機場周界報警系統技術剖析

機場周界報警系統技術剖析
機場周界作為飛行區與外界隔離的第一道安全屏障,擔負著保障飛行區安全的重任,對周界報警系統技術的提升顯得尤為迫切。

機場作為重要的公共交通樞紐,具有規模大、投資高、設施多、運行複雜、人員密集、影響大等特點,對其進行高效的安全防範顯得尤為重要。機場安全防範系統按照區域劃分主要包括:航站樓、飛行區和公共服務區三大部分。其中,飛行區安全有效運行,除了飛機本身的安全因素外,很大程度取決於停機坪及周界的安全。機場周界作為飛行區與外界隔離的第一道安全屏障,擔負著保障飛行區安全的重任,對周界報警系統技術的提升顯得尤為迫切。

機場周界報警系統概述

一般來說,機場周界報警系統需要滿足三個基本要素:(1)探測分析:是指感知顯性和隱性風險事件的發生並發出報警訊息,應做到準確無誤。(2)阻擋延緩:是指利用實體周界和聲、光、電輔助連動系統阻止並威懾入侵者,起到推延風險事件發生的作用,應做到長短合適。(3)覆核回應:是指組織力量為制止風險事件的發生所採取的快速行動,應做到迅速回應、及時處置。

系統通過在鋼筋網和磚牆周界上設置入侵探測報警設施,實現對非法入侵的報警,並通過周界安防管理平台控制影像監控、聲光警示等措施,形成一個完整的安全防範系統。當前,主流的周界報警系統包含前端探測、影像監控、輔助連動、氣象站、防雷接地、供配電、網路傳輸、監控中心等子系統。

前端主流探測技術

當前周界報警系統前端探測技術種類繁多,各大機場主要採用的前端探測技術有:紅外對射、雷射對射、張力圍欄、振動電纜、振動光纜、地埋式壓力振動探測等。隨著技術研發的不斷加深,目前又增添了電容擾動、智慧影像分析、振動傳感探測以及雷達探測等技術。而探測感測器的技術又分為「接觸式」與」非接觸式」兩大類。

接觸式探測技術

1、脈衝電子圍欄:可在金屬圍欄表面或磚牆頂部架設,由脈衝發生器產生5∼10kV非致命脈衝高壓。當有入侵者強行攀爬翻越周界並觸碰到電子圍欄時,會有短暫強烈的觸電疼痛感,進而觸發報警連動設備,起到阻擋威懾的作用。



2、張力圍欄:以感測器探測柱和張力柱構成豎向主體,以張力鋼絲構成橫向主體。任何攀爬、觸碰均會導致圍欄產生應力形變,張力鋼絲捕捉到的資訊與預設報警閥值進行比對,若超過閥值則立即觸發報警。



3、振動電纜:傳感電纜成對平行綁紮固定在金屬圍欄上,當入侵者觸碰、攀爬、破壞圍欄時會引起電纜振動,使電纜內活動的導體切割磁力線,產生電脈衝信號進而觸發報警。



4、振動光纜:傳感光纜成對平行綁紮固定在金屬圍欄上,利用光學干涉(Interference)理論,當入侵者觸碰、攀爬、破壞圍欄時會引起光纜的振動,使得光纖中傳輸的光波參數發生變化進而觸發警報。



5、電容擾動:報警探測線纜平行安裝於圍欄或磚牆的頂部(上三線)和底部(下三線),每組三線的中線為信號發射線,上/下線均為信號感應線形成電容耦合感應場。當入侵者靠近時會導致電容耦合場效能量的變化,當變化量超過事先設定值時則觸發警報。



6、振動探測器:由壁掛式智慧型探測器及探測主機、信號傳輸電纜、支架附件組成。通過對圍欄或磚牆上振動信號的採集、分析、融合計算,完成報警輸出、連動。



非接觸式探測技術

1、紅外對射:發射單元與接收單元成對架設在周界防區兩端。發射單元主動發射定向光束,當入侵目標經過定向光束形成的警戒區域時,觸發報警。



2、洩漏電纜:一種具有特殊結構的電纜,埋在地下的電纜之間形成一個電磁場探測區,當入侵者進入探測區時會引起電磁場的擾動,進而觸發報警。



3、地埋壓力振動傳感:當入侵者進入探測區時,會使土壤密度會發生改變並向下傳導壓力和振動,進而會引起填充加壓液體管子或光纜彎曲變形,導致感測器探測到變化信號,當變化量超過事先設定值時則觸發警報。



