1959年故宫博物院珍宝馆发生的一起盗宝事件,给保卫部门敲响了警钟。1960年,故宫博物院珍宝馆内安装运行了中国第一台声控报警器,此报警器是对入侵时发出的声音进行探测,从而达到报警目的的设备。入侵探测技术以提取人的入侵行为所产生的物理量为根本着手点,综合应用各领域的先进技术,最终目的是排除各种干扰因素,提高入侵探测的准确率。
入侵探测技术不断汲取各行业成熟的技术精华,为了应对各种入侵或企图入侵行为,探测技术应用的落地产品——各种入侵探测器应运而生,对于复杂环境可形成点、线、面、空间及交叉的防控区域。由于单一探测技术面对复杂的应用环境,都存在一定的误报问题,在相容、互补、可集成的原则下,双技术探测器也逐步走向成熟。随着视频监控系统的深度应用以及智能识别、智能分析等技术的发展,可视化入侵探测技术——视频入侵探测技术普遍应用于安全技术防范系统中。
非可视入侵探测技术从其基本探测原理来讲可以分为主动式探测和被动式探测。主动式探测是指事先在被保护现场布控某种能量,如红外线、激光、电场、磁场等,一旦接收到的能量信号与发射信号相比发生变化并达到阈值,则视为有入侵行为发生,常见的主动型探测器有微波探测器、主动红外探测器等。被动式探测是指不改变被保护现场的能量现状,靠提取入侵者自身或其入侵时产生的能量,当这种能量变化或变化速度达到阈值,则视为有入侵行为发生,如被动红外探测器等。
这类入侵探测器警戒的是一个点。当这个警戒点的状态被改变时即视为出现了入侵行为,如安装在门窗、柜台、保险柜的磁控开关探测器,当非法开门(窗)、搬动保险柜时,探测器即被触发并输出触发信号。
这类入侵探测器警戒的是一条直线范围,当这条警戒线被阻断时即视为出现了入侵行为。如主动红外入侵探测器或激光入侵探测器,先由红外源或激光器发出一束红外光或激光,被接收器接收,当红外光和激光被遮断,探测器即发出触发信号。
这类入侵探测器警戒范围为一个面,如仓库、农场的周界围网等。当警戒面原状态发生变化并达到阈值,即发出触发信号。如张力电子围栏安装在某面墙上,当有攀爬等入侵行为时,即发出触发信号。
这类探测器警戒的范围是具有长度、宽度、高度的立体范围,如档案室、资料室、武器库等的防护,不是哪堵墙也不是某个柜子,而是整个房间。当这个警戒空间内的任意处出现移动目标时,即发出触发信号。如被动红外入侵探测器所警戒的范围是一个立体扇形的空间,入侵者在这个空间内移动,就会产生触发信号。
磁开关探测器是通过磁场来控制开关的探测器,属于点控制型入侵探测器,习惯上也称其为门磁或窗磁。磁开关探测器由两部分组成,一部分是永久磁铁块,另一部分是干簧管(又称磁簧管或磁控管)。使用时干簧管部分安装在门(或窗)框上,永久磁铁块部分对齐安装在门(或窗)上。当门(或窗)打开时,两部分分离,探测器即被触发。
探测依据:自然界中的物体只要其表面温度在绝对零度以上都有红外能量辐射,并且温度越高辐射的红外波长越短。
被动红外探测器是典型的空间控制型、被动型探测器,由光学部分、热释电传感器、处理电路等部分组成。光学部分采用菲涅尔透镜,其除了具有将探测区域内辐射的红外能量聚焦到热释电传感器上的功能外,还具有确定探测范围、提高探测灵敏度、进一步滤光的作用;热释电传感器主要是感知现场红外辐射能量的变化,并将这一变化转换为电信号供后面的电路处理。
为避免被动红外探测器误报,在技术上可采用多元热释电传感,在使用时应该避免对着窗户、阳光、冷热源、移动物体(如吊扇)、障碍物等。
微波/被动红外双鉴探测器是从目标相对于探测器的运动速度及探测范围内红外辐射能量的变化两个方面进行探测,微波探测技术和被动红外探测技术互相不影响并优势互补。该探测器属于主动式入侵探测器,其探测灵敏度取决于微波探测灵敏度和被动红外探测灵敏度。微波/被动红外双鉴探测器在使用时,要注意风扇、窗帘的摆动以及热气流、温度骤变的影响。
主动红外入侵探测器由发射机和接收机两部分组成,其中发射机中的多谐振荡器产生很低占空比的窄脉冲(百分之零点零几),作为调制电源加在发光管的两端,发射出的是经脉冲调制的红外光;发收两端均有光学透镜,发光二极管位于发端光学透镜的焦点上,完成电光转换;而光电晶体管位于收端光学透镜的焦点上,完成光电转换;光学透镜则是将光束变成平行的,以便红外光的能量能集中传送。这样平行的红外光束构成了一道人眼看不见的封锁线,当有人穿越或阻挡这条红外光束时,接收机端输出的电信号的强弱就会发生变化,从而使输出触发翻转。
主动红外入侵探测器的缺点是地形气候适应能力较差:对不规范周界取舍困难,易因树叶树枝、飞鸟、小动物的遮挡而误触发,还易受到暴雨、大雾、沙尘等恶劣天气的影响。
脉冲电子围栏由脉冲主机和前端围栏(合金线)构成,脉冲主机发出安全的高压脉冲电信号,并输送到前端围栏,脉冲电信号在前端围栏上形成回路后把脉冲回送到脉冲主机的接收端口,脉冲主机还会探测两个发射端之间的电阻值。如果前端围栏遭到破坏造成断路或短路,脉冲主机的接收端口接收不到脉冲信号或两个发射端之间的电阻太小,主机都会发出报警。
脉冲电子围栏是一种有形的周界防护设施,由于前端围栏安装在围墙之上,在起到威慑的同时增加了围墙的高度,同时也可通过前端围栏直接给予入侵者安全范围内的电击,达到安全阻挡的目的。
视频入侵探测的基本步骤可以简单概括为移动目标提取和移动目标跟踪。移动目标提取是检测图像序列中的变化区域,并从背景图像中将此区域提取出来,较为实用的是背景减除方法和时间差分方法;移动目标跟踪则在连续的图像帧间,创建基于位置、速度、形状、纹理、色彩等有关特征的对应匹配关系,较为常见的有基于模型、区域、特征、活动轮廓等的跟踪方法。
视频入侵探测技术主要有区域入侵探测和周界入侵探测。区域入侵探测是指在视频监控画面中设置多个任意区域,这些区域的位置可以重叠、交叉也可互不影响,当设定类型的入侵者进入上述区域则发出报警。周界入侵探测可以是在视频监控画面中设定一条或多条任意形状的绊线以及非法穿越绊线的方向,当且仅当有目标在非法方向上穿越绊线时报警;也可以是设定一道或多道任意形状的虚拟围栏,每一道围栏都有长度、高度和厚度,当入侵者在非法方向上穿越(或攀越)时报警。
视频入侵探测技术的缺点是受外界干扰较多,移动检测会受光线阴影变化干扰,容易引起误报,夜晚或微光条件下监控效果会产生变化。
安全防范系统构建的三个基本要素是探测、延迟、反应,其中探测及时准确是基础。入侵探测技术的发展依赖于各领域技术的进步,通过不断融合先进的成熟的技术,一方面完善探测功能,全方位探测在各种负责环境中的入侵或试图入侵行为;另一方面则是在不漏报的基础上力求提高探测的精准性。