文/杜建英 艾博信科技(北京)有限公司总经理

　　监狱周界防逃跑系统需求分析

　　世界上没有完美的、一步到位的周界报警技术，各种周界报警技术有着各自的应用环境和系统缺陷。只有对应用需求进行详细的了解和有针对性的设计，才能设计出一套最低误报率、最高识别率的周界报警系统。

　　监狱行业更是有着其特殊的环境和应用特点，总结起来，我们可以归纳为以下几点：

　　监狱是防止犯人逃跑，探测目的是“靠近围墙”;监狱是在保持尽可能高的识别率条件下，保证尽可能低的误报率，与普通周界相比优先级、侧重点不同;监狱主要解决猫(地面)、小鸟(空中)的误报，与普通周界相比误报源出现的频率不同;普通周界内部往往没有严格的界限划分，监狱狱墙和钢网墙之间为境界隔离带，禁止任何人进入，而钢网墙外则是巡逻区，干警会开着电动巡逻车巡逻，狱墙外往往是道路，有社会车辆经过。前者可以由设备探测范围来定义防区宽度，后者是由物理区域来定义设备探测范围;监狱探测设备需要考虑高压电网的工况干扰影响(高压放电导致的电磁脉冲)，狱墙上的钢网墙是良好的引雷导体，监狱往往位于郊区，需要考虑单独的防雷。

　　以上这些限制条件，决定了我们无法依赖于一种周界技术就可以高枕无忧，必须选择两种甚至两种以上的技术，并且将这些技术进行有机的数据融合，才能设计一套有效的监狱周界防逃跑系统。具体说来，我们需要考虑以下4个方面。

　　闯入5米警戒带行为：

　　隐患：传统周界报警技术一般采用对射或泄漏场技术，要么误报过高，要么容易被嫌犯欺骗或大步跨过，幷且根本没有目标定位能力，只能输出干节点信号。很多XX监狱用户为了节省成本，往往每100米配置一个防区，这样造成单个防区过长，一旦报警，摄像机基本上无法看清楚100米防区的情况，容易造成误判。

　　设计要求：全天候7x24时间段(干警可重新自定义时间段)，当嫌犯进入围墙5米警戒区域时：自动检测任何闯入行为;自动定位入侵者闯入的位置(精度50厘米);自动在电子地图上显示入侵者的位置;自动弹出和雷达联动的摄像机画面;自动记录警情信息;自动联动现场警号;自动控制高速球指向入侵者，幷自动变倍显示、跟踪入侵者;实时录像及录像检索回放。

　　攀爬狱墙行为

　　隐患：传统周界报警一般检测从墙外向里的翻越动作，所以翻越围墙为第一道关口，翻越围墙的动作一般只会持续1-5秒钟，一旦探测到翻越动作，在值班人员来得及进行图像复核的同时，保安人工有效辨别入侵地点和目标有可能隐藏在什么位置。

　　但是监狱周界安防要求恰恰相反，翻越围墙是犯人最后的动作，一旦犯人翻过围墙，几秒钟内进入到社会区域，武警便来不及实施抓捕，从而错失良机。所以最后探测关口其实是围墙墙面，一旦发现有人试图向上攀爬，能够迅速检测其行为，幷能够连续跟踪目标的运动，从而为值班武警赢得宝贵的时间。

　　设计要求：全天候7x24时间段(干警可重新自定义时间段)，当嫌犯靠近墙体，幷向上攀爬墙体时，其余设计要求同上。

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　　高空绳索逃跑

　　隐患：按照司法部要求，大部分监狱在现有狱墙上加高了一道钢网墙，但是这带来一个新的隐患，即：当嫌犯从临近建筑物或制高点搭设高空绳索、竹竿，就可以躲过高压电网，直接滑到加高钢网墙顶，从而更容易逃脱。设计要求同上。

　　武警岗下盲区探测

　　隐患：武警岗下拐角为90度角圆弧，普通周界报警设备很难实现无缝保护。岗上武警难以观察脚下情况，对面的武警也难以200米外看清楚对方拐角处的情况，在夜间或轻雾时，容易成为布防漏洞。设计要求同上。

　　监狱雷达立体周界防逃跑设计

　　监狱立体周界防逃跑设计，顾名思义，就是要建设一套立体防御体系，点、线、面三者结合，不仅能够保护地面区域，还能保护围墙垂直区域，更能够保护空中逃脱，更为甚者，可以编制一道天罗地网，防止犯人从上至空中、下至地洞逃跑，真正成为监狱干警的护法使者。

