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

一、前言

2011年5月8日，一個身高不足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”、被譽為“世界五大宮之首”的故宮。在偷竊了保守估計價值幾千萬、陳列于齋宮臨時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，一時間輿論嘩然。被譽為“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器更成為當時最為棘手難題。這是因為，除了周界防范系統(tǒng)所必須的嚴密性要求之外，紫禁城特殊的應(yīng)用環(huán)境對防范系統(tǒng)提出了更多限制性要求：

（一）大量的干擾目標。不停飛來過往的鳥類：既有翼展超過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；這些干擾目標均會隨時觸發(fā)“遮擋式微波入侵探測器”/“泄漏電纜”等探測裝置報警。

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

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

在幾經(jīng)選擇光纖振動探測器、激光探測器、脈沖電子圍欄、傳統(tǒng)型紅外對射等產(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年北京奧運會200km周界防范產(chǎn)品--廣州天網(wǎng)安防科技有限公司生產(chǎn)的智能型遠距離紅外線幕墻。經(jīng)過對奧運會總包商--中國航天科工集團某總體設(shè)計大樓實地應(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個月的實裝試用，我公司擁有獨有技術(shù)專利生產(chǎn)的智能型遠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、當前監(jiān)獄的幾種常用周界報警產(chǎn)品對比與評價

當前監(jiān)獄常用的幾種周界探測產(chǎn)品有：傳統(tǒng)型紅外對射、遮擋式微波入侵探測器--俗稱遮擋式微波入侵探測器、泄漏電纜、智能型遠距離紅外線幕墻。這些產(chǎn)品的工作原理、探測介質(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)性最大的幾個關(guān)鍵要素。

表1監(jiān)獄常用入侵探測器主要應(yīng)用因素比較

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

（一）各類探測器漏報警要素分析

1、探測響應(yīng)時間極限值制約

表1中可以看到由于傳統(tǒng)型紅外對射、遮擋式微波入侵探測器、泄漏電纜存在高速或低速探測響應(yīng)時間的極限值，當目標以超出探測極限值以外的速度通過探測區(qū)域，均不會觸發(fā)報警。

2、傳統(tǒng)型紅外對射由于射束的信號特性引起漏報警

傳統(tǒng)型紅外對射采用紅外射束之間沒有信號特征的舊技術(shù)，不僅防范界面狹窄，而且產(chǎn)品密集安裝時，由于使用要求發(fā)射余量大，探測區(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)致密集安裝時漏報警的發(fā)生率極高。（該產(chǎn)品潛在互相“替代的風險”，當然在監(jiān)獄的具體環(huán)境中不存在這種操作的可能。）

3、傳統(tǒng)型紅外對射由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點引起的漏報警

通過對傳統(tǒng)型紅外對射產(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；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紅外射束防范區(qū)域。

（二）誤報警要素分析

1、遮擋式微波入侵探測器和泄漏電纜誤報警要素分析

（1）這兩類產(chǎn)品的探測區(qū)域大且不確定（隨天氣及其它條件變化而變化），在其探測區(qū)域內(nèi)或者附近活動的非越界的目標也會觸發(fā)報警。需要糾正的一個流行且錯誤的觀點“防范區(qū)域越大，越具有預(yù)警優(yōu)勢。”其實正確的觀點是“防范區(qū)域越大，誤報警的機會就越多；而防范區(qū)域越小、且探測區(qū)域穩(wěn)定不變，誤報警的概率低?！?/p>

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

（3）遮擋式微波入侵探測器、泄漏電纜探測介質(zhì)對于移動的能量體敏感。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)型紅外對射誤報警要素分析

傳統(tǒng)型紅外對射在監(jiān)獄應(yīng)用時誤報警因素：由于傳統(tǒng)型紅外對射的紅外射束之間沒有信號特征區(qū)別，同類產(chǎn)品的射束干擾，也會引起誤報警；某些廠家使用價格低廉的ABS材料外殼，在陽光照射下迅速光學老化，形成射束強度急劇衰減。

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

無漏報警的探測器--智能型遠距離紅外線幕墻

（一種完全不同于紅外對射的新型主動紅外入侵探測器）

（一）產(chǎn)品概述

智能型遠距離紅外線幕墻是廣州天網(wǎng)安防科技有限公司運用多項自主發(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變換調(diào)制頻率的方法；多項實用新型專利：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紅外入侵探測系列產(chǎn)品。

此系列產(chǎn)品采用數(shù)字通訊原理對于紅外射束進行編碼調(diào)制，形成多光束、嚴密的隱形防范，當物體阻斷任意相鄰兩根射束≥20ms（相當于國際級短跑運動員沖刺速度）時，即可觸發(fā)輸出報警信號；是無漏報警的入侵探測裝置。該系列產(chǎn)品于2005年獲得國家強制性認證證書并連續(xù)多年獲得認證維持；在獲得國家強制性認證的同類產(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)強度調(diào)節(jié)及自適應(yīng)變換頻率等多項專有技術(shù)，具有最低的誤報率；采用優(yōu)質(zhì)材料/器件和專用工藝，能在室外各類嚴酷環(huán)境中長期、穩(wěn)定工作。

（二）產(chǎn)品特點

1、產(chǎn)品具有最嚴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，立即輸出報警信號；人力可能實現(xiàn)的奔跑、跳躍、貼地爬行、飛身等行為在穿越防范界面時，必然觸發(fā)報警。

