安防技術(shù)在經(jīng)典模式下已發(fā)展到了一個很高的水平,在信息化和數(shù)字化的推動下它正從經(jīng)典走向現(xiàn)代,本文提出了安防技術(shù)完成這個轉(zhuǎn)變的標(biāo)志和今后研究的主要方向和課題。
安防技術(shù)已達(dá)到了很高的水平,一方面,安防技術(shù)逐步形成了自己的技術(shù)體系,系統(tǒng)模式,表現(xiàn)出鮮明的特點。產(chǎn)品市場與工程市場具備了相當(dāng)?shù)囊?guī)模,產(chǎn)生了相當(dāng)規(guī)模的企業(yè)群(包括制造、經(jīng)銷、工程、服務(wù)等各方面),呈現(xiàn)了一個行業(yè)的形象。另一方面,社會各行業(yè)或技術(shù)領(lǐng)域都從不同的角度表現(xiàn)出安全的需求,并針對各自的特點,提出了相應(yīng)的解決方案,如信息系統(tǒng)從物理、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、應(yīng)用到管理等各個層面,提出的具體安全要求和相應(yīng)的技術(shù)措施:建筑的整體安全概念(綜合防災(zāi)能力)涉及從結(jié)構(gòu)到材料,從設(shè)備到系統(tǒng),從技術(shù)到運行服務(wù)(管理)各個環(huán)節(jié)。這些都是社會發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步必然的結(jié)果,是安防技術(shù)發(fā)展的新領(lǐng)域,也是完善安防技術(shù)和安防理論體系的方向。因此,在展望安防技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步時,首先要對當(dāng)前的安防技術(shù)給一個客觀的評價。
安防技術(shù)正從經(jīng)典走向現(xiàn)代
通常,人們把探測、系統(tǒng)監(jiān)控和周界管理(控制)稱之為安防系統(tǒng)的三要素:探測是安防技術(shù)的核心——安防技術(shù)在集成相關(guān)技術(shù),在借鑒其它技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)時,始終圍繞的一個核心就是“探測”,或使其實現(xiàn)探測的目的,或使其具有探測的功能。探測器是安防系統(tǒng)的主導(dǎo)產(chǎn)品,這是由安防系統(tǒng)的首要(基本)功能是對異常(人的入侵或危禁品的出現(xiàn))的反應(yīng)所決定的。安防系統(tǒng)對探測的基本要求是準(zhǔn)確和快速,探測器有多個品種,應(yīng)用最為普遍及成熟的是探測環(huán)境的各種狀態(tài)和物理參數(shù)變化的報警器,由于其探測結(jié)果的非唯一性,探測的真實性較低,加之各種環(huán)境因素的影響,系統(tǒng)誤報警率高,一直困擾著安防系統(tǒng)。目前,由于多元探測及智能處理等新器件和新技術(shù)的應(yīng)用,特征探測、圖像探測等新方法的出現(xiàn),這一問題有了一定程度的緩解,但仍未得到根本的解決。
系統(tǒng)監(jiān)控包括兩個層面的意義——一是對安防控制區(qū)域的動態(tài)監(jiān)視和控制,對探測結(jié)果及由此引發(fā)的事件的監(jiān)控。另一方面是對安防系統(tǒng)本身狀態(tài)(設(shè)備狀態(tài)、運行狀態(tài))的監(jiān)控,它是與安防系統(tǒng)的加固技術(shù)緊密的結(jié)合在一起的,對系統(tǒng)的安全性、可靠性尤為重要。日益完善的應(yīng)用電視技術(shù)是安防系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)控的主要手段。但系統(tǒng)自身的狀態(tài)監(jiān)控卻一直沒有找到好的方法,安防系統(tǒng)的許多過程和狀態(tài),許多新的安防系統(tǒng)的形態(tài)是無形的、隨機變化的,因此其加固方法和監(jiān)控技術(shù)也應(yīng)是全新的概念。
周界管理(控制)就是確定安防系統(tǒng)的防護(hù)范圍和目標(biāo)——是構(gòu)筑系統(tǒng)的前題,安防系統(tǒng)的設(shè)計首先要明確它的控制區(qū)域,這個區(qū)域可能是地理上或空間上的概念,也可以是各種有形或無形資源的轉(zhuǎn)移、交換、保存活動的界面,它可以是物理的、實體的,也可能是虛擬的、無形的。周界控制既要做到系統(tǒng)對防護(hù)范圍有效的封閉,又要保證人和物合法出入和信息交流的通暢。它由探測技術(shù)、視頻技術(shù)、特征識別技術(shù),實體防護(hù)設(shè)備和建筑的基礎(chǔ)設(shè)施等構(gòu)成,它具有探測功能,也可以具有監(jiān)控功能,主要作用是提高系統(tǒng)的抗沖擊能力。目前的各種周界控制技術(shù),對于有明確的物理邊界的安防系統(tǒng)來說還是適用和有效的,但對那些無形的或邊界不確定的系統(tǒng),如信息系統(tǒng)的防范周界、建筑物防沖擊系統(tǒng)的探測范圍、周界控制的概念和技術(shù)都需要去深入地研究和探討。
人們常常把這三個要素與報警系統(tǒng)、電視監(jiān)控系統(tǒng)和出入口控制系統(tǒng)對應(yīng)起來。這種認(rèn)識有些偏頗,電視監(jiān)控不能代替系統(tǒng)的自身狀態(tài)的監(jiān)控,動態(tài)監(jiān)控也還有其它的手段。出入口控制是一種探測手段,在許多場合,僅采用出入口控制構(gòu)成不了有效的周界控制,但是這三個技術(shù)系統(tǒng)確實是構(gòu)成當(dāng)今安防系統(tǒng)的三個基本子系統(tǒng),通過它們的合理配置來實現(xiàn)安防系統(tǒng)的三要素,是當(dāng)前安防系統(tǒng)的基本模式。
