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智能建筑中入侵探测系统的“顶层设计”

本文不针对具体探测装置的原理和产品进行讨论或者评价,而是以一个不同的视角探讨选择适用于智能建筑入侵探测技术的一些方法和规律。希望向行业同仁简介个人多年从事入侵探测应用、标准修制订工作中思考的心得,抛砖引玉。
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  文/邱亮南 全国安全防范报警系统标准化委员会委员

  入侵探测标准的现状

  随着近年来在智能建筑行业的飞速发展,不少入侵探测产品由于不适应建筑风格和应用需求的变化,而开始出现受到“冷落”现象。深究原因,发现现行标准已不符合应用需求。比如:主动红外入侵探测器现行国家标准GB10408.4-2000,对关键性技术指标触发响应时间规定为“40(1±10%)ms”,这相当于人员以高于5m/s的速度通过探测区域时,不触发报警。对于入侵探测器不能安装在传统型围墙顶部,只能安装在地面应用而言,任何一个入侵者均能够轻易以超过5m/s的速度跑动,这是常识。

  从现状来看,几个主流入侵探测技术产品的国家标准中,已经出现很多不适应应用需求的情况,例如遮挡式微波入侵探测器现行国家标准GB15407-2010相关条款指标为0.1~10m/s,意味着“缓慢行走”通过探测区域不触发报警;泄漏电缆入侵探测器现行行业标准GA/T1031-2012相关条款指标0.3~3m/s,意味着“大摇大摆慢行”和“快步行走”通过探测区域均不触发报警!

  上述标准中还存在可导致误报警条款:

  GB10408.4-2000主动红外入侵探测器“调制”、“抗外界光干扰”;

  GB15407-2010遮挡式微波入侵探测装置“实验场地”、“探测宽度实验”、“可探测速度实验”;

  GA/T1031-2012泄漏电缆入侵探测装置“最小不报警距离实验”、“抗小动物干扰实验”、“工作频率”“规范性泄漏电缆入侵探测装置的安装”。

  实际上,从安防行业的标准发展来看,很多标准的建立,是在依托具体技术研发的产品,这也就出现一个问题:技术可以主导应用吗?

  智能建筑属于多门类/多技术综合应用的行业,入侵探测应用与人员的安全有最直接关联,并具有非常特殊的行业应用需求;但是相对该行业中其它门类迅猛发展态势而言,入侵探测技术的发展却最缓慢,需要予以特别的关注。

  智能建筑入侵探测技术的“顶层设计”

  智能建筑入侵探测的各层面关系

  在现实中的应用规范,应该是由智能建筑对入侵探测的需求来提炼应用规范,再由应用规范指导不同类型产品的标准,厂家就可以依据规范及标准的导引,生产适用于市场需求的产品。

  应用规范定义

  “应用规范”是纲领性的技术法规,其内容不涉及具体的技术原理、更不针对于具体产品,而是对相关应用需求全面的提炼和归纳,并予以规范性描述的技术法规。

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  制定行业应用规范的目地

  中国安防行业是从80年代开始的,经过30多年的发展,逐渐有一定的规模,各生产商都有属于自己的一套标准,如果标准没有统一,不仅不能满足用户的需求,还会导致各厂家的研发方向混乱,各自为战。

  标准化的产品有以下几点好处:

  满足用户需求;

  确保用户利益;

  指导工程标准;

  约束产品标准;

  调控产品指标;

  指导研发方向。

  入侵探测和需求的关系

  入侵探测系统,最主要的作用就是安全,而这里会分为主观愿望和客观条件。主观愿望不言而喻,就是为什么要安装入侵探测系统,但客观条件也不可忽视。

  主观愿望,就是使用人员希望在属于自己的范围内,家庭成员行动自由、外人不得进入、不要约束感、不得产生任何伤害,这是用户最基本的要求。

  客观条件则是,入侵探测技术水平、智能建筑周围的空间构造与电磁环境等。

  室外空间结构

  传统型砖砌的围墙,没有任何美观可言,仅仅是为了防止他人不能随意入内,并且墙墩边沿超出墙体≯20cm。在此条件下,安装红外对射可以实现可靠的入侵探测。而现代的墙体,为了美观,会做成其他样式,比如有低矮的木质栏杆;或者宽大的墙墩边沿与金属围栏边沿差距达到甚至超过30cm;而庭院中原来空旷平整的形态,现在分布有假山、喷泉、植物等障碍物。

  室内空间功能多样化/各类配置多元化

  对比以前的室内空间,现在的室内结构发生了很大的变化,功能也相对全面了很多,例如室内功能由之前主流划分——三房两厅,也就是三间房加客厅、餐厅和洗手间。变为现在普遍拥有两个洗手间,而复式楼层或别墅类型,就会有大厅、会客厅、餐厅、厨房、主卫生间、客卫生间、主卧室、客卧室、佣卧室、影视间、文化娱乐室、体育健身室、阅读室、游泳池室等等,这些室内空间的功能已经成为多样化模式。

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  同时,室内空间配置了水、电、气管路,空气温湿度、洁净度探测控制装置,各类照明及感应控制装置,影音播放及相关控制装置,各类通讯装置,厨、卫、厕装置,可能配置自动“行走” 从事清洁等服务的自行机器(人)等,这些维护室内环境与安全的配置,构成了复杂的电磁环境、各类机械振动源或者光源,形成对传统型入侵探测装置的强大干扰因素。