　　同时，这套系统还不受外界环境(风、雨、雷、电、雾、沙尘暴)的影响和电磁等因素的干扰。系统既先进科学又可靠实用，要本着高质量、高技术、高标准、高性价比的原则，在重点区域重点防范的思想前提下，对系统进行优化设计，使整个系统能发挥最大的功效。

　　前端探测器选择

　　周界报警技术已经存在了40多年，不同的报警传感器具有不同的探测特性。总体来说主要分为围界型传感器、空间探测传感器。

　　一般来讲，任何高安全要求项目都至少需要2种以上的传感器，实现传感器数据与/或组合，从而获得高识别率、低误报率。物联网防入侵技术将传统的周界报警技术做了质的飞跃，首次实现了传感器报警探测、目标定位、目标跟踪、多传感器数据融合等技术，对于监狱这种高安全要求的项目而言，向着零误报、零漏报的目标大大的迈进了一步。

　　根据笔者多年的防入侵技术研究和现场测试经验，不同的项目有不同级别的防入侵探测要求，但在技术选型时一般评比以下4个主要参数，才能真正确定哪种产品是最适合我们的项目。

　　· 识别率(Probability of Detection)：一般来说，就是要求识别到可疑的入侵目标(人)，在禁止停留的区域滞留、禁止进入的区域闯入、禁止跨越的区域翻越。

　　· 误报率(False Alarm Rate)：对于所有的传感器技术来讲，高误报率是最无法忍受的，尤其是对于天气如日照、温度变化、刮风、下雨、下雪、沙尘、大雾、这种日常无法回避的干扰。另外其他的干扰源包括电磁波、人工光源(车灯、路灯、城市美化用灯)、各种阴影等。

　　· 虚警率/伪报率(Nuisance Alarm Rate)：对于爬行动物、小鸟等生物体产生的报警，原则上需要尽可能的判别出来。

　　· 目标定位精度：由于入侵目标的运动速度是很快的，目标可能会在几秒钟之内快速的移动到遮挡处，值班人员无法观察到目标，可能会被判断为误报。所以米级的定位精度在某些环境中是必须的。

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　　以下是市场上常见的3种监狱周界报警技术的主要技术特点分：

　　经过以上对比选择后，笔者推荐采用微波雷达和激光雷达作为前端探测设备，也是最适合我们要建设的“雷达立体周界放逃跑系统”的基本模块。微波雷达作为大区域空间探测、定位技术，将应用于5米警戒隔离区，探测任何闯入目标，幷定位其坐标。

　　激光雷达作为大区域2维平面探测、定位技术，将平行于墙面20厘米处构建一道虚拟的激光墙体，任何目标试图攀爬围墙，都将被激光雷达探测到，幷提示入侵位置。两种雷达技术输出的目标坐标传递给PTZ摄像机，可以持续追踪入侵目标。

　　5米警戒带：微波雷达

　　24G微波雷达作为军用级产品，不仅支持大区域监视，目标识别率达到100%，还能定位目标的位置，定位分辨率为25厘米，这样配合PTZ摄像机，可以持续追踪入侵目标。

　　在此，笔者以了艾博信公司代理的德国Fortex公司生产的军用级DRR-100微波相控阵雷达入侵探测器为例，详细说明其技术优势

　　德国Fortexz公司新一代DRR-100相控阵雷达入侵探测器具有探测、定位、跟踪、融合等四大功能，具有以下技术优势：

　　· 识别范围大，安装美观

　　· 全天候，大风、大雨、大雪、沙尘暴等恶劣天气无影响

　　· 具有20度的雷达扫描区域，任何入侵目标都无法穿越，识别率100%;

　　· DRR-100相控阵雷达采用了高频率测距、测角技术，直接测量入侵者的位置，可自动控制第三方的高速球追踪目标，用户第一时间了解警情实际情况，最快的时间复核报警原因、确定应急方案。

　　· DRR-100相控阵雷达可以设定防区或非检测区域，这样即便雷达覆盖了出入口大门，也可以很便捷的通过报警管理软件设定无需检测的区域，从而大大简化设计和安装工程。

　　· DRR-100相控阵雷达内置复杂的目标识别算法，能否测量出目标大小，从而消除小鸟、小型动物、飘扬的垃圾/报纸等误报，将误报率保持在接近0%的水平。

　　· DRR-100相控阵雷达采用发射、接收一体化设计，依靠目标的反射来识别，安装简单;

