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第八章  入侵报警探测器与门禁设备

工程中常用的入侵探测器主要有震动入侵探测器、红外入侵探测器、双技术入侵探测器和磁开关入侵探测器。由于磁开关入侵探测器比较简单，我们不再介绍。

8.1  震动式入侵探测器

震动式入侵探测器是用来探测玻璃破碎、凿墙和锯断钢筋等入侵活动的。探测器的类型主要有导电簧片式、压电式和声音分析式三种。

1．导电簧片式震动入侵探测器

导电簧片式震动入侵探测器是利用惯性质量振动引起的电接点通断来报警的。最常用的是玻璃破碎探测器。通常将传感器粘附在玻璃内侧或边框上。粘附在玻璃上时探测半径约2米左右，环境温度-25℃~+50℃。它可以响应玻璃破碎时产生的2kHz左右的振动频率，对一般的冲击和震动不予响应。探测器的报警信号发生器与传感器分离，一般固定在探测器附近的墙上或隐蔽处，将传感器产生的振动脉冲整形分频后发出一个5秒左右的接点报警信号给报警控制器或直接接通声光警报器。探测器的供电电源随型号不同有所区别，常为9V~30V（DC）。

2．压电式震动探测器

压电式震动探测器是一种玻璃破碎探测器,压电传感器粘附在玻璃内侧，探测器安装在附近。这种探测器的探测半径约180厘米左右，输出报警信号为30V（AC/DC）、0.5A接点信号。

3．声音分析式震动探测器

声音分析式震动探测器是一种智能型玻璃破碎探测器，探测器内部设有微处理器，可以利用数字信号处理技术对振动音频进行分析，误报率很低。

探测器安装在门窗边框上、对面墙上或天花顶棚上，探测范围与房间的隔音程度和窗口的大小有关，一般在7.5米。使用环境温度-25℃~+50℃左右。这种探测器多是利用惯性质量振动原理，其灵敏度设定可以利用手动跳线设定，也可以通过实验来自动设定。自动设定状态时固定好探测器后，探测器可以将击碎玻璃实验所产生的震动强度记忆下来作为报警门限，报警输出为继电器触点信号。探测器具有防拆功能，配有分离式接线端子，长闭外罩打开时启动防拆开关。

8.2  红外入侵探测器

红外入侵探测器是目前应用最广的一种探测器，分为户内型和户外型。户内型有附墙式和吸顶式两种。附墙式又分为主动式与被动式两种。

主动式是在墙壁的一侧安装红外发光器，对面安装红外接收器，或安装反光镜，将红外光反射到接收器上。发光器有单源和双源之分，双源发光器需要两个接收器。

主动式红外探测器既可以作为点警戒或线警戒，也可以构成光墙或光网形成面警戒。图8-1为室内主动式红外报警器布置图。

图8-1  室内主动式红外报警器布置图

被动式红外探测器是感测环境的红外辐射变化来发出报警信号，它不需要红外发射器。人体的表面温度为36℃，发出的红外波长集中在8μm ~12μm范围内，当入侵者进入探测区后，引起红外辐射的变化，红外探测器接收后就发出报警信号。被动式红外探测器多使用热释电传感器将红外光强转化为电量。一般被动式红外探测器感测范围有限，为了加长探测距离，必须附加光学系统来收集红外辐射，通常采用塑料镀金属膜的光学反射系统或塑料做的菲涅耳透镜作为红外辐射的聚焦系统。由于塑料透镜是压铸的，成本较低，价格上可以和其它类型的探测器相竞争。为了消除日光灯的红外干扰，在探测器前装有波长为8μm ~14μm的滤光片。为了更好的发挥光学视场的探测效果，光学视场的探测模式常设计成多种方式，例如有多线明暗间距探测方式，又可分上、中、下三个层次，即所谓广角型；也有呈狭长型的长廊型，如图8-2所示。

