周界防范系统的设计与实施
周界防范报警系统主要由小区周边或围墙检测装置（可以是红外对射、泄漏电缆、振动传感器）、报警控制主机、报警联动装置和信号传输等部分构成。在前端探测装置中，从当前市场来看，以主动式红外对射探测器应用最为广泛，下面将重点进行这方面的介绍。周界防范报警系统通常称为小区的第一道防线。当周界有人非法入侵时，探测器便发出警示信息，通过管理中心的控制（系统管理）主机和联动设备（如启动警灯、警号、摄像和录像程序），显示非法入侵区域，提供管理人员及时获取警讯，以便第一时间赶赴现场处理。
下面主要介绍安防报警系统常用的前端设备、传输形式、控制原理以及由它们构成的各种安防报警系统。
1.主动式红外对射周界报警系统的设计
小区周界有线防范系统解决方案的特点如下。
1）广泛性。要求被保护区的每个重要部位都能得到保护。
2）实用性。要求每个防范子系统在发生侵害的情况下都能得到及时报警，报警过程应环节简单，操作方便。
3）系统性。要求每个防范子系统在案情发生时，都有较好的联动性。当发生报警时，即时启动相应的报警设施，如录像机、警号、灯光等装置。
4）可靠性。要求系统设计合理、设备稳定可靠且具有较好的抗人为破坏性能。
5）兼容性和扩展性。现实中，较好的兼容性和扩展性很重要，可为设备的选型和日后维护设备更新提供较大的预留空间。
根据项目环境实际情况进行设计，具体内容包括如下。
1）平面布防图（前端设备的布局图）。
2）系统构成框图（应标明各种设备的配置数量、分布情况、传输方式等）。
3）系统功能说明（包括整个系统的功能及所用设备的功能）。
4）设备、器材配置明细栏（包括设备的型号和主要技术性能指标、数量、基本价格或估价、工程总造价等）。
2.主动式红外对射周界报警系统的组成
本系统防范区域有两处，即住宅小区的周界和小区的会所。前端由主动式红外对射探测器组成，终端由宏泰HT-110报警控制器、警笛或警灯构成一个完整的红外报警系统，宏泰HT-110主动式红外对射报警系统组成框图如图3-32所示。
图3-32宏泰HT-110主动式红外对射报警系统图
该系统在小区周界防范中通常不是孤立的使用，而是与小区管理中心的其他防范系统管理主机联动，如硬盘录像机（工控机或嵌入式硬盘录像机）、警灯、警笛和探照灯，辅以防区追踪摄像、录像与存储及现场灯光照明等设备。本系统联动设备推荐表如表3-3所示。
表3-3联动设备推荐表
3.系统设备配置
（1）前端设备
可参考下述办法进行前端探测器的选型和数量配置。
在进行配置红外对射探测器时，首先应根据工程所在的环境、气候选择相适应的探测器，对烟、雾气较多的地方，最好带有AGC（自动增益控制）装置的探测器。然后根据防范区域的特点选择红外对射的光束，一般情况下选用双光束。如遇围墙比较容易攀爬的特殊场合，可考虑采用栅栏型探测器。
在光束确定之后，根据围墙（栅栏）的特点（如墙体直线部分的长短和拐角、弯角的数量、围墙高低错落的地方有多少处等）选定探测器数量，这些因素都会影响探测器数量的选定。对上百米或更长的呈直线型围墙，由于气候环境原因（尤其是常有发生浓雾的地方），不宜安装长距离的探测器，可按距离30m一对设置；对围墙虽然不长，但有较多拐角或弯角的情况，每逢一个拐角就得安排一对的探测器，用以防止出现盲区。
最后，根据需要将防范区域设置为若干个防区。必须注意的是，防区范围不能设定得太大（如上百米的直线围墙），把多对的探测器编为一个防区就不适合，万一有非法入侵者攀爬，管理人员赶赴现场处理所在的位置可能离入侵者还有很长的距离，因为管理人员只知道该防区有警情，但不知道具体发生在哪个位置上，难免有一种鞭长莫及的遗憾。还有一种是围墙有多处拐角或弯角，距离却不长，对这种情况配置的探测器往往较多，把它们编为一个防区却是恰当的。可见，防区探测器的多少不是决定防区数量的主要因素。