　　· DRR-100相控阵雷达从开机起，就不断识别、更新周边环境，保证稳定的识别。

　　雷达可以安装在1.5米高的金属支架上，金属支架安装在警戒带中轴线上。根据大门的实际位置，可通过软件划分防区，用以隔离出不需要探测的大门，任何入侵目标进入警戒带，都会在电子地图上报警显示、持续跟踪，配合复核视频摄像机，目标将会被锁定，持续图像跟踪。

　　每9台雷达通过1条2线制CAN总线级联到一台主控器上，主控器安装在近端雷达的电源箱内，幷通过光纤以太网和监狱指挥中心的以太网交换机通信。

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　　5米狱墙：激光雷达

　　对于这块需求，笔者也以艾博信公司代理的德国Fortexz公司公司生产的军用级LGS360-100系列激光雷达探测器为例详细说明其设计理念。

　　LGS360-100激光雷达探测器采用了12000次/秒的高频脉冲激光器，能够对360度半径100米的扇区进行目标识别，可同时跟踪16个目标。

　　选择激光雷达具有以下优势：

　　· 首先它是无缝的激光网，任何入侵目标都无法穿越，识别率100%;

　　· LGS360-100激光雷达采用了高脉冲的激光测距仪技术，直接测量入侵者的位置，可自动控制第三方的高速球追踪目标，用户第一时间了解警情实际情况，最快的时间复核报警原因、确定应急方案。

　　· LGS360-100激光雷达可以设定防区或非检测区域，这样即便LGS360-100激光雷达覆盖了出入口大门，也可以很便捷的通过报警管理软件设定无需检测的区域，从而大大简化设计和安装工程。

　　· LGS360-100激光雷达内置复杂的目标识别算法，能否测量出目标大小，从而消除小鸟、小型动物、飘扬的垃圾/报纸等误报，将误报率保持在0%的水平。

　　· LGS360-100激光雷达采用了特殊设计的高脉冲军工级激光测距装置和抗干扰算法，丝毫不受阳光、人工光照的影响。

　　· LGS360-100激光雷达内置大雾识别算法，自动判断因浓雾引起的激光穿透率降低的影响，自动调整激光发射功率。

　　· LGS360-100激光雷达采用发射、接收一体化设计，依靠目标的反射来识别，不存在激光对射中，入侵者利用绕射手段轻松突破系统的尴尬;

　　· LGS360-100激光雷达从开机起，就不断识别、更新周边环境，幷具有防欺骗算法，自动判断远程目标的反射的激光能量。

　　LGS360-100激光雷达一般直接安装在监狱围墙上，激光面平行于狱墙里面，距离墙体20厘米，构成另外一道虚拟的激光面，任何入侵目标靠近围墙，都会在电子地图上报警显示、持续跟踪，配合高速球，目标将会被锁定，持续图像跟踪。

　　30米临墙建筑物高空：激光雷达

　　考虑到临墙的建筑宽度一般都小于50米，笔者建议采用德国Fortex公司的LGS360-60激光雷达，将激光面垂直倾斜于地面安装，每台雷达保护60米宽、30米高的墙面，如下图所示，当有目标沿绳索下滑时，可以立刻捕获到目标，幷报警。

　　狱墙拐角：激光雷达

　　狱墙拐角(武警岗下)是脚下盲区，容易被本岗武警忽视，对面岗楼武警由于距离远，也容易忽略异常行为。在此笔者同样推荐采用德国Fortex公司的LGS360-60激光雷达，安装在4个狱墙拐角下20厘米高，水平扫描警戒带内地面，覆盖左右各60米距离，一旦有人体目标出现，则立刻通过RS485总线将数据传回指挥中心的报警管理终端。

　　结束语

　　笔者在多年的周界系统设计中，深刻的理解到系统设计的重要性。而对于监狱防逃跑系统，“万无一失”是笔者设计思路的出发点。普通的防入侵系统，入侵探测更多是为了录像，录像更多是为了日后警情复核，探测到入侵目标后，有足够的时间去阻止、威慑入侵者逃离。监狱防逃跑系统中，探测报警则意味着犯人可能在10秒钟内逃脱，也意味着，即便待命武警能够在30秒钟内冲到逃犯翻出的狱墙附近，可能逃犯已经窜入野外的庄稼地里，无影无踪了。

　　所以，武警只是周界防逃跑的最后一道人防防线，监狱应该建设一道、两道甚至三道技防防线，能够将犯人行踪掌控在手，在其靠近第一道钢网墙的时候，就能够现场警笛/警灯提示，幷提前通知值班的武警战士，从而可以有效的制止犯人的进一步行动，真正做到运筹帷幄之中，决胜千里之外。

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