新型安防探测设备及应用

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　　一、 概述

　　什么是安全防范?安全防范大致分二类，一是周界安全防范，主要是在防护区域的边界利用红外、电子围栏、微波等技术建立一道可见或不可见的“防护墙”，当有非法入侵发生时，探测器检测识别后会发出报警信号，吓阻入侵者的同时，通知安保人员处理特情。

　　安全防范的第二类应用，是区域安防，指的是厂区等较大区域内重点物品或建筑的安全防护，一旦有人或车辆靠近被保护的目标，传感器即能检测到异常发生，控制系统发出报警信号并通知安保人员前往处理。

　　在科技还没有足够发达之前，大多数场所为了阻止非法入侵，都只是在外墙周围设置屏障(如铁栅栏、篱笆网、围墙等)，安排人员加强巡逻。而在当前，犯罪分子往往会采用先进的科学技术，犯罪手段更加复杂化，因此传统的防范手段已经难以适应重点部门和重点单位的安防需要。

　　随着市场需求的不断扩大，各种周界防范技术(如红外对射方案、视频监控方案、泄漏电缆方案、振动电缆方案等等)不断涌现，成为安防领域的重要组成部分，并为社会的安全保障做出了应有的贡献。但受一些客观因素所限，这些技术还存在着一些不足，已经无法满足新形势下对安防系统的要求。为满足业主的实际需求，微波雷达应运而生。作为一种新兴的安防技术，微波雷达在安全防护方面具有其他技术无法比拟的优势，从而得到了行业用户的青睐并快速推广应用。

　　二、 安防解决方案现状

　　安全防范系统按其作用范围和位置，可以划分为二类，周界安防和区域安防。这二种类型既可以单独存在，也可以组合应用，取决于具体应用环境。周界安防的作用在于，沿被保护区域的边界建立一道闭合的“防护墙”，一旦发生非法入侵，安防系统立即报警，提醒安保人员及时处理。而区域防护的特性是“重点”防护，区域安防系统监视整个防区，一旦有人或物体靠近重点目标，系统即发出警告。

　　目前，国内外应用较多的周界安防系统可以分为以下几种类型：

　　① 闭路电视监控;

　　② 光线型：红外对射、激光对射;

　　③ 线缆型：振动电缆、振动光缆、泄漏电缆;

　　④ 微波对射型;

　　闭路电视监控系统(CCTV)是一种重要的安全防范系统，主要由摄像机、监视器、控制平台、录像/回放设备等组成。闭路电视监控系统通常不是作为实时监控手段，而是事后调取录像，追查线索时使用。

　　此外，受环境光线，视角，视场，解析度等因素制约，安防系统中视频监控技术需要其他检测手段配合，才能发挥最佳性能。

　　闭路电视监视系统的主要缺陷有：

　　1. 无法做到实时侦测，通常是事后调取录像，追查线索。

　　2. 无法主动定位入侵点。

　　3. 侦测范围小，受天气、光线影响大。

　　4. 报警算法可靠性低。

　　光线型安防系统中，红外对射是最原始的实现手段，它的工作原理是：在检测区域内成对安装传感器，一发一收，建立一道虚拟防护墙，当有物体穿越，阻断红外线时，接收传感器检出光强变化，输出信号。为降低雾霾的干扰，有些光线型安防系统将红外线升级为激光，效果有所改善。

　　光线型安防系统的缺陷较大，主要有：

　　1. 误报率高，飞鸟，昆虫，飘落的树叶，摆动的树枝等都可能引起误报。

　　2. 防护范围小。由于红外/激光的直线传播特性，光线型安防系统只能建立一个非常有限的探测区域，很容易被入侵者越过。

　　3. 无测距能力。

　　线缆型防范系统是目前比较成熟的产品，主要有振动电缆方案，泄漏电缆方案，振动光缆方案。振动电缆安装在金属护栏上，通过感测压力和形变来感测入侵行为。

　　泄漏电缆则通常是埋入地下约1米，外表不露痕迹，隐蔽性好。这两种方案都没有定位功能，侵入发生时，无法及时确定侵入点，不能及时采取措施制止侵入行为。此外，由于振动电缆对振动敏感，且电缆张紧度随温度变化而变化，因此误报率高，维护成本高。泄漏电缆则存在施工复杂，地面受潮积水后影响系统工作的问题。

