文/吳尤駿 西部機(jī)場集團(tuán)有限公司機(jī)場建設(shè)指揮部

　　近年來，國內(nèi)外機(jī)場陸續(xù)發(fā)生外來人員蓄意敲擊撞擊、攀爬翻越、剪切破壞飛行區(qū)物理圍界，闖入機(jī)坪或潛入機(jī)艙等一系列不安全事故，對機(jī)場空防安全造成了極大的危害，可見機(jī)場圍界安防還是普遍存在一系列安全缺陷。因此，針對機(jī)場而言，采用更加安全可靠、管理靈活的圍界安防系統(tǒng)技術(shù)就顯得十分必要。

　　背景

　　隨著我國經(jīng)濟(jì)高速平穩(wěn)增長與科技飛速發(fā)展，人民生活水平的逐步提高，乘坐飛機(jī)出行已經(jīng)成為人們商務(wù)辦公與休閑旅游的最佳選擇之一。機(jī)場作為重要的公共交通樞紐，具有規(guī)模體量大、投資高、設(shè)施設(shè)備多、運(yùn)行復(fù)雜、人員密集、政治經(jīng)濟(jì)影響大等特點(diǎn)，對其進(jìn)行高效安全防范顯得尤為重要。

　　機(jī)場安全防范系統(tǒng)按照區(qū)域劃分主要包括：航站樓安全防范系統(tǒng)、飛行區(qū)安全防范系統(tǒng)和其它公共服務(wù)區(qū)安全防范系統(tǒng)三大部分。其中，飛行區(qū)安全有效運(yùn)行，除航空器本身的安全因素外，很大程度取決于飛行區(qū)機(jī)坪及周邊圍界的安全。機(jī)場圍界作為機(jī)場飛行區(qū)與外界隔離的第一道安全屏障，是維持飛行區(qū)良好秩序的需要，擔(dān)負(fù)著保障飛行區(qū)安全的重任。

　　早期機(jī)場飛行區(qū)圍界安防體系可以歸納為“老三防”，即采用“物理圍界阻隔（如單/雙層金屬圍欄或磚墻并附加圈刺滾籠等）、遠(yuǎn)程閉路監(jiān)控（無預(yù)警和報(bào)警功能，僅靠人工遠(yuǎn)程判讀）、人員出警巡邏的傳統(tǒng)模式。

　　隨著國內(nèi)機(jī)場旅客吞吐量、貨郵吞吐量、飛機(jī)起降架次不斷增加及各大機(jī)場對多跑道的需求的增加，導(dǎo)致飛行區(qū)圍界范圍較以往大范圍的擴(kuò)充，同時(shí)因人力資源成本增加等諸多因素，機(jī)場飛行區(qū)圍界如還簡單的依靠“老三防”進(jìn)行安全防范已遠(yuǎn)不能滿足機(jī)場管理部門對飛行區(qū)空防安全管理要求和需求。在此情況下，對圍界報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)的提升顯得尤為迫切。

　　當(dāng)前機(jī)場圍界報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)正朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化及多技術(shù)手段相融合的方向發(fā)展。

　　技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

　　當(dāng)前國內(nèi)外圍界報(bào)警系統(tǒng)前端探測技術(shù)種類繁多，國內(nèi)各大機(jī)場主要采用的前端探測技術(shù)有：紅外對射、激光對射、張力圍欄、振動(dòng)電纜、振動(dòng)光纜、地埋式壓力振動(dòng)探測等。

　　隨著圍界報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)的不斷加深，目前國內(nèi)市場上又增添了電容擾動(dòng)、智能視頻分析、振動(dòng)傳感探測以及雷達(dá)探測等技術(shù)應(yīng)用于機(jī)場圍界。

　　機(jī)場飛行區(qū)圍界報(bào)警系統(tǒng)概述

　　總體要求

　　一般來說，飛行區(qū)圍界報(bào)警系統(tǒng)需要滿足三個(gè)基本要素：探測分析、阻擋延緩、復(fù)核響應(yīng)。

　　1、探測分析，是指感知顯性和隱性風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生并發(fā)出報(bào)警信息，應(yīng)做到準(zhǔn)確無誤。

　　2、阻擋延緩，是指利用物理圍界和聲光電輔助聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)阻止并威懾入侵者，起到推延風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的作用，應(yīng)做到長短合適。

　　3、復(fù)核響應(yīng)，是指組織力量為制止風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生所采取的快速行動(dòng)，應(yīng)做到迅速響應(yīng)、及時(shí)處置。

