文/吴尤骏 西部机场集团有限公司机场建设指挥部

　　近年来，国内外机场陆续发生外来人员蓄意敲击撞击、攀爬翻越、剪切破坏飞行区物理围界，闯入机坪或潜入机舱等一系列不安全事故，对机场空防安全造成了极大的危害，可见机场围界安防还是普遍存在一系列安全缺陷。因此，针对机场而言，采用更加安全可靠、管理灵活的围界安防系统技术就显得十分必要。

　　背景

　　随着我国经济高速平稳增长与科技飞速发展，人民生活水平的逐步提高，乘坐飞机出行已经成为人们商务办公与休闲旅游的最佳选择之一。机场作为重要的公共交通枢纽，具有规模体量大、投资高、设施设备多、运行复杂、人员密集、政治经济影响大等特点，对其进行高效安全防范显得尤为重要。

　　机场安全防范系统按照区域划分主要包括：航站楼安全防范系统、飞行区安全防范系统和其它公共服务区安全防范系统三大部分。其中，飞行区安全有效运行，除航空器本身的安全因素外，很大程度取决于飞行区机坪及周边围界的安全。机场围界作为机场飞行区与外界隔离的第一道安全屏障，是维持飞行区良好秩序的需要，担负着保障飞行区安全的重任。

　　早期机场飞行区围界安防体系可以归纳为“老三防”，即采用“物理围界阻隔（如单/双层金属围栏或砖墙并附加圈刺滚笼等）、远程闭路监控（无预警和报警功能，仅靠人工远程判读）、人员出警巡逻的传统模式。

　　随着国内机场旅客吞吐量、货邮吞吐量、飞机起降架次不断增加及各大机场对多跑道的需求的增加，导致飞行区围界范围较以往大范围的扩充，同时因人力资源成本增加等诸多因素，机场飞行区围界如还简单的依靠“老三防”进行安全防范已远不能满足机场管理部门对飞行区空防安全管理要求和需求。在此情况下，对围界报警系统技术的提升显得尤为迫切。

　　当前机场围界报警系统技术正朝着数字化、网络化、智能化及多技术手段相融合的方向发展。

　　技术发展现状

　　当前国内外围界报警系统前端探测技术种类繁多，国内各大机场主要采用的前端探测技术有：红外对射、激光对射、张力围栏、振动电缆、振动光缆、地埋式压力振动探测等。

　　随着围界报警系统技术研发的不断加深，目前国内市场上又增添了电容扰动、智能视频分析、振动传感探测以及雷达探测等技术应用于机场围界。

　　机场飞行区围界报警系统概述

　　总体要求

　　一般来说，飞行区围界报警系统需要满足三个基本要素：探测分析、阻挡延缓、复核响应。

　　1、探测分析，是指感知显性和隐性风险事件的发生并发出报警信息，应做到准确无误。

　　2、阻挡延缓，是指利用物理围界和声光电辅助联动系统阻止并威慑入侵者，起到推延风险事件发生的作用，应做到长短合适。

　　3、复核响应，是指组织力量为制止风险事件的发生所采取的快速行动，应做到迅速响应、及时处置。

　　系统架构

　　系统通过在钢筋网围界和砖墙围界上设置入侵探测报警设施，实现对非法入侵的报警，并通过围界安防管理平台控制视频监控、声光警示等措施，形成一个闭合、完整的安全防范系统。当前，主流围界报警系统包含：前端探测子系统、视频监控子系统、辅助联动子系统、气象站子系统、防雷接地子系统、供配电系统、网络传输子系统、监控中心子系统

　　系统架构如下图所示：

围界报警系统组织架构图

　　机场围界探测报警系统技术研究

　　主流探测技术概述

　　当前，国内外各大机场主要采用各类探测传感器的方式进行前端入侵探测报警，取得了良好的效果。探测传感器的技术类型主要分为：接触式与非接触式。

　　围界报警系统前端探测技术分类图

　　接触式技术

　　（1）脉冲电子围栏

　　可在金属围栏表面或砖墙顶部架设，系统由脉冲发生器产生（5~10）kV非致命脉冲高压，当有入侵者强行攀爬翻越围界并触碰到电子围栏时，会有短暂强烈的触电疼痛感，进而触发报警联动设备，起到阻挡威慑报警的作用。

　　优点：可以起到报警、阻挡、威慑作用，安装方便。

　　缺点：定位性较弱，同时电缆某处损坏将对整体围栏的使用产生影响。

　　（2）张力围栏

　　以传感器探测柱和张力柱构成其竖向主体，以张力钢丝构成其横向主体。任何攀爬、触碰张力围栏的行为，均会导致围栏产生应力形变，张力钢丝捕捉到的张力信息与预设报警阀值进行比对，如超过阀值则立即触发报警。