　　振动光缆是近几年投入使用的新产品，与上述2种电缆相比，振动光缆能够测距。

　　振动光缆也是安装于栅栏上，防护区域小，易于识别和绕过，这是其不足之处。

　　微波对射传感器是近几年发展起来的新技术，作用原理是在一对传感器之间建立一到有一定宽度和高度的微波墙，一旦有物体穿越，即刻能检测到。微波对射传感器的主要缺陷是不能提供入侵点位距离信息，波束比较胖，应用范围受限制。受地表杂草、树枝晃动影响大，需要定期清理杂草、树枝。

　　区域安全防范系统，目前还没有好的解决方案。受镜头、摄像机视场、摄像机指向等因素制约，视频技术不能提供实时、全区域监控，图像识别自动跟踪报警技术有极大的局限性，尚不能实现较大的室外监视。

　　总而言之，上述防护系统各有优缺点，没有哪一套系统能够独立解决全部问题。

　　三、 新型微波安防雷达

　　市场需求能够促进技术发展。为了弥补上述系统的不足，微波雷达逐渐走进安防领域。随着技术的进步，器件成本下降，原本用于军事领域的微波雷达用于安防已不成问题。

　　新型微波安防雷达采用先进的相参预警雷达技术，实现了对监测区内空间无任何间断全程覆盖，具有体积小、重量轻、可靠性高以及距离盲区小、无速度盲点、高距离分辨力、良好的抗干扰性能等优点。与红外对射系统相比，安防雷达提供的是一个具有一定高度和厚度的连续的微波墙，没有钻越和跳越的可能。与线缆型系统相比，安防雷达不仅能对侵入目标进行定位，而且可以获取监控场景内移动物体的速度、方向、距离、角度信息，24小时无间隙监控。与具有同步变焦激光补光灯的高速球型摄像机配合，可以实现目标跟踪，不仅可以立即定位入侵点位，而且能够获得最佳的图像信息，便于安保人员做出快速响应，从而避免事故发生。

　　微波雷达的工作原理：雷达连续发射电磁波，在探测区域内，电磁波遇到物体反射回来，雷达接收到信号之后经过一系列处理，解调出返回的电磁波中携带的物体距离、速度、运动方向信息并通过通信端口输出，控制主机驱动警灯、警号等设备发出声光报警信号，实现入侵检测报警功能。

　　微波雷达应用示意图如下：

　　上图中，灰色区域为雷达的探测区域，探测范围可达1Km，在此范围内，若有人或物体进入探测区域，雷达发现目标，解算出目标相对雷达的距离、速度和方向后经通信端口送出数据。

　　微波雷达的优势在于，单台雷达可以建立一道连续的具有足够宽度和高度的微波墙，任何具有一定表面积的物体穿越这道微波墙，都能够被探测到。目前实用的微波雷达，探测范围可达1Km级别，用于油库、油田、码头等拥有较大场地的企业安防系统，优势明显。

　　微波雷达的另一个系列，一是具有区域监测能力的微波雷达----电扫描监视雷达，此类型雷达具有一个发射天线，多个接收天线，发射的电磁波遇到被测目标被反射回来，到达不同的接收天线有时间差，通过接收机信息解算，可以测量被测目标的方位信息。这个特性在区域防控方面非常有用，示意图如下：

　　区域检测雷达的另一个分支是机械扫描微波雷达。该雷达是将定角雷达安装在一个可以连续360°旋转的转台上，控制系统驱动雷达按一定方式在需要的角度内旋转，用以监测用户指定区域。与上述电扫描区域监视雷达相比，机械扫描监视雷达的探测距离更远，探测角度更大，且精确可调，非常适合较大场景区域安防，以及边境、海岸缉私等场合。

