與其它安全防范系統(tǒng)的子系統(tǒng)一樣，周界防范系統(tǒng)因采用的技術(shù)不同，也有許多不同種類，這主要是指其傳感器的種類。通常，我們可以把周界防范系統(tǒng)的傳感器分為三類：即容量類、圍欄安裝類和地面基礎(chǔ)類。每種傳感器，根據(jù)其探測(cè)的原理、成本的高低、被克服的難易、誤報(bào)率的大小和安裝的難易程度不同而決定了他們自己的特點(diǎn)和特性。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖象數(shù)字化技術(shù)和通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，使得電視監(jiān)控也能被直接應(yīng)用于周界防范系統(tǒng)中承擔(dān)工作，故本文中把智能視頻系統(tǒng)作為第四類進(jìn)行了介紹。

容量類傳感器
這里主要是指適用于室外周界防范系統(tǒng)的容量類傳感器。

1、微波傳感器(Microwave sensors)
微波能量的無形方向圖是由微波探測(cè)器產(chǎn)生的。探測(cè)器包含了一套發(fā)射/接收系統(tǒng)，接收器借助于由于入侵者在探測(cè)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)、步行或爬行通過微波波束而引起發(fā)射器的變化來集中監(jiān)視視場(chǎng)的情況。敏感區(qū)域的傳感器將不僅會(huì)在垂直方向，而且在水平方向也發(fā)揮作用，無形的微波視場(chǎng)使系統(tǒng)能在入侵者進(jìn)入探測(cè)視場(chǎng)時(shí)就被確定入侵點(diǎn)。

這類傳感器對(duì)安裝現(xiàn)場(chǎng)的地形的要求很高，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是需要重點(diǎn)考慮的因素。這實(shí)際上與微波能量的傳輸特性有關(guān)，因?yàn)槲⒉ǖ膫鞑ナ侵本€傳播方式，因此比較適用于開闊平坦的直線式警戒區(qū)域。

2、主動(dòng)紅外傳感器(Infrared sensors)
與微波探測(cè)器的原理相似，它也包括了一套發(fā)射/接收系統(tǒng)，當(dāng)有入侵者進(jìn)入探測(cè)保護(hù)區(qū)域時(shí)，其主動(dòng)紅外波束將會(huì)因被阻擋而發(fā)生變化，系統(tǒng)借助于發(fā)射器和接收器來探測(cè)能量的變化。由于紅外波束非常窄，這就讓入侵者有可能大致確定波束的情況并試圖去克服系統(tǒng)。但是，我們可以使用多波束紅外形成波柵來增加波束的密度，這不僅可以克服單光束紅外的缺點(diǎn)，而且還能與基本的信號(hào)處理結(jié)合起來以盡量減少由小動(dòng)物、鳥等引起的誤報(bào)。當(dāng)然，我們還可以把主動(dòng)紅外與微波結(jié)合起來形成微波、紅外組合式傳感器進(jìn)行使用。

波柵式主動(dòng)紅外傳感器和微波、紅外組合式傳感器原理示意圖如下面圖1、圖2所示。
這類周界防范系統(tǒng)在設(shè)計(jì)使用時(shí)需要注意一些問題：（1）紅外波柵必須要包圍被保護(hù)區(qū)域；（2）在兩個(gè)波柵塔之間不能有有形的障礙物，如樹、灌木等；（3）需要仔細(xì)的觀察波柵塔之間的地面條件，因?yàn)樽畹偷牟ㄊ嗨幕A(chǔ)板的高度一般為100多毫米。當(dāng)然，對(duì)于地面條件確實(shí)很困難的地方，設(shè)計(jì)時(shí)允許視地面條件適當(dāng)升高最低波束的高度，但必須確保安全；（4）對(duì)一些小動(dòng)物，如兔子、貓等可能會(huì)引起的虛報(bào)警，可以通過調(diào)整塔的特性，使小動(dòng)物通過最低波束時(shí)不發(fā)生報(bào)警；（5）在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件；（6）設(shè)計(jì)時(shí)，兩個(gè)塔必須在同一直線上；（7）設(shè)計(jì)時(shí)，兩個(gè)塔之間的距離最大不應(yīng)超過100米。

