監(jiān)獄內(nèi)周界預(yù)警系統(tǒng)的產(chǎn)品、特點(diǎn)及功能分析

一、前言

2011年5月8日，一個(gè)身高不足1.6米、被馬未都稱為“土賊”的山東農(nóng)民石柏魁，闖入了“插翅難飛”、被譽(yù)為“世界五大宮之首”的故宮。在偷竊了保守估計(jì)價(jià)值幾千萬(wàn)、陳列于齋宮臨時(shí)展出的香港兩依藏博物館7件展品之后，又翻越紫禁城城墻逃離作案現(xiàn)場(chǎng)，一時(shí)間輿論嘩然。被譽(yù)為“京城第一保衛(wèi)處”故宮博物館保衛(wèi)部門更是被推到風(fēng)口浪尖。完善周界防范系統(tǒng)成為他們的燃眉之急，而如何選擇合適有效的入侵探測(cè)器更成為當(dāng)時(shí)最為棘手難題。這是因?yàn)?，除了周界防范系統(tǒng)所必須的嚴(yán)密性要求之外，紫禁城特殊的應(yīng)用環(huán)境對(duì)防范系統(tǒng)提出了更多限制性要求：

（一）大量的干擾目標(biāo)。不停飛來(lái)過(guò)往的鳥類：既有翼展超過(guò)60cm的大烏鴉；也有三、五成群的鴿子、喜鵲；亦有幾十只一伙的麻雀；這些干擾目標(biāo)均會(huì)隨時(shí)觸發(fā)“遮擋式微波入侵探測(cè)器”/“泄漏電纜”等探測(cè)裝置報(bào)警。

（二）惡劣的氣象環(huán)境。早晨的太陽(yáng)對(duì)高聳的城墻頂部形成“直射”，激光入侵探測(cè)器因陽(yáng)光“直射效應(yīng)”誤報(bào)頻繁；城墻墻體受日曬高溫時(shí)突降短時(shí)暴雨，雨水降到城墻上形成大量蒸汽，亦導(dǎo)致激光入侵探測(cè)器誤報(bào)警；城墻墻體受日曬高溫，夜晚熱能向空間散發(fā)時(shí)遇到風(fēng)吹而不斷聚散，形成“影子效應(yīng)”觸發(fā)“遮擋式微波入侵探測(cè)器”報(bào)警。

（三）高于地面約20m的城墻是雷擊的目標(biāo)。由此而對(duì)探測(cè)器防雷能力有更加嚴(yán)格的要求。

在幾經(jīng)選擇光纖振動(dòng)探測(cè)器、激光探測(cè)器、脈沖電子圍欄、傳統(tǒng)型紅外對(duì)射等產(chǎn)品試用結(jié)果均不理想的情況下，故宮博物院安保部門想到了成功應(yīng)用于2008年北京奧運(yùn)會(huì)200km周界防范產(chǎn)品--廣州天網(wǎng)安防科技有限公司生產(chǎn)的智能型遠(yuǎn)距離紅外線幕墻。經(jīng)過(guò)對(duì)奧運(yùn)會(huì)總包商--中國(guó)航天科工集團(tuán)某總體設(shè)計(jì)大樓實(shí)地應(yīng)用（應(yīng)用期為2008年9月至2011年9月）效果考察，以及在故宮博物院紫禁城周界4個(gè)月的實(shí)裝試用，我公司擁有獨(dú)有技術(shù)專利生產(chǎn)的智能型遠(yuǎn)距離紅外線幕墻最終成為故宮博物院紫禁城周界防范系統(tǒng)的前端探測(cè)裝置。

2011年7月至今的使用，該產(chǎn)品完全滿足用戶需求。

二、當(dāng)前監(jiān)獄的幾種常用周界報(bào)警產(chǎn)品對(duì)比與評(píng)價(jià)

