重要机构周界防御系统方案设计

娄占磊　杜娟　雒崇安　刘杰　薛英博

摘 要：政府机关、军事基地等具有特殊使命的重要机构，均代表着国家利益，为保证此类机构的安全，保障其经济及军事活动，必须进行周界有效警戒防卫。目前，此类警戒防卫主要依靠物理隔离、人力巡逻以及视频监控等简单技术手段，在重要目标警戒过程中缺乏高效可靠的警戒防御系统的支撑，新兴的低慢小目标难以被现有探测设备发现。文中所设计方案主要通过建立入侵探测报警与处置方案联动的系统，依托网络结构及各种探测设备数字化集成，综合运用多种技术手段，构建一个数字化、智能化、多层次、多种防护技术叠加的闭合式电子围栏，实现高级别的安全防范体系。

关键词：周界防御;警戒防卫;立体覆盖;电子围栏;安全防护;系统设计

中图分类号：TP393.08文献标识码：A文章编号：2095-1302（2020）07-00-04

0 引 言

本系统通过“点、线、带、面”的方式建设覆盖要地周界的监控系统，以视频监控、报警联动、移动巡查、物理障碍为主要防御手段，结合智能分析、信息网络、GIS、卫星导航等技术手段，通过环境网格化、管理精细化、技术冗余化、处置智能化、系统集成化、图像全息化、警种协同化、场景仿真化、服务人性化、应用实战化的建设，在要地边界设置三道警戒线，构筑一道视频墙，编制一张监控网，通过远中近/点线面/大中小/全方位动静结合的立体设计，构建一个数字化、智能化、多层次、多种检测技术叠加的闭合式电子围栏，全面实现对要地安防的有效管控。

1 设计原则

采用物防、技防相结合，探测、防御相协调的原则，实现防御的纵深性、均衡性和先进性，满足系统的可靠性、安全性和电磁兼容性。

（1）防护的纵深性

为了达到系统的防御目的，在要地周界防御系统设计中，采用纵深防护，为对象设置层次性的周界。依据防御等级及要求选择不同的防护手段，实现对不同目标对象的分层防护、立体防护，以提高系统防护水平，提高系统的探测、响应及延迟能力，从而达到安全防护的目的。

（2）防护的均衡性

要地防御系统的防护水平不取决于单个设备、系统及部位的防护能力，相反防护均衡性才是重中之重。系统采用的盲区补偿方法有盲区交叉覆盖、拐角补偿等方法对盲区及探测薄弱区域进行补充。

（3）系统的安全性

系统的安全性包括系统对环境及人的安全和设备自身安全两个方面。在系统设计中，主要从设备的选型上保障系统的安全性，系统采取数据加密技术;探测防御设备具有防拆、故障等报警功能;前端防御设备采用分级防雷及可靠接地实现系统的防雷保护。

（4）电磁兼容性

系统的电磁兼容性体现在系统对外界的电磁干扰及系统抗外界电磁干扰两方面，在工程中通过采用屏蔽线、动力及信号线缆分管敷设，设备屏蔽罩等手段实现系统的电磁兼容性要求。

2 体系结构

系统设计采用“灵活配置、立体覆盖、全面感知、有效监管”的设计理念，实现“昼夜监控、光电互补、全面覆盖、智能预警”的一体化防御系统，完成全信息双向交互，无盲区立体监管，实现目标探测警戒、目标融合处理、综合态势处理等功能，全面提升要地的防御保护和预警响应能力。以业务和管理需求与实际应用为出发点，围绕监管对象，以信息准确定位、态势全面展现为基础，发展应急/作战指挥管理，也可为领导决策部门提供信息化、体系化的信息指挥系统。

要地防御系统总体逻辑架构包含三个层面，分别是：前端感知层、数据处理层、平台应用层。其中，系统建设核心内容的三层架构将监控需求和监管数据信息通过前端的感知采集层收集之后，经由数据中心进行前端感知数据的融合处理，并传输至平台应用层进行数据展现，联网平台层作为信息资源的应用系统，将以服务支持层为依托，集成信息，进行后台的数据监控利用，为上层的智能应用层提供数据来源和计算基础，如图1所示。

（1）前端感知层

前端感知层是各类型前端探测警戒设备，主要有以下几大类。

针对空中目标，可以由监视雷达、中远程光电侦察设备构成中远程探测网，由应急侦测车、巡查无人机构成近程探测网;