　　系統(tǒng)架構(gòu)

　　系統(tǒng)通過在鋼筋網(wǎng)圍界和磚墻圍界上設(shè)置入侵探測報(bào)警設(shè)施，實(shí)現(xiàn)對非法入侵的報(bào)警，并通過圍界安防管理平臺(tái)控制視頻監(jiān)控、聲光警示等措施，形成一個(gè)閉合、完整的安全防范系統(tǒng)。當(dāng)前，主流圍界報(bào)警系統(tǒng)包含：前端探測子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、輔助聯(lián)動(dòng)子系統(tǒng)、氣象站子系統(tǒng)、防雷接地子系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)、監(jiān)控中心子系統(tǒng)

　　系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：

圍界報(bào)警系統(tǒng)組織架構(gòu)圖

　　機(jī)場圍界探測報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)研究

　　主流探測技術(shù)概述

　　當(dāng)前，國內(nèi)外各大機(jī)場主要采用各類探測傳感器的方式進(jìn)行前端入侵探測報(bào)警，取得了良好的效果。探測傳感器的技術(shù)類型主要分為：接觸式與非接觸式。

　　圍界報(bào)警系統(tǒng)前端探測技術(shù)分類圖

　　接觸式技術(shù)

　?。?）脈沖電子圍欄

　　可在金屬圍欄表面或磚墻頂部架設(shè)，系統(tǒng)由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生（5~10）kV非致命脈沖高壓，當(dāng)有入侵者強(qiáng)行攀爬翻越圍界并觸碰到電子圍欄時(shí)，會(huì)有短暫強(qiáng)烈的觸電疼痛感，進(jìn)而觸發(fā)報(bào)警聯(lián)動(dòng)設(shè)備，起到阻擋威懾報(bào)警的作用。

　　優(yōu)點(diǎn)：可以起到報(bào)警、阻擋、威懾作用，安裝方便。

　　缺點(diǎn)：定位性較弱，同時(shí)電纜某處損壞將對整體圍欄的使用產(chǎn)生影響。

　　（2）張力圍欄

　　以傳感器探測柱和張力柱構(gòu)成其豎向主體，以張力鋼絲構(gòu)成其橫向主體。任何攀爬、觸碰張力圍欄的行為，均會(huì)導(dǎo)致圍欄產(chǎn)生應(yīng)力形變，張力鋼絲捕捉到的張力信息與預(yù)設(shè)報(bào)警閥值進(jìn)行比對，如超過閥值則立即觸發(fā)報(bào)警。

　　優(yōu)點(diǎn)：不受電磁干擾，既可作為圍界報(bào)警探測器也可與物理圍界充分結(jié)合，作為物理阻擋以增強(qiáng)物防效果，報(bào)警防區(qū)布置靈活。

　　缺點(diǎn)：設(shè)備造價(jià)較高，維護(hù)成本偏高，易受四季溫濕度變化影響重新調(diào)整張力閥值，對安裝隊(duì)伍的要求較高。

　?。?）振動(dòng)電纜

　　傳感電纜成對平行綁扎固定在金屬圍欄上，當(dāng)入侵目標(biāo)觸碰、撞擊、攀爬、破壞圍欄時(shí)，會(huì)引起電纜的振動(dòng)，使得電纜內(nèi)活動(dòng)的導(dǎo)體切割磁力線，產(chǎn)生電脈沖信號進(jìn)而觸發(fā)報(bào)警。

　　優(yōu)點(diǎn)：安裝簡便，在原有的圍墻、防護(hù)柵網(wǎng)、房頂?shù)忍幘砂惭b；探測傳感器為無源分布式，呈電纜狀，布線簡單靈活。

　　缺點(diǎn)：易受電磁干擾，易受雷雨影響。

　?。?）振動(dòng)光纜

　　傳感光纜成對平行綁扎固定在金屬圍欄上，利用光學(xué)干涉理論，當(dāng)入侵目標(biāo)觸碰、撞擊、攀爬、破壞圍欄時(shí)必然會(huì)引起光纜的振動(dòng)，使得光纖中傳輸?shù)墓獠▍⒘堪l(fā)生變化進(jìn)而觸發(fā)報(bào)警。

　　優(yōu)點(diǎn)：光纜不受電磁波影響，光纜價(jià)格比電纜低廉；適合復(fù)雜地形，不受地形高低、曲折、轉(zhuǎn)彎等環(huán)境限制。

