博物馆报警系统论述

      博物馆是一个地区、城市、国家的文明象征,是文化事业的重要组成部分。文物具有不可再生性,因此博物馆文物安全问题始终受到高度重视。我国针对文物博物馆系统先后颁布了:GB/T16571--1996《文物系统博物馆安全防范工程设计规范》和GA27—2002《文物系统博物馆风险等级和安全防护级别的规定》等,从法规层面上强制规定了一系列技术规范、规定,其目的就是强调必须用技防手段更有效地加强文物保护。
      博物馆安防的理念就是:不漏报,少误报。博物馆安防系统与其他领域安防系统相比:防护要求高,子系统多,设备繁杂,防护区域大,易受各种因素的影响而产生漏误报现象。因此分析博物馆防盗报警系统的漏报误报产生的原因,就显得尤为重要。漏报是指“风险事件已经发生,而系统未能做出报警响应或指示” 。漏报率是指实际入侵而未报警次数与总入侵次数的比值。漏报率高是安防系统的致命漏洞。而误报在国际上目前还没有一个权威定义。西方一些国家认为“误报是指实际情况不需要警察而使警察出动的报警信号,其中不包括那些因恶劣自然气候和其他无法由报警企业以及用户操纵的特殊环境引起的报警信号。”美国UL准规准规定:“每一报警系统每年最多只能有4次误报警。”而我国认为误报是:“由于意外触动手动或自动装置对未设计的报警状态做出响应、部件的错误动作或损坏、操作人员失误等而发出的报警”。按照这个定义,报警系统的误报率(在一定时间内,系统误报警次数与报警总数的比值)一般都在95%以上。
      现就以下几个方面对博物馆报警系统中漏误报现象产生的原因进行分析:

      一、报警系统设计不当引起的漏误报
      设计人员在进行系统设计前应深入研究相关的规范、标准,熟悉博物馆安防系统的特殊性要求。以规范、标准、规定及管理要求为准绳,注意系统整体架构的合理,充分考虑系统硬件和软件的先进、兼容、可扩展性;提高系统的抗干扰、抗破坏能力;安全、可靠,便于维护保养。强调博物馆安防设计以防盗报警为主,视频、声音复核等为辅,防盗报警系统是整个安防体系的中心和重心。由于报警器材种类繁多,又各有自己的特点、局限性,这就要求系统设计人员要十分熟悉各种器材的原理、性能、适用范围,同时还必须掌握现场环境情况如气候情况、电磁场强度、照度变化及文物展品防护等级要求、库区文物常态下的存贮条件等,因地制宜地选择报警器材,在设计方案中要明确说明整个系统的设计参数,如报警探测器要求保护面积、实际保护面积、交叉覆盖率等。设计方案、器材选用不当会使系统先天不足,一旦方案实施系统投入使用将不可避免地出现漏报误报。

