机场周界入侵报警系统方案

机场周界防入侵报警系统机场周界安防技术应用背景机场航站区是飞机停泊的港口，飞行区周界则是飞机进出港口途经的港湾。要保障飞行的安全，除去飞机本身的因素，很大程度上便是要保障飞机停泊港湾的安全。近年来国内机场陆续出现外来人员突破周界物理围栏，闯入跑道或潜入飞机导致飞机遇险及人员伤亡的安全事故。凡事“预则立、不预则废”，这些突发事故强烈凸显了飞行区周界防范技术的重要性。随着民航十二五的规划实施提上日程，国内民航机场新一轮的建设蓬勃发展，与之匹配的机场飞行区周界安防系统建设也开始如火如荼。机场安全防范系统的建设历史民航机场的安全防范系统主体一般都分为两大块：航站楼安防系统与飞行区周界安防系统。在早期的机场建设中，各机场管理方都将航站楼安防系统列为关注重点并着重建设，而飞行区周界则大都通过物理周界围栏结合人工及车辆巡逻方式防范，最多再配以简易的闭路电视监控设备进行远程监控，整体而言周界安防处于简单原始状态。而随着国内民航交通的发展壮大，因为飞机数量增加及大机型广泛采用，机场对多跑道的需求导致周界范围扩充，因旅客/货运吞吐量激增导致机场跑道和机坪面积成倍增加，同时因人力资源成本增加等诸多因素，在机场飞行区周界仅简单的依靠人工+监控系统进行管理已经不堪重任，简易的周界安防监控配套技术已经远不能满足实际需求。在此情况下，飞行区周界安防系统智能入侵探测技术的应用显得极为迫切，而其相关集成技术的发展近年也已推动与航站楼安全防范系统的综合集成之势。国内机场飞行区周界防范系统的典型案例经过近十年的发展，国内主要的枢纽机场及一、二线机场都已经应用或正在准备应用各类型的周界安防智能入侵探测系统及与之相匹配的视频监控、广播语音、辅助照明及安防报警集成系统。笔者参与建设过多个国内大型机场安防系统，认为在飞行区周界安防系统建设上具典型意义的机场有如下三个：广州白云国际新机场：广州白云国际新机场迁建工程安全防范系统工程于2003年5月进入工程实施阶段，于次年的6月份正式投入运营。飞行区周界安防系统为机场整体安防系统招标内容的一部分。新机场的飞行区周界总长30.5公里，由钢制的栅栏以及跨越公路的4个飞机滑行桥组成，周界入侵探测报警系统主体采用的是振动电缆智能检测技术辅以滑行桥位置的微波对射检测技术。昆明长水国际新机场：昆明长水国际新机场建设工程飞行区周界安防系统作为独立系统，于2011年上半年单独招投标并于当年6月份进入工程实施，于今年6月投入机场正式运营。新机场的飞行区周界总长21.53公里，周界入侵探测报警系统主体采用的是振动电缆智能检测技术辅以围界砖墙部分的泄漏电缆检测技术。深圳宝安国际机场：深圳机场扩建工程安防周界控制系统工程同样作为独立系统于2011年上半年单独招投标并于2011年6月份进入周界一期工程实施，目前正处于二期工程的实施当中。新机场扩建工程周界长度共计永久围界约14.5km和临时围界4.2km，永久周界入侵探测报警系统主体采用的是振动光缆智能检测技术，临时围界采用振动电缆检测技术。机场周界安防系统综合技术分析对比上述三个机场中，广州白云国际机场为国内三大枢纽机场之一，2011年度旅客与货运吞吐量分别达4504万及约118万吨，旅客吞吐量2011年仅次于首都国际机场。昆明巫家坝老机场2011年度旅客与货运吞吐量分别达2227万及约27.2万吨，旅客吞吐量2011年排名第7，值得一提的是昆明长水国际新机场于2012年6月正式转场运营，新机场定位为面向东南亚、南亚和连接欧亚菲的门户枢纽机场，从规模及定位上已名列国内第4大航空枢纽机场。深圳宝安国际机场2011年度旅客吞吐量与货运量分别达2824万及约82.8万吨，旅客吞吐量2011年排名第6。从上述各机场的旅客及货运吞吐量数据统计得知，上述三个机场无论是规模及实际定位均在国内十大机场之列，因而其飞行区周界安防系统所选用的入侵报警探测技术系统在国内机场的建设上具有很大程度的代表性，这也是笔者选用其来进行比较的原因。