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安防技术与弱电技术(三)

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在前两期中,笔者已经对安防技术的传统范畴、一些专用的安防技术、非专用的安防技术进行了详细的介绍,本期将主要介绍电子围栏、家庭自动化系统、门禁系统的一些主要内容,下期内容依然精彩,请读者继续关注。
文/花铁森

电子围栏
对于电子围栏的概念有不同的说法,一是国内在1987年的《带电铁丝网和电围栏的安装和安全运用》(GB7946-87)中最早将“电子围栏”称为“电围栏(electric fence)”。电围栏是指用于防止牲畜或野生动物逾越的带电障碍物,由脉冲电源、电源引线、铁丝网、接地装置和信号装置等组成。1994年澳大利亚标准局和新西兰标准局联合发布的《电气安装——电子安全围栏》(AS/NZS 3016:1994)中定义了“电子围栏”:一种包含了一根或者多根导线的围栏式障碍物,与大地绝缘,用于传递由主机所产生的脉冲。以上定义多了一个构成元素——脉冲,即围栏上传播的是脉冲电,而不是普通的交流电或者直流电;全球最大电子围栏供应商之一帕克顿公司如是定义:“电子围栏系统是由传播对入侵者非致命脉冲打击的电子脉冲的电线的围栏、脉冲主机探测器及相关控制软件构成,脉冲探测器发出周界上的报警信息”等。

综上所述,电子围栏是由周界围栏、脉冲主机、隔离带及控制软件构成,脉冲主机产生脉冲,脉冲在围栏上传播,防止人误触围栏,一旦人误触围栏且达一定程度即可发出报警信号。控制软件综合管理整个电子围栏系统。

电子围栏分类
电子围栏按用途分类,可以分成农业用电子围栏、牧场用电子围栏、防野生动物电子围栏和安防电子围栏。
1、农业用电子围栏主要用于防止野外动物对农作物及农产品的破坏等用途。
2、牧场用电子围栏主要用于圈养牲畜,并防止有害动物伤及牲畜等用途。
3、防野生动物电子围栏是防止野生动物误入私人寓所、机场等场所。
4、安防电子围栏主要用于居民小区、工厂、仓库、政府机关、军事部门等安全防范。

电子围栏构成
1、围栏。电子围栏的围栏部分主要由绝缘子、支架、合金导线、相关引线等构成。用于居民住宅小区的电子围栏,主要制止有人非法翻越周界并能及时报出警情。在保证小区安全的同时,更强调围栏的安全性、美观度,并与整个小区环境相协调。

2、脉冲探测器。脉冲探测器是用来产生、调控高压脉冲、检测脉冲信号、设定通信地址和相关参数的设备。

脉冲探测器可以产生高压脉冲,高压脉冲对入侵者有脉冲打击,具有威慑感,能有效阻吓入侵者,且不会给入侵者造成身体上的伤害。脉冲主机可以产生低压脉冲,低压脉冲不具有打击能力。脉冲探测器通过检测围栏上脉冲信号的电压和电流实现报警的,它内部有芯片,具有一定的数据处理能力,可以设定地址码,以供整个报警系统识别、访问,也可以设定其产生脉冲信号的电压、报警延时等技术参数。

3、控制软件。电子围栏的控制软件不但可以显示报警分区(防区)信息,还可以远程遥控脉冲探测器显示和设定各种参数。软件附带的数据库可以存储各种详细的报警信息记录,并根据不同管理级别具有不同的访问和使用权限。该软件可以集成到更大软件系统平台上,并可以接入局域网进行管理。

电子围栏技术的发展趋势
据了解,电子围栏具有误报率低、阻挡效果好、适应性强、自动化控制水平高、综合成本低等优势。不过,电子围栏作为周界仅有报警功能是不够的,还需要阻挡,就是把试图入侵者阻挡在周界外面,这所体现的是主动防范的理念,这样才能有效地增强居民安全感并降低发案率。电子围栏正体现了这样一个防范理念,并呈以下发展趋势:

1、单机多防区趋势。最早的电子围栏的是单机单防区,由于单机成本较高,且主要是进口设备,导致整个电子围栏成本较高,限制了它的推广和应用。解决该问题有两种办法:一是实现国产化,大幅度降低单机制成成本;二是进行技术革新,实现单机多防区。

2、实现数字化和自动化。电子围栏的信息化水平主要与其脉冲探测器的信息化水平有关。传统的电子围栏脉冲探测器仅仅相当于一个红外线探测器,根本谈不上信息化,现代比较先进的电子围栏脉冲探测器(如帕克顿品牌产品)已经初步实现了信息化,现代芯片技术与脉冲探测器电容技术紧密结合,使脉冲探测器具备了一定的数据存储和处理能力,实现了与电脑、互联网的紧密联通,进而实现了远程自动化控制。

3、每根线都带高压脉冲电技术。传统的带有高压威慑感的电子围栏一般是一个高压线一个接地线,高压线和接地线相间。接地线由于没有威慑感,成为电子围栏的一个漏洞。现代电子围栏由于采用了两极化技术(Bi-polar技术),改变了这一现状,实现了电子围栏每根线都带有高压脉冲电,防范效果趋于完善。