　　缺點(diǎn)：易受大風(fēng)、雨雪、雷電等惡劣天氣等影響。

　?。?）電容擾動(dòng)

　　報(bào)警探測線纜平行安裝于圍欄或磚墻的頂部（上三線）和底部（下三線），每組三線的中線為信號發(fā)射線，上下線均為信號感應(yīng)線形成電容耦合感應(yīng)場，當(dāng)入侵目標(biāo)靠近時(shí)會(huì)導(dǎo)致電容耦合場效能量的變化，當(dāng)變化量超過事先設(shè)定值時(shí)則觸發(fā)報(bào)警。

　　優(yōu)點(diǎn)：環(huán)境適應(yīng)性較高，可適用于柵欄圍界、磚墻圍界，受天氣影響較小。

　　缺點(diǎn)：由于開放電磁場的物理原理，功耗相對較高。

　?。?）振動(dòng)探測器

　　主要由壁掛式智能探測器、智能探測主機(jī)、信號傳輸電纜及支架附件組成。通過對圍欄或磚墻上振動(dòng)信號的采集、分析、融合計(jì)算，完成基于振動(dòng)信號的報(bào)警輸出，完成報(bào)警聯(lián)動(dòng)。

　　優(yōu)點(diǎn)：單點(diǎn)傳感器發(fā)生故障，不影響系統(tǒng)報(bào)警功能，受天氣影響較低；

　　缺點(diǎn)：比較適合金屬絲圍欄，對于實(shí)體墻的防護(hù)效果有限。

　　非接觸式技術(shù)

　?。?）紅外對射

　　發(fā)射單元與接收單元成對架設(shè)在圍界防區(qū)兩端。發(fā)射單元主動(dòng)發(fā)射定向光束，當(dāng)入侵目標(biāo)經(jīng)過定向光束形成的警戒區(qū)域時(shí)，觸發(fā)報(bào)警。

　　優(yōu)點(diǎn)：美觀、隱蔽。安裝簡單，具有靈敏的感應(yīng)能力。

　　缺點(diǎn)：只能直線布防，布設(shè)環(huán)境單一，易受惡劣天氣、空中漂浮物、樹木、動(dòng)物等周邊環(huán)境物體的影響。

　　（2）泄漏電纜

　　泄漏電纜是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的電纜，埋在地下的電纜之間形成一個(gè)看不見的電磁場探測區(qū)，當(dāng)入侵目標(biāo)進(jìn)入探測區(qū)時(shí)，會(huì)引起電磁場的擾動(dòng)，進(jìn)而觸發(fā)報(bào)警。

　　優(yōu)點(diǎn)：布設(shè)隱蔽。

　　缺點(diǎn)：受附近的金屬物體影響。

　?。?）地埋壓力振動(dòng)傳感

　　當(dāng)入侵目標(biāo)進(jìn)入傳感器探測區(qū)時(shí)，會(huì)使土壤密度會(huì)發(fā)生改變并向下傳導(dǎo)壓力和振動(dòng)，進(jìn)而會(huì)引起填充加壓液體管子或光纜彎曲變形，最終導(dǎo)致傳感器探測到變化的信號，當(dāng)變化量超過事先設(shè)定值時(shí)則觸發(fā)報(bào)警。

　　優(yōu)點(diǎn)：布設(shè)隱蔽。

　　缺點(diǎn)：易受附近的運(yùn)動(dòng)物體和圍界周邊土質(zhì)影響。

　　（4）安防雷達(dá)

　　雷達(dá)安防技術(shù)采用雷達(dá)微波進(jìn)行360°掃描，識(shí)別移動(dòng)目標(biāo)，從而達(dá)到對周界入侵的監(jiān)控與告警。

　　優(yōu)點(diǎn)：雷達(dá)微波對云、霧、霾、植被等具有一定的穿透作用，幾乎不受天氣影響，可全天候工作。

　　缺點(diǎn)：雷達(dá)在有地形或障礙物遮蔽時(shí)，存在覆蓋盲區(qū)問題，對空管導(dǎo)航雷達(dá)的相互影響有待進(jìn)一步論證。

　　（5）智能視頻分析

　　智能視頻分析是近幾年比較流行的監(jiān)控方式，是利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，在不需要人為干預(yù)的情況下，對視頻信號進(jìn)行處理、分析和理解，并對視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行控制，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)入侵跡象，提前報(bào)警，進(jìn)而達(dá)到監(jiān)控與告警的目的。

