主动式警用安防防暴盾牌设计

高晓旭

（中国人民警察大学，河北 廊坊 065000）

0 引言

警用防暴装备是为警员提供防护，避免警员受到外界刀具、钝器等暴力伤害的防护器具[1]。防暴盾牌作为警用防暴装备中的一种，主要用于在镇暴过程中推挤对方和保护自己，并且可以抵挡硬物、钝器以及不明液体的袭击，有效地保护警员。现有的防暴盾牌存在防护性能差、震慑不足、进攻乏力等弊端，已不适应当前日益严峻的执法环境。

1 防暴盾牌的起源和发展

1.1 防暴盾牌的起源

防暴盾牌起源于古代战士行军作战时所佩戴的盾牌，盾牌在古代作战中主要作为一种防御性兵器，用来遮挡敌人的兵器或远距离的攻击性武器，是古代的重要冷兵器之一[2]。

随着现代科技的发展，冷兵器逐渐地退出了历史舞台，虽然盾牌在军事用途上已经辉煌不再，但盾牌在现代警用领域中又焕发出新的生命。为了应对突发事件和极端暴力活动，各级公安机关、武警部队都配备防暴盾牌，以提高民警和武警战士的自我防护能力与现场处置能力[3]。当警员面对非法游行、非法聚众或暴动分子等冲突的违法犯罪行为时，警员使用防暴盾牌既能够防止犯罪分子投掷的物品对警员造成损伤，警员也可以利用防暴盾牌对犯罪分子围堵或挤压等，限制犯罪分子的行动能力，在避免伤亡的前提下能够有效地对犯罪分子实施抓捕行动，达到文明执法的目的。

1.2 防暴盾牌的发展

当今世界科技日新月异，防暴盾牌的设计也逐渐地融入了更多现代科技的元素和理念。

2007年6月展出了一种新型的国产警用多功能防暴盾牌，其在防暴盾牌的正中位置安装有强光发射装置，在夜间能够用于照明，或者向暴动分子炫目示警，并且还具有电击、催泪和染色喷口等功能。这种新型的防暴盾牌，突破了传统盾牌单一的防卫功能，成为了一种以防为主、攻击为辅、可实施远近攻防的多功能防暴武器[2]。

还有一种新型防暴攻击盾牌，其攻击原理主要采用声频定向技术，选择合适频率的超声波，即可得到与原噪声信号一致的高指向性攻击噪声。在警员执行任务的过程中，利用噪声能够对非法游行、集会等聚众人群有效驱散，改变警员执行任务过程中只能被动防御的局面，提高执勤效率[4]。

在国外的警用器械领域中，多功能防暴盾牌也是目前比较主流的研发方向之一。美国警察总署设计研发了一款集防弹功能和可视化功能于一体的盾牌，在盾牌上存在可视窗口，并配合新型的防弹材料，使防暴盾牌既不会影响使用者的视觉范围，又能够保证使用者的安全。英国警察国家设计局主导开发了一种折叠型防暴盾牌，能够将面积和体积较大的盾牌折叠成很小的便携包，在非使用状态下便于使用者的携带和储存，也能够在使用时快速展开，而且防护能力也较好[5]。

在防暴盾牌的材料方面，随着现代工艺的发展，高强度、低重量的材料也逐渐应用到防暴盾牌的设计领域中，防暴盾牌的制作开始从单一材料向多功能复合型材料转变，现在的防暴盾牌大部分采用铝合金、聚氨酸酯、玻璃纤维等强度高、重量轻的材料。目前我国武警的防爆盾牌通常采用聚碳酸酯PC材料和玻璃钢等材料进行制作。聚碳酸酯是一种热塑性树脂，韧性很强，它的抗冲击性很强，稳定性好，绝缘性能也很好，不易燃烧[6]。

由此可见，多功能、轻便、强度高等性能是防暴盾牌未来的主要发展方向。

2 主动式警用安防防暴盾牌的设计

2.1 整体设计

现有的防暴盾牌存在防护性能差、震慑不足、进攻乏力等弊端，已不适应当前的执法环境，针对于此，本设计将改变传统盾牌的使用方法和战术，充分发挥智能化的优势，增强警察执法战斗力，最大限度地保护执法人员安全，增强执法力度，提高效率并有效减少人员伤亡及损失。

如图1所示，主动式警用安防防暴盾牌主要由盾牌本体、放电装置和信息采集装置组成，放电装置能够释放电流，信息采集装置能够采集暴动分子的身份信息并自动上传到中心服务器中。

2.2 放电装置的设计

如上图图2所示，放电装置包括供电单元、检测单元、判断单元、升压单元和执行单元。供电单元对检测单元、判断单元、升压单元供电，检测单元用于检测暴动分子与盾牌本体发生碰撞时产生的压力值并输出压力检测信号，判断单元预设有基准信号，判断单元响应压力检测信号并对压力检测信号与基准信号进行比较，若压力检测信号大于基准信号时输出控制信号，升压单元响应控制信号后对输入升压单元的电压进行升高并输出，执行单元将升压单元输出的电流进行释放，执行单元将电流传递到暴动分子身上进而电击暴动分子，从而达到压制暴动分子的效果。