當(dāng)前監(jiān)獄常用的幾種周界探測(cè)產(chǎn)品有：傳統(tǒng)型紅外對(duì)射、遮擋式微波入侵探測(cè)器--俗稱遮擋式微波入侵探測(cè)器、泄漏電纜、智能型遠(yuǎn)距離紅外線幕墻。這些產(chǎn)品的工作原理、探測(cè)介質(zhì)特性均不相同，其相互間的比較只能采用與監(jiān)獄應(yīng)用需求關(guān)聯(lián)性最大的幾個(gè)關(guān)鍵要素。

表1監(jiān)獄常用入侵探測(cè)器主要應(yīng)用因素比較

比較表1可以看出：在監(jiān)獄應(yīng)用最關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)--漏報(bào)警因素影響方面，各類產(chǎn)品中僅有我公司擁有獨(dú)有技術(shù)專利生產(chǎn)的智能型遠(yuǎn)距離紅外線幕墻相對(duì)符合要求；而誤報(bào)警因素影響方面，智能型遠(yuǎn)距離紅外線幕墻也最具優(yōu)勢(shì)。

（一）各類探測(cè)器漏報(bào)警要素分析

1、探測(cè)響應(yīng)時(shí)間極限值制約

表1中可以看到由于傳統(tǒng)型紅外對(duì)射、遮擋式微波入侵探測(cè)器、泄漏電纜存在高速或低速探測(cè)響應(yīng)時(shí)間的極限值，當(dāng)目標(biāo)以超出探測(cè)極限值以外的速度通過(guò)探測(cè)區(qū)域，均不會(huì)觸發(fā)報(bào)警。

2、傳統(tǒng)型紅外對(duì)射由于射束的信號(hào)特性引起漏報(bào)警

傳統(tǒng)型紅外對(duì)射采用紅外射束之間沒有信號(hào)特征的舊技術(shù)，不僅防范界面狹窄，而且產(chǎn)品密集安裝時(shí)，由于使用要求發(fā)射余量大，探測(cè)區(qū)域中散布了大量相同特性的紅外射束，在產(chǎn)品間產(chǎn)生互相干擾（形成多條紅外射束的通道），導(dǎo)致密集安裝時(shí)漏報(bào)警的發(fā)生率極高。（該產(chǎn)品潛在互相“替代的風(fēng)險(xiǎn)”，當(dāng)然在監(jiān)獄的具體環(huán)境中不存在這種操作的可能。）

3、傳統(tǒng)型紅外對(duì)射由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)引起的漏報(bào)警

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)型紅外對(duì)射產(chǎn)品外部造型觀察，可以判斷其紅外射束防范的位置，以跨越或者從紅外射束間空隙鉆過(guò)；直接攀爬層疊安裝產(chǎn)品的支架；等多種方式均可以輕易避過(guò)紅外射束防范區(qū)域。

（二）誤報(bào)警要素分析

1、遮擋式微波入侵探測(cè)器和泄漏電纜誤報(bào)警要素分析

（1）這兩類產(chǎn)品的探測(cè)區(qū)域大且不確定（隨天氣及其它條件變化而變化），在其探測(cè)區(qū)域內(nèi)或者附近活動(dòng)的非越界的目標(biāo)也會(huì)觸發(fā)報(bào)警。需要糾正的一個(gè)流行且錯(cuò)誤的觀點(diǎn)“防范區(qū)域越大，越具有預(yù)警優(yōu)勢(shì)?！逼鋵?shí)正確的觀點(diǎn)是“防范區(qū)域越大，誤報(bào)警的機(jī)會(huì)就越多；而防范區(qū)域越小、且探測(cè)區(qū)域穩(wěn)定不變，誤報(bào)警的概率低?！?/p>

（2）遮擋式微波入侵探測(cè)器、泄漏電纜探測(cè)介質(zhì)特性與雷電、通訊裝置、大功率電氣裝置運(yùn)行、電線內(nèi)的電流變化等引發(fā)的電磁場(chǎng)屬性相同，由此也會(huì)增加干擾因素；