图8-2  被动红外探测器的探测模式

在探测区域内，人体透过衣饰的红外辐射能量被探测器的透镜接收，并聚焦于热释电传感器上。图中所形成的视场既不连续，也不交叠，且都相隔一个盲区。当人体在这一范围内运动时，按顺序的进入某一视场又走出这一视场，热释电传感器对运动的人体一会儿看到，一会儿又看不到，在过一会儿又看到，然后又看不到，于是人体的红外线辐射不断改变热释电体的温度，使它输出一个又一个相应的信号。传感器输出的频率大约为0.1 Hz ~10Hz，这一频率范围由探测器中的菲涅尔透镜、人体运动速度和热释电传感器本身的特性决定的。

被动式红外探测器安装在墙上、顶棚或墙角均可以。探测器对横向切割（即垂直于）探测区方向的人体运动最敏感，探测器布置时尽量利用这个特性以期达到最佳效果。图8-3中A点布置的效果好，而B点正对大门，其效果差。

图8-3  被动式红外探测器的布置1

探测器布置时还要注意探测器的探测范围和水平视角。如图8-4所示，可以安装在顶棚上（也是横向切割方式），也可以安装在墙面或墙角，但要注意探测器的窗口（菲涅尔透镜）与警戒的相对角度，防止死角。

图8-4  被动式红外探测器的布置2

探测器不要对准加热器、空调出风口管道。警戒区内最好不要有空调或热源，如果无法避免，则应与热源至少保持1.5m以上的间隔距离。探测器也不要对准强光源和受阳光直射的门窗。警戒区内注意不要有高大的遮挡物和电风扇的干扰，也不要安装在强电线路和设备附近。

如果安装在墙面或墙角，其安装高度应为2m~4m，通常为2m~5m。

图8-5是一个墙角安装示例。在房间的两个墙角分别安装了探测器A和探测器B，对整个房间进行监视；探测器C安装在走廊用来监视无窗的两个储藏室和主入口通道。

图8-5  被动式红外探测器安装示意图

被动红外报警探测器在超声、微波、红外三大移动报警探测器中是发展较晚的一种，之所以具有较强的生命力，有后来居上的趋势，主要是它具有一些独到的优点：

(1) 由于它是被动的，不主动发射红外线，因此它的功耗非常小。

(2) 和主动式比，它不需要发射器，也就没有发射机和接收机之间的严格校直问题，安装简单，维护方便。

(3) 与微波报警探测器比，红外波长不能穿越砖头、水泥等一般建筑物，在室内使用也不必担心由于室外的移动目标而造成误报。

(4) 在较大面积的室内安装多个被动红外探测器不会引起相互之间的干扰。

(5) 它的工作不受声音影响，噪声不会使它产生误报。

目前较先进的被动式红外探测器采用全数字探测，所谓全数字探测就是把被动红外探头上传感器输出的微弱模拟信号直接转换为数字信号，然后采用微处理器进行数字信号分析。所有信号的转换、防大、滤波及处理过程都由微处理器完成。这种探测器的优点是不用模拟电路进行信号的放大、滤波和逻辑运算，从而可以用最少的元件取得更佳的品质，信噪比可以达到60dB，并消除了模拟信号的变形、移相、削波、噪声增加和饱和等毛病。这种探测器的软件功能较强，可以进行实时数据处理、移动分析、背景分析和防射频/电磁干扰。实时数据处理是由软件对传感器上输出的信号实时进行放大和滤波。数字滤波不受温度影响，没有变形，可以达到比模拟滤波更好的效果。移动分析是对人体移动时所产生的一组特有信号（振幅、时间长度、峰值、极性、能量、始达时间、次序）进行分析计算，然后与固化内置的“移动/非移动信号特性数据库”里的数据进行比较，如果确定为移动信号则对这组信号再进行分析，找出移动的种类：慢速、常速、跑步等。根据这组资料软件决定是否报警。背景分析是由软件不断测量分析环境温度和噪声，然后产生一个控制码给数字放大器调整临界水平，以保证在整个工作温度范围内获得稳定的灵敏度和较高的信噪比。这种探测器除利用传统的金属防护罩来防射频/电磁干扰外，微处理器进行高频率和高频宽的数字采样，纪录大量没有削波和变形的射频信号，由软件系统进行分析，可以有效地把干扰信号与移动信号分离，提高探测精度。