      二、报警设备引起的漏误报
      (一)漏报误报现象大多发生在报警设备前端,下面就博物馆几种常用探测器进行分析:
      1、多维驻波探测器:多维驻波探测器是在博物馆中使用最为广泛的探测器。无论通过什么方式(敲、划、撬、击、锯、钻等)破坏展柜,多维驻波均能全方位探测并报警。它的原理是探测器发射一系列超声波脉冲,在空间内形成驻波场,利用驻波场的物理效应对警戒区进行监控探测。由于超声波在室内经过多次反射,几乎可以充满任何角落,因此很少出现探测盲区,一般不会产生漏报。缺点是空气流动会对探测器产生影响,因此需在空气流通不大的的环境中使用,以提高识别率。多维驻波探测器发射的超声波是以空气为传输介质的,空气的温度和相对湿度会影响其探测灵敏度。当温度为21℃、相对湿度为38%时,超声波能量有一定的衰减,探测范围有所减弱。
      2、被动红外探测器:探测器是靠探测人体发射的红外线来进行工作的。缺点是易受各种热源、阳光源和射频辐射干扰。被动红外穿透力差,人体的红外辐射容易被遮挡,不易被探测器接收,在环境温度超过28度以上会造成探测距离缩短的现象。因此设计工程时,必须适当缩短使用距离,留出20%以上的余量,以减少气候变化引起系统的漏误报。当环境温度和人体温度接近时,探测和灵敏度明显下降,这一点在冬天尤其明显,当人员在室外长时间逗留,经过探测器时就有可能不报警,产生漏报。
      3、红外微波双鉴探测器:双鉴探测器采取微波加红外同时侦测的原理,主要优势是减少误报,即两项皆有检知才报警,其缺点是只要破解其一便可使其失效。微波对物体移动速度太慢或太快时,探测器不报警。入侵物体发的红外线被屏蔽时也不报警。目前博物馆将其作为单技术探测器使用。
      4、主动红外入侵探测器:通常在户外使用,环境的温度变化对它的影响很大,特别是使用时间长的产品,材料、电路系统、电子元器件出现老化、功能衰减,误报尤为严重。主动红外入侵探测器漏报较少、误报较多,光束数量可以解决部分误报问题。光束数量越多,越难被异物(树叶、小动物等)同时遮断,就可有效排除因遮挡而产生的误报。像单光束就比较容易产生误报。
      5、玻璃破碎探测器:探测器是靠收集分析玻璃破碎时发出的高频声响信号和引起的次声波信号来报警的,但如果小心地将玻璃划开时,此报警器也可能失效。电铃声、金属撞击声等高频声均可引起单技术玻璃破碎探测器的误报警。设计时应考虑使用环境,最好选用双技术玻璃破碎探测器,其中包括声控一震动型和次声波一玻璃破碎高频声响犁,减少漏误报。    
      6、微波多普勒探测器:探测器用辐射频率大于9GHz的电磁波,覆盖一定范围,并能探测到该范围内的人体而产生报警信号的装置。它的可靠性较好,不受气流、光源、声源、热源的影响。微波探测器穿透力强,如果安装不当,微波信号就会穿透木材、玻璃、塑料等材质的门窗导致频繁的误报。金属物体对微波反射较强,如文物库房一般都有大量金属材质的文物存放架,在其后会形成探测盲区,造成漏报。闪烁的日光灯、水银灯等光源产生的电离气体,也可能会引起误报。
      7、泄露电缆式报警探测器:泄露电缆是一种隐蔽式的周界探测传感系统,一般埋在地下或装入墙内,因此不会影响现场的外观而且又属于无形探测场,入侵者是无法察觉探测系统的存在,所以就无法避开或破坏系统。电缆可环绕任意形状的境界区域,不受地形和地面平坦度等因素的影响,其探测灵敏度也受环境温度、湿度、风雨烟尘等恶劣气候条件的影响,设备的安装、调试较为复杂。
      8、开关类探测器:通过检测探测装置的开(闭)路状态实现报警功能,如果线路被短路时也不会报警。长期工作在室外的探测器,不可避免地受到大气中粉尘、微生物的作用,在探测器的外壁上往往会积一层粉尘样的硬壳阻碍探测;雾、雪等天气使能见度下降,探测距离缩短,产生漏误报。
      (二)传输部分引起的漏误报
      ①电磁波的干扰,如高压电力线、无线发射机.尤其是可控硅大负荷情况下产生的高次谐波等,未加防电磁干扰措施,系统将极易产生误报警。
      ②设备的防水、防盗、防破坏措施不当。如金属传输线受潮后,会改变设备的电特性;室外解码器设备箱内设备被盗,虫鼠破坏,引起误报。
      ③室外设备箱散热。室外设备箱多为喷塑钢板或不锈钢结构,夏天阳光下可达到50—60摄氏度,以至设备工作不稳定直至烧坏,引起系统的漏误报。
      (三)报警设备故障引起的漏误报
      产品在规定的条件下、规定的时间内,不能完成规定的功能,称为故障。博物馆安防系统庞大,电子设备在运行中难免发生故障,虽然故障现象多样,成因复杂,但将其归类,故障的类型分为漂移性故障和损坏性故障。漂移性故障是指元器件的参数和电源电压的漂移所造成的故障。例如:温度过高会 导致电阻阻值的变化,此时设备表现为时好时坏。环境温度、元件制造工艺、设备制造工艺、使用时间、储存时间及电源负载等因素都可能导致元器件参数的变化,产生漂移性故障。损坏性故障包括性能全部失效和突然失效。这类故障通常是由元器件的损坏或生产工艺不良(如虚焊等)造成。无论是漂移性故障还是损坏性故障都将使系统漏报误报。