（3）遮擋式微波入侵探測(cè)器、泄漏電纜探測(cè)介質(zhì)對(duì)于移動(dòng)的能量體敏感。大體積或者大集群的小體積鳥類飛行；水管內(nèi)的水流；空氣中熱能氣流等，也是其干擾因素。

2、傳統(tǒng)型紅外對(duì)射誤報(bào)警要素分析

傳統(tǒng)型紅外對(duì)射在監(jiān)獄應(yīng)用時(shí)誤報(bào)警因素：由于傳統(tǒng)型紅外對(duì)射的紅外射束之間沒有信號(hào)特征區(qū)別，同類產(chǎn)品的射束干擾，也會(huì)引起誤報(bào)警；某些廠家使用價(jià)格低廉的ABS材料外殼，在陽(yáng)光照射下迅速光學(xué)老化，形成射束強(qiáng)度急劇衰減。

三、智能型遠(yuǎn)距離紅外線幕墻監(jiān)獄周界防范應(yīng)用的適用性分析

無(wú)漏報(bào)警的探測(cè)器--智能型遠(yuǎn)距離紅外線幕墻

（一種完全不同于紅外對(duì)射的新型主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器）

（一）產(chǎn)品概述

智能型遠(yuǎn)距離紅外線幕墻是廣州天網(wǎng)安防科技有限公司運(yùn)用多項(xiàng)自主發(fā)明專利：ZL99117200.0紅外線防盜網(wǎng)，ZL200610033099.0紅外線防盜網(wǎng)的智能調(diào)節(jié)方法，ZL201010162291.6一種紅外線防盜裝置及其自動(dòng)變換調(diào)制頻率的方法；多項(xiàng)實(shí)用新型專利：ZL200610033099.0一種紅外線防盜網(wǎng)，ZL200520065885.X紅外線防盜網(wǎng)裝置；及多種類技術(shù)秘訣等自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)研發(fā)的、最適用于監(jiān)獄內(nèi)周界防范的新型主動(dòng)紅外入侵探測(cè)系列產(chǎn)品。

此系列產(chǎn)品采用數(shù)字通訊原理對(duì)于紅外射束進(jìn)行編碼調(diào)制，形成多光束、嚴(yán)密的隱形防范，當(dāng)物體阻斷任意相鄰兩根射束≥20ms（相當(dāng)于國(guó)際級(jí)短跑運(yùn)動(dòng)員沖刺速度）時(shí)，即可觸發(fā)輸出報(bào)警信號(hào)；是無(wú)漏報(bào)警的入侵探測(cè)裝置。該系列產(chǎn)品于2005年獲得國(guó)家強(qiáng)制性認(rèn)證證書并連續(xù)多年獲得認(rèn)證維持；在獲得國(guó)家強(qiáng)制性認(rèn)證的同類產(chǎn)品中，是證書中唯一具有使用距離60米、100米覆蓋的系列產(chǎn)品。由于該系列產(chǎn)品采用同步通訊、自適應(yīng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)及自適應(yīng)變換頻率等多項(xiàng)專有技術(shù)，具有最低的誤報(bào)率；采用優(yōu)質(zhì)材料/器件和專用工藝，能在室外各類嚴(yán)酷環(huán)境中長(zhǎng)期、穩(wěn)定工作。

（二）產(chǎn)品特點(diǎn)

1、產(chǎn)品具有最嚴(yán)密且隱蔽的防范特性。

多根紅外射束構(gòu)成高約2m的防范界面，其任意相鄰兩束紅外射束只要被阻斷20ms，立即輸出報(bào)警信號(hào)；人力可能實(shí)現(xiàn)的奔跑、跳躍、貼地爬行、飛身等行為在穿越防范界面時(shí)，必然觸發(fā)報(bào)警。

