李云洪

高壓電子圍欄在安防領(lǐng)域的應(yīng)用

李云洪

2007年以來，周界高壓電子圍欄悄然在上海興起，打破了早先主動(dòng)紅外對(duì)射探測(cè)器一統(tǒng)天下的局面。本文簡述了電子圍欄的原理以及上海市電子圍欄的應(yīng)用狀況，提出了電子圍欄系統(tǒng)存在的一些問題與優(yōu)化方案。

圖1 電子圍欄安裝示意圖

圖2 電子圍欄的電路原理圖

概述

眾所周知，周界防范報(bào)警系統(tǒng)是安防系統(tǒng)中的第一道防線，也是最重要的一道防線。當(dāng)犯罪分子穿越周界防范報(bào)警系統(tǒng)時(shí)，前端探測(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)并傳送給系統(tǒng)控制中心，系統(tǒng)控制中心處理后發(fā)出處理指令。包括啟動(dòng)警號(hào)、警燈提示、電子地圖防區(qū)燈閃爍提示報(bào)警防區(qū)，再聯(lián)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警圖像跳出以及啟動(dòng)錄像等。

此前，周界防范中位于最前端的探測(cè)器主要還是紅外對(duì)射探測(cè)器。但紅外探測(cè)器有其致命的缺點(diǎn)，那就是受環(huán)境干擾導(dǎo)致誤報(bào)的概率很大，致使一些場(chǎng)所的紅外報(bào)警系統(tǒng)形同虛設(shè)。近年來某些廠商又開發(fā)了振動(dòng)電纜、泄漏電纜、張力式圍欄等，但都由于技術(shù)性能不是十分成熟而致推廣緩慢。

正由于這些原因，高壓電子圍欄應(yīng)運(yùn)而生。

上海市公安局技防辦于2007年8月下發(fā)在全市推廣使用電子圍欄周界報(bào)警系統(tǒng)的通知。2008年9月，國家標(biāo)委會(huì)頒布了《脈沖電子圍欄及其安裝和安全運(yùn)行》國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范了電子圍欄各個(gè)部件的安裝要求。

上海市公安局技防辦根據(jù)上海市的特點(diǎn)，于2008年8月印發(fā)《本市安防工程用高壓電子脈沖式探測(cè)器基本技術(shù)要求》，又于2009年6月在關(guān)于貫徹執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)《脈沖電子圍欄及其安裝和安全運(yùn)行》的通知中，闡明國標(biāo)與《基本要求》相悖處，要求按《基本要求》執(zhí)行。由此可見，在上海，高壓電子圍欄的設(shè)計(jì)與施工主要依照的標(biāo)準(zhǔn)是上海市公安局技防辦頒布的《本市安防工程用高壓電子脈沖式探測(cè)器基本技術(shù)要求》。

2008年奧運(yùn)前夕，上海格瑞特機(jī)電系統(tǒng)工程有限公司承擔(dān)了上海市所有燃?xì)庹{(diào)壓站的高壓電子圍欄工程的設(shè)計(jì)與施工，在項(xiàng)目的實(shí)施與建成后的兩年維護(hù)保養(yǎng)過程中，我們不斷地尋求更優(yōu)化的方案與整改措施，以期提高電子圍欄的安全性。

高壓電子圍欄工作原理

電子圍欄系統(tǒng)包括脈沖主機(jī)和前端圍欄兩個(gè)部分。脈沖主機(jī)產(chǎn)生高壓（一般＜5000V）電脈沖，傳遞到前端圍欄，給入侵者以強(qiáng)烈電擊，形成威懾，令其退卻。由于每個(gè)電脈沖的持續(xù)時(shí)間短（≤0.1s）、間隔時(shí)間長（≥1s）、輸出能量低（≤5J），因此不會(huì)直接導(dǎo)致人體傷害。

電子圍欄主要是給入侵者雙重威懾（心理和生理）、有形阻擋，并可報(bào)警，從而結(jié)合了報(bào)警和警戒雙重優(yōu)點(diǎn)。

高壓電子圍欄存在的問題

1、容易被破壞而使系統(tǒng)癱瘓，且中心控制室表面很正常：

圖2所示為電子圍欄的電路原理圖：5KV的高壓電流從高壓主機(jī)的Bt端子流出，經(jīng)電子圍欄上的B線流回Br。同樣，地線電流從高壓主機(jī)At端子流出，經(jīng)A線流回Ar端子。

上海市《本市安防工程用高壓電子脈沖式探測(cè)器基本技術(shù)要求》3.2.1.2 條規(guī)定，電子圍欄每100m金屬導(dǎo)線的電阻值應(yīng)不大于2.5Ω。也就是說，電阻值即使為零系統(tǒng)同樣正常工作。那么，在高壓電流流出的第一個(gè)終端桿處將流出和流入的電線短路，系統(tǒng)仍然同樣正常工作。如圖3所示。