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

是“無漏報警且誤報警率極低的新型主動紅外入侵探測器?！?/p>

2、禁區(qū)邊界明確且探測介質(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明確，但是采用940nm波長的紅外線編碼調(diào)制射束卻無法被人的視覺感受；

3、防止誤報警和精確的越界報警特性

只有在任意相鄰的2根紅外線射束被同時阻斷規(guī)定時間才產(chǎn)生報警，不會由于飛鳥、昆蟲等飛過引發(fā)誤報警；在紅外線射束附近從事正常活動的人員/物體的活動均不會觸發(fā)報警，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；

4、產(chǎn)品外形與結(jié)構(gòu)特性

產(chǎn)品采用優(yōu)質(zhì)的進口PC外殼，具有抗御陽光長時間暴曬引起的光學老化、抗御暴力擊打等功能；同時還具有防止在押服刑人員撞擊自殘的功能。堅實而質(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)過程設(shè)置了嚴格的環(huán)境考核：執(zhí)行國家標準“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、強烈氣流（風、水蒸氣）、強烈陽光、沙塵等惡劣環(huán)境正常工作；元器件選型/產(chǎn)品設(shè)計定型的板極半成品，都經(jīng)受超過國家標準規(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)品樣機安裝在室外長期監(jiān)測；

6、探測介質(zhì)安全特性

紅外線射束對于人體無傷害性；

7、產(chǎn)品應(yīng)用特性

紅外線射束無形的防范，不像線、網(wǎng)等實體障礙型入侵探測器既對于在押服刑人員產(chǎn)生被圍困的觀感，又阻擋正?；顒樱ㄈ邕M入禁區(qū)內(nèi)清潔環(huán)境衛(wèi)生或草坪養(yǎng)護等）。該產(chǎn)品符合人性化的應(yīng)用要求的同時，對于管理方面的影響最小；

8、產(chǎn)品應(yīng)用弱點與適應(yīng)性

產(chǎn)品屬于主動紅外入侵探測器，其弱點是當安裝使用環(huán)境中有植物生長，阻斷紅外線射束時，會引發(fā)誤報警。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，嚴防植物生長。

（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)計與工程預(yù)算參考

1、內(nèi)周界預(yù)警探測器最佳布設(shè)位置。

國家住建部/發(fā)改委2010年共同頒發(fā)《監(jiān)獄建設(shè)標準》（建標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、報警裝置。

對于《監(jiān)獄建設(shè)標準》規(guī)定的“網(wǎng)上均應(yīng)設(shè)監(jiān)控、報警裝置?！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)置入侵探測器，以達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，立即發(fā)出報警信號并聯(lián)動視頻監(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，說明了應(yīng)該執(zhí)行《監(jiān)獄建設(shè)標準》規(guī)定，把入侵探測器設(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）采用無漏報警、且嚴格越界報警/肉眼無法觀察到防范部位的智能型遠距離紅外線幕墻為前端探測裝置；

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

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

根據(jù)廣東、陜西、四川等省監(jiān)獄管理部門的實際應(yīng)用經(jīng)驗，以上三點配合的技術(shù)方案在完成交付后，組織部分在押服刑人員體驗防范嚴密性。由參與體驗者對本系統(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光束智能型遠距離紅外線幕墻構(gòu)成封閉的隱形嚴密防范（其中大門防區(qū)夜間布防），具有移動偵測功能的攝像機直接安裝在紅外線幕墻頂部，形成“追尾配置”，攝像機底部的視頻盲區(qū)由其后方的攝像機“追尾觀察”，確保整個周界禁區(qū)不存在視頻盲區(qū)（圖2）；攝像機位于警戒線直接觀察，其移動偵測區(qū)域邊沿設(shè)定為與紅外線幕墻的探測界面重合，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人員引發(fā)的誤報警；崗樓內(nèi)安裝LED防區(qū)顯示板，崗樓底部安裝聲光報警裝置。

越界人員在接近防攀爬金屬隔離網(wǎng)的過程中，必然觸發(fā)智能型遠距離紅外線幕墻報警、移動偵測同時響應(yīng)并形成鎖定追蹤，值班人員根據(jù)提示觀察大屏幕時，通過觀察鎖定區(qū)，迅速判斷越界目標屬性（人員或者小動物）；以及依據(jù)追蹤軌跡，準確指揮抓捕；寬動態(tài)、低照度攝像機拍攝的D1存儲圖像作為對在押服刑人員越獄行為處理的證據(jù)；報警信號同時聯(lián)動崗樓內(nèi)部的LED防區(qū)顯示板，以發(fā)出閃光的LED顯示報警防區(qū)位置同時發(fā)出報警提示音，為值班武警顯示報警防區(qū)；報警信號還聯(lián)動設(shè)置在崗樓底部聲光報警裝置，對外逃人員予以警示。

智能型遠距離紅外線幕墻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、無縫隙墻式嚴密防范，企圖外逃的在押服刑人員而言，該探測器構(gòu)成一道隱形無法逾越的墻式防范。以任何人力可以實現(xiàn)的方式越過該防范界面時，智能型遠距離紅外線幕墻必然立即輸出報警信號，使得值班人員立即依據(jù)該信號聯(lián)動的場圖像復(fù)核實施定位與圍捕；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

針對于監(jiān)獄近年來在周界設(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。

此方案具有更嚴密的防范和預(yù)警效果；形成防止人員和小動物引發(fā)誤報警的配置；對于監(jiān)獄空間占用最??；由于不采用PC筒支架，設(shè)備的采購及運輸費用也相應(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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