主動式警用安防防暴盾牌設計

高曉旭

（中國人民警察大學，河北 廊坊 065000）

0 引言

警用防暴裝備是為警員提供防護，避免警員受到外界刀具、鈍器等暴力傷害的防護器具[1]。防暴盾牌作為警用防暴裝備中的一種，主要用于在鎮暴過程中推擠對方和保護自己，并且可以抵擋硬物、鈍器以及不明液體的襲擊，有效地保護警員。現有的防暴盾牌存在防護性能差、震懾不足、進攻乏力等弊端，已不適應當前日益嚴峻的執法環境。

1 防暴盾牌的起源和發展

1.1 防暴盾牌的起源

防暴盾牌起源于古代戰士行軍作戰時所佩戴的盾牌，盾牌在古代作戰中主要作為一種防御性兵器，用來遮擋敵人的兵器或遠距離的攻擊性武器，是古代的重要冷兵器之一[2]。

隨著現代科技的發展，冷兵器逐漸地退出了歷史舞臺，雖然盾牌在軍事用途上已經輝煌不再，但盾牌在現代警用領域中又煥發出新的生命。為了應對突發事件和極端暴力活動，各級公安機關、武警部隊都配備防暴盾牌，以提高民警和武警戰士的自我防護能力與現場處置能力[3]。當警員面對非法游行、非法聚眾或暴動分子等沖突的違法犯罪行為時，警員使用防暴盾牌既能夠防止犯罪分子投擲的物品對警員造成損傷，警員也可以利用防暴盾牌對犯罪分子圍堵或擠壓等，限制犯罪分子的行動能力，在避免傷亡的前提下能夠有效地對犯罪分子實施抓捕行動，達到文明執法的目的。

1.2 防暴盾牌的發展

當今世界科技日新月異，防暴盾牌的設計也逐漸地融入了更多現代科技的元素和理念。

2007年6月展出了一種新型的國產警用多功能防暴盾牌，其在防暴盾牌的正中位置安裝有強光發射裝置，在夜間能夠用于照明，或者向暴動分子炫目示警，并且還具有電擊、催淚和染色噴口等功能。這種新型的防暴盾牌，突破了傳統盾牌單一的防衛功能，成為了一種以防為主、攻擊為輔、可實施遠近攻防的多功能防暴武器[2]。

還有一種新型防暴攻擊盾牌，其攻擊原理主要采用聲頻定向技術，選擇合適頻率的超聲波，即可得到與原噪聲信號一致的高指向性攻擊噪聲。在警員執行任務的過程中，利用噪聲能夠對非法游行、集會等聚眾人群有效驅散，改變警員執行任務過程中只能被動防御的局面，提高執勤效率[4]。

在國外的警用器械領域中，多功能防暴盾牌也是目前比較主流的研發方向之一。美國警察總署設計研發了一款集防彈功能和可視化功能于一體的盾牌，在盾牌上存在可視窗口，并配合新型的防彈材料，使防暴盾牌既不會影響使用者的視覺范圍，又能夠保證使用者的安全。英國警察國家設計局主導開發了一種折疊型防暴盾牌，能夠將面積和體積較大的盾牌折疊成很小的便攜包，在非使用狀態下便于使用者的攜帶和儲存，也能夠在使用時快速展開，而且防護能力也較好[5]。

在防暴盾牌的材料方面，隨著現代工藝的發展，高強度、低重量的材料也逐漸應用到防暴盾牌的設計領域中，防暴盾牌的制作開始從單一材料向多功能復合型材料轉變，現在的防暴盾牌大部分采用鋁合金、聚氨酸酯、玻璃纖維等強度高、重量輕的材料。目前我國武警的防爆盾牌通常采用聚碳酸酯PC材料和玻璃鋼等材料進行制作。聚碳酸酯是一種熱塑性樹脂，韌性很強，它的抗沖擊性很強，穩定性好，絕緣性能也很好，不易燃燒[6]。

由此可見，多功能、輕便、強度高等性能是防暴盾牌未來的主要發展方向。

2 主動式警用安防防暴盾牌的設計

2.1 整體設計

現有的防暴盾牌存在防護性能差、震懾不足、進攻乏力等弊端，已不適應當前的執法環境，針對于此，本設計將改變傳統盾牌的使用方法和戰術，充分發揮智能化的優勢，增強警察執法戰斗力，最大限度地保護執法人員安全，增強執法力度，提高效率并有效減少人員傷亡及損失。

如圖1所示，主動式警用安防防暴盾牌主要由盾牌本體、放電裝置和信息采集裝置組成，放電裝置能夠釋放電流，信息采集裝置能夠采集暴動分子的身份信息并自動上傳到中心服務器中。

2.2 放電裝置的設計

如上圖圖2所示，放電裝置包括供電單元、檢測單元、判斷單元、升壓單元和執行單元。供電單元對檢測單元、判斷單元、升壓單元供電，檢測單元用于檢測暴動分子與盾牌本體發生碰撞時產生的壓力值并輸出壓力檢測信號，判斷單元預設有基準信號，判斷單元響應壓力檢測信號并對壓力檢測信號與基準信號進行比較，若壓力檢測信號大于基準信號時輸出控制信號，升壓單元響應控制信號后對輸入升壓單元的電壓進行升高并輸出，執行單元將升壓單元輸出的電流進行釋放，執行單元將電流傳遞到暴動分子身上進而電擊暴動分子，從而達到壓制暴動分子的效果。

