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安防技术从经典走向现代

安防技术在经典模式下已发展到了一个很高的水平,在信息化和数字化的推动下它正从经典走向现代,本文提出了安防技术完成这个转变的标志和今后研究的主要方向和课题。
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  安防技术在经典模式下已发展到了一个很高的水平,在信息化和数字化的推动下它正从经典走向现代,本文提出了安防技术完成这个转变的标志和今后研究的主要方向和课题。

  安防技术已达到了很高的水平,一方面,安防技术逐步形成了自己的技术体系,系统模式,表现出鲜明的特点。产品市场与工程市场具备了相当的规模,产生了相当规模的企业群(包括制造、经销、工程、服务等各方面),呈现了一个行业的形象。另一方面,社会各行业或技术领域都从不同的角度表现出安全的需求,并针对各自的特点,提出了相应的解决方案,如信息系统从物理、网络、系统、数据、应用到管理等各个层面,提出的具体安全要求和相应的技术措施:建筑的整体安全概念(综合防灾能力)涉及从结构到材料,从设备到系统,从技术到运行服务(管理)各个环节。这些都是社会发展和技术进步必然的结果,是安防技术发展的新领域,也是完善安防技术和安防理论体系的方向。因此,在展望安防技术的发展和进步时,首先要对当前的安防技术给一个客观的评价。

  安防技术正从经典走向现代

  通常,人们把探测、系统监控和周界管理(控制)称之为安防系统的三要素:探测是安防技术的核心——安防技术在集成相关技术,在借鉴其它技术进行应用开发时,始终围绕的一个核心就是“探测”,或使其实现探测的目的,或使其具有探测的功能。探测器是安防系统的主导产品,这是由安防系统的首要(基本)功能是对异常(人的入侵或危禁品的出现)的反应所决定的。安防系统对探测的基本要求是准确和快速,探测器有多个品种,应用最为普遍及成熟的是探测环境的各种状态和物理参数变化的报警器,由于其探测结果的非唯一性,探测的真实性较低,加之各种环境因素的影响,系统误报警率高,一直困扰着安防系统。目前,由于多元探测及智能处理等新器件和新技术的应用,特征探测、图像探测等新方法的出现,这一问题有了一定程度的缓解,但仍未得到根本的解决。

  系统监控包括两个层面的意义——一是对安防控制区域的动态监视和控制,对探测结果及由此引发的事件的监控。另一方面是对安防系统本身状态(设备状态、运行状态)的监控,它是与安防系统的加固技术紧密的结合在一起的,对系统的安全性、可靠性尤为重要。日益完善的应用电视技术是安防系统动态监控的主要手段。但系统自身的状态监控却一直没有找到好的方法,安防系统的许多过程和状态,许多新的安防系统的形态是无形的、随机变化的,因此其加固方法和监控技术也应是全新的概念。

  周界管理(控制)就是确定安防系统的防护范围和目标——是构筑系统的前题,安防系统的设计首先要明确它的控制区域,这个区域可能是地理上或空间上的概念,也可以是各种有形或无形资源的转移、交换、保存活动的界面,它可以是物理的、实体的,也可能是虚拟的、无形的。周界控制既要做到系统对防护范围有效的封闭,又要保证人和物合法出入和信息交流的通畅。它由探测技术、视频技术、特征识别技术,实体防护设备和建筑的基础设施等构成,它具有探测功能,也可以具有监控功能,主要作用是提高系统的抗冲击能力。目前的各种周界控制技术,对于有明确的物理边界的安防系统来说还是适用和有效的,但对那些无形的或边界不确定的系统,如信息系统的防范周界、建筑物防冲击系统的探测范围、周界控制的概念和技术都需要去深入地研究和探讨。

  人们常常把这三个要素与报警系统、电视监控系统和出入口控制系统对应起来。这种认识有些偏颇,电视监控不能代替系统的自身状态的监控,动态监控也还有其它的手段。出入口控制是一种探测手段,在许多场合,仅采用出入口控制构成不了有效的周界控制,但是这三个技术系统确实是构成当今安防系统的三个基本子系统,通过它们的合理配置来实现安防系统的三要素,是当前安防系统的基本模式。

  应用于安防系统各环节(前端、传输、控制)的设备近年来有了很大的提高,无论在性能上,还是在可靠性上。如探测器的多技术复合、多元技术和防误报处理等,摄像技术的固体化、数字化、图像记录设备的数字化以及一开始就是在数字技术基础上发展起来的特征识别技术,具有良好的集成性、可扩展性、网络功能和友好的人机界面(GUI)的中心设备等,因此,我们说安防技术达到了很高的水平。但是,系统在基本形态上(设备的类型,系统的结构、传输方式、信息的处理方法),安防技术仍然是经典的,与二十年前的系统没有本质的变化。然而,在信息技术、数字视频技术等带动下,安防技术正孕育着转变,上述谈到的变化也正从量变导致质变。安防技术正在从经典走向现代,完成这个转变的标志是:

  系统中信息流由模拟转为数字,包括探测信号不再是开关量或仅是表示状态和地址的编码,而是一个实时反映环境的动态变化和智能分析结果的数据流。图像信息由视频的基带传输转为数字视频的传输,以至于安防系统中各子系统的不同类型的信息都能按同一个协议,在同一个介质中进行通信;

  系统结构由集总方式向分布方式转化,集总式结构是当前安防系统主要的系统模式,其特点是资源的高度集中,如以大矩阵为中心的电视监控系统。它可能导致资源不能合理、充分的利用和共享。分布式结构是系统发展的必然趋势,它可以做到资源的合理分布和配置,解决分散的资源与集中控制,分部门(职能)的管理与统一协调之间的关系,实现最充分的共享。分布式系统是以网络技术为基础的,数字化是前题,它有助于各子系统间,安防系统与其它技术系统间的集成,从管理层、控制层向前端控制层,甚至到探测设备延伸。因此是最优化的系统结构;

  系统从目视解释为主向智能处理的自动(机器)解释转化,信息的最后判别由人来完成是当前安防系统的主要方式。智能化系统则是自动地提取信息,判别真伪,生成反应方案,控制联动机构,评价反应效果,这样的功能将从设备本身的智能化和系统综合的信息处理能力两方面来实现。这里要说明的一点是:系统的自动解释与安防系统的反应能力(它必须涉及到人的行动)不是一个概念,前者强调系统对信息的利用率和判定的有效性,后者是安防系统处置事件,减少损失的行动能力;

  系统自主生成环境条件的自适应,系统的加固方式出现新的概念和方法,这将意味着安防系统走出系统封闭和介质专用的经典模式,成为一个开放的可为各种形式的安全服务提供支持的平台。

  安防技术的研究方向与课题

  安全防范技术并不是一个独立的具有完整体系的学科,它是综合和集成众多相关技术的应用技术。它的发展和进步在很大程度要依靠和从属于其它相关技术的发展和进步,但是应用技术也应有自己的主导产品,应用开发也应有自己的主导方向,同时安防技术正在逐步形成自己的技术体系,发展成为一个独立的学科,当前已有许多技术都把安防的应用作为它的主要方向,如数字视频、生物特征识别等。

  安防技术和安防产品的研究和开发一定要紧紧地围绕“探测”这个核心,坚持“系统加固”的特点,针对经典系统存在的问题和所面对的新问题,在一个全新的技术基础上,实现几个关键问题的突破,从而走向现代。

  实现真实的探测——是安防技术始终追求的目标。安防技术是从防入侵探测起步和发展起来的,传统的探测技术(环境物理量和状态的探测)是其主导技术,今后也将是这样。探测器将在探测元的设计(多元及结构)、探测信号的分析和处理(能量的积分、探测输出的计数和计时)等方面提高其性能,减少误报警。智能化系统是一个主要的方向,它不是分别、孤立地反映各种物理量和状态的变化,而是利用各种探测技术的互补性,和它们之间的相关性及探测过程变化的特征去分析和判定,从而得出真实的探测结果。这样的系统采用人性化的设计,具有模仿人思维方法的分析和判断功能,如模拟量报警系统就是通过分析各种探测数据之间的关系(时间、频度、速率、次序、空间分布等)来作出是否报警的判定。运动探测中的自适应系统不是简单地设定阀值,而是把各种环境因素综合起来作为背景,在此基础上进行目标的分析,来减少误报警。智能化是一个与时俱进的概念,在不同的时期和不同的技术条件下有不同的含义,安防系统的智能化可以理解为:实现真实的探测、图像信息和特征的自动识别,系统联动机构和相关系统之间准确、有效、协调的互动。

  以图像技术和特征识别技术为基础,直接对目标进行分析是一种有效的探测手段。在监视器上观察图像是最基本和原始的探测方式,如能对图像进行动态分析,实现目标的识别(自动的识别)、运动的分析、并构成多维的探测,视频技术将是真实的空间探测手段,是不需要复核或与复核融为一体的探测手段。特征识别本身就是一种探测,它可以用于空间或周界防范。特征识别、特征与载体的同一性的认证就是目标识别,理论上是可实现无误报警的探测技术。利用它可以构成许多方式的防入侵系统。因此,目标探测技术的完善、产品的实用化是安防技术的一个重要的课题,可以预见,视频技术和特征识别技术将从原理和形态上改变探测技术的面貌,安防系统将从物理量探测到转变为目标探测,从入侵目标探测转变为入侵过程的探测。新探测器件和技术的研究,包括新的探测元、新的成像方法,以实现运距离的、非接触的、在各种隐蔽环境下对隐蔽目标的探测,是应予注意的课题。各种新的成像技术,如毫米波成像、红外成像等,将把视频监控从可见光的范围扩大到不可见光的范围,把对几何图像的分析扩展到对光谱、波谱、物谱图像的分析。这些探测方式将为安全检查和安全防范提供新的方法,开拓新的应用领域,也是探测技术研究的重要方向。