應(yīng)用于安防系統(tǒng)各環(huán)節(jié)(前端、傳輸、控制)的設(shè)備近年來有了很大的提高,無論在性能上,還是在可靠性上。如探測器的多技術(shù)復(fù)合、多元技術(shù)和防誤報處理等,攝像技術(shù)的固體化、數(shù)字化、圖像記錄設(shè)備的數(shù)字化以及一開始就是在數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的特征識別技術(shù),具有良好的集成性、可擴(kuò)展性、網(wǎng)絡(luò)功能和友好的人機界面(GUI)的中心設(shè)備等,因此,我們說安防技術(shù)達(dá)到了很高的水平。但是,系統(tǒng)在基本形態(tài)上(設(shè)備的類型,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、傳輸方式、信息的處理方法),安防技術(shù)仍然是經(jīng)典的,與二十年前的系統(tǒng)沒有本質(zhì)的變化。然而,在信息技術(shù)、數(shù)字視頻技術(shù)等帶動下,安防技術(shù)正孕育著轉(zhuǎn)變,上述談到的變化也正從量變導(dǎo)致質(zhì)變。安防技術(shù)正在從經(jīng)典走向現(xiàn)代,完成這個轉(zhuǎn)變的標(biāo)志是:
系統(tǒng)中信息流由模擬轉(zhuǎn)為數(shù)字,包括探測信號不再是開關(guān)量或僅是表示狀態(tài)和地址的編碼,而是一個實時反映環(huán)境的動態(tài)變化和智能分析結(jié)果的數(shù)據(jù)流。圖像信息由視頻的基帶傳輸轉(zhuǎn)為數(shù)字視頻的傳輸,以至于安防系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的不同類型的信息都能按同一個協(xié)議,在同一個介質(zhì)中進(jìn)行通信;
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由集總方式向分布方式轉(zhuǎn)化,集總式結(jié)構(gòu)是當(dāng)前安防系統(tǒng)主要的系統(tǒng)模式,其特點是資源的高度集中,如以大矩陣為中心的電視監(jiān)控系統(tǒng)。它可能導(dǎo)致資源不能合理、充分的利用和共享。分布式結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢,它可以做到資源的合理分布和配置,解決分散的資源與集中控制,分部門(職能)的管理與統(tǒng)一協(xié)調(diào)之間的關(guān)系,實現(xiàn)最充分的共享。分布式系統(tǒng)是以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的,數(shù)字化是前題,它有助于各子系統(tǒng)間,安防系統(tǒng)與其它技術(shù)系統(tǒng)間的集成,從管理層、控制層向前端控制層,甚至到探測設(shè)備延伸。因此是最優(yōu)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu);
系統(tǒng)從目視解釋為主向智能處理的自動(機器)解釋轉(zhuǎn)化,信息的最后判別由人來完成是當(dāng)前安防系統(tǒng)的主要方式。智能化系統(tǒng)則是自動地提取信息,判別真?zhèn)?,生成反?yīng)方案,控制聯(lián)動機構(gòu),評價反應(yīng)效果,這樣的功能將從設(shè)備本身的智能化和系統(tǒng)綜合的信息處理能力兩方面來實現(xiàn)。這里要說明的一點是:系統(tǒng)的自動解釋與安防系統(tǒng)的反應(yīng)能力(它必須涉及到人的行動)不是一個概念,前者強調(diào)系統(tǒng)對信息的利用率和判定的有效性,后者是安防系統(tǒng)處置事件,減少損失的行動能力;
系統(tǒng)自主生成環(huán)境條件的自適應(yīng),系統(tǒng)的加固方式出現(xiàn)新的概念和方法,這將意味著安防系統(tǒng)走出系統(tǒng)封閉和介質(zhì)專用的經(jīng)典模式,成為一個開放的可為各種形式的安全服務(wù)提供支持的平臺。
安防技術(shù)的研究方向與課題
安全防范技術(shù)并不是一個獨立的具有完整體系的學(xué)科,它是綜合和集成眾多相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)。它的發(fā)展和進(jìn)步在很大程度要依靠和從屬于其它相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,但是應(yīng)用技術(shù)也應(yīng)有自己的主導(dǎo)產(chǎn)品,應(yīng)用開發(fā)也應(yīng)有自己的主導(dǎo)方向,同時安防技術(shù)正在逐步形成自己的技術(shù)體系,發(fā)展成為一個獨立的學(xué)科,當(dāng)前已有許多技術(shù)都把安防的應(yīng)用作為它的主要方向,如數(shù)字視頻、生物特征識別等。
安防技術(shù)和安防產(chǎn)品的研究和開發(fā)一定要緊緊地圍繞“探測”這個核心,堅持“系統(tǒng)加固”的特點,針對經(jīng)典系統(tǒng)存在的問題和所面對的新問題,在一個全新的技術(shù)基礎(chǔ)上,實現(xiàn)幾個關(guān)鍵問題的突破,從而走向現(xiàn)代。
實現(xiàn)真實的探測——是安防技術(shù)始終追求的目標(biāo)。安防技術(shù)是從防入侵探測起步和發(fā)展起來的,傳統(tǒng)的探測技術(shù)(環(huán)境物理量和狀態(tài)的探測)是其主導(dǎo)技術(shù),今后也將是這樣。探測器將在探測元的設(shè)計(多