室外型红外入侵报警探测器多使用主动式探测器,探测距离可达10m~100m以上。用多个发射器和接收器相接可实现围栏式防护，也可构成防护墙或防护网。图8-6为一种墙式主动红外报警器示意图。

图8-6  墙式主动红外报警探测器示意图

8.3  双技术防盗报警探测器

各种报警探测器都有其优点，也有各自的不足。表8-1 列出超声波、红外、微波三种单技术报警器因环境干扰及其他因素引起误报的情况。为了克服单技术报警器的缺点，人们提出互补的双技术方法，即把两种不同探测原理的探测器结合起来，组成所谓双技术的组合报警器，又称双鉴报警器。

表8-1  环境干扰及其他因素引起的误报情况

环境干扰及其他因素	超声波报警器	被动式红外报警器	微波报警器	微波/被动红外双技术报警器
振动	平衡调整后无问题，否则有问题	极少有问题	可能成为主要问题	没有问题
湿度变化	若干问题	无	无	无
温度变化	少许问题	有问题	无	无（被动红外已温度补偿）
大件金属物体的反射	极少问题	无	可能成为主要问题	无
门窗的抖动	需仔细放置、安装	极少问题	可能成为主要问题	无
帘幕或地毯	若干问题	无	无	无
小动物	接近式有问题	接近式有问题	接近式有问题	一般无问题
薄墙或玻璃外的移动物体	无	无	无需仔细放置	无
通风、空气流动	需仔细放置	温差较大的热对流有问题	无	无
窗外射入的阳光及移动光源	无	需仔细放置	无	无
超声波噪声	铃嘘声、听不见的噪声可能有问题	无	无	无
火炉	有问题	需仔细放置、设法避开	无	无

 

（续表）

环境干扰及其他因素	超声波报警器	被动式红外报警器	微波报警器	微波/被动红外双技术报警器
开动的机械、风扇、叶片等	需仔细放置	极少有问题（不能正对）	安装时要避开	无
无线电波干扰、交流瞬态过程	严重时有问题	严重时有问题	严重时有问题	可能有问题
雷达干扰	极少有问题	极少有问题	探测器接近雷达时有问题	无

 

双技术组合不是随意的，它应符合下列条件：

(1) 组合中的两个探测器有不同的误报机理，而两个探头对目标的探测灵敏度又必须相同。

(2) 上述原则不能满足时，应选择对警戒环境产生误报率最低的两种类型探测器。如果两种探测器对警戒环境的误报率都很高，当两者结合成双技术报警器时，也不会显著降低误报率。

(3) 选择的探测器应对外界经常或连续发生的干扰不灵敏。

目前主要有微波-被动红外和超声波-被动红外双技术报警器。例如，把微波和被动红外两种探测技术结合在一起，它们同时对人体的移动和体温进行探测并相互鉴证之后才发出报警，由于两种探测器的误报基本上互相已知，而两者同时发生误报的概率又很小，所以误报率大大下降。例如，超声波-被动红外双技术报警器的误报率只是单技术探测器误报率的1/270；微波-被动红外双技术报警器的误报率更低，仅为单技术立体空间报警器误报率的1/420。并且通过采用温度补偿措施弥补了单技术被动红外探测器灵敏度随温度变化的缺点，使双技术探测器的灵敏度不受环境温度的影响，因而也得到了更广泛应用。双技术报警器的缺点是价格比单技术报警器高，安装时将两种探测器的灵敏度都调至最佳状态较为困难。