      三、施工不当引起的漏误报
      这部分问题主要表现在以下方面:
      (1)施工人员未真正理解设计方案,没有严格按设计要求施工。
      (2)施工工艺粗糙,如焊点有虚焊、毛刺现象;屏蔽措施不得当,未加防电磁干扰措施;室外用主动红外探测器不作适当的遮阳防护;报警线路与动力线、照明线等强电线路间距小于1.5m时,系统都可能产生误报警。
      (3)设备安装位置、安装角度不合适,安装不牢固。如将被动红外入侵探测器对空调、换气扇安装时,也会引起系统的误报警
      (4)设备的灵敏度调整不佳。如微波探测器一般将灵敏度调节到T2/2较为合适,过高误报就会增多。
      (5)施工用检测设备不符合计量要求。

      四、用户使用不当引起的误报
      例如:未插好装有门磁开关的窗户,被风吹开;工作人员误入警戒区;未注意工作程序的改变等都是导致系统误报警的原因。对用户使用不当进行分析,弄清错误所在,提高使用者的水平,可以大大降低报警系统的误报警次数。同时在设计报警系统时也要尽量降低操作复杂度,减少因用户操作失误产生误报的可能性。

      五、环境噪扰(包括小动物)引起的误报警
      由于环境噪扰引起的误报警是报警系统在正常工作状态下产生的,从原理上讲是不可避免的,而事实又是不需要的,属于误报警。例如:风偶尔刮起一片树叶、纸片,小动物经过,引起主动红外报警器的报警;汽车喇叭声、电铃声等高频声引起玻璃破碎探测器的误报警;超声源引起多维驻波探测器的误报警等。

      对策和措施
      针对博物馆这样的重点保护单位,防盗报警系统必须做到将漏报减少到零.同时将误报通过多种技术手段的结合降到最低,并且在误报后,可通过方便快捷的方式进行解决,使系统可靠性和可用性达到最大。

      (一)按GA27—2002《文物系统博物馆风险等级和安全防护级别的规定》的要求:博物馆安防工程以防入侵报警系统为核心,配合以声音复核、电视监控等系统,协同防范。博物馆安防系统的设计,应根据博物馆所在地的气候、地形、植被、土质情况,周围是否有电磁干扰如电台等,对被保护现场及环境进行详细勘察。按照博物馆安防规范中监视防范区域、防护防范区域、禁区防范区域三个标准的不同要求,合理组合探测器的种类,以期达到多种报警探测的覆盖。系统最好采用多总线结构,并具有剪线报警功能等防破坏措施。如果总线被破坏或用发信机伪造信号,系统可发出报警信号,并报知具体报警部位,一条总线被破坏后不影响其它总线。提高系统本身抗破坏能力。报警延时等参数要根据具体情况设定,当探测器探测到入侵信号时,先对其行为作初次判定而不立即向主机发送信号。二次确认入侵行为存在时向主机发送报警信号,确认入侵行为不存在则取消初次判定结果,返回探测状态,这样可以降低误报率。温湿度对文物的保护有着重要影响,“目前经国内外博物馆界长期研究实践,已基本公认的博物馆内环境气候标准数值是:温度为15-25cc,相对湿度为45—65%。”但以国内博物馆现有的条件,基本达不到这个标准。在设计时注意如果博物馆内环境数值接近不利于探测器工作的温湿度,应予调整。