圖2是一種微波、紅外組合式傳感器周界防范系統(tǒng)的示意圖。這類周界防范系統(tǒng)通過紅外和微波傳感器的組合使用，從而增加了系統(tǒng)的可靠性、降低誤報(bào)。同時(shí)，通過這種組合技術(shù)的使用，可以盡量減少因紅外和微波自身特性所引致的對(duì)環(huán)境的要求和影響。

3、靜電傳感器(Electrostatic sensors)
這類傳感器是通過集中并行的電場(chǎng)與感應(yīng)線組成的長(zhǎng)靜電場(chǎng)來保護(hù)周圍環(huán)境和邊界安全的。電場(chǎng)和感應(yīng)線是用來保證區(qū)分每?jī)蓚€(gè)支撐柱子間獨(dú)立電場(chǎng)范圍的狀態(tài)和保證現(xiàn)有柱子間圍攔的警戒。

由入侵者造成的電場(chǎng)變化，使得傳感線上的電信號(hào)發(fā)生變化，當(dāng)信號(hào)的特性變化到足以確信的報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

根據(jù)靜電傳感器的結(jié)構(gòu)形式不同，單個(gè)傳感器的警戒范圍可超過300米長(zhǎng)。

圍攔安裝類傳感器 (Fence mounted)
1、微音電纜傳感器(Microphonic cables)
微音電纜傳感器適用于安裝在各類以金屬材料為基礎(chǔ)的圍攔上，要達(dá)到他們的最佳性能，則應(yīng)考慮安裝在鉸鏈?zhǔn)交蚝附泳W(wǎng)式圍欄上。

系統(tǒng)的心臟是安裝在圍欄上的電纜，它的作用就如同經(jīng)專門調(diào)諧過的麥克風(fēng)一樣，隨時(shí)可以監(jiān)聽圍欄上的動(dòng)靜。實(shí)際上，這是一種經(jīng)過特殊充電處理后帶有永久預(yù)置靜電荷的介電材料，并把他放在電纜的內(nèi)、外導(dǎo)體之間。所以，也有把他稱之為駐極體電纜傳感器或麥克風(fēng)電纜。

這類系統(tǒng)設(shè)計(jì)了對(duì)電纜傳感器的特性靈敏度進(jìn)行調(diào)整和復(fù)雜情況進(jìn)行分析的電路，用來分析是入侵者企圖爬過或剪斷周界圍欄，還是其他小動(dòng)物。傳感器的這種特性使得操作人員能夠在發(fā)出報(bào)警前先去確定并區(qū)分在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)發(fā)生事情的相關(guān)數(shù)據(jù)。

這種電纜傳感器的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是使操作人員借助于圍欄上的電纜具有了聽力，并使他們能夠去辨別企圖入侵的類型。這類傳感器的缺點(diǎn)是，若運(yùn)輸車輛來回開過圍欄或入侵者從車輛頂部跳躍過圍欄的話，系統(tǒng)就可能會(huì)不報(bào)警或誤報(bào)。因此，為了使系統(tǒng)有效地工作，圍欄必須保持在規(guī)定的基礎(chǔ)上，如拉緊的鉸鏈?zhǔn)絿鷻诘鹊取?

如圖3所示，是一種微音電纜傳感器的原理結(jié)構(gòu)示意圖。在電纜的中心部分，由兩條半園磁石組成，周圍填滿磁力聚合體。在這兩條半園磁石中間固定有兩條絕緣導(dǎo)體，其中留有間隙。在他們的外側(cè)有兩條沒有絕緣的導(dǎo)線，可在氣隙中自由活動(dòng)，在這一層的外圍包有聚脂薄膜鋁箔，用以阻擋無線電射頻的干擾，并作為活性導(dǎo)體的絕緣間隔層。漏管在任何一點(diǎn)均能觸及鋁箔屏。電纜的黑色表層是堅(jiān)韌的聚乙烯，不易破損，并可防潮。電纜末端連接四個(gè)導(dǎo)體，形成兩個(gè)閉合回路，以消除外界的電力干擾。

