物联网应用--独栋别墅虚拟围栏解决方案

基于物联网技术的
--独栋别墅虚拟围栏（防入侵）解决方案
一、系统功能
虚拟围栏周界防入侵系统采用新一代“以目标驱动”为特征的第三代防入侵技术。

第三代防入侵技术是随着信息化技术的发展，周界安防模式未来发展的方向，它的先进性在于网络化、数字化、智能化及多技术手段相结合。

与第二代“信号驱动”型安防技术不同，本系统设计成新一代的周界安防系统，是“目标驱动”型安防技术。

通过布设地埋探测阵列，根据现场情况定制的融合协同处理算法，结合视频、音频等手段，实现对周界全天候、全天时实时监控和防范人为破坏、靠近预警、视频复合、声光吓止等防入侵功能。

二、系统优势
虚拟围栏采用的多种传感器组成协同感知的网络，实现全新的目标识别、多点融合和协同感知。

系统通过传感器网络手段能告知目标“是什么”、“在哪里”、“做什么”之后再进行报警，即目标驱动报警，实现了低虚警率、高报警率的周界防入侵，与第二代的信号驱动报警等其它系统相比有明显优势。

目前国内外基于传感网的防入侵围界中都没用相应技术的应用，虚拟围栏是国际上最新自主研发出的第三代基于目标驱动的无形的，不可见的虚拟围界防入侵系统，打破传统的难以公关的技术壁垒，攻克国际上公认的振动防入侵产品的核心技术所开发出的一种可适用于复杂城市背景噪声环境的新一代防入侵虚拟围栏。

✧高隐蔽性：虚拟围栏采用振动传感器阵列的布设形成一道无形的虚拟围
界，让入侵者束手无策，无所适从，没法对围界造成破坏从而达到入侵目的。

✧美观：不再像以往的铁栅栏或者高高的围墙把防范区域围起来，有着高
强度的安防功能，同样达到有形围界的防入侵效果，甚至某些性能指标还超越以往传统围界防入侵系统。

✧高抗干扰性：可以适用于复杂的城市背景噪声下的周界防入侵产品，在
周围有车，行人，非机动车等强城市背景噪声下依然保持良好的报警性能，这与以往的只能适用于城郊地区的机场防入侵产品以及边境防入侵产品相比，又是一项国际上防入侵围界核心技术的历史性飞跃。

✧可靠性高：一方面，节点冗余性、传感网络的动态路由和分簇拓扑控制
协议等特点保障了整体网络的可靠性。

另一方面，相对于整个周界而言入侵目标可以看作为局部点入侵，即入侵事件只唤醒其周边的部分节点，形成这些节点的自组织小规模端到端网络，对于个别节点故障不会影响系统正常运转保障整个系统的完全可靠；
✧识别能力强、漏报误报率低：利用多种类型的传感器提供的多参数、多
视角的测量信息，通过多级融合策略，综合判断目标属性类别。

实现对人员、车辆等混杂目标的识别和分离，并对入侵目标的位置进行定位并描绘其运动轨迹，通过信号处理达到智能判断目标及目标行为以消除来自无关干扰的误报率，例如：风、雨、飞机、汽车和非入侵者引起的信号源等；
✧适应性强：系统能有效适应周界环境复杂、目标混杂和气候恶劣的特点；
✧自学习能力：系统具备自学习能力，对周界环境不断变化的不确定的目
标种类、数量、行为的自学习；
✧准确性高，响应快捷：此系统区别于其它现有的防入侵手段，它是通过
多种传感系统，再融合了报警，声光，视频等，从而提高全天候，全天时的检测性能，降低虚报，漏报率；
✧报警和视频相复合：新概念的周界报警系统和视频相复合，设置不同入
侵安全级别，属于低安全威胁入侵的，可以通过灯光照射，威慑喊话，警告驱赶，并通过视频复合，跟踪，延迟入侵时间；属于高安全威胁入
侵的，在前面基础上，通过视频复合后，立即出警；
✧隐蔽防破坏：被动隐蔽式的防入侵系统，探测器及线缆安装隐蔽；
✧无盲点，无死角；
✧人性化，易于管理：综合控制平台采用友好界面，并结合GIS，对防区
实时在线监控，管理平台操作维护简单；
✧易维护：最小的维护要求，最低的维护成本和人员投入。

✧自主产权：目前我国周界所采用的“信号驱动”围界安防技术，大多来
自美国和以色列等国家，而传感网防入侵系统国内拥有自主知识产权，
技术居于国际领先水平。

三、详细设计
3.1 设计思路
本系统以多种传感器组成协同感知的网络，实现全新的“目标识别、多点融合和协同感知”，可实现对周界入侵目标和入侵行为的有效分类和高精度区域定位。