（1）供電單元。供電單元包括蓄電池，蓄電池向檢測單元、判斷單元、升壓單元和執行單元供電，蓄電池能夠進行多次充放電，更加便于使用。

（2）檢測單元。檢測單元包括壓力傳感器，蓄電池向壓力傳感器進行供電，壓力傳感器固定連接到盾牌本體的表面，當暴動分子與盾牌本體發生碰撞時，暴動分子向壓力傳感器施加壓力，壓力傳感器檢測到壓力后在信號輸出端輸出壓力檢測信號。

（3）判斷單元。判斷單元包括微處理器，蓄電池向微處理器供電，壓力傳感器的信號輸出端與微處理器的信號輸入端通過數據線連接，微處理器內預設有基準信號，微處理器響應壓力檢測信號后，對壓力檢測信號與基準信號進行比較，當壓力檢測信號大于基準信號時輸出控制升壓單元的控制信號。通過在微處理器中預設基準信號并將壓力檢測信號與預設信號進行比較，防止誤觸現象的發生。

（4）升壓單元。升壓單元包括脈沖發生器和高壓發生器，蓄電池向脈沖發生器和高壓發生器供電，脈沖發生器的信號輸入端與微處理器的信號輸出端連接，高壓發生器的信號輸入端與脈沖發生器的信號輸出端連接，脈沖發生器響應控制信號并在信號輸出端輸出脈沖信號，高壓發生器將蓄電池輸入高壓發生器的電壓升高，并在高壓發生器的供電輸出端輸出升壓之后的電流，高壓發生器響應脈沖信號后，高壓發生器的供電輸出端輸出脈沖式電流。高壓發生器輸出高電壓低電流，高壓發生器輸出的電壓一般在幾萬伏特但輸出電流一般在幾毫安，高壓發生器輸出脈沖式的電流施加在暴動分子身上的時間一般不超過三秒，在不容易對暴動分子造成生命危險的同時，起到壓制和震懾暴動分子的效果。

（5）執行單元。執行單元包括金屬板，金屬板設在盾牌本體的表面，金屬板與壓力傳感器的感應端固定連接，壓力傳感器位于金屬板與盾牌本體之間。金屬板與高壓發生器的供電輸出端通過導線連接。高壓發生器輸出的脈沖式電流傳遞到金屬板上，當有暴動分子與盾牌本體發生碰撞并與金屬板接觸時，金屬板將脈沖式電流傳遞到暴動分子身上，進而電擊暴動分子，暴動分子在被電擊的瞬間失去反抗能力，進而便于工作人員壓制暴動分子。金屬板的表面還可安裝多個探針，探針使得電流更容易傳遞到暴動分子身上，增強電擊效果。

（6）其他方面。供電單元還包括自鎖開關，自鎖開關串聯連接在蓄電池的供電輸出端。工作人員通過自鎖開關方便控制金屬板的通斷電，進而降低人員誤觸電的風險。

2.3 信息采集裝置的設計

如下圖圖3所示，信息采集裝置由攝像頭和5G發送裝置構成，在盾牌本體上安裝攝像頭，蓄電池向攝像頭供電，攝像頭的信號輸出端與微處理器的信號輸入端通過數據線連接，攝像頭采集暴動分子的相貌特征并輸出采集信號，微處理器響應采集信號并輸出攜帶有暴動分子相貌特征的識別信號。微處理器還連接有5G發送裝置，5G發送裝置的信號輸入端與微處理器的信號輸出端通過數據線連接。微處理器輸出的識別信號傳遞到5G發送裝置中，5G發送裝置響應識別信號后將識別信號以無線信號的形式進行發送。

5G發送裝置通過信號連接有5G接收裝置，5G接收裝置連接有中心服務器，中心服務器連接有顯示屏。5G接收裝置的信號輸出端與中心服務器的信號輸入端通過數據線連接，中心服務器的信號輸出端與顯示屏的信號輸入端通過數據線連接。

5G接收裝置響應識別信號并將識別信號傳遞至中心服務器中，中心服務器中存儲有個人的姓名、性別、相貌特征、身份證號和家庭住址信息，中心服務器響應識別信號對識別信號中攜帶的暴動分子相貌特征進行存儲并分析，中心服務器將相貌特征與存儲的個人信息進行比對分析，中心服務器對識別信號進行分析后輸出顯示信號，顯示屏響應顯示信號后在顯示屏上將暴動分子個人的姓名、性別、相貌特征、身份證號和家庭住址信息進行顯示，方便對暴動分子的監控并制定相應的應對方案。

3 結語

當暴動分子與盾牌本體發生碰撞時，壓力傳感器檢測到壓力并輸出壓力檢測信號，微處理器對壓力檢測信號與基準信號進行比較，當壓力檢測信號大于基準信號時微處理器輸出控制信號，脈沖發生器響應控制信號發出脈沖信號，高壓發生器將輸入高壓發生器的電壓進行升高，高壓發生器響應脈沖信號后在高壓發生器的供電輸出端輸出脈沖式的電流，金屬板將脈沖式的電流傳遞到暴動分子身上對暴動分子進行電擊，從而方便工作人員壓制暴動分子。此外，該壓力傳感器所釋放出來的電壓參考電棍電壓，符合人體承受范圍，不會對暴動分子造成嚴重傷害，只起到有效控制的作用，不會因此導致暴力執法。

綜上所述，通過本設計，使防暴盾牌具有了智能化的功能，將提高防暴盾牌的綜合性能，同時也增強了警員自我保護和有效控制暴動分子的能力，為提高執法效率，處置事件提供了堅實的物質保障。