　　優(yōu)點(diǎn)：可以在物理圍界鐵網(wǎng)之外設(shè)置虛擬防區(qū)，提前發(fā)現(xiàn)入侵跡象產(chǎn)生預(yù)報(bào)警，給現(xiàn)場安防人員提供更多的響應(yīng)時(shí)間。本身具備安防視頻系統(tǒng)的基本功能，直接可視化。

　　缺點(diǎn)：像素比對和運(yùn)動(dòng)分析模式受圖像效果和分辨率影響大，雨雪、霧霾、沙塵天氣環(huán)境下工作圖像效果會(huì)受影響，圍界外樹木、建筑等復(fù)雜環(huán)境也會(huì)影響分辨效果，遮擋區(qū)域易形成盲區(qū)。

　　通過對以上接觸式與非接觸式圍界報(bào)警技術(shù)的描述不難看出，單純的接觸式與非接觸式圍界報(bào)警前端探測技術(shù)都存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

　　非接觸式技術(shù)能夠在圍界外圍預(yù)先發(fā)現(xiàn)入侵，接觸式技術(shù)必須非?？拷蚪佑|后才能發(fā)現(xiàn)入侵目標(biāo)；預(yù)警功能性是非接觸式技術(shù)的優(yōu)勢所在，然而由于安裝方式和技術(shù)原理的原因，非接觸式技術(shù)的探測區(qū)域基本為扇形，物理圍欄或其它物體會(huì)對其探測造成遮擋，同時(shí)為了確保探測靈敏度，在人員活動(dòng)密集區(qū)域，無效報(bào)警相對頻繁。

　　接觸式設(shè)置高靈敏度時(shí)，只要接觸肯定能發(fā)現(xiàn)，雖然現(xiàn)有探測傳感分析技術(shù)能夠?qū)μ鞖?、車輛、行人路過等干擾進(jìn)行一定的濾除，但對于雨雪、大霧等極端天氣任會(huì)對被動(dòng)式探測造成一定影響。

　　綜上，圍界報(bào)警系統(tǒng)的技術(shù)選型需因地制宜、優(yōu)勢互補(bǔ)，盡量避免使用單一探測技術(shù)進(jìn)行圍界防范。

　　機(jī)場圍界安防系統(tǒng)方案建議

　　為了避免單一技術(shù)手段的局限性，機(jī)場圍界報(bào)警系統(tǒng)建議在方案設(shè)計(jì)時(shí)可考慮采用接觸式技術(shù)配合非接觸式技術(shù)相結(jié)合的方式，并聯(lián)動(dòng)必要的聲、光、電輔助報(bào)警設(shè)備和視頻監(jiān)控等。即采用多種復(fù)合探測技術(shù)通過多角度、多層次融合決策的手段探測報(bào)警，不但可以及時(shí)判別入侵行為，而且相對單一技術(shù)手段能更為準(zhǔn)確的過濾外界無關(guān)項(xiàng)的干擾，進(jìn)而降低圍界入侵信息的漏報(bào)率和誤報(bào)率，以提升圍界報(bào)警系統(tǒng)的準(zhǔn)確率。

　　關(guān)于構(gòu)建圍界安防系統(tǒng)管理平臺(tái)的思考

　　圍界安防系統(tǒng)管理平臺(tái)作為圍界前端各子系統(tǒng)（探測子系統(tǒng)、監(jiān)控子系統(tǒng)、廣播子系統(tǒng)、燈光子系統(tǒng)）的集成和聯(lián)動(dòng)起著至關(guān)重要的作用，可以說圍界安防系統(tǒng)管理平臺(tái)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心和大腦直接關(guān)系到整體圍界安防系統(tǒng)的使用效果。