  系统加固的新概念──安防技术探测、监控的目标是具有反探测、反监控能力、并能对系统发动攻击的人。所以,在设计安防产品和构筑安防技术系统时,必须采用适当的手段来加固自己。同时,应用场所、环境和目的对其也提出了高可靠性的要求,这是安防技术有别于其它技术系统的特点。目前的加固技术主要是在二十年前的技术基础和系统模式上形成的,它局限于物理层的防护,重点在于设备和系统的防破坏,它适应于封闭性和介质的专用系统,对于许多新的系统模式和应用方式则无法实现。因此,必须建立新的加固概念和方法。所谓新的概念是指不仅要抗拒探测目标对系统的直接攻击、物理上的破坏,还要防止对系统功能设置、参数、状态的非法改变,防止非法的获得,改变和扩大对系统的权力;提高探测响应,变被动防护为主动防护;加固不只是对系统的技术环节,而是对安防的整体过程;加固与系统防护结合,提高总体的抗冲击能力。加固技术是安防系统监控功能的主要内容,当前安防技术面对高科技犯罪的挑战,有效的加固技术和系统监控是应对挑战的有力武器。

  新的系统模式的研究,随着安防技术的普及和应用领域的扩展,已出现而且还会出现一些新的系统模式。这些系统突破了安防系统专用性和局域性的特征,表现为开放的、可扩展的结构形态,它可能以公共的信息网络为通信平台,或可能与其他社会服务功能结合在一起,这就要求加强系统模式的研究,加强各种系统的结构、资源管理及安全性(包括加固技术)的研究,开展各种系统的应用环境,建设和管理方法的研究。每一种新的系统模式将意味着一个新的应用领域,它要满足应用环境的要求和特点,也可能是构筑在其他技术系统上的系统。总之,系统的研究将会带动安防产品的开发,拓展其应用,特别是推动安防走上社会服务业的方向。

  注意与相关技术的融合,形成安防的主导(核心)技术和主流产品。当今,技术的融合是个大趋势,在信息技术这个箭头技术的带动下,许多不同的专业都在向着一个目标发展,许多学科和技术走上异途同归的路。多种技术可能一个共同的关键点上实现突破,如现代信息技术将是计算机技术、通信技术和电视技术融合的产物,图像压缩是HDTV、多媒体、大容量通信共同解决的关键。从不同的角度可以规划出同一个产品,一种技术和产品在不同的技术体系中都有适当的位置。同时,许多相关技术从其自身发展的要求,自然而然地提出了自已的安全解决方案,如信息安全、开放式服务系统的安全、智能建筑的安全等。安全防范已成为许多技术本源的内容,在这样的条件下,安防技术人员必须注意利用相关技术(现代通信、地理信息、生物特征识别、智能建筑与智能住宅、信息家电、网络技术和网络服务)的成果,赋予它安防的特点,使之成为新的安防技术和产品。同时,注意安防系统与其他系统的融合,与其他社会服务系统的融合。这里特别强调的是,注意数字视频技术的发展,从中选择几个方向,作为安防技术的突破点。它将集探测、特征识别和图像监控于一体,解决安防系统中许多长期未能解决的难题,使许多模糊不清的概念得以明确,如误报警、智能化等,从而成为全新概念的安防技术系统的核心技术。

  安防系统的评价技术的研究,这是一个非常重要的课题,是保证安防行业规范和可持续发展,并获得社会认可的重要工作。评价涉及产品、技术、系统、服务,包括功能、效果、质量以及效益。建立完善的评价体系的前提是研究和完善风险评估与安全策略规划的技术及程序,确定安防系统的设计目标,这些课题是中国安防业长期忽视的问题,应予以加强。

  现在正在进入一个全新的时代,这个时代将给我们带来前所没有的时空观、信息观,它的核心特征之一就是信息的数字化和网络化,因此也称为“数字化时代 ”。数字化时代的社会结构、经济活动、信息传播、人际交流等都会发生前所没有的变化,在社会公共安全领域将会出现新的概念、新的需求,安全防范技术必须以全新的面貌去面对全新的社会和技术环境,对此必须在认识上、技术上作好准备。

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