对数字安防技术的梳理与展望

前言

    当前，我国安全防范行业的发展十分迅速，生产研制安全技术防范产品的企业众多，从事安全技术防范工程设计、施工、软件开发、系统集成的企业遍及全国。智能建筑业的迅速兴起，社区安防工作的迫切需求以及国家重点要害部门、重点要害部位安全风险的加大和防范措施的加强，尤其是国家标准《安全防范工程技术规范》的颁布，各地的平安城市建设和3111工程的蓬勃开展，使得安防技术的发展无论在广度还是深度，都出现了深刻的变化――那就是数字化技术成果在安全技术防范领域的应用更加普及和深入，智能化程度更高。

    本文试图梳理各种安防技术，指出数字化安防系统的发展方向是智能化，并澄清一些观念。

一、数字化安防概念

    GB50348-2004《安全防范工程技术规范》中对安全防范产品、安全防范系统和安全防范（系统）工程等概念给出了自己的定义。它们是这样定义的：

    安全防范产品是用于防入侵、防盗窃、防抢劫、防破坏、防爆安全检查等领域的特种器材或设备。

    安全防范系统是以维护社会公共安全为目的，运用安全防范产品和其它相关产品所构成的入侵报警系统、视频安防监控系统、出入口控制系统、防爆安全检查系统等；或由这些系统为子系统组合或集成的电子系统或网络。

    安全防范（系统）工程是以维护社会公共安全为目的，综合运用安全防范技术和其他科学技术，为建立具有防入侵、防盗窃、防抢劫、防破坏、防爆安全检查等功能（或其组合）的系统而实施的工程。通常也称为技防工程。

    从上文可以看到，安全防范系统主要指技术防范的范畴，人们通常也简称为安防系统。以下所提到的安防概念均是指技防的意思。

    安防（系统）工程的核心理念是建立纵深防护体系，通过探测、延迟与反应相协调的原则达到安全防范的目的。也就是及时有效地发现异常情况（入侵、盗窃、抢劫和破坏等），快速准确地做出判断，全面无误地对现场情况做出记录，准确及时向有关人员和单位发出报警和处置信息，从而及时有效制止非法活动，消除安全隐患，保证被保护目标的安全，或者避免危险的发生和扩大。安防系统就是要以“空间”换“时间”，压缩违法犯罪空间，争取快速反应。

    安防系统的核心工作内容是对现场信息的实时采集、处理和传输、显示和记录以及后期的再处理响应等。安防系统的信息最简单的表达就是“有”和“无”，“报警”和“正常”等等一系列离散化的判定结果，这就是数字化。安防系统从一开始就深深根治于数字化技术的沃土中。数字化安防系统，就是信息化的安防系统，在下文的介绍可以看出其中许多数字技术应用的烙印。就目前的技术而言，只要智能化，首先必是数字化。

    由于视频和音频信号的技术囿于当时技术的局限性，保留了较多的模拟技术，但现在也正随着电子技术、计算机技术、通信技术的飞速发展迅速地数字化，这是不争的事实。

二、安防技术分类

    应用于安防领域的技术有很多，这些技术对安防没有专属性，但多年来，业内已经形成了相对稳定的产品序列和技术组合，故常称为安防技术。安防技术是综合应用传感器、通信、计算机、信号处理、电子、机械、人工智能等技术，针对安防目的而产生的融合技术。

    （一）根据技术应用的目的的不同，安防技术可以做如下划分：

    1.以人、物为监控目标的技术：身份认证、目标识别

    1) 以外在的卡片身份识别技术。

    这类卡如磁卡、IC卡等。在IC卡中最值得注意的是RFID卡技术。这类技术已经形成很大的安防应用市场。比较知名的品牌有HID，INDALA，Philips的MIFARE 1，TI，EM等等，但国内在二代证技术基础上的非接触式卡技术发展和应用也值得大家关注。各类卡的技术在安全性、可靠性、方便性（距离远、识读速率快）和大容量存储等方面有了很多针对性的发展。

    物流领域中的条码识别技术应用十分普及，在物流的管理上具有较久的历史。

    2) 生物特征识别技术

    针对人与生俱来的生物特征具有的独特性和一定范围的唯一性，形成了目前多种多样的生物特征识别技术。目前比较常见的生物特征识别技术有活体指纹识别技术，掌形识别技术，面相识别技术，虹膜识别技术，声纹识别技术等等。其中指纹识别技术产品化和市场推广较好。但最有应用前景的应属面相识别技术，它的最大优点是非接触。