　　微波雷达的主要特点：

　　Ø 探测区域内24小时不间断全区域探测

　　Ø 探测区域内多目标同时探测

　　Ø 实时输出探测结果，供系统调度摄像机抓拍实时图像

　　Ø 不受雾霾、灰尘、光照和光影的影响

　　Ø 不受雨雪天气影响

　　新型安防雷达的主要技术指标：

　　定角监视雷达的主要技术指标：

　　实际应用方案举例

　　① 油库区域监控

　　油库是高危险、一级要害生产单位。油品易燃易爆，又有很高的经济价值，所以油库的安全防范至关重要。

　　场景监视雷达适合油库这种安全性要求高的单位使用。工作原理：当有可疑人员非法侵入罐区时，雷达探测到可疑人员，会把角度、距离、行进轨迹等发送到控制中心并通过扩展的联动控制模块，驱动摄像机实现视频监控联动，迅速定位到报警区域并将视频画面投送到显示器上。雷达和视频联动，经过一系列的处理后，调用数据库里的资料并显示报警点具体坐标位置，同时在屏幕上显示警情的性质、发案地点、时间、现场平面图等全部资料，可以实时监测控制区域内的安全状况，是现代化单位必备的一套完善的智能报警系统。

　　场景监视雷达应用示意图

       定制化用户界面

　　② 监狱周界防范

　　监狱作为关押管理犯罪人员的场所，是实现社会治理的最重要的环节之一。关押与管理难度较大，一旦发生越狱事件，容易对社会治安和稳定造成极为严重的破坏和影响。因此，安全措施是监狱管理的首要保障。

　　周界防范雷达可以控制摄像机联动，在监墙警戒线内每100米(根据现场环境选择不同型号)左右安装一台雷达，运用微波侦测原理，形成一个100米长、6米高、5度夹角的椭圆型警戒空间监视区，当可疑人员进入警戒区或者穿越警戒线时，雷达测出可疑人员距离雷达的距离、方向和速度，通过通信网络发送到后台控制中心，由控制中心解算出可疑人员距雷达的距离，运动速度和方向，并根据距离信息，控制摄像机的电动变焦镜头，从而清晰捕捉到发现可疑人员的区域情况。控制中心同时与监控中心和武警监控中心联动，将相关信息发送到主控中心，软件平台会自动弹出报警电子地图，联动视频图像，并可在多个指定的监视器上同时弹出报警位置视频画面，系统与视频监控进行联动并可将该区域监控图像到自动切换到大屏幕画面。

　　机房功能示意图外场安装示意图

　　③ 海岸缉私系统

　　正常的进出口秩序对于国民经济发展起到至关重要的作用。走私不仅破坏了正常的进出口秩序，而且影响了国家财政收入，扰乱了国家经济政策的落实，阻碍了国内经济的正常发展，并且会产生更多深层次的问题。作为一个对外贸依存度较高的国家，缉私的重要性就不言而喻了。

　　海岸缉私系统中一般采用机械扫描的场景监视雷达。该型号雷达可以在用户设定的角度范围内连续不断地回扫，具有作用距离远，探测角度大且可以任意设定探测角度。

　　微波雷达在海上缉私任务中主要作用是实施对海面的搜索并对缉私艇和走私船进行定位。而军用雷达在监测空中和海上移动目标时，往往对靠近海岸的走私船“熟视无睹”，一是因为军用雷达安装位置较高，二是由于走私船只太小，对与军用雷达来说很难发现。对于定角监视雷达，它可以在10公里范围内精准的搜索海面(即便是很小的渔船也能监测到)，给出目标的方位信息。更重要的是，它可以提供目标的速度信息，这对于缉私来说是非常关键的，因为走私船舶的速度往往异于普通船只的速度，我们可以根据经验对目标迅速做出判断。

　　海面搜索示意图

　　用户界面

【作者单位：北京聚速微波技术有限公司】