三大机场智能入侵探测系统对比广州机场及昆明机场所采用的智能入侵探测均基于振动电缆检测技术，检测灵敏度高，两者均可通过软件根据实际应用效果和误报率远程调节现场控制器的检测灵敏度。其中略有区别的是振动电缆智能检测技术发展到今天，昆明机场的振动电缆检测系统依托厂商的专利技术可将入侵探测定位精确到3米以内，而广州机场的老版振动电缆检测产品设计只是支持全防区报警。昆明机场飞行区周界砖墙部分的防范除物理围栏外辅以埋设成熟的泄漏电缆检测技术，通过软件特殊算法可准确建立报警临界曲线，并有效的提高检测入侵概率，在常见各种地形均可适用。广州机场微波检测技术易于安装，但因其安装高度一般在1.2米左右，更适用于墙头、桥梁等安装位置。(注：广州机场在2012年10月份招标的第三跑道临时周界安防系统仍然采用振动电缆检测技术)深圳机场采用的智能入侵探测基于振动光缆检测技术，技术成熟、检测准确度及灵敏度很高，同样可远程调节系统检测灵敏度，可通过软件进行学习并判断过滤非报警事件，在实际应用中使用效果良好并表现稳定。三大机场无论是基于振动电缆还是振动光缆检测技术，其实施都有一个共同特点，安装简单，均可充分利用机场现有或新建坚固的钢制栅栏，对施工难度要求低，易于施工，后期的现场维护也简单易行。如图1为基于振动光缆或电缆的标准安装方式(图中加粗绿色线为检测光缆或检测电缆)。[nextpage]视频监控系统对比广州机场及昆明机场周界视频监控系统均采用了模拟视频矩阵技术。如果说2003年广州白云机场建设时安防系统的主流技术仍然为模拟视频矩阵技术可以理解，但时至2011年数字视频监控系统技术日趋成熟，且全国各大机场均广泛应用的情况下，昆明机场仍然坚持采用模拟视频矩阵技术，值得其它机场管理者和厂家思考。模拟视频矩阵技术多年前已发展成熟，其突出的特点就是无编码压缩，图像清晰，PTZ控制灵活几乎无延时，摇动云镜跟踪迅捷，这也是许多交警项目中模拟矩阵系统仍广泛使用的主要原因。深圳机场采用的是前端模拟摄像机+编码器的数字视频监控系统，这是目前大型数字监控系统的主流结构模式，相对于纯数字视频监控系统，它将前端与编码器分开，降低了系统维修风险，提高了前端布线的灵活性。模拟摄像机与编码器技术均发展多年、先进成熟，无论是摄像机或编码器任何故障，均可快速维修更换并恢复系统正常使用。虽然数字视频监控系统的实时视频及PTZ控制有延时，但编解码优化及网络交换技术的发展已经让延时控制在200ms水平，控制摄像机跟踪周界移动目标已现实可行，特别利用预置位的自动调用，确保了报警时的快捷响应。当然数字化时代对于网络的依赖依然需设计和实施对其进行谨慎处理，并充分考虑网络带宽的冗余量，避免因网络拥挤带来使用不畅的不利影响。广播及语音呼叫系统对比广州机场采用的是模拟广播技术，智能入侵探测系统确认报警后联动触发广播功能，通过现场控制主机附带控制板上的语音芯片向为现场功放输出语音告警信号，对前端闯入者进行警告威慑，同时报警软件通过软件平台向报警工作站音箱播放报警音和显示告警紧急状态，提示值班人员进行干预处理。但是因早期设计对需求理解不同，广州机场一期周界报警系统广播系统仅能实现预录语音警告广播，无法实现值班人员对前端喊话。但机场管理方意识到这个实用功能的缺位，在随后2008年的联邦快递转运中心周界建设中通过对系统设置音视频同步切换矩阵将此问题进行了修补。昆明与深圳机场的广播系统均采用了数字化公共广播系统技术，从实用经济的思想出发，语音广播及警告广播系统设计在功能上相互独立，在设备上有机结合。数字化广播系统不仅可以提供公共区域语音广播功能，并可按照功能的有关要求进行警告广播、预录报警音及人工选通广播呼叫，还可以根据用户需要提供全区域的广播中呼叫功能，各种广播音量可以通过软件进行自由调整。相比较模拟与数字广播，从功能多用性的角度出发，飞行区周界数字化的广播语音技术将提供给业主更多的功能选择。