针对地面目标，可以由监视雷达、中远程光电侦察设备构成中远程光电探测网，由周界防护系统构成近程探测网，由出入口管理系统构成要地防护的最重要屏障。

（2）数据处理层

数据融合处理层实现系统集成、信息集成、通信集成的“三合一”集成。

硬件集成包括前端感知系统、移動监管系统及其终端、多网合一系统、数据中心与指挥大厅等所有硬件系统的互联互通，实现高度集成。

软件集成包括现有智能分析系统、数据中心软件之间的互联互通、互操作。

信息集成包括源自前端探测感知等多种信息源的音频、视频图像、陆图、定位数据等多种异构信息的集成，实现数据的共享和重用，为大数据分析和应用奠定基础。

（3）平台应用层

要地系统指挥平台及数据中心是要地防御系统的大脑中枢，将要地安防内部所涉及到的多种数据源融合起来，如视频监控、智能感知、移动巡查、立体周界、紧急报警、协同联动、应急指挥等，并提供标准化的第三方接口，可将信息化建设中涉及到的政务系统、信息化安全体系等系统进行无缝的接入，达到数据共享、资源共享的目的。

3 系统组成

要地防御系统主要是各类型前端探测警戒设备的集合，包括探测警戒子系统、周界防护子系统、出入口管理子系统等。

3.1 探测警戒子系统

针对远距离目标难发现、不易控制等安全防御难题，通过装备组网，系统集成多波束雷达侦测技术、光电探测技术，利用多种监测手段及方式，构成综合、立体、实时、动态、全天候探测警戒子系统，实现对地/空目标的防御管控，如图2所示。

（1）探测警戒子系统业务处理流程

①雷达发现目标：目标进入雷达覆盖范围内，雷达会实时扫描，当有目标穿越预设的警戒线，或者进入警戒区域内，雷达联动GIS电子地图并进行告警。

②光电联动跟踪：光电转台收到雷达及GIS地图的目标信息，将自动转向目标所在位置，通过视频模式识别，判断目标性质（人、动物及车辆等），并对目标进行跟踪。

③警情现场处理：当监控系统发现可疑目标后，会根据目标的行动轨迹判断该目标出现的下一位置，并联动近程视频监控，同时系统自动报警，监管人员收到告警信息，通过跟踪视频判断是否为可疑目标，如果认定为可疑目标，迅速向指挥中心汇报情况，由指挥中心统一指挥调度人员处置，可出动应急侦测车、巡查无人机等赶赴现场处置。

（2）系统具备的技术特点

①高度信息化：系统既可单台套使用，也适合多台组网，通过网络、光纤方式与其他系统配接，实现信息共享，达到防区空域的全覆盖的能力。

②模块化设计，装备加载平台灵活：既可配置在车辆上使用，也可固定在陆地上使用;装备能全天候执行任务，不受气候和环境条件影响，维护方便。

③实现复杂背景下低慢小目标探测技术：系统通过采用动目标雷达的数据处理算法，实现在复杂背景下对低速运动/

飞行的小型目标进行有效探测，实现对某一地/空域内运动/飞行目标的监测、预警。

④实现低虚警、高检测率技术：系统通过采用新设计的动目标提取算法实现检测率和虚警率的折中，在现有动目标雷达系统中改进硬件电路，配合算法实现对各种速度、各种类型目标的检测，降低虚警率。

⑤实现对杂波干扰的抑制技术：系统通过核心算法从回波信号中准确提取出慢速目标信息，同时将杂波干扰滤除掉。

3.2 周界防护子系统

周界防护作为要地外围防御系统的最后一道重要防护屏障，其位置为“重中之重”。系统采用多种技术的防控和预报警设备，包括智能全天候高压电子围栏、智能全天候三维立体雷达预警、地埋微震动预警、自动跟踪高清视频监控、智能视频分析等多重安全防范措施，形成全天候立体大范围的防护及预报警网，如图3所示。

利用微波、雷达、红外、智能视频分析、电子围栏等技术形成一道“防护墙”，当有人通过或欲通过时，相应的探测器即会发出声光警示进行驱赶或震慑，同时将报警信号发送至控制中心的报警主机，显示报警位置，还可联动手持终端设备进行现场巡查，便于接警人员启动处警预案。各类报警设备实现冗余化、数字化、信息化、智能化综合管理。

系统具备的技术特点如下：

（1）全天候：本系统能适应雨、雪、雾等各种恶劣天气，能有效防止对小动物、落叶等情况的误报，经过探测器本身的机能、智能控制芯片和集中平台软件三重滤除，最大限度地杜绝漏报，消除误报。

（2）立体防范：本系统综合多种拥有专利技术的探测设备，可充分发挥单一产品的优势，避免单一产品的劣势。红外、微波、震动、温度、烟雾等多样化的检测手段构建一面立体防范墙。

（3）提前预警：本系统本着预防为主的周界防范理念，从产品选型到技术处理全力拓展防范空间的宽度、深度、高度，并根据实际情况和经验积累选择合适的布防地点，以实现提前预警，防范于未然。

3.3 出入口管理子系统

出入口防护警戒网也是保证要地安全的重要屏障，以安全防范和防备突发事件为准绳。所有经过出入口进出的车辆/

人员都采用严格控制手段进出，以便安全控制和事后取证，中心平台可以對出入口防护系统进行统一管理。

出入口管理系统将与其他安防系统互为补充，并相互渗透与融合，增强了外部连接内部的安全防御管理，通过对拜访的人员进行实时监控，来保障要地内部的安全，能够准确、详实、快速、安全地记录访客人员的真实身份信息、图像信息、携带物品信息及多方式查询信息，如图4所示。