產(chǎn)品采用圓柱性外觀，從外形上無(wú)法看出具體防范部位，從而無(wú)法避讓；產(chǎn)品表面光滑，人力無(wú)法攀爬翻越。

是“無(wú)漏報(bào)警且誤報(bào)警率極低的新型主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器?！?/p>

2、禁區(qū)邊界明確且探測(cè)介質(zhì)隱蔽

沿警戒線安裝的黑色柱體和畫在地面的黃色警戒線目標(biāo)明確，但是采用940nm波長(zhǎng)的紅外線編碼調(diào)制射束卻無(wú)法被人的視覺感受；

3、防止誤報(bào)警和精確的越界報(bào)警特性

只有在任意相鄰的2根紅外線射束被同時(shí)阻斷規(guī)定時(shí)間才產(chǎn)生報(bào)警，不會(huì)由于飛鳥、昆蟲等飛過(guò)引發(fā)誤報(bào)警；在紅外線射束附近從事正?；顒?dòng)的人員/物體的活動(dòng)均不會(huì)觸發(fā)報(bào)警，特別適用于院落面積狹小的特定環(huán)境使用，具有占用監(jiān)獄最小地面面積的優(yōu)點(diǎn)；

4、產(chǎn)品外形與結(jié)構(gòu)特性

產(chǎn)品采用優(yōu)質(zhì)的進(jìn)口PC外殼，具有抗御陽(yáng)光長(zhǎng)時(shí)間暴曬引起的光學(xué)老化、抗御暴力擊打等功能；同時(shí)還具有防止在押服刑人員撞擊自殘的功能。堅(jiān)實(shí)而質(zhì)輕的鋁型材支架，可以抗御人力推拉、撞擊，防止產(chǎn)品被拆卸用作為與管教人員對(duì)抗的武器，或作為攀爬圍墻的支撐物；

5、產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)特性

產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程設(shè)置了嚴(yán)格的環(huán)境考核：執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“最大射束距離應(yīng)該是制造廠規(guī)定使用距離的6倍以上”的規(guī)定，產(chǎn)品可以在雨、霧、霾、強(qiáng)烈氣流（風(fēng)、水蒸氣）、強(qiáng)烈陽(yáng)光、沙塵等惡劣環(huán)境正常工作；元器件選型/產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型的板極半成品，都經(jīng)受超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的考核條件，恒溫濕熱：溫度85±2℃、濕度RH（98±2）%；高壓靜電：8KV接觸放電；產(chǎn)品樣機(jī)安裝在室外長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)；

6、探測(cè)介質(zhì)安全特性

紅外線射束對(duì)于人體無(wú)傷害性；

7、產(chǎn)品應(yīng)用特性

紅外線射束無(wú)形的防范，不像線、網(wǎng)等實(shí)體障礙型入侵探測(cè)器既對(duì)于在押服刑人員產(chǎn)生被圍困的觀感，又阻擋正?；顒?dòng)（如進(jìn)入禁區(qū)內(nèi)清潔環(huán)境衛(wèi)生或草坪養(yǎng)護(hù)等）。該產(chǎn)品符合人性化的應(yīng)用要求的同時(shí)，對(duì)于管理方面的影響最??；

8、產(chǎn)品應(yīng)用弱點(diǎn)與適應(yīng)性

產(chǎn)品屬于主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器，其弱點(diǎn)是當(dāng)安裝使用環(huán)境中有植物生長(zhǎng)，阻斷紅外線射束時(shí)，會(huì)引發(fā)誤報(bào)警。而由于監(jiān)獄內(nèi)必須保證視野良好，經(jīng)常利用在押服刑人員清理/修剪植物，所以可以確保紅外線幕墻產(chǎn)品使用環(huán)境。

也有使用單位建議：沿此類產(chǎn)品防區(qū)采用敷設(shè)水泥砂漿硬化地面，嚴(yán)防植物生長(zhǎng)。

（三）產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù)