  从入侵探测的角度上来说,这些室内空间和配置,已经加大了入侵探测应用的复杂性,

  入侵探测技术本质:采用物理方法,发现“不允许进入限定区域的人”。

  全面客观认识入侵探测技术

  入侵探测技术的发展进程

  初级阶段:初级阶段的入侵探测技术,采用铁磁性物质构造的“接近开关”,从智能程度上来说,只停留在“发现有没有”,也就是只能分辨门/窗是否开启等;

  传统型阶段:传统型入侵探测装置开始判断人和物的区别,这个阶段的入侵探测技术的智能水平可以判断“是否为人”;

  智能型阶段:智能型入侵探测采用生物识别技术,它可以根据各个个体的独具特征识别“是谁”。

  入侵探测技术如何分辨“人”

  传统型入侵探测,主要是针对人的外部物理共性进行探测。

  依据入侵的共性——移动与人类体积、重量、温度、体表电阻和电解体等特性分别结合,形成不同的传统型入侵探测技术?

  移动+体积:主动红外入侵探测,微波入侵探测;

  移动+重量:重力,张力,振动入侵探测;

  移动+温度:被动红外入侵探测;

  移动+体表电阻:脉冲,低压电子围栏;

  移动+电解体:泄漏电缆,静电感应电缆。

  环境对探测装置影响

  室内外配置的各类设施是各种频率/振幅的机械振动或者声波振动源;

  在不同时段、较宽频谱范围内可能产生不同调制方式、不同振幅的空间电磁波辐射和线路上的电磁扰动。

  哪些入侵探测装置适合智能建筑?

  根据应用需求描述、综合分析、入侵探测本质、传统型入侵探测技术特征、人员的外、物理特性、环境对传统型入侵探测技术影响,我们得出一点:传统型入侵探测装置原则上都不适合于智能建筑的室内! 在新的安全形势下,建筑楼宇或需根据不同功能区域应用需求配置智能型入侵探测技术。

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  “顶层设计”一般性要求

  探测装置的合法性

  获得强制性认证证书的有效覆盖;

  获得自愿认证证书的有效覆盖;

  产品及其标准中的具体技术指标,应符合应用规范规定。

  配置是否合理

  建筑物内部公共区域:视频智能行为分析;

  建筑物内部隐私区域:其它介质行为分析;

  厨房限制幼儿及宠物:精确型传统型入侵探测;

  建筑物出入口区域:面/指/掌/眼等生物识别;

  建筑物外部、公共活动区域:视频智能行为分析;

  围墙、窗、阳台:传统型入侵探测构成“封闭式”探测界面。

  风险等级适配性

  建筑物安全等级;

  探测装置类别;

  探测装置技术指标;

  探测介质安全性

  建筑物内长期使用:对所有生物不产生任何伤害;

  建筑物外短时间:对人(包含入侵者)不得产生任何伤害。

  环境适应性

  外观造型与整体建筑造型风格、景观观感相适应;

  探测介质/通讯介质应该与智能建筑整体电磁环境相适应;

  气候环境适应性与安装点的室外环境相适应。

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  探测技术的互补与协调配置

  同一空间或者区域内,可采用两种或以上的、探测介质不同但探测区域重合的入侵探测(身份识别)技术,减少误报警/漏报警的机会。

  对不同空间或者区域配置的相同或不同探测装置之间的异常信号,实现统一管理与分析,提高报警的准确率。

  对技术与协议的开放性

  技术开放性:不针对于具体技术特征描述或者规定,为新技术的引入保留充分空间。

  通讯协议的开放性:不限制通讯协议的类别,仅规定必须保证实时或者符合规定时差的相互联通。

  功能与配置的融合性

  信号通道共享:在保障“报警优先”“有效避免通道阻塞”条件下,入侵探测装置的输出、远端控制等应尽可能与智能建筑内部分布的各类声/光/环境等探测器、传感器共用信号通道;

  信息分享:门禁确认人员身份后,识别信号提供给关联性空间,对“室内温湿度、灯光色调、照度、音响内容、音色与响度、游泳、沐浴水温等。”多参量的个性化调节等应用环节;

  多系统、多目地复用:配置于室内的摄像机,可以同时用于入侵探测与火警探测等多类应用的报警复核。建议同时具有“模糊”——行为识别与“高清”——取证识别两种工作状态;

  功能交互:环境探测与入侵探测功能交互(住户吸烟或者化妆品品牌等环境痕量探测值,可以成为入侵探测的行为特征参考)。

  使用便利性

  入侵探测装置的安装、调试、维护、保养应方便。在家居型智能建筑应用的入侵探测装置,应最大程度提升DIY水平;在不宜采用DIY方式安装的场所,或者装置的DIY程度不高条件下,应配置针对于现场用户和安全控制中心的分别给出相应故障提示方式。

  此外,智能建筑入侵探测系统规划设计还需考虑与风险等级对应的价格体系可承受性、入侵探测装置使用年限的规定、入侵探测装置不适用条件的规定等要素。

  入侵探测装置与智能建筑共同发展

  入侵探测装置相当于人的“眼、耳、鼻、舌、手”等感觉器官,是智能建筑的重要构成部分。智能建筑中入侵探测应用需求所涵盖的内容,无论在广度和深度上,远比监狱周界预警应用大的多。完成智能建筑“入侵探测技术”应用需求的构建,应该成为智能建筑行业的一个重要课题。

  “制定规范——约束标准——指导产品”是从方法论角度分析和认识行业应用内在规律的一种尝试,在监狱周界预警防范系统应用中,已初见成效。相信其也将很快在建筑智能化领域获得肯定。

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