4、安防雷達:採用雷達微波進行360度掃瞄,辨識移動目標,從而達到對周界入侵的監控與報警。



5、智慧影像分析:智慧影像分析是近幾年比較流行的監控方式,是用電腦視覺技術,在不需要人為干預的情況下,對影像訊號進行處理、分析和理解,並對影像監控系統進行控制,自動發現入侵跡象,提前報警,進而達到監控與告警的目的。

採用多重探測技術 提升報警準確率

通過以上描述不難看出,單純的接觸式與非接觸式探測技術都存在各自的優缺點(詳見比較表)。非接觸式技術能夠在周界週邊預先發現入侵者,接觸式技術必須非常靠近或接觸後才能發現。預警功能是非接觸式技術的優勢所在,然而由於安裝方式和技術原理因素,非接觸式技術的探測區域基本為扇形,實體圍欄或其他物體會對其探測造成遮擋;同時為了確保探測靈敏度,在人員活動密集區域,無效報警相對頻繁。而接觸式設置高靈敏度時,只要接觸肯定能發現;雖然現有探測傳感分析技術能夠對天氣、車輛、行人路過等干擾進行一定的濾除,但對於雨雪、大霧等極端天氣仍會對被動式探測造成一定影響。

為了避免單一技術的侷限性,機場周界報警系統建議在方案設計時可考慮採用接觸式與非接觸式技術相結合的方式,並連動必要的聲、光、電輔助報警設備和影像監控等,即採用多種複合探測技術通過多角度、多層次的手段探測報警,不但可以即時判別入侵行為,而且能更準確地過濾外界干擾、進而降低漏報率和誤報率。



構建周界安防系統管理平台的思考

周界安防系統管理平台作為周界前端各子系統(探測、監控、廣播、燈光等子系統)的集成和連動起著至關重要的作用,可以說是整個系統的核心。就目前來說,大多數機場周界安防系統平台僅僅為機場管理部門提供簡單的觸發報警功能資訊,導致周界現場大量非入侵報警資訊的濾除工作是由後台監控人員進行處理;就算發現入侵資訊,也僅能通過有限的手段對入侵事件進行干預;對於突發事件僅是記錄而不能為管理者提供進一步有效的控制措施。

通過近年來對機場周界入侵事件的分析,可以看出「如何有效控制入侵者對機場跑道和機坪飛機的侵害」是機場安全管理部門關注和防範的方向,更需要的是一個能提供周界有效報警資訊、採取措施預案和事件後處置功能的智慧型綜合管理平台。

這就要求周界安防系統管理平台不但要有基礎的報警、人員管理、電子地圖和對周界廣播、燈光控制的功能外,還要具備對前端報警資訊進行初步過濾、評判和自動識別的能力。其次,平台還應針對入侵報警資訊進行情況預判,並集合場地、航班、人員等資訊進行分析,為安保部門及時提供報警事件處置預案的功能,後台監控人員可將告警資訊及處置方案及時推送給離入侵區域最近且配備智慧移動終端(手持PAD設備)的周界巡邏人員、飛機職守人員及飛行區內地勤人員等,將入侵人員在最短的時間內有效予以控制。

周界安防系統管理平台還應與機場業務系統進行對接(如機場的ACDM資訊系統等),只有將機場的航班、站坪、電子地圖、相關人員職守⋯等資訊有機結合,才能通過大數據的手段使自身具備一定的自我學習功能,成為功能豐富、智慧化的平台,這樣將會極大程度地降低人力,並為機場管理者提供高效的周界安防服務。此外,周界安防系統管理平台還應向上相容更高一級的機場「安防智慧管理平台」,實現在「機場大安防」平台下的統一調度和管理。

未來展望

隨著雲端計算、大數據、物聯網、移動互聯、人工智慧、機器學習等一大批新興技術的湧現,數位化、網路化乃至智慧化的未來在向我們招手,未來周界安防系統將會朝著更加全面、智慧、高效的方向邁進。

如前端入侵探測報警部分,採用更加智慧的無線感測網路探測報警技術和人臉辨識、虹膜辨識、語音辨識等智慧分析技術;在周界重點區域設置機器人等輔助人員巡視;周界系統管理平台進一步融合AR/VR等技術為機場安全管理部門提供高度視覺化立體全景模式,使平台功能得以進一步增強和提升。

【本文摘錄自《a&sCHINA》第226期,作者現任職於陝西西部機場集團機場建設指揮部。】
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