    生物特征识别技术的最大的难点是存在较高的拒认率和误识率，且识别速率受限于识别系统自身，对识别环境和识别系统本身要求得都比较苛刻。

    生物特征识别技术在高安全区域的出入控制中得到较多应用。

    3) 卡片身份识别与生物特征识别技术相结合是目前高安全等级应用的主流技术。

    4) 一般目标识别

    主要利用视频技术来对目标进行分析，从视频背景中提取出目标，并分析出目标的行为特点。最著名的就是移动目标如人、车、动物等的侦测。这是目前最前沿的技术。

    或者利用目标的特征谱线（原子级）或化学特性等进行甄别、筛选。

    2.以行为为探测目的的技术：入侵探测、视频移动侦测

    1) 周界报警
    在周界报警中经常用到的技术有利用振动电缆、振动光缆、泄漏电缆、静电场的分布构成的大区域边界检测的系统产品，有利用主动红外，红外激光的发射与接收的变化特性来识别穿越边界行为的产品。这类产品的一个最大特点，对安装条件和使用环境的要求都较高。

    2) 室内探测器
    在入侵报警系统中，最大量应用的探测器就是室内探测器。室内探测器依据采用的传感技术不同而被称为被动红外探测器、微波探测器、超声波探测器等。他们通常可以对探测空间中的移动入侵者做出响应和判断。

    利用微动开关或门磁开关做出位置判断的探测器也是一类大量应用的探测器。

    3) 视频移动探测
    视频移动探测，是利用视频数据流中相对变化的内容超过设定的阈值而触发报警的技术。这是目前最需要智能化的应用技术，也是目前最前沿的技术，从最初的简单的视频图像的变化，到目前可以逐步自适应环境的变化而较准确地识别出目标行为，技术发展有突破，但也存在难度。

    3.以过程为监视记录目的：视频记录、音频记录

    利用可视技术对现场的完整过程和细节进行全面记录或针对性的抓拍，这些记录通常作为警方侦破案件的重要线索或证据来源，是事后追溯的重要手段。

    DVR（数字录像机）已成为近几年来的视频安防监控系统的标准配置的记录设备。

    4.以控制与阻滞为目的：执行机构、物理隔断

    利用专业机械与电子的一体化设计，达到对特定环节的控制。这类产品如电控锁、可控道闸、可控路障等。

    利用高强度材料或者特别组合的机械结构或者其他建筑结构构成的物体或物体组合，通常把他们列为物防的措施。

    (二)根据在信息流程的不同阶段的特点，安防技术又可以做如下划分：

    1.探测技术

    1) 利用光学（包括不可见光）和声学的成像原理分析
    这类产品通常为摄像机、照相机和音频探测器。摄像机又可根据不同的应用场所选用低照度、宽动态、彩色、高信噪比等多种类型的产品。
    2) 利用电磁场（光场）、振动场（声场）的扰动探测
    这类产品如泄漏电缆探测器、静电场周界报警器、振动光缆报警器、超声波驻波探测器等。
    3) 利用目标本身发出的信息识别
    这类产品如被动红外探测器和各类标识卡片的读卡器等。
    4) 利用电磁波（光波）等主动探测或者机械装置的通断
    这类产品如主动红外探测器、微波探测器、超声波探测器、微动开关、门磁开关等，再比如x射线的探测比对等。

    2.传输技术

    根据《安全防范工程技术规范》的要求，一般地，安防各子系统应能独立运行,强调传输的安全可靠性。故传输环节多以专线传输方式为主。从不同的实现方式可以做如下的划分：

    1) 有线（电缆、光缆）传输与无线传输

    目前相当一部分安防系统的信号传输是采用专用电缆传输的方式，部分系统的部分传输环节采用专用光缆传输的方式。光缆传输方式主要应用于远距离、高带宽、保密性和抗干扰要求高的环境里。

    无线传输目前主要采用无线电传输，使用光传输的情形较少见。无线电传输的实现模式视应用条件而定，近距离的有无线报警组网系统、无线局域网（WI-FI）等，远距离的有无线视频传输系统、卫星传输和无线公网（如中国移动的2.5G，3G,4G）等。

    2) 其他分类的传输方式

    其他分类