图8-7为某种双技术移动探测器的探测图形，（a）为顶视图，（b）为侧视图。它是一种使用微波加被动红外线双重鉴证。微波的中心频率为10.525GHz，微波探测距离可调。这种组合探测器的灵敏度约为每秒4步，探测范围从6m×6m到18m×18m不等。

图8-7  某种双技术移动探测器的探测图形

图8-8为一种吸顶式双技术探测器的探测图形，也是一种微波-被动红外探测器，探测范围15米，分成72个视区 ，三个360度视场，安装高度为2.4米~5米。它可嵌入式安装，使探测器外壳大部分安装在天花板内，因此隐蔽性好，并可减少撞坏的可能。

图8-8  某种吸顶式双技术探测器探测图形

布置和安装双技术探测器时，要求在警戒范围内两种探测器的灵敏度能够保持均衡。微波探测器一般对沿轴向移动的物体最敏感，而被动红外探测器则对横向切割探测区的人体最敏感，因此为使这两种探测传感器都处于较敏感状态，在安装微波-被动红外双技术探测器时，应使探测器轴线与被保护对象的方向成45度夹角为好。当然最佳夹角也与视场图形结构有关，安装时应根据产品要求而定。

8.4  门禁系统设备

近几年门禁系统发展较快，设备不断更新换代。对于普通单位和居民小区，门禁系统要求简单、价格低廉，门禁系统的控制器与读卡器做为一体，通讯采用RS485总线，安全级别通常为B级或C级。对于金融、证券等单位，门禁系统的可靠性和安全性就变得十分重要，安全级别应为A级以上。最新的门禁系统可以将所有保安系统集成在一台计算机上进行管理，包括门禁、考勤、报警、摄像等，并具有电子照片、电子地图等功能。控制器一般有单门、双门和八门等几种规格。控制器机箱均装有防拆报警开关，联网通讯信号采用64位数字钥匙加密的方式传输，大大提高了安全性。有的还具有门间互锁、反重入、人数计数、人数最少和最多限制、领导高级卡、双人规则等功能。

1．门禁控制器

门禁控制器有单门和多门型两种，单门型只控制一个门，而多门型可控制几个门。门禁控制器具有如下功能：

(1) 门的进、出双向读卡器。

(2) 报警输入信号，并输出报警/控制继电器触点信号。

(3) 码键盘。

(4) 有串行通讯端口或调制解调器端口，能够进行联网和数字信号远距离传输（非联网型的单门门禁控制器不需要通讯端口）。

(5) 持多种读卡技术。

(6) 有不间断供电电源。

(7) 有门状态、电源状态、系统故障等指示。

密码键盘有常序和乱序两种。常序键盘的数字顺序是固定的，而乱序键盘的数字顺序是随机的。乱序键盘每次按下“start”键则数字0~9以随机序列方式显示，由于键盘具有视角限制，用户可放心地输入他的密码，旁观者无法通过按取键的相同位置来获得密码。所谓视角限制是在键盘内安装了水平和垂直视线限制器，只有用户可以看见键盘上的数字，旁边的人无法看见用户正在输入的数字。密码键盘通常具有防撬功能，如果有人在较短的时间内按了三组无效密码，则键盘会处于“密码屏蔽警报状态”进行报警。有的还具有胁迫密码，即当用户被入侵者挟持输入有效密码后可输入一位胁迫码，在门上没有任何报警信号惊动入侵者，以免伤害用户，但已通知系统现在处于胁迫状态。

2．门禁控制系统

门禁控制系统是通过中央管理计算机与多台门禁控制器进行联网，系统中还可以接入安全报警、电视监控、电子巡更等功能。门禁控制系统的管理软件是系统的核心，具有编程、设置操作员界面、察看历史纪录、显示警报及事件监测、命令否决等功能。系统管理软件是在Windows95/98NT4.0环境下运行，开有事件窗口、报警窗口、控制窗口、报告管理器窗口、编辑器窗口和用户数据库窗口。