　　就目前來說，大多數(shù)機(jī)場圍界安防系統(tǒng)平臺(tái)僅僅為機(jī)場管理部門提供簡單的觸發(fā)報(bào)警功能信息；但是，作為圍界安防管理平臺(tái)如僅作為單一的觸發(fā)報(bào)警信息平臺(tái)已不能滿足當(dāng)前機(jī)場安全管理部門更深層次的業(yè)務(wù)和管理需求，單純的圍界報(bào)警平臺(tái)將現(xiàn)場大量報(bào)警信息的甄別及核實(shí)工作推向了后臺(tái)監(jiān)控人員，導(dǎo)致圍界現(xiàn)場大量的非入侵報(bào)警信息的濾除工作是由后臺(tái)監(jiān)控人員進(jìn)行處理，同時(shí)單純的報(bào)警平臺(tái)對入侵報(bào)警信息的處置缺乏對應(yīng)的聯(lián)動(dòng)機(jī)制，導(dǎo)致后臺(tái)人員就算發(fā)現(xiàn)入侵信息，也僅能通過有限的手段對入侵事件進(jìn)行干預(yù)，對于突發(fā)事件單純的報(bào)警平臺(tái)僅是對事件的記錄而不能為管理者提供進(jìn)一步有效的控制措施。通過近年來對機(jī)場圍界入侵事件的分析，可以看出，如何有效控制入侵者對機(jī)場跑道和機(jī)坪航空器的侵害是機(jī)場安全管理部門重點(diǎn)關(guān)注和防范的方向，那么這就要求圍界安防管理平臺(tái)不僅僅只是一個(gè)觸發(fā)圍界報(bào)警信息平臺(tái)，機(jī)場安全管理部門更需要的是一個(gè)能提供圍界有效報(bào)警信息和對有效報(bào)警信息采取措施預(yù)案和事件后處置功能的智能型綜合管理平臺(tái)，這就要求圍界安防系統(tǒng)管理平臺(tái)不但要有基礎(chǔ)的報(bào)警功能、人員管理功能、電子地圖功能和對周界廣播、燈光控制的功能外，系統(tǒng)平臺(tái)還要具備對前端報(bào)警信息按照一定的規(guī)則進(jìn)行初步過濾、評判和自動(dòng)識(shí)別的能力，以減輕后臺(tái)監(jiān)控人員對非入侵報(bào)警信息甄別的工作壓力；其次系統(tǒng)平臺(tái)還應(yīng)具備針對入侵報(bào)警信息進(jìn)行情況預(yù)判，并集合場地信息、航班信息、人員信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為安保部門及時(shí)提供報(bào)警事件處置預(yù)案的功能，后臺(tái)監(jiān)控人員可根據(jù)系統(tǒng)平臺(tái)提供的預(yù)案將告警信息及處置方案及時(shí)推送給離入侵區(qū)域最近且配備智能移動(dòng)終端（手持PAD設(shè)備）的圍界巡邏人員、航空器職守人員及飛行區(qū)內(nèi)相關(guān)地勤人員等，使現(xiàn)場人員及時(shí)掌握入侵者的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)并形成事件聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，將入侵人員在最短的時(shí)間內(nèi)有效的予以控制；此外，為了更好的提高平臺(tái)后處置的聯(lián)動(dòng)效率，系統(tǒng)管理平臺(tái)還應(yīng)與機(jī)場業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行對接（如機(jī)場的ACDM信息系統(tǒng)等），只有將機(jī)場的航班信息、站坪信息、電子地圖信息、相關(guān)人員的職守等信息數(shù)據(jù)與系統(tǒng)平臺(tái)有機(jī)的結(jié)合，圍界安防平臺(tái)才能通過大數(shù)據(jù)的手段為機(jī)場安防管理部門提供更及時(shí)可靠的事件后處置信息和預(yù)案，同時(shí)系統(tǒng)平臺(tái)也應(yīng)通過大數(shù)據(jù)的不斷豐富，使自身具備一定的自學(xué)習(xí)功能，最終成為功能豐富、智能化的圍界安防系統(tǒng)管理平臺(tái)，這樣將會(huì)極大程度地解放機(jī)場空防管理部門的人力資源，并更具效地為機(jī)場管理者提供高效的圍界安防服務(wù)；除此之外，圍界系統(tǒng)管理平臺(tái)還應(yīng)向上兼容更高一級的機(jī)場“安防智能管理平臺(tái)”平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)在“機(jī)場大安防”平臺(tái)下的統(tǒng)一調(diào)度和管理。

　　未來展望

　　隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等一大批新興通信技術(shù)的涌現(xiàn)，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化乃至智慧化的未來在向我們招手，未來圍界安防系統(tǒng)將會(huì)朝著更加全面、智能、高效的方向邁進(jìn)。

　　如前端入侵探測報(bào)警部分采用更加智能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)探測報(bào)警技術(shù)和人臉識(shí)別、虹膜識(shí)別、語音識(shí)別等智能分析技術(shù)；在圍界重點(diǎn)區(qū)域設(shè)置人工智能機(jī)器人等輔助人員巡視；后臺(tái)圍界系統(tǒng)管理平臺(tái)進(jìn)一步融合AR/VR等技術(shù)為機(jī)場安全管理部門提供高度可視化立體全景場景模式，使圍界安防系統(tǒng)管理平臺(tái)功能得以進(jìn)一步增強(qiáng)和提升。