　　优点：不受电磁干扰，既可作为围界报警探测器也可与物理围界充分结合，作为物理阻挡以增强物防效果，报警防区布置灵活。

　　缺点：设备造价较高，维护成本偏高，易受四季温湿度变化影响重新调整张力阀值，对安装队伍的要求较高。

　　（3）振动电缆

　　传感电缆成对平行绑扎固定在金属围栏上，当入侵目标触碰、撞击、攀爬、破坏围栏时，会引起电缆的振动，使得电缆内活动的导体切割磁力线，产生电脉冲信号进而触发报警。

　　优点：安装简便，在原有的围墙、防护栅网、房顶等处均可安装；探测传感器为无源分布式，呈电缆状，布线简单灵活。

　　缺点：易受电磁干扰，易受雷雨影响。

　　（4）振动光缆

　　传感光缆成对平行绑扎固定在金属围栏上，利用光学干涉理论，当入侵目标触碰、撞击、攀爬、破坏围栏时必然会引起光缆的振动，使得光纤中传输的光波参量发生变化进而触发报警。

　　优点：光缆不受电磁波影响，光缆价格比电缆低廉；适合复杂地形，不受地形高低、曲折、转弯等环境限制。

　　缺点：易受大风、雨雪、雷电等恶劣天气等影响。

　　（5）电容扰动

　　报警探测线缆平行安装于围栏或砖墙的顶部（上三线）和底部（下三线），每组三线的中线为信号发射线，上下线均为信号感应线形成电容耦合感应场，当入侵目标靠近时会导致电容耦合场效能量的变化，当变化量超过事先设定值时则触发报警。

　　优点：环境适应性较高，可适用于栅栏围界、砖墙围界，受天气影响较小。

　　缺点：由于开放电磁场的物理原理，功耗相对较高。

　　（6）振动探测器

　　主要由壁挂式智能探测器、智能探测主机、信号传输电缆及支架附件组成。通过对围栏或砖墙上振动信号的采集、分析、融合计算，完成基于振动信号的报警输出，完成报警联动。

　　优点：单点传感器发生故障，不影响系统报警功能，受天气影响较低；

　　缺点：比较适合金属丝围栏，对于实体墙的防护效果有限。

　　非接触式技术

　　（1）红外对射

　　发射单元与接收单元成对架设在围界防区两端。发射单元主动发射定向光束，当入侵目标经过定向光束形成的警戒区域时，触发报警。

　　优点：美观、隐蔽。安装简单，具有灵敏的感应能力。

　　缺点：只能直线布防，布设环境单一，易受恶劣天气、空中漂浮物、树木、动物等周边环境物体的影响。

　　（2）泄漏电缆

　　泄漏电缆是一种具有特殊结构的电缆，埋在地下的电缆之间形成一个看不见的电磁场探测区，当入侵目标进入探测区时，会引起电磁场的扰动，进而触发报警。

　　优点：布设隐蔽。

　　缺点：受附近的金属物体影响。

　　（3）地埋压力振动传感

　　当入侵目标进入传感器探测区时，会使土壤密度会发生改变并向下传导压力和振动，进而会引起填充加压液体管子或光缆弯曲变形，最终导致传感器探测到变化的信号，当变化量超过事先设定值时则触发报警。

　　优点：布设隐蔽。

　　缺点：易受附近的运动物体和围界周边土质影响。

　　（4）安防雷达

　　雷达安防技术采用雷达微波进行360°扫描，识别移动目标，从而达到对周界入侵的监控与告警。

　　优点：雷达微波对云、雾、霾、植被等具有一定的穿透作用，几乎不受天气影响，可全天候工作。

　　缺点：雷达在有地形或障碍物遮蔽时，存在覆盖盲区问题，对空管导航雷达的相互影响有待进一步论证。

　　（5）智能视频分析

　　智能视频分析是近几年比较流行的监控方式，是利用计算机视觉技术，在不需要人为干预的情况下，对视频信号进行处理、分析和理解，并对视频监控系统进行控制，自动发现入侵迹象，提前报警，进而达到监控与告警的目的。

　　优点：可以在物理围界铁网之外设置虚拟防区，提前发现入侵迹象产生预报警，给现场安防人员提供更多的响应时间。本身具备安防视频系统的基本功能，直接可视化。

　　缺点：像素比对和运动分析模式受图像效果和分辨率影响大，雨雪、雾霾、沙尘天气环境下工作图像效果会受影响，围界外树木、建筑等复杂环境也会影响分辨效果，遮挡区域易形成盲区。

　　通过对以上接触式与非接触式围界报警技术的描述不难看出，单纯的接触式与非接触式围界报警前端探测技术都存在各自的优缺点。

　　非接触式技术能够在围界外围预先发现入侵，接触式技术必须非常靠近或接触后才能发现入侵目标；预警功能性是非接触式技术的优势所在，然而由于安装方式和技术原理的原因，非接触式技术的探测区域基本为扇形，物理围栏或其它物体会对其探测造成遮挡，同时为了确保探测灵敏度，在人员活动密集区域，无效报警相对频繁。