事件窗口是展开的，最近的警报、事件、事务处理、操作员行为等从屏幕底部向上滚动。每一个进入事件加有彩色码和事件日期标志、用户名或操作员名、门号、事件种类和事务处理结果等。

警报窗口在系统报警时自动弹出，警报伴有彩灯闪烁标记和信息区。警报类型常有一般、强迫、故障、安全等。窗口内显示出警报类型、时间、位置、优先标记和处理情况等信息。所有报警都存储在历史纪录中，在确认报警时，操作员可对报警事件加注释有三种：基本报告、事件报告、事件结果报告。

编辑窗口可以对所有控制器进行配置，包括名字、位置、型号、地址和全局/局部时间方式等。操作人员利用编辑器进行系统设置，例如设置乱序键盘、读卡器接口、起始结束时间、每一时刻各门的状态、控制方式和报警输出方式等。还可以将节假日的管理方式按日、月、年甚至超过一年预先输入。

用户数据库允许操作员或系统管理员依据用户或用户组进行增加、删除和修改用户信息。数据库中存有用户的照片可调出来与摄像图像进行比较识别是否是同一个人。

美国HIRSCH超级门禁系统是通过美国UL保安及报警AA级认证的出入口控制系统。他可以实现门禁、考勤、巡更、停车场管理等功能，并可与电视监控、保安报警、楼宇自控进行系统联动控制，实现真正意义上的智能大厦系统集成。该系统的软件功能强大，配有门禁系统管理软件、报警图形管理软件、安全防范系统管理软件。系统的配置与功能如下：

(1) 操作系统：windows 98/95, windows NT 4.0

(2) 通讯：局域网、以太网、TCP/IP、SCRAMBLE*NET

(3) 串型口：RS-485(光隔离)、RS-232（拨号输出）、63个控制频道

(4) 并行打印机

(5) 控制报表：

用户：16,000

时间域：66个标准时区、64个主时区、20个超级主时区

通行域：66个标准域、62个主域

控制域：92个标准域（包括8个门、8路输入、16个读卡器、64路扩展继电器、16路扩展输入、64个主控制域

假日：30个节假日及两个夏时制调整

警报动作：159

(6) 集成功能：ID图像管理系统、电子地图、摄像控制系统

图8-9、8-10、8-11为采用HIRSCH设备构成的门禁系统。

 

图8-9  标准网络图

 

图8-10  网络集成器系统图

 

图8-11  网络集成器远程MODEN控制系统图

3．指纹门禁控制器

人的指纹具有独特的单一型和排他性，人各有异、终身不变，无法假冒。指纹门禁控制器就是利用了指纹的这一特性作为个人身份识别的依据，为人们提供了安全、方便的门禁管理系统，广泛适用于办公室、计算机房、仓库、保密机关、档案室、银行和其他机要部门。FAC-200指纹门禁控制器具有如下特点：

(1) 采用快速的指纹识别内核，无需配置计算机，无需敲号，指纹直接按防核查开锁，使用方便。

(2) 不需配置发卡机、钥匙和卡，没有丢失、损坏钥匙和卡片之忧。

(3) 三级管理权限设定：主机管理者、次级管理者和普通用户。主机管理者可设定所有功能，次级管理者可设定部分功能，普通用户只能确认身份开锁进出。出入管理可以具有相或、二人相与、三人相与等选项，并具有限时出入等设定功能。

(4) 内部存储器能自动纪录指纹门禁控制器管理与使用的操作纪录，并可对纪录进行查询或通过串行接口将纪录传送给计算机进行统计、查阅和输出。

(5) 配置时钟和液晶显示器提示系统操作与系统功能。

(6) 有多种报警方式，前端控制器设有安全固定装置，不经授权不可拆卸。

(7) 指纹门禁控制器可多台联网使用，通过微机进行管理和监控门状态、锁状态、报警状态和出入操作。

图8-12、8-13分别为单机模式和联网模式示意图。

 

图8-12  单机模式示意图

 

图8-13  联网模式示意图