活動的影響；三是評價準備選用設備可實施性、安裝、調(diào)試、維護難度；四是評價方案的完整性(包括視頻復核、報警錄像和遠程管理)；五是評價方案的靈活性，在同一保護區(qū)采用多種探測方式，是否能夠靈活設置邏輯關系；六是平衡項目造價，在以上各條均滿足的情況下，盡量采用非接觸式探測技術。

四、結語

文章通過闡述周界入侵探測設備的技術特點和總結實踐應用經(jīng)驗，對周界入侵探測設備的應用提出了建議，針對不同的技術特點、使用環(huán)境、風險等級、性價比，通過采用不同的探測設備，能夠彌補不足應對復雜氣象條件，提高系統(tǒng)的報警檢測率，充分發(fā)揮周界入侵探測設備的有效性，確保核設施、核材料處于相對安全的保護監(jiān)控下。