沿電纜任何一點(diǎn)極輕微的震蕩，都能觸發(fā)活性導(dǎo)體在氣隙中活動(dòng)，切割磁力場(chǎng)而產(chǎn)生一道微弱的電流回饋分析器，由電子裝置分析這一擾動(dòng)的強(qiáng)弱、頻率及時(shí)間，并與預(yù)定的參數(shù)進(jìn)行比較。電子分析系統(tǒng)的喇叭還會(huì)傳出現(xiàn)場(chǎng)任何震蕩而引發(fā)電纜被擾動(dòng)產(chǎn)生的電信號(hào)聲響。如系統(tǒng)確認(rèn)干擾是由入侵引起的，便會(huì)發(fā)出報(bào)警。

2、緊線式傳感器（Taut wire）
這類傳感器實(shí)際上是一種機(jī)械裝置，用來探測(cè)傳感線在圍欄柱子間被拉緊后張力的變化偏差或被剪斷時(shí)的情況。故這類傳感器也被稱張力傳感器。

緊線式傳感器可以來自周界的物理阻擋層本身或直接被編入現(xiàn)有的圍欄結(jié)構(gòu)上。一般說，它的作用范圍可達(dá)一公里，并能提供誤報(bào)率非常低的識(shí)別能力，但這也是一種價(jià)格昂貴的方案。

這類周界防范系統(tǒng)不受溫度、濕度的變化和土壤變化的影響，甚至在非常苛刻的氣候條件下，也能達(dá)到每公里、每月只有幾次誤報(bào)，這樣低的誤報(bào)率（FAR）仍能保證其具有非常高的探測(cè)概率和靈敏度。

這類周界防范系統(tǒng)抗小動(dòng)物干擾的能力強(qiáng)。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上，對(duì)于小于15公斤（30Ibs）的力的變化不會(huì)引起觸發(fā)。這就避免了由這樣一些小動(dòng)物，如：兔子、貓、狗和鳥等可能引起的誤報(bào)。

3、光纖導(dǎo)線傳感器（Fibre optic strands）
光纖導(dǎo)線傳感器現(xiàn)在大家可能知道的比較多，筆者在此不多作介紹。由于光纖導(dǎo)線很細(xì)，故一般是被安裝在表面能彎曲的鋼套內(nèi)，鋼套往往帶有短短的倒鉤，以增強(qiáng)它的物理防護(hù)性能。

根據(jù)光纖導(dǎo)線的原理結(jié)構(gòu)，我們可以知道，當(dāng)光纖導(dǎo)線被折彎曲或被切斷時(shí)，就如同使用一個(gè)斷路探測(cè)器那樣，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

地面基礎(chǔ)類傳感器（Ground based）
1、掩埋式電磁線傳感器（Electromagnetic buried-line sensors）
這類周界防范系統(tǒng)是借助于埋在需防范保護(hù)區(qū)域圍界地下的一對(duì)泄漏同軸電纜之間所產(chǎn)生的探測(cè)磁場(chǎng)來保護(hù)邊界安全的。當(dāng)有入侵者入侵時(shí)，使電纜間電磁場(chǎng)發(fā)生變化并通過信息的檢測(cè)、分析，進(jìn)而發(fā)出報(bào)警。系統(tǒng)運(yùn)用技術(shù)的方法感覺入侵者的物理特性，并有效的區(qū)分來自正確目標(biāo)與小動(dòng)物或環(huán)境的干擾。

這種形式的單一探測(cè)器能夠警戒的邊界區(qū)域可超過150米，當(dāng)防御的高度增加到1-1.5米時(shí)，警戒電磁場(chǎng)的覆蓋面積是很廣闊的。一般講，系統(tǒng)的警戒區(qū)域?qū)挾鹊扔陔娎|之間的距離，并在兩側(cè)各增加半米。

室外掩埋式電纜傳感器在地面上產(chǎn)生了一種看不見的屏蔽警戒，他們?cè)谌魏涡问降耐寥乐刑峁┝烁叩奶綔y(cè)率并具有看不見和幾乎不能發(fā)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。
電磁線傳感器的結(jié)構(gòu)和基本工作原理如圖4所示。