出入口控制系统通常由出入口目标识别子系统、出入口管理子系统、出入口控制执行机构这三个部分组成。

（1）出入口目标识别子系统。通过提取进出目标身份等信息，将其转换为一定的数据格式传递给出入口管理子系统，再与所载有的资料对比，核实目标身份，以便进行各种控制处理。生物特征识别系统是采用生物测定（统计）学方法，通过提取目标人员的某种身体或行为特征，提取信息。主要有：指纹识别、掌型识别、眼底纹识别、面部识别、语音特征识别及签字识别等。

（2）出入口管理子系统。其是出入口控制系统的管理与控制中心，也是出入口控制系统人机界面，负责接收从出入口识别装置发来的目标身份等信息，并指挥、驱动出入口控制执行机构的动作，以及出入目标的授权管理、行为鉴别及核准、事件存储、控制方式的设定、报警处理、系统集成等。

（3）出入口控制执行机构。执行从出入口管理子系统发来的控制命令，在出入口做出相应的动作，利用多种检测传感器，实现出入口控制系统的拒绝与放行操作。出入口配备多种检测传感器的门禁管理系统和反恐级车辆拦截系统，实现对进出口人和车的有效管理，常见的有车辆迫停、液压防撞、电动拒马、车底检测等设备。

4 系统功能

系统构筑多层次、立体化、数字化、智能化的要地智能探测体系。部署针对空域、地面等不同环境的前端探测设备，针对多类目标进行探测防护，实现对要地周界及相关区域的有效监管。

（1）绊线穿越报警：支持单向、双向穿越或压线，可以设置单条或者多条绊线。

（2）区域入侵报警：支持进入、离开、突然出现、突然消失等多种行为，可同时设置单个或多个任意多边形区域。

（3）人员/车辆进出检测。

（4）实现对要地周边无缝监控：通过使用雷达系统，全方位、远距离和全天候的监控管理，防止外来目标的入侵。

（5）对低空小型无人机窥探目标进行有效防御。

（6）对重点部位重点人员进行有效侦察防卫。

5 结 语

要地防御系统利用多传感器对预处理和特征处理后获得的景物信息，如边沿、形状、轮廓、方向、区域和距离等进行综合与处理，既保留了足够数量的重要信息，又可对信息进行压缩，有利于实时处理，实现多种类高性能传感器系统综合集成。利用多个传感器提取独立、互补的特征向量，采取综合处理的技术途径，可获得对目标较为完整的描述，从而有利于提高识别的正确概率，降低错误概率，实现信息融合的目标及其行为智能识别与告警。以二维和三维两种形式生成和显示要地的全景态势，二维态势主要用于从全局上掌握整体态势，三维态势主要用于根据重点防御方向和指挥调度命令，重点细化显示局部态势，实现全景态势生成与显示。以人工智能和信息处理技术为工具，以数据库、专家系统、数学模型为基础，通过计算、推理和仿真等手段辅助指挥员制定作战方案和保障预案。

参考文献

[1]魏婷，黄海生，李鑫，等.基于BD前向散射雷达的空中目标探测范围研究[J].电子技术应用，2018（7）：131-134.

[2]张鑫，姜宁.电子对抗协同使用在要地防御作战中的应用研究[J].科技视界，2016（23）：366-367.

[3]关欣，李璐，易田田，等.智慧城市电子围网应用研究[J].信息通信技术与政策，2019（4）：23-26.

[4]方嘉志.基于物联网技术的场站周界安防系统应用研究[J].工业计量，2019（4）：19-22.

[5]高宁，陈振鸣.智能入侵探测技术在某指挥部周界安防中的应用[J].机电信息，2018（24）：87-88.

[6]文灵.多传感器融合技术在周界安防中的应用分析[J].中国新技术新产品，2017（8）：142-143.

[7]耿帅.智能光纤周界安防系统研究与应用[J].机电信息，2018（18）：50-51.

[8]周李，黄俊.基于多传感器的周界入侵检测系统设计与实现[J].信息通信，2016（12）：123-125.

[9]谭子毅.出入口控制系统的物联网应用[J].中国建筑金属结构，2019（10）：42-43.

[10]仲士平. AI赋能，出入口控制技术在智慧城市建设中的深度应用[J].中国安防，2019（7）：52-56.

作者简介：娄占磊（1985—），男，河南临颍人，本科，高级工程师，研究方向为安防系统集成。

杜 娟（1984—），女，河南社旗人，本科，工程师，研究方向为安防系统集成。

雒崇安（1986—），男，甘肃宁县人，本科，工程师，研究方向为安防系统集成。

刘 杰（1987—），男，河南柘城人，本科，工程师，研究方向为安防系统集成。

薛英博（1984—），男，湖南漢寿人，本科，助理工程师，研究方向为安防系统集成。