（四）監(jiān)獄內(nèi)周界預(yù)警系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與工程預(yù)算參考

1、內(nèi)周界預(yù)警探測(cè)器最佳布設(shè)位置。

國(guó)家住建部/發(fā)改委2010年共同頒發(fā)《監(jiān)獄建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（建標(biāo)139--2010）規(guī)定：（中度戒備監(jiān)獄）在圍墻內(nèi)側(cè)5m、外側(cè)10m處均為警戒隔離帶，隔離帶內(nèi)應(yīng)無(wú)障礙。圍墻內(nèi)側(cè)5m、外側(cè)10m處均應(yīng)設(shè)一道不低于4m高的防攀爬金屬隔離網(wǎng)，網(wǎng)上均應(yīng)設(shè)監(jiān)控、報(bào)警裝置。

對(duì)于《監(jiān)獄建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的“網(wǎng)上均應(yīng)設(shè)監(jiān)控、報(bào)警裝置?！闭_解讀是：在防攀爬金屬隔離網(wǎng)的前部或直接在其上面設(shè)置入侵探測(cè)器，以達(dá)到外逃的在押服刑人員尚未接觸或者接觸防攀爬金屬隔離網(wǎng)時(shí)，立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)并聯(lián)動(dòng)視頻監(jiān)控裝置。2011年豫北監(jiān)獄發(fā)生的，在押服刑人員先攀爬上4m高的防攀爬金屬隔離網(wǎng)，再以拋繩到高墻電網(wǎng)的方式越獄的反面案例，說(shuō)明了應(yīng)該執(zhí)行《監(jiān)獄建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，把入侵探測(cè)器設(shè)置在位于防攀爬金屬隔離網(wǎng)之前，以充分發(fā)揮物理防范的遲滯作用。

2、構(gòu)造具有威懾力的監(jiān)獄內(nèi)周界預(yù)警系統(tǒng)

（1）采用無(wú)漏報(bào)警、且嚴(yán)格越界報(bào)警/肉眼無(wú)法觀察到防范部位的智能型遠(yuǎn)距離紅外線幕墻為前端探測(cè)裝置；

（2）與視頻監(jiān)控設(shè)備聯(lián)動(dòng)配置，一旦觸發(fā)報(bào)警信號(hào)，立即開始錄像并將觸發(fā)報(bào)警現(xiàn)場(chǎng)的圖像顯示在值班室大頻幕上；

（3）配合監(jiān)獄管理方“一旦越過(guò)黑色柱體形成的防線，即以越獄論處。予以扣分乃至加刑嚴(yán)厲處罰?！钡囊?guī)定。

根據(jù)廣東、陜西、四川等省監(jiān)獄管理部門的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，以上三點(diǎn)配合的技術(shù)方案在完成交付后，組織部分在押服刑人員體驗(yàn)防范嚴(yán)密性。由參與體驗(yàn)者對(duì)本系統(tǒng)防范效果的描述，使企圖外逃者不敢逾越該預(yù)警防線--構(gòu)成具有威懾力的監(jiān)獄內(nèi)周界預(yù)警系統(tǒng)。