      (二)精心选择报警探测器:由于各种器材的自身特点,要想让某一种报警不发生漏报是比较困难的。所以要采用各种报警方式互为补充,相互弥补不足之处。报警探测器的设置必须既符合风险防护要求,又能在现场环境条件下稳定工作。
      (1)采用带有微处理器的探测器,使探测器具备“思考”、“判断”的能力,减少误报警。尽量选择具有防宠物、防破坏、设备自检、电压不稳定时可以警告提示等功能的智能型探测器。
      (2)采用有防被遮挡功能的探测器。一旦探测器被遮挡,将进入报警状态。在白天模式下,遮挡报警会同时显示在防遮挡监视输出继电器和报警输出继电器上。
      (3)尽量使用多光束红外对射探测器,光束越多越能降低误报率。
      (4)能用栅栏或对射探测器时尽量不使用双鉴探测器;能用有线尽量不用无线探测器。栅栏或对射均为实物遮挡探测,双鉴探测器易受室外目标影响误报。无线探测器一般由电池供电,且抗干扰性能不如有线探测器。
      (5)连线比触点可靠,如贵重文物可直接用连线穿绕比触点报警更为可靠且造价低廉。
      (6)压力开关长期使用应考虑金属疲劳度。

      (三)调整报警灵敏度:报警灵敏度与误报常是矛盾,用户宁可误报,不可漏报,器材的灵敏度控制在一个合理的范围之内,既不会漏报,也最大程度的减少误报,应用环境比较恶劣时,如经常有小鸟、小动物穿过或者叶片漂浮物等干扰,就应该设定在低灵敏档。探测器要选择合适的响应时间,太短容易引起不必要的干扰,太长会发生漏报。对各种利用开(闭)路状态实现报警功能的设备,不仅仅要采集开(闭)路状态,而且要在线路间串联电阻,某一线路电阻值发生变化时立即报警。

      (四)加强维护:探测器要定期擦拭清洗,室外设备应加防雷器、系统可靠接地、做好屏蔽和滤波电路防电磁干扰;注意设备的防水、防盗、防破坏措施;室外解码器设备箱内设备应接防拆开关,设备箱线口要封堵,室外设备箱散热宜使用双层结构、加装遮阳层、遮阳罩、留散热孔或装散热风机;有遮挡物时及时修剪排除遮挡,无线报警探测器和无线报警按钮要注意及时更换电池。根据公安部防盗报警器技术标准规定,将入侵探测器分为四级:一级是平均无故障工作时间1000/|、时,民用标准;二级是平均无故障工作时间5000rb时,商用标准;三级是平均无故障工作时间20000z]x时,工业标准;四级是平均无故障工作时间60000zb时,军工标准。超过安全使用时间后,故障机率上升,维护时应格外注意。定期或不定期地通过模拟入侵者行为来检查系统的工作状态。建立维护保养制度,加强值班记录,长期多次的记录可发现规律性的内容,分析漏误报原因,及时处理,更换故障设备,保证报警系统的良好的工作状态,降低漏误报率。

      (五)建立完善的复核系统,在发生报警后,可在控制室利用摄像机、拾音器等音视频复核设备对现场情况全面了解,从而快速作出正确的判断,发出正确的处理指令。

      (六)加强对人员的培训,降低人为因素的干扰。从事报警系统值机人员,须熟练掌握本单位报警系统功能、操作方法、报警点位置及报警后的正确处置方法。从事报警系统维修人员,须全面掌握本单位报警系统功能,前端、终端器材布设数量、位置,线路敷设等情况;掌握报警系统日常保养知识,并能独立对系统进行日常保养;能准确判断报警系统故障产生的部位及原因,及时排除报警系统发生的一般故障。

      (七)注意与其它部门的沟通。博物馆各类陈列展示和交流活动较多,有时可能会对布展环境做些临时调整,还有库房内增加或调整文物架,有可能对探测器造成遮挡,探测范围缩小,甚至会完全遮挡住探测器。这就要加强管理,做好与其它部门的沟通工作,根据实际需要及时调整探测器,以免造成漏报。

      结语
      经常性的误报警会使人们的警惕性降低,漏报的后果更是不堪设想的。漏误报使整个系统可信度、可靠性下降。降低漏误报率是个系统工程,应做好各个环节的工作,才有可能更好的消除漏报、降低误报。

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