圖3

圖4

此時(shí)，如犯罪分子再將A1點(diǎn)和B1點(diǎn)的跨接線拆掉，那么左側(cè)的電子圍欄將全部癱瘓，即使將左側(cè)的所有金屬絲短路或者剪掉，系統(tǒng)也不會(huì)報(bào)警，也不帶有任何電壓了。那么犯罪分子就可以輕松進(jìn)入被保護(hù)區(qū)域。

2、將任意一段電子圍欄的合金線用絕緣線旁路，然后將這段合金線剪除，系統(tǒng)將正常工作。而電子圍欄將出現(xiàn)一個(gè)豁口，犯罪分子可以輕松進(jìn)入。如圖4所示：

3、容易被翻越。

電子圍欄高壓主機(jī)發(fā)出的高壓是5KV，《本市安防工程用高壓電子脈沖式探測(cè)器基本技術(shù)要求》5.2.4 條規(guī)定：前端探測(cè)圍欄最上一根金屬導(dǎo)線與附屬物的間距應(yīng)不小于800mm。對(duì)于直立安裝的電子圍欄，800mm的高度正好是一個(gè)人的腿長。也就是說如果在高壓電子圍欄的合金線上覆蓋一層絕緣物，就可以輕松地翻越有電子圍欄的圍墻。對(duì)于斜裝的電子圍欄，阻擋效果會(huì)好一些，但仍不能避免翻越的可能性。

上海市《本市安防工程用高壓電子脈沖式探測(cè)器基本技術(shù)要求》5.2.3規(guī)定：附屬物（圍墻）的高度應(yīng)在2.0m-2.8m之間。加上斜裝的電子圍欄0.8米，最高處為3.5米。用3.5米的人字扶梯架在電子圍欄一側(cè)（一般都在外側(cè)），再以絕緣物覆蓋電子圍欄，翻越這個(gè)電子圍欄不是一個(gè)難事，尤其在多人作案的情況下。

高壓電子圍欄的優(yōu)化方案

鑒于上述第1的項(xiàng)致命缺點(diǎn)，可以采用如下方法予以解決：

1、高壓主控器設(shè)計(jì)為對(duì)回路電阻的阻值有偵測(cè)能力，就像我們的報(bào)警控制器可以探測(cè)紅外探測(cè)器上的線尾電阻一樣。當(dāng)回路電阻在一個(gè)設(shè)定區(qū)間的電阻值時(shí)，系統(tǒng)正常工作。當(dāng)回路電阻小于或大于設(shè)定區(qū)間值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。這樣，可有效避免犯罪分子通過短路的方法使系統(tǒng)癱瘓。

2、主控器高壓發(fā)生電路設(shè)計(jì)為對(duì)回路電阻的阻值有偵測(cè)能力，同時(shí)設(shè)計(jì)制造高電阻的合金電子圍欄金屬絲。優(yōu)化方案1不能解決第2種破壞方式。因?yàn)榫€路電阻很小，在系統(tǒng)中是忽略不計(jì)的，所以先用一根絕緣線旁路電子圍欄合金線、再剪除合金線不會(huì)使回路電阻變化。因此，系統(tǒng)必須具備這樣一個(gè)功能：就是當(dāng)犯罪分子在金屬絲上旁路任何導(dǎo)體時(shí)，系統(tǒng)回路應(yīng)該發(fā)生阻值變化而報(bào)警。在方法1中，我們可以制造一種更好的合金線，使其電阻足夠大，系統(tǒng)回路不用串聯(lián)外接電阻，主機(jī)直接檢測(cè)線路電阻（線路電阻達(dá)不到額定值時(shí)可以在線尾串接適當(dāng)?shù)碾娮瑁?，就可以完全避免第一種和第二種破壞方式。但是，這套系統(tǒng)對(duì)主機(jī)要求和對(duì)合金線阻值參數(shù)要求很高，而且由于氣溫對(duì)金屬電阻值影響，系統(tǒng)必須考慮各種誤報(bào)的解決方案。

3、電子圍欄的高度增高到1米以上。無論是直立安裝或斜裝，跨越的可能性大幅度減小。

結(jié)束語

電子圍欄在啟用之初，其重要功能之一是震懾作用。然而，道高一尺，魔高一丈。隨著時(shí)間的推移，這種震懾作用有逐漸褪去的可能。因此，需要不斷地改進(jìn)和優(yōu)化電子圍欄系統(tǒng)與設(shè)備，才能永褒電子圍欄的市場(chǎng)生命力。

作者單位：上海格瑞特機(jī)電系統(tǒng)工程有限公司