4、高压和低压脉冲随意转换。对于应用在不同行业的电子围栏产品,对电子围栏的需求不尽相同。比如有的行业需要围栏有高压脉冲电的,有的需要低压脉冲电的。有的需要围栏白天是低压脉冲电的,夜晚需要有有高压脉冲电的等。这就需要对电子围栏核心设备脉冲探测器进行信息化、自动化、数字化的控制技术改造。目前较先进的电子围栏已经完全具备了这一技术能力,可以满足客户多样化的需求。

家庭自动化系统(家庭智能化系统)
1、基于楼宇对讲技术的家庭自动化系统
目前,家庭自动化系统(家庭智能化系统)种类繁多,由于楼宇保安对讲系统产业化成熟,并使单纯的楼宇对讲系统向家庭自动化系统过渡顺藤摸瓜,以基于楼宇对讲系统技术的家庭自动化系统产品居多。这类产品基于楼宇对讲系统技术(系统结构和传输系统),在各户室内分机增添功能终端设备(防盗、防火、照明、家用电器等)。

2、基于现场总线技术的家庭自动化系统
基于现场总线技术的家庭自动化系统技术含量高、功能强,实施容易。

3、基于智能手机的家庭自动化系统
GPRS是一种基于GSM系统的无线分组交换技术,提供了端到端的、广域的无线IP连接。它充分利用现有GSM网络资源,具有不受通信线路及地区限制、保密性好、可靠性高、使用方便、灵活等优点,为远程家电控制和安防监测系统设备间的通信提供了强大的平台支持。

智能手机基本上都具有GPRS功能。它采用开放式操作系统,第三方可根据操作系统提供的API为智能手机开发各种扩展应用和提供各种扩展硬件。利用智能手机这一特性再加上智能手机足够的屏幕尺寸和强大的数据、声音、图像处理能力,可轻松开发出用于远程家电控制和安防监测的应用软件,方便了用户的操作。

基于智能手机的远程家电控制及安防监测系统利用人们随身携带的智能手机与中央控制器进行会话,并在中央控制器的控制下,通过相应的硬件和执行机构,实现对家电的远程控制和家庭内部状况的实时监测。

系统总体结构如图1所示,主要由智能手机、中央控制器、热释电人体红外探测器、温度传感器、烟感探测器、燃气泄漏探测器、摄像头、家电设备、Internet和GPRS网络组成。

其主要功能如下:智能手机经由GPRS网、Internet与中央控制器进行通信。用智能手机发送家电控制消息到中央控制器时,若所要控制的家电为红外设备,中央控制器驱动红外收发器向该设备发送相应红外控制信号进行控制;若是普通设备,中央控制器驱动开关控制器对该设备进行控制。当热释电人体红外探测器检测到有人非法进入室内时,中央控制器启动摄像头拍摄入侵者照片,并发送非法入侵报警消息和入侵者照片到智能手机。当温度传感器检测到室内温度过高,并且烟雾探测器同时探测到烟雾超标时,中央控制器将火灾报警消息发送到智能手机;当燃气泄漏探测器探测到煤气等可燃气体浓度超标时,中央控制器发送气体泄漏报警消息到智能手机。智能手机接收到相应的报警消息后,播放报警音,并显示盗窃者照片或其他报警信息。

出入控制系统
出入控制系统(Access Control System),实现人员出入自动控制,又称门禁管制系统。其基本功能就是对时间(When)、地点(Where)、人(Who)这三项管制条件的认可或拒绝,亦即实现对3W的控制,同时根据需要提供多种多样的管理功能。广义而言,停车场管理系统也是另一种车辆出入控制系统。

控制出入门的凭证有卡片(CACS)、密码和生物特征(PIA)三大类。卡片读出式门禁控制系统也称为刷卡机,应用最为普及,其特点是以各类卡片作为信息输入源,经读出装置判别后决定是否允许持卡人出入,依卡片工作方式的不同,可受理的卡片类别有磁卡、威根卡、集成电路IC智能卡等接触式卡和非接触式的感应卡两大类。最新的技术是采用单线协议的碰触式识别钮(IBUTTON),也称为TM识别钮,可靠性最高。密码输入方式是将通过固定式键盘或乱序键盘(Scramble PAD)输入的代码与系统中预先存储的代码相比较,两者一致则开门。而生物特征识别系统包括指纹、掌纹、眼视网膜图、声音识别、签名、DNA等多种识别方式,具有唯一性之特点。人体自动识别技术是利用人体生理特征识别的技术、例如人的眼纹、字迹、指纹、声纹等独特的相异性、不变性和再现性来进行识别,几种特征识别设备的接受率如表1所示。

表中的接受率=肯定/否定。可见掌型识别获得最高接受率,语音识别最低,指纹居中。

门禁系统属于建筑弱电系统中的一个安防系统。作为一种新型现代化安全管理系统,集自动识别技术和现代安全管理措施为一体,涉及电子、机械、光学、计算机技术、通讯技术、生物技术等诸多技术。门禁系统通常由出入凭证、识别仪、门禁控制器、电控锁、其它设备和门禁软件组成。