（2）传输介质的配置
传输方式的选择要根据系统实际情况通盘考虑，可采用有线式、总线式、无线式或有线和无线兼容式。本系统采用有线传输方式，它主要负责把前端探测器的信号传递到报警控制器中。
有线传输方式最为普遍，安装简单，低成本，系统运行稳定可靠。在运用中，通常采用四芯RVV直径0.2~1.0mm（视距离而定，距离越远，线径就越粗）的铜导线。其中，两根用于电源，另外两根用于信号传输。由于在线缆敷设过程中间不得有接头，通常要一线到底，所以线缆的使用长度比实际测量的长度要长，经验值是预加20%。
线缆在敷设过程还有一个问题，就是客井的设置。客（yin，第一音）井犹如线缆的“交通路口”，可以避免众多防区的线缆直接进入管理中心，其示意框图如图3-33a所示；如果在防区的适当位置设置一个井，就可以把几个防区的线缆引入窖井，然后再从客井中引出一条较大的PVC管把各防区的线缆集中送往管理中心，其示意框图如图3-33b所示，与图3-33a所示相比线缆并没有减少，但大大减少了进入管理中心的管道数量。对已建好的小区，采用这种方法可减少对路面的破坏，大大减少工程量，提高线缆的利用率，同时也便于线缆的维护。
图3-33客井设置
设置客井的位置应注意隐蔽，以免影响周边的景观。如其他系统同时施工客井时，则应与其他系统统筹考虑，共同使用，节省投资。警井可以是方形，也可以是圆形，深约600mm，直径约300mm，用砖砌成，面上用水泥板盖上，面盖应有“安防（或其他相应文字）”字样标识，以便于工程人员在日后维护时辨认。
（3）报警控制器配置
报警控制器的配置主要体现在下面几点。
首先，应根据防区的数量，选择控制器的防区路数，留有20%的余量，防止在实施过程中防区数量的增加。如果防区的实际数量超过控制器的路数，就可根据实际情况适当调整防区数量，如把原属某防区的探测器重新调整到邻近防区，以减少防区的数量。
然后，应选择报警控制器的传输形式。本系统由于采用有线传输形式的有线式控制器，在本系统中必须与小区管理中心的其他系统联动，所以控制器要有相应的输出端口。在本系统中还有一处值得关注，就是会所的防范。会所是小区住户休闲、娱乐和购物的公共场所。虽然在防范器材上与周界相同，也采用主动式红外对射探测器，但在具体的防范措施上是有所区别的。周界防范原则上可以24h不间断布防，但会所却不行，因为它必须尽
可能多的时间对外开放，满足人们的需求，所以选用的报警控制器也要适应这一特点，也就是说，会所的防范必须按需要设定布防和撤防时间。
另外，为了保证系统安全可靠、稳定运行，控制器还必须有欠电压提示、防损坏（包括人为破坏和意外损坏）报警以及报警性质、报警地点显示、报警资料记录和保存等主要功能。
报警控制器其附带功能很多，有些功能只适用于家居户内的防范，对于小区特有的综合管理并不一定合适。在产品配置时，应符合前面设计说明中提到的原则。
（4）UPS配置
系统配置UPS（不间断电源）主要是考虑在供电中断情况下，周界防范不应出现失控。作为红外对射探测报警系统，对UPS的类型（如采用在线式或后备式）要求并不是考虑的重点，而重点考虑的应是两点：一个是供电的维持时间，通常规格有28h或48h，配置28h即可；另一个是容量的大小，有厂家生产的报警控制器已内置了备用电源，可应急使用，不过其容量往往较小，仅适合小型系统。
4.设备安装
（1）安装须知
当安装探测器时，根据防范要求、安装位置和安装环境，应注意以下几点。
1）窗户入口防范。
对窗户入口防范，一般将探测器安装在窗户外部左右两侧，如图3-34所示，此种防范方法适合二楼以上的窗户。
图3-34门窗安装法
注意：布防时不应影响窗户的开关（指对外开关窗扇）。
2）封门（或走廊过道）。
