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机场飞行区围界安防系统技术研究

日期:2018-03-22
编辑:中科润程
   近年来,国内外机场陆续发生外来人员蓄意敲击撞击、攀爬翻越、剪切破坏飞行区物理围界,闯入机坪或潜入机舱等一系列不安全事故,对机场空防安全造成了极大的危害,可见机场围界安防还是普遍存在一系列安全缺陷。因此,针对机场而言,采用更加安全可靠、管理灵活的围界安防系统技术就显得十分必要。
背景
随着我国经济高速平稳增长与科技飞速发展,人民生活水平的逐步提高,乘坐飞机出行已经成为人们商务办公与休闲旅游的最佳选择之一。机场作为重要的公共交通枢纽,具有规模体量大、投资高、设施设备多、运行复杂、人员密集、政治经济影响大等特点,对其进行高效安全防范显得尤为重要。
机场安全防范系统按照区域划分主要包括:航站楼安全防范系统、飞行区安全防范系统和其它公共服务区安全防范系统三大部分。其中,飞行区安全有效运行,除航空器本身的安全因素外,很大程度取决于飞行区机坪及周边围界的安全。机场围界作为机场飞行区与外界隔离的第一道安全屏障,是维持飞行区良好秩序的需要,担负着保障飞行区安全的重任。
早期机场飞行区围界安防体系可以归纳为“老三防”,即采用“物理围界阻隔(如单/双层金属围栏或砖墙并附加圈刺滚笼等)、远程闭路监控(无预警和报警功能,仅靠人工远程判读)、人员出警巡逻的传统模式。
随着国内机场旅客吞吐量、货邮吞吐量、飞机起降架次不断增加及各大机场对多跑道的需求的增加,导致飞行区围界范围较以往大范围的扩充,同时因人力资源成本增加等诸多因素,机场飞行区围界如还简单的依靠“老三防”进行安全防范已远不能满足机场管理部门对飞行区空防安全管理要求和需求。在此情况下,对围界报警系统技术的提升显得尤为迫切。

当前机场围界报警系统技术正朝着数字化、网络化、智能化及多技术手段相融合的方向发展。

技术发展现状
当前国内外围界报警系统前端探测技术种类繁多,国内各大机场主要采用的前端探测技术有:红外对射、激光对射、张力围栏、振动电缆、振动光缆、地埋式压力振动探测等。
随着围界报警系统技术研发的不断加深,目前国内市场上又增添了电容扰动、智能视频分析、振动传感探测以及雷达探测等新型技术技术应用于机场围界,大大降低了传统探测技术的误报率。

机场飞行区围界报警系统概述
总体要求
一般来说,飞行区围界报警系统需要满足三个基本要素:探测分析、阻挡延缓、复核响应。
1、探测分析,是指感知显性和隐性风险事件的发生并发出报警信息,应做到准确无误。
2、阻挡延缓,是指利用物理围界和声光电辅助联动系统阻止并威慑入侵者,起到推延风险事件发生的作用,应做到长短合适。
3、复核响应,是指组织力量为制止风险事件的发生所采取的快速行动,应做到迅速响应、及时处置。
系统架构
系统通过在钢筋网围界和砖墙围界上设置入侵探测报警设施,实现对非法入侵的报警,并通过围界安防管理平台控制视频监控、声光警示等措施,形成一个闭合、完整的安全防范系统。当前,主流围界报警系统包含:前端探测子系统、视频监控子系统、辅助联动子系统、气象站子系统、防雷接地子系统、供配电系统、网络传输子系统、监控中心子系统
系统架构如下图所示:

系统网络架构

机场围界探测报警系统技术研究
主流探测技术概述
当前,国内外各大机场主要采用各类探测传感器的方式进行前端入侵探测报警,取得了良好的效果。

1、振动传感器周界报警,是以MEMS 3轴加速度传感器为基础,采用3级自适应数据融合算法,具有报警准确率高、定位精度高、户外高防护等级、增强型防雷设计、双层防水设计、支持室外全天候运行等优点。系统一般部署在各种金属围栏上,也可以固定在围墙上,通过识别敲击、撞击、摇晃、攀爬、剪切等行为产生报警信息。同时系统可过滤掉无意触碰、飞鸟、天气因素等干扰产生的误报。