（1）供电单元。供电单元包括蓄电池，蓄电池向检测单元、判断单元、升压单元和执行单元供电，蓄电池能够进行多次充放电，更加便于使用。

（2）检测单元。检测单元包括压力传感器，蓄电池向压力传感器进行供电，压力传感器固定连接到盾牌本体的表面，当暴动分子与盾牌本体发生碰撞时，暴动分子向压力传感器施加压力，压力传感器检测到压力后在信号输出端输出压力检测信号。

（3）判断单元。判断单元包括微处理器，蓄电池向微处理器供电，压力传感器的信号输出端与微处理器的信号输入端通过数据线连接，微处理器内预设有基准信号，微处理器响应压力检测信号后，对压力检测信号与基准信号进行比较，当压力检测信号大于基准信号时输出控制升压单元的控制信号。通过在微处理器中预设基准信号并将压力检测信号与预设信号进行比较，防止误触现象的发生。

（4）升压单元。升压单元包括脉冲发生器和高压发生器，蓄电池向脉冲发生器和高压发生器供电，脉冲发生器的信号输入端与微处理器的信号输出端连接，高压发生器的信号输入端与脉冲发生器的信号输出端连接，脉冲发生器响应控制信号并在信号输出端输出脉冲信号，高压发生器将蓄电池输入高压发生器的电压升高，并在高压发生器的供电输出端输出升压之后的电流，高压发生器响应脉冲信号后，高压发生器的供电输出端输出脉冲式电流。高压发生器输出高电压低电流，高压发生器输出的电压一般在几万伏特但输出电流一般在几毫安，高压发生器输出脉冲式的电流施加在暴动分子身上的时间一般不超过三秒，在不容易对暴动分子造成生命危险的同时，起到压制和震慑暴动分子的效果。

（5）执行单元。执行单元包括金属板，金属板设在盾牌本体的表面，金属板与压力传感器的感应端固定连接，压力传感器位于金属板与盾牌本体之间。金属板与高压发生器的供电输出端通过导线连接。高压发生器输出的脉冲式电流传递到金属板上，当有暴动分子与盾牌本体发生碰撞并与金属板接触时，金属板将脉冲式电流传递到暴动分子身上，进而电击暴动分子，暴动分子在被电击的瞬间失去反抗能力，进而便于工作人员压制暴动分子。金属板的表面还可安装多个探针，探针使得电流更容易传递到暴动分子身上，增强电击效果。

（6）其他方面。供电单元还包括自锁开关，自锁开关串联连接在蓄电池的供电输出端。工作人员通过自锁开关方便控制金属板的通断电，进而降低人员误触电的风险。

2.3 信息采集装置的设计

如下图图3所示，信息采集装置由摄像头和5G发送装置构成，在盾牌本体上安装摄像头，蓄电池向摄像头供电，摄像头的信号输出端与微处理器的信号输入端通过数据线连接，摄像头采集暴动分子的相貌特征并输出采集信号，微处理器响应采集信号并输出携带有暴动分子相貌特征的识别信号。微处理器还连接有5G发送装置，5G发送装置的信号输入端与微处理器的信号输出端通过数据线连接。微处理器输出的识别信号传递到5G发送装置中，5G发送装置响应识别信号后将识别信号以无线信号的形式进行发送。

5G发送装置通过信号连接有5G接收装置，5G接收装置连接有中心服务器，中心服务器连接有显示屏。5G接收装置的信号输出端与中心服务器的信号输入端通过数据线连接，中心服务器的信号输出端与显示屏的信号输入端通过数据线连接。

5G接收装置响应识别信号并将识别信号传递至中心服务器中，中心服务器中存储有个人的姓名、性别、相貌特征、身份证号和家庭住址信息，中心服务器响应识别信号对识别信号中携带的暴动分子相貌特征进行存储并分析，中心服务器将相貌特征与存储的个人信息进行比对分析，中心服务器对识别信号进行分析后输出显示信号，显示屏响应显示信号后在显示屏上将暴动分子个人的姓名、性别、相貌特征、身份证号和家庭住址信息进行显示，方便对暴动分子的监控并制定相应的应对方案。

3 结语

当暴动分子与盾牌本体发生碰撞时，压力传感器检测到压力并输出压力检测信号，微处理器对压力检测信号与基准信号进行比较，当压力检测信号大于基准信号时微处理器输出控制信号，脉冲发生器响应控制信号发出脉冲信号，高压发生器将输入高压发生器的电压进行升高，高压发生器响应脉冲信号后在高压发生器的供电输出端输出脉冲式的电流，金属板将脉冲式的电流传递到暴动分子身上对暴动分子进行电击，从而方便工作人员压制暴动分子。此外，该压力传感器所释放出来的电压参考电棍电压，符合人体承受范围，不会对暴动分子造成严重伤害，只起到有效控制的作用，不会因此导致暴力执法。

综上所述，通过本设计，使防暴盾牌具有了智能化的功能，将提高防暴盾牌的综合性能，同时也增强了警员自我保护和有效控制暴动分子的能力，为提高执法效率，处置事件提供了坚实的物质保障。