对在大门或走廊过道安装的探测器，可用多光束栅栏型探测器，也可配置两对双光束主动式红外对射探测器，采用叠层式安装，如图3-35所示。其中一对离地面不高于150mm，另一对离地面在700~800mm之间。采用叠层式安装，误报率要比多光束配置来得低，因为多光束充其量就是一套防范系统，而叠层式用的是独立的两套系统，入侵者只要遮断任意一套，都会发生报警。
3）围墙安装。
图3-35过道防范安装法
其主要功能是防备人为的恶意翻越。根据安装条件，可采用墙顶安装和侧面（墙的内、外侧）安装两种方法。
①墙顶安装。
墙顶安装法如图3-36所示。探头的光束应高出栅栏或围墙顶部150mm，以减少在墙上活动的小鸟、小猫等引起的误报。对墙顶上安装，可选择四光束或双光束探测器，不宜采用单光束探测器，否则误报的概率会大增。
②侧面安装。
将探头安装在栅栏、围墙靠近顶部的侧面，内、外两个侧面均可。从防范效果上看，外侧安装可以较好地防范恶意攀爬，同时这种方式可以较好地避开小鸟、小猫的活动干扰，但涉及相邻权问题须妥善处理。
③探测距离确定。
图3-36墙顶安装法
根据国家规定，室外型主动红外探测器的最大探测距离应是该探测器出厂技术指标的6倍。如出厂的指标为30m，则实际的通常距离必须为180m。
在实际应用中，室外型探测器既需要考虑到室外环境及天气因素（如风、霜、雨、雪等情况），也要正常工作。所以在实际使用时，按照行规和公安技防规范的要求，需加大富裕量。约定的共识是，实际探测使用距离≤厂方标称值的70%。例如，标称值300m的探测器，在理想环境条件下能探测的距离应是1800m（即标称值的6倍），但在实际使用时只能用于保护≤240m的围墙（栏栅）。
另外，人的截面尺寸也是主动红外对射探测器安装时要考虑的依据。如果安装在围墙顶部（如图3-36所示），就要求光束距围墙顶端间距保持在（150±10）mm；如果安装在围墙外侧（如图3-37所示），就要求光束距围墙间距保持在（175±25）mm。按上述间距安装，一般能保证入侵者在越墙时能有效地遮挡双光束，从而触发报警。
4）避免盲区。
在一些容易造成盲区的地方，两对相邻的主动红外入侵探测器要求交叉安装，一般要求交叉间距≥300mm，即在至少300mm以内是二对相邻探测器的公共保护区。当然二对相邻探测器光束方向要相反，如图3-38所示。
图3-37围墙侧面安装
图3-38交叉安装示意图
5）避免交叉（相邻）干扰。
在同一直线上的两对主动式红外对射探测器最容易产生相邻互扰，可采用背靠背布防安装，其安装示意图如图3-39所示。否则，容易发生某对探测器发射机的光束进入另一对探测器的接收机，造成互扰。此外，也可以采用具有频率调制功能的探测器，只要将相邻两对探测器的频率错开，也可避免发射和接收之间的互相干扰。
主动式红外对射探测器往往在使用中多与其他的防范系统多重交叉、立体防范，因此在使用中必须注意应与其他系统在联动、供电、接地和防雷上采取一致的步骤，这部分内容已在第2章的《闭路电视监控系统》中已有叙及，见相关内容。
图3-39相邻探测器安装
6）应避免接收端正对太阳光或强光源，若无法回避，则应选择将发射端的功率调大或调小发送端与接收端之间的距离。
7）管线安装。
必须将线缆埋地穿管敷设，不能明装，管道通常采用PVC塑料管。
各防区传输线采用RVV四芯铜质导线（电源和信号各用两芯），一般线径不小于0.75mm。线路长短与线径息息相关，线路越长，线径要求越粗。在全路满载的情况下，一般以线路末端电压不应低于9V为参考值选配导线，以保证正常工作。
在有条件的情况下，敷设管道与穿线应同步进行，这样可降低敷线的难度。
8）支架与红外探测器安装。
支架材料通常有圆钢、角钢和方钢多种，安装高度根据探测器的尺寸而定，支架的形状因安装位置（如墙顶、围墙的内侧或外侧）而异。有的红外探测器自身已带有座脚，但要注意根据安装的位置配置，如有的探测器座脚适于墙顶安装，有的则适于墙壁安装。