　　接触式设置高灵敏度时，只要接触肯定能发现，虽然现有探测传感分析技术能够对天气、车辆、行人路过等干扰进行一定的滤除，但对于雨雪、大雾等极端天气任会对被动式探测造成一定影响。

　　综上，围界报警系统的技术选型需因地制宜、优势互补，尽量避免使用单一探测技术进行围界防范。

　　机场围界安防系统方案建议

　　为了避免单一技术手段的局限性，机场围界报警系统建议在方案设计时可考虑采用接触式技术配合非接触式技术相结合的方式，并联动必要的声、光、电辅助报警设备和视频监控等。即采用多种复合探测技术通过多角度、多层次融合决策的手段探测报警，不但可以及时判别入侵行为，而且相对单一技术手段能更为准确的过滤外界无关项的干扰，进而降低围界入侵信息的漏报率和误报率，以提升围界报警系统的准确率。

　　关于构建围界安防系统管理平台的思考

　　围界安防系统管理平台作为围界前端各子系统（探测子系统、监控子系统、广播子系统、灯光子系统）的集成和联动起着至关重要的作用，可以说围界安防系统管理平台作为整个系统的核心和大脑直接关系到整体围界安防系统的使用效果。

　　就目前来说，大多数机场围界安防系统平台仅仅为机场管理部门提供简单的触发报警功能信息；但是，作为围界安防管理平台如仅作为单一的触发报警信息平台已不能满足当前机场安全管理部门更深层次的业务和管理需求，单纯的围界报警平台将现场大量报警信息的甄别及核实工作推向了后台监控人员，导致围界现场大量的非入侵报警信息的滤除工作是由后台监控人员进行处理，同时单纯的报警平台对入侵报警信息的处置缺乏对应的联动机制，导致后台人员就算发现入侵信息，也仅能通过有限的手段对入侵事件进行干预，对于突发事件单纯的报警平台仅是对事件的记录而不能为管理者提供进一步有效的控制措施。通过近年来对机场围界入侵事件的分析，可以看出，如何有效控制入侵者对机场跑道和机坪航空器的侵害是机场安全管理部门重点关注和防范的方向，那么这就要求围界安防管理平台不仅仅只是一个触发围界报警信息平台，机场安全管理部门更需要的是一个能提供围界有效报警信息和对有效报警信息采取措施预案和事件后处置功能的智能型综合管理平台，这就要求围界安防系统管理平台不但要有基础的报警功能、人员管理功能、电子地图功能和对周界广播、灯光控制的功能外，系统平台还要具备对前端报警信息按照一定的规则进行初步过滤、评判和自动识别的能力，以减轻后台监控人员对非入侵报警信息甄别的工作压力；其次系统平台还应具备针对入侵报警信息进行情况预判，并集合场地信息、航班信息、人员信息等数据进行分析，为安保部门及时提供报警事件处置预案的功能，后台监控人员可根据系统平台提供的预案将告警信息及处置方案及时推送给离入侵区域最近且配备智能移动终端（手持PAD设备）的围界巡逻人员、航空器职守人员及飞行区内相关地勤人员等，使现场人员及时掌握入侵者的实时动态并形成事件联动效应，将入侵人员在最短的时间内有效的予以控制；此外，为了更好的提高平台后处置的联动效率，系统管理平台还应与机场业务系统进行对接（如机场的ACDM信息系统等），只有将机场的航班信息、站坪信息、电子地图信息、相关人员的职守等信息数据与系统平台有机的结合，围界安防平台才能通过大数据的手段为机场安防管理部门提供更及时可靠的事件后处置信息和预案，同时系统平台也应通过大数据的不断丰富，使自身具备一定的自学习功能，最终成为功能丰富、智能化的围界安防系统管理平台，这样将会极大程度地解放机场空防管理部门的人力资源，并更具效地为机场管理者提供高效的围界安防服务；除此之外，围界系统管理平台还应向上兼容更高一级的机场“安防智能管理平台”平台，实现在“机场大安防”平台下的统一调度和管理。

　　未来展望

　　随着云计算、大数据、物联网、移动互联、人工智能、机器学习等一大批新兴通信技术的涌现，数字化、网络化、智能化乃至智慧化的未来在向我们招手，未来围界安防系统将会朝着更加全面、智能、高效的方向迈进。

　　如前端入侵探测报警部分采用更加智能的无线传感器网络探测报警技术和人脸识别、虹膜识别、语音识别等智能分析技术；在围界重点区域设置人工智能机器人等辅助人员巡视；后台围界系统管理平台进一步融合AR/VR等技术为机场安全管理部门提供高度可视化立体全景场景模式，使围界安防系统管理平台功能得以进一步增强和提升。