3、內(nèi)周界預(yù)警系統(tǒng)配置與功能描述

圖2監(jiān)獄內(nèi)周界預(yù)警系統(tǒng)紅外線幕墻配置圖

（1）預(yù)警內(nèi)周界預(yù)警功能框圖

圖3監(jiān)獄內(nèi)周界預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)成框圖

（2）監(jiān)獄內(nèi)周界預(yù)警功能描述

在防攀爬金屬隔離網(wǎng)內(nèi)約0.3-0.5m處，間隔60m/100m安裝8光束智能型遠(yuǎn)距離紅外線幕墻構(gòu)成封閉的隱形嚴(yán)密防范（其中大門防區(qū)夜間布防），具有移動(dòng)偵測(cè)功能的攝像機(jī)直接安裝在紅外線幕墻頂部，形成“追尾配置”，攝像機(jī)底部的視頻盲區(qū)由其后方的攝像機(jī)“追尾觀察”，確保整個(gè)周界禁區(qū)不存在視頻盲區(qū)（圖2）；攝像機(jī)位于警戒線直接觀察，其移動(dòng)偵測(cè)區(qū)域邊沿設(shè)定為與紅外線幕墻的探測(cè)界面重合，此種設(shè)置可以避免監(jiān)獄區(qū)域內(nèi)靠近警戒線正常行動(dòng)人員引發(fā)的誤報(bào)警；崗樓內(nèi)安裝LED防區(qū)顯示板，崗樓底部安裝聲光報(bào)警裝置。

越界人員在接近防攀爬金屬隔離網(wǎng)的過(guò)程中，必然觸發(fā)智能型遠(yuǎn)距離紅外線幕墻報(bào)警、移動(dòng)偵測(cè)同時(shí)響應(yīng)并形成鎖定追蹤，值班人員根據(jù)提示觀察大屏幕時(shí)，通過(guò)觀察鎖定區(qū)，迅速判斷越界目標(biāo)屬性（人員或者小動(dòng)物）；以及依據(jù)追蹤軌跡，準(zhǔn)確指揮抓捕；寬動(dòng)態(tài)、低照度攝像機(jī)拍攝的D1存儲(chǔ)圖像作為對(duì)在押服刑人員越獄行為處理的證據(jù)；報(bào)警信號(hào)同時(shí)聯(lián)動(dòng)崗樓內(nèi)部的LED防區(qū)顯示板，以發(fā)出閃光的LED顯示報(bào)警防區(qū)位置同時(shí)發(fā)出報(bào)警提示音，為值班武警顯示報(bào)警防區(qū)；報(bào)警信號(hào)還聯(lián)動(dòng)設(shè)置在崗樓底部聲光報(bào)警裝置，對(duì)外逃人員予以警示。

智能型遠(yuǎn)距離紅外線幕墻8束間隔約20cm的紅外脈沖編碼射束構(gòu)成了高度為1.6米隱形的、無(wú)縫隙墻式嚴(yán)密防范，企圖外逃的在押服刑人員而言，該探測(cè)器構(gòu)成一道隱形無(wú)法逾越的墻式防范。以任何人力可以實(shí)現(xiàn)的方式越過(guò)該防范界面時(shí)，智能型遠(yuǎn)距離紅外線幕墻必然立即輸出報(bào)警信號(hào)，使得值班人員立即依據(jù)該信號(hào)聯(lián)動(dòng)的場(chǎng)圖像復(fù)核實(shí)施定位與圍捕；使得防攀爬金屬隔離網(wǎng)、高墻、高壓電網(wǎng)等物理防范的遲滯作用得以充分發(fā)揮。

4、內(nèi)周界預(yù)警系統(tǒng)參考配置清單

5、監(jiān)獄內(nèi)周界預(yù)警紅外線幕欄配置

針對(duì)于監(jiān)獄近年來(lái)在周界設(shè)置防攀爬金屬隔離網(wǎng)，我們提出了一種技術(shù)防范與物理防范緊密結(jié)合的新應(yīng)用模式--紅外線幕欄與防攀爬金屬隔離網(wǎng)一體化構(gòu)造方案。

此方案具有更嚴(yán)密的防范和預(yù)警效果；形成防止人員和小動(dòng)物引發(fā)誤報(bào)警的配置；對(duì)于監(jiān)獄空間占用最小；由于不采用PC筒支架，設(shè)備的采購(gòu)及運(yùn)輸費(fèi)用也相應(yīng)減少。是一種更優(yōu)化的監(jiān)獄周界預(yù)警防范應(yīng)用解決方案。

圖4監(jiān)獄內(nèi)周界預(yù)警系統(tǒng)紅外線幕欄配置圖

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