同时，该系统具备如下功能特性：
✧隐蔽不可见的埋地传感器探头阵列的组合实现无形的警戒带，达到对人
脚步入侵的探测，识别，预警，报警的效果。

✧把不同的传感探测前端组成传感网，目标识别、多点融合和协同感知，
达到极低的虚警、漏警率；
✧综合考虑并降低周界地理地貌、环境噪声等各类干扰因素；
✧视频监控跟踪、提前预报、人工实时复核、精确定位入侵地点；
✧系统工作时确保不干扰影响地空、地面无线电通信联络的畅通、以周界
正常通信为准则；
✧指控中心报警综合处理，现场情况的实时查看，实时通话告警，报警记
录、视频根据需求存储和查询。

3.2 系统架构
传感网防入侵探测系统前端由多种类型探测器节点组成，系统运行实现协同探测、智能识别，融合报警及声光、视频联动。

系统对周界围界进行全天时动态智能感知，具备很强的环境适应性和智能性，能将探测分析、阻挡延缓、复核响应相结合进行多手段融合，可依据具体任务具体情况按需按时布防和撤防。

本系统集成前端探测子系统、视频子系统、指控中心子系统、联动控制子系统、网络传输子系统和供电子系统于一体，如下图所示：
3.3 地埋探测分系统 地埋节点画地为牢
设防区域
地埋控制器
6.25米
布设示意图 每25米布设4对地埋节点和1个地埋控制器。

3.4 视频子系统
1. 每50米布设一套固定摄像机，共需布设2台固定摄像机。

2.视频子系统所需供电模块和其他组成部分安装于控制箱中，控制箱由外部引入220V AC供电，以及光纤接入。

立杆设避雷针，并通过立柱连接至接地体。

控制箱内另安装防雷插座，箱体良好接地，保护内部设备，避免雷击损坏。

3.5 音频告警子系统
声音警告子系统由前端报警喇叭、现场I/O控制器和上位监控软件三部分组成。

当现场有报警信号发生时，控制中心根据警报等级，通过监控软件发出警告信号，现场I/O控制器根据防区对应逻辑关系，触发对应报警区域的报警声音，对入侵者进行警告或吓阻。

报警喇叭每50米安装一个。

3.6 指控中心分系统
3.6.1 软件系统
监控中心的总体结构如下图所示。

其中软件部分的几个子系统为：
综合应用平台：为系统的操作人员提供一个监控的平台。

操作人员能得到报警提示，查看实时视频，对现场进行喊话，查看历史视频。

数据处理平台：对现场的各种数据进行分析，实现联动报警。

网管子系统：对系统的网络状况和设备状况时行实时监控。

为故障诊断提供依据。

多节点主机：传感器数据进行初步的数据融合。

数据库系统：提供对系统中数据的存储、共享服务。

视频管理系统：对系统中的视频硬件的配置、视频录像进行管理。

3.6.2 硬件部分
✧坐席控制主机，建议每席位一台计算机布置；
✧服务器包含数据库服务器、系统集成平台服务器、应用服务器、视频管理服
务器等，对于核心管理服务器建议采用双机热备份；
✧电视墙显示器，光纤接入设备（光配线箱、终端盒、接头盒、尾纤等）和视
频相关硬件。

3.7 网络传输分系统
本系统中前端振动节点、摄像机、声光报警器等设备或自带网口，或通过接口转换器，利用以太网将数据传回控制机房、或通过自备电缆实现设备间信号联动。

前端振动节点的输出信号为CAN总线信号，通过CAN总线转换器将探测器的CAN信号转换成网络信号，然后经RJ45网线接入带光纤接口的以太网交换机，通过光纤传输至指控中心。

系统信号连接总体结构示意图
3.8 供电分系统
本系统需要根据现场附件的供电条件选取取电点，电源电压交流220V。

如果现场全部采用工业级设备，电源波动范围可在210V～240V；供电应作避雷防浪涌等保护。

围界探测设备控制箱建议安装在混凝土基座上。

进出控制箱线缆均从基座内穿放。

对每个控制箱提供220伏电源接口。

针对上述的信号传输和供电需求，现场控制箱位置需提供光纤链路接口或以太网通信链路接口；以及220VAC电源接口；供电接口应做防雷处理；现场布线（电源线、CAN总线、光缆、音频、视频线等）要求穿管以及地埋保护。

3.9 灯光
每25米布设一套灯光。