圖4是電磁線傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。我們可以看到，其外導(dǎo)體上開有按一定規(guī)律排列的小孔，允許一部分傳輸能量從電纜內(nèi)部泄漏出去，并在電纜周圍建立起一個(gè)電磁場(chǎng)。根據(jù)孔的尺寸和間隔可控制泄漏出去能量的大小。沿著泄漏電纜長(zhǎng)度的外表面，在近場(chǎng)區(qū)（離電纜幾米內(nèi)）傳播的是表面波，該波的傳輸速度和衰減由電纜周圍的介質(zhì)所決定。如電纜被安裝在地面空氣中，其傳輸速度就接近于波在自由空間的傳播速度，其衰減相當(dāng)?shù)牡?。而如電纜被埋設(shè)在非常潮濕的泥土中，則其傳播速度就要降低，衰減也非常高。因此，我們不僅要選用能適應(yīng)目標(biāo)靈敏度變化的泄漏電纜傳感器，同時(shí)還要在設(shè)計(jì)時(shí)注意埋設(shè)電纜地面的變化程度、埋設(shè)深度和環(huán)境條件。因大暴雨而產(chǎn)生的突然變化，常常會(huì)產(chǎn)生類似入侵者的信號(hào)變化，從而發(fā)生誤報(bào)。

在這類周界防范系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，工作頻率的選擇是非常重要的。據(jù)報(bào)道，人體的截面在40Mhz~100Mhz頻率范圍內(nèi)的變化是相當(dāng)恒定的，在這個(gè)范圍內(nèi)，頻率越低，則越能識(shí)別人、小動(dòng)物和鳥。當(dāng)然，在選擇頻率時(shí)，不僅要考慮耦合的有效系數(shù)，也要考慮在這個(gè)頻率上作為防范目標(biāo)的人的電學(xué)長(zhǎng)度。另外，兩根電纜的間距也是一個(gè)重要參數(shù)，一般講選在2?2.5米可滿足最小傳感區(qū)域。美國聯(lián)邦電信委員會(huì)（FCC）規(guī)定：40Mhz?60Mhz（中心頻率為40.685Mhz）為擾動(dòng)傳感器的工作波段。

圖5是這類周界防范系統(tǒng)的基本工作原理圖。雙平衡鑒頻處理器R，一路輸入直接耦合信號(hào)（被放大了70db），另一路輸入從發(fā)射機(jī)T所連接電纜終端送來的直接發(fā)送信號(hào)。發(fā)射電纜與接收電纜并行安裝，在無人跨過這對(duì)泄漏電纜時(shí)，鑒頻器輸入的這兩路信號(hào)的相位相同，且幅值相等，所以鑒頻器的輸出為零。當(dāng)有入侵者跨過這對(duì)電纜時(shí)，接收電纜除了接收到直接耦合信號(hào)外，還會(huì)接收到入侵者的人體反射信號(hào)。由于反射能量與串信能量所經(jīng)歷的路徑不同，所以相位不同，幅值也要小的多。同時(shí)，反射能量只能在從入侵者人體進(jìn)入和離開敏感區(qū)域這一段時(shí)間產(chǎn)生并維持。系統(tǒng)用積分的辦法把它積累起來，取其絕對(duì)值進(jìn)行放大處理，若此電平超過一既定的閥值，就觸發(fā)報(bào)警電路。

2、地音傳感器（Geophones）
這種地音傳感器實(shí)際上是一種震動(dòng)裝置,也是一種證實(shí)入侵的探測(cè)技術(shù)。地音傳感器能探測(cè)小的地面震動(dòng)，如由步行所產(chǎn)生的震動(dòng)?，F(xiàn)在，隨著數(shù)字技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有效的和更靈敏的提取、分析這種地面震動(dòng)的電子系統(tǒng)技術(shù)也不斷取得進(jìn)展，并能克服與產(chǎn)生誤報(bào)有關(guān)的問題，可以濾除所有的虛偽震動(dòng)，除非他們具有特殊的需要。

如同所有的掩埋式周界防范系統(tǒng)一樣，也是完全在地面上看不見的安全防范系統(tǒng)。

3、壓力管傳感器（Pressure tubes）
這種傳感器是把二種不同的液體混合在一起充入掩埋在地面下的管中，當(dāng)入侵者步行通過他們時(shí)，壓力管傳感器就會(huì)對(duì)有限距離內(nèi)的壓力變化做出反應(yīng)。其鑒別的門限值可以根據(jù)壓力管傳感器所處位置的不同條件來設(shè)置，例如茅草地面和瀝青地面等等。系統(tǒng)只對(duì)達(dá)到預(yù)置的門限值信號(hào)發(fā)出報(bào)警。