在现场安装与设计时可能会有差异，经常遇到的有以下几点。
①在安装支架之前，首先应目测发射、接收器是否处于同一水平线上，以保证红外探测器发射端与接收端轴线重合，若安装墙体无法保证，则应对安装支架进行相应调整，以满足要求。
②在主机与从机之间不应有障碍物或隐性障碍物，如刮风时，树叶和树枝会遮断光束通道。
③对围墙以弧形方式拐弯的地方需特别注意支架的布点，不要出现零覆盖或相邻之间互扰现象。弧形围墙的安装方法示意图如图3-40所示。
图3-40弧形围墙的安装方法示意图
a）安装错误b）安装正确
9）线路接驳。
安装探测器的电源线或信号线缆基本上大同小异，大部分设备间的线缆接驳可按下述方法进行。
①电源线连接。
探测器电源供电方式为主、从机和相邻防区之间的主、从机之间均为并联关系，按规定电源正负极连接即可。
②主动式红外对射探测器信号线连接。
主动式红外对射探测器属于开关分量型，因此可以把所有的有线探测器输出部分看成一个开关，这个开关有3个接线端子，即COM（公共）端、NC（输出常闭）端、NO（输出常开）端。选用时可以是，COM和NC或COM和NO。红外对射从机可以有两种输出方式，也没有正、负极之分，通常用的是COM和NC（输出常闭）端（视工程而定）。
本防区内在从机之间实施串接连接，探测器之间连接示意图如图3-41a所示。内部接线端子说明如图3-41b所示。
图3-41主动式红外对射探测器连接示意图
a）探测器之间连接示意图b）内部接线端子说明红外对射探测器属于室外安装，环境通常比较恶劣，因此在安装过程中，各个连接线的接头都需用烙铁焊接牢固，并用热缩管密封，严禁采用简单的扭接，否则日久天长，导线表面氧化易造成接触不良，导致系统故障。
如果报警周界有防破坏线尾电阻（又称为巡检电阻），那么将接在防区的尾端从机的地方，当输出为常闭时，与从机串联；当输出为常开时，与从机并联，不允许就近接在报警主机输入端上。由图3-42所示可以看出，不管探测器的从机是常闭输出还是常开输出，在布
图3-42主动式红外对射探测器探头接线法
a）常开触点b）常闭触点
防/撤防状态，报警主机流出的巡检电流都会通过线尾电阻，其电压降为一固定值，该值被视为系统正常值。也就是说，此时的防区安然无事。当有人故意破坏时，不管是线路被剪断或被短接，巡检电阻两端的压降都会发生很大的变化，此时，报警主机即会显示系统被人为破坏，这就是防破坏功能。但有一点必须注意的是，如线路被风刮断，或其他意外造成线路损毁，也会出现同样类型的报警，因此，系统显示的报警信息，不一定就是有人破坏。此外，关于防拆开关的接驳，前面谈到的有关防人为损坏，主要是从接收器方面来考虑的，而对于主机的防拆卸，并没有考虑在其中。因此在接驳探测器主、从机时，应尽量将防拆开关互相串联接驳到整个系统中。防拆卸连接示意图如图3-43所示。防拆卸报警的工作原理是这样的，在探测器盖子被拆之前，防拆输出端子为闭合状态，当探测器盖子被拆时，防拆输出端子为开路状态，报警控制器即发出报警，这样处理大大提高了整个系统的安全性。不过此时所用的线缆必须是六芯线，其中两根用于电源供电，另两根用于接驳防拆开关量信号，还有两根用于报警信号。
图3-43防拆卸连接示意图
5.主动式红外对射探测器的调试
各防区电源、信号线在连接并检查无误之后，即可上电调试，在调试过程中出现的问题、调试顺序及解决方法大致如下。
（1）通电后某个防区故障，导致管理机指示灯闪烁1）表示接收端与发射端对准出现误差，应重新调整发射端与接收端的对准角度。
2）发射端功率不足。如果发射端功率开关调整不当，就应将发射端功率调大，以确保系统在恶劣环境下能可靠工作。
（2）投光器光轴调整