优点:单点传感器发生故障,不影响系统报警功能,受天气影响较低;

2、脉冲电子围栏
可在金属围栏表面或砖墙顶部架设,系统由脉冲发生器产生(5~10)kV非致命脉冲高压,当有入侵者强行攀爬翻越围界并触碰到电子围栏时,会有短暂强烈的触电疼痛感,进而触发报警联动设备,起到阻挡威慑报警的作用。
优点:可以起到报警、阻挡、威慑作用,安装方便。
缺点:定位性较弱,同时电缆某处损坏将对整体围栏的使用产生影响。
3、振动光缆
传感光缆成对平行绑扎固定在金属围栏上,利用光学干涉理论,当入侵目标触碰、撞击、攀爬、破坏围栏时必然会引起光缆的振动,使得光纤中传输的光波参量发生变化进而触发报警。
优点:光缆不受电磁波影响,光缆价格比电缆低廉;适合复杂地形,不受地形高低、曲折、转弯等环境限制。
缺点:易受大风、雨雪、雷电等恶劣天气等影响。
4、电容扰动
报警探测线缆平行安装于围栏或砖墙的顶部(上三线)和底部(下三线),每组三线的中线为信号发射线,上下线均为信号感应线形成电容耦合感应场,当入侵目标靠近时会导致电容耦合场效能量的变化,当变化量超过事先设定值时则触发报警。
优点:环境适应性较高,可适用于栅栏围界、砖墙围界,受天气影响较小。
缺点:由于开放电磁场的物理原理,功耗相对较高。

5、安防雷达
雷达安防技术采用雷达微波进行360ddd°扫描,识别移动目标,从而达到对周界入侵的监控与告警。
优点:雷达微波对云、雾、霾、植被等具有一定的穿透作用,几乎不受天气影响,可全天候工作。
缺点:雷达在有地形或障碍物遮蔽时,存在覆盖盲区问题,对空管导航雷达的相互影响有待进一步论证。
6、智能视频分析
智能视频分析是近几年比较流行的监控方式,是利用计算机视觉技术,在不需要人为干预的情况下,对视频信号进行处理、分析和理解,并对视频监控系统进行控制,自动发现入侵迹象,提前报警,进而达到监控与告警的目的。
优点:可以在物理围界铁网之外设置虚拟防区,提前发现入侵迹象产生预报警,给现场安防人员提供更多的响应时间。本身具备安防视频系统的基本功能,直接可视化。
缺点:像素比对和运动分析模式受图像效果和分辨率影响大,雨雪、雾霾、沙尘天气环境下工作图像效果会受影响,围界外树木、建筑等复杂环境也会影响分辨效果,遮挡区域易形成盲区。
通过对以上接触式与非接触式围界报警技术的描述不难看出,单纯的接触式与非接触式围界报警前端探测技术都存在各自的优缺点。
非接触式技术能够在围界外围预先发现入侵,接触式技术必须非常靠近或接触后才能发现入侵目标;预警功能性是非接触式技术的优势所在,然而由于安装方式和技术原理的原因,非接触式技术的探测区域基本为扇形,物理围栏或其它物体会对其探测造成遮挡,同时为了确保探测灵敏度,在人员活动密集区域,无效报警相对频繁。
接触式设置高灵敏度时,只要接触肯定能发现,虽然现有探测传感分析技术能够对天气、车辆、行人路过等干扰进行一定的滤除,但对于雨雪、大雾等极端天气任会对被动式探测造成一定影响。
综上,围界报警系统的技术选型需因地制宜、优势互补,尽量避免使用单一探测技术进行围界防范。
机场围界安防系统方案建议
为了避免单一技术手段的局限性,机场围界报警系统建议在方案设计时可考虑采用接触式技术配合非接触式技术相结合的方式,并联动必要的声、光、电辅助报警设备和视频监控等。即采用多种复合探测技术通过多角度、多层次融合决策的手段探测报警,不但可以及时判别入侵行为,而且相对单一技术手段能更为准确的过滤外界无关项的干扰,进而降低围界入侵信息的漏报率和误报率,以提升围界报警系统的准确率。


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