當(dāng)然，這種傳感器對(duì)充入的液體和管道是會(huì)有特殊要求的，并且對(duì)安裝掩埋傳感器的地面條件也有要求，否則系統(tǒng)不會(huì)有效的進(jìn)行探測(cè)。需要指出的是，單一使用這種壓力管傳感器仍然不可能非常有效地去探測(cè)。這種類型的傳感器雖然現(xiàn)在已不多見，但在周界防范系統(tǒng)各種技術(shù)的發(fā)展過程中也曾發(fā)揮過作用，故筆者還是把他作為一種技術(shù)手段介紹給大家。

非傳感器類技術(shù)設(shè)備在周界防范中的應(yīng)用
除了上面分析介紹的各種型式傳感器可以被選擇設(shè)計(jì)在周界防范系統(tǒng)中使用外，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖象數(shù)字化處理技術(shù)的發(fā)展，電視監(jiān)控系統(tǒng)也被廣泛應(yīng)用于周界防范中，并能直接承擔(dān)周界防范的工作。

相信每一個(gè)從事安全防范系統(tǒng)技術(shù)工作的人都會(huì)真實(shí)體會(huì)到計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信技術(shù)日新月異的迅猛發(fā)展，尤其是這三大技術(shù)的融合應(yīng)用的發(fā)展，更是讓安全防范系統(tǒng)頻添了許多功能，解決了許多以往靠單一技術(shù)所不能解決的問題，使得系統(tǒng)更加完善、可靠、穩(wěn)定。

在２０世紀(jì)９０年代初，研究、生產(chǎn)智能視頻監(jiān)控（Intelligent Video Surveillance）系統(tǒng)和設(shè)備的公司還是鳳毛麟角，筆者也只了解、接觸到歐洲的一家公司這方面的系統(tǒng)產(chǎn)品。時(shí)至今日，經(jīng)過近二十年的發(fā)展，這類智能視頻系統(tǒng)和設(shè)備已如雨后春筍般的被推出，令人目不暇接。

在周界防范系統(tǒng)中，電視監(jiān)控系統(tǒng)主要有兩個(gè)方面的作用：
·利用攝像機(jī)的可直觀性對(duì)周界防范的區(qū)域進(jìn)行監(jiān)視觀察，以了解現(xiàn)場(chǎng)情況，配合其他傳感器系統(tǒng)的探測(cè)進(jìn)行分析。這種情況下的攝像機(jī)只需要使用普通攝像機(jī)即可；
·把電視監(jiān)控作為主要防范手段使用，這就需要使用全數(shù)字化智能視頻系統(tǒng)和設(shè)備了。這種智能視頻系統(tǒng)實(shí)際上是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖象數(shù)字化處理技術(shù)對(duì)視頻圖像信號(hào)中的平均亮度信號(hào)、對(duì)比度信號(hào)、同步信號(hào)等進(jìn)行抽樣采集、對(duì)比、分析，從而以實(shí)時(shí)視頻的方式對(duì)監(jiān)視器屏幕上的百萬多個(gè)像素建立起多達(dá)上千個(gè)賦值評(píng)定區(qū)域（或稱為視場(chǎng)），這多達(dá)上千個(gè)賦值評(píng)定區(qū)域可以被設(shè)置成多道防線或防范區(qū)域。當(dāng)然也可以只在監(jiān)視器屏幕上設(shè)置光斑報(bào)警點(diǎn)，這只能監(jiān)視某一特定的目標(biāo)或一個(gè)小的范圍。圖像賦值可以是彩色賦值（RGBY）、單色賦值（Y）或單色輪廓變化賦值（YK）等供選擇使用。

現(xiàn)在，智能視頻技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)可以通過圖像的處理來消除云層影子、均衡運(yùn)動(dòng)、抖震動(dòng)、雪點(diǎn)、霧氣、閃光等對(duì)攝像機(jī)攝取圖像的影響，而且可以通過視頻分析非法入侵、車輛檢測(cè)、行李檢測(cè)、流量檢測(cè)、排隊(duì)檢測(cè)、人數(shù)檢測(cè)等工作情況。但需要指出的是，目前視頻分析還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。（未完待續(xù)）