灯光照明辅助系统对比广州机场与昆明机场的灯光辅助系统结构及功能的实现方式相同：1)在白天或照度足够的情况下，利用光控开关切断围界栅栏上的照明灯光供电控制回路，即使报警也不会打开照明;2)在黑夜或照度不够的情况下，报警触发照明控制继电器回路，将对应报警发生的防区照明打开。两者的区别是昆明机场可利用防区精确的3米定位技术准确有效的控制照明灯光打开范围。深圳机场的灯光辅助照明系统的实现功能过程与其它两大机场类似，唯一的不同点在于根据用户的需要，一旦照度不够，系统将自动将整个围界的全部照明辅助灯光打开。此外，根据深圳机场用户的特殊要求，通过笔者所在公司自行开发的软件及硬件控制模块还能提供给用户现场自由控制照明开关的功能，一旦用户因现场巡逻或特殊需要打开某一防区的照明，可手动现场控制灯光开关。报警集成平台的对比三大机场无一例外，都通过安防集成平台将其子系统模块进行有机集成，实现了完整的入侵报警监测控制、电子地图管理、防区布撤防、视频监控及录像回放功能一体化。无论是模拟视频矩阵或是数字视频系统、无论是模拟广播或是数字广播系统或辅助照明系统，在报警集成平台及其客户端工作站上均可实现各子系统功能，同时并不影响各子模块系统的功能及运行独立性。机场的安防集成是行业的发展趋势，子系统的独立可靠运行及功能实现是前提，但将各子系统的充分集成，实现预案的功能联动，给用户的使用及管理带来效率和便利，并极大降低了操作管理的工作强度，减少了项目运营的人力资源投入，从而实现真正的智能化周界入侵探测报警系统管理，达到了1+12的效果。系统架构复杂性对比广州机场与昆明机场采用的模拟视频矩阵技术，入侵探测技术传输控制信号亦采用的是模拟控制信号传输，通过这种方式进行系统的组建，需要大量的传输控制设备，譬如点对点光端机，而后台为保证视频数字录像及回放和报警信号处理，对应前端也需要数量极大的转换控制设备，如矩阵、DVR或存储阵列、视频分配器、串口服务器、光端机等等，需占用较多室内机柜，如昆明机场安防周界控制中心就占用了约10个标准柜。深圳机场采用全数字化的双环网传输架构，无论灯光/PTZ控制信号、广播信号或是视频监控系统，通过室外控制机箱本地的编码器数字化后上传至本地环网交换机，各室外控制机箱中的环网交换机彼此通过光纤连通直至环通到控制中心设备机柜，最终环路上所有视频及灯光/PTZ控制、广播信号均只需通过一个设置在控制中心机房的环网交换机即可全部上传到控制中心进行切换控制，这种结构极大的节省了后台机柜的占用数量，简化了系统结构，降低了本地维护设备的数量。如深圳机场二跑道扩建周界工程全部的控制中心机柜设备(含磁盘阵列存储)，没有超过2个标准柜。其基本环网结构如图2所示：周界安防系统的室外特性及建设关注重点众所周知，机场具有面积大、空旷的特点，飞行区周界安防系统主要建设内容均在室外，系统24小时都要面临各种严酷室外气候考验，而其中最令建设者揪心也最考验工程施工质量的便是室外防雷接地工程。飞行区周界安防系统工程施工首先需保证的是室外机箱、室外监控立杆可靠接地，按照周界设计要求，严格执行接地电阻测试，达到标准规定接地电阻要求。其次摄像机等外露设备需进行立杆设置避雷针，电源、控制及视频信号接避雷器避免二次引雷伤害。良好的防雷接地工程将会为后期的维护工作节省大量的资源，尤其是在雷击频繁区域。结语机场的飞行区周界安防系统是投入大、系统复杂、需长期维护的大型集成型工程项目。在项目的招投标阶段用户不仅需要考虑节省资金投入，更应因地制宜，选择合适的技术与系统。正如我们在前面文章中论述所表达的，技术首先是服务于管理的需求与思路，超越了需求的技术是浪费，而无法满足需求的先进技术成为摆设，最终也是投资的浪费。在机场飞行区周界安防系统的功能需求调研阶段，用户应充分考虑机场本地的实际环境，选用适合于现场环境的防范检测技术，而不是一昧的追求先进。尤其是对于机场这种大范围大面积大跨度的项目，风力、温湿度、雨雾及雷电、地质条件、土壤等环境条件，都影响着入侵探测系统的可靠运行及功能实现。不同的机场有不同的定位，有不同的管理思路和运营流程，选择有经验的设计师和集成