打开探头的外罩，把眼睛对准瞄准器，观察瞄准器内影响的情况，探头的光学镜片可以直接用手在180°范围内左右调整，用螺钉旋具调节镜片下方的上下调整螺钉，镜片系统有上下12°的调整范围，反复调整，使瞄准器中对方探测器的影像落入中央位置。
（3）受光器光轴调整
首先，按照“投光器光轴调整”方法对受光器的光轴进行初调。上电后若受光器上的红色警戒指示灯熄灭，绿色指示灯长亮，且无闪烁现象，则表示光轴重合，说明投光器、受光器功能正常。
之后，调试从机受光器的红外线感受强度。打开外罩，即可看到受光器上有两个标有“+”“-”的电压测试口，用于测试受光器的受光强度，当用万用表测试时，所得值称为感光电压。调试时将万用表的测试表笔（红为+、黑为-）插入受光器测试口，同时反复调整镜片系统，使感光电压值达到最大值，表明探头处于最佳工作状态。
此外，早期的四光束探测器两组光学系统是分开调试的，调试时两组需分别调试，未调试的一组，必须进行遮光处理，反复调整至两组感光电压一致为止。由于涉及发射器和接收器两个探头共4个光学系统的相对应关系，所以调节起来相当困难，调试不当还会出现盲区或误报。不过，目前的产品已经把这两部分光学系统的调试合二为一了，调试起来就容易多了。
（4）遮光时间调整
根据国家标准（GB10408.4.-2000）规定：当探测器的光束被遮挡的持续时间≥40ms
±10%时，探测器应产生报警信号；当光束被遮挡的持续时间≤20ms±10%，探测器不应产生报警信号。在红外探测器的受光器上设有遮光时间调节钮，调节的范围在50~500ms之间。
探头在出厂时，已将其遮光时间调节在通用标准位置上，一般环境下，无需重新调整遮光时间。确实需要重新调节遮光时间时应该注意，若遮光时间选得太短，灵敏度提高，则导致小动物穿越也会引起报警；若遮光时间过长，灵敏度降低，则又容易造成漏报。
（5）红外对射探测器与管理主机联调
经过探头调试后，即接入防区输入回路中，此时可上电后观察。
管理主机本防区上的报警指示灯若无闪烁、且不点亮，防区无报警指示输出，即表示整个防区设置正常；否则，需用排除法，按防区线路、设备分别进行检查或重新调试。待防区工作状态正常后，应根据设防的要求，持类似防范对象的物体（如大小尺寸、形状），用不同的速度、不同的方式遮挡探头的光轴，以检验系统布防是否正常。
6.故障分析与排除
（1）报警器产生误报
下面几种情况下都可能产生误报。
其一，发射端发射光束强度调整不当，当太阳光直射接收端时，导致红外光衰减而引起误报。解决方法是将发射端功率调大。
其二，如果主机与从机之间超过探测距离，就应将距离调近。
其三，系统中使用多对栅栏时由于排列不当或周围反射引起互相干扰，导致发生误报。
解决方法是重新设计主、从机的排列顺序，或者在相邻两对之间设置隔离板。
（2）主机布防即报警
这是因为与主机配套的某个探头（包括防卫栅栏）在不断发报警码，所以在主机布防后立即就会接收到报警码，从而产生报警。解决方法是，逐个断开所有探头的电源，每断开一个电源，布防一次进行测试，在断开某一个探头电源布防后不再报警，表示该探头（或防卫栅栏）有故障，必须进行更换（如果是室外防卫栅栏接收端造成，就有可能是电源供电的问题）。
（3）主机自动不停的布防、撤防
这也是因为该系统中有个探头在不停地发报警码。解决方法是，逐个断开本系统中各个探头的电源，在断开哪个探头后主机恢复正常，就表示该探头有故障，需要更换或维修。探测器长期工作在室外，难免不受到大气中粉尘、微生物以及霜、雪、雾的侵蚀，长久以往，在其外壁上往往会堆积一层杂质甚至青苔，这些东西必然会影响着红外射线的发射和接收，造成误报警。正常保养以一个月左右清洗主、从机一次为宜。
（4）受光器的指示灯不熄灭，可能是主、从机的光轴不重合，此时需调整光轴