门禁系统通过在建筑物内的主要管理区、出入口、电梯厅、设备控制空心机房、贵重物品的库房等重要部位的通道安装门磁、电控锁或控制器、读卡器等控制装置,由计算机或管理人员在中心控制室监控,能够对各通道口的位置、通行对象及通行时间、方向等进行实时控制或设定程序控制,从而实现对出入口大安全控制。授权人员在其授权范围内通行无阻,在非授权范围静止通行。门禁系统是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施,适用与银行、机房、仓库、机要室、办公室、智能化小区、工厂等各种场合。门禁系统使任何人在任何时间段内通过任何出入口进行事先设置、实时监视和事后检查成为现实。它能对所有人员的进入事件精心详细的记录,并有丰富的扩展功能。扩展功能主要包括实时巡更、身份核实、考勤管理和人员定位等。

门禁系统的工作原理
门禁系统实质上应用自识别技术,在进出门的每个人的出入凭证与各个门的锁具开闭之间实现逻辑控制关系。根据出入凭证与识别方式,目前的门禁系统工作方式可分为密码识别方式、卡片识别方式、生物识别方式三种。

卡片识别方式的门禁系统通过读卡或读卡加密码方式来识别进出权限。这种门禁系统的出入凭证为各类卡片(包括磁卡、接触式IC卡、非接触式IC卡等),识别仪为相应的读卡器。

键盘密码式和接触卡式识别技术,在特定的时期,曾起过很大的作用。但无论是从保密方面还是实用角度,都显得很落后,它们已逐步被淘汰。非接触式IC卡又称射频卡,与接触式IC卡相似,卡内没有电源,有存储器,但非接触式IC卡表面没有触点,而是在卡片内增加了一个电感线圈。使用者在进门前将卡片靠近读卡器,电感线圈在读卡器内发射装置的激励下产生微弱电流,保证卡内芯片工作,并以电磁方式将信息返回给读卡器。这种门禁系统的卡片与读写设备之间无接触,开门方便安全,使用寿命长,可联微机,有开门记录,可以实现双向控制,卡片很难被复制,安全性高,因此会是今后门禁系统的发展方向之一。

生物识别方式的门禁系统是通过检验人员生物特征等方式来识别进出。研究表明。人的指纹、掌纹、面孔、发音、虹膜、视网膜、骨架等都具有唯一性和稳定性的特征。基于这些特征,人们发展了指纹识别、面部识别、发音识别等多种生物识别技术,其中的指纹识别技术更是生物识别技术的发展热点。

人体生物特征识别系统主要类别有:指纹比对、掌形比对、脸面比照、视网膜比对、虹彩比对、面部特征的识别系统、声音生物特征识别系统、签字动态识别系统、按键动态识别系统。

门禁系统的发展趋势
随着人们对门禁系统各方面要求的不断提高,门禁系统的发展主要呈现出三种趋势:

1、门禁系统的应用范围越来越广泛。门禁系统的应用已不局限在单一的出入口控制,它不仅可应用于智能大厦或智能小区的门禁控制,还可以应用在远程控制、停车场控制、电梯控制、交通管理或与其他系统联动控制等多种控制场合;消防报警、监控联动功能:在出现火警时门禁系统可以自动打开所有门锁,让里面的人员随时逃生。与监控联动是指监控系统在有人进出时(有效/无效)自动记录当时的情况,同时也将门禁系统出现警报时的情况录下来。

2、感应式门禁系统和生物辨识门禁系统将成为门禁系统发展的两大热点。感应式门禁系统由于价格合理、使用简单、维护方便等诸多优点,成为了目前和今后研究使用的大方向。生物辩识门禁系统随着技术的日渐成熟,成本会逐步降低,实用性会不断提高,因此成为门禁系统发展的另一方向。

3、门禁系统的集成应用趋势。门禁系统可兼容多种读卡技术,同时具备先进的联网功能,通过联网组成智能大厦、智能小区等大型系统进行统一管理和监控。

无论是感应门禁系统还是生物识别门禁系统,其应用的射频技术和生物辨识技术都已较成熟。作为一种安防产品,门禁系统产品竞争的焦点都集中在产品的安全性、可靠性和性能价格比上。值得注意的是,一般人认为生物识别的门禁系统很安全,其实这是一种不全面的认识。人体的生物特征具有终身性、唯一性,不会遗失、无法盗用等特点,因此从识别方式来说,生物识别具有极高的安全性。但是门禁系统是一个统一的整体,其安全性不仅包括识别方式的安全性,还包括控制系统部分的安全、软件系统的安全、通讯系统的安全、电源系统的安全。任何一个环节的安全性都会影响整个系统的安全性,例如有的指纹门禁系统、控制器和指纹识别仪是一体的,安装时要装在门外。这样一来,门锁开关的控制线就露在门外,很容易被人打开,虽然这样的系统采用了高安全性的识别方式,但整个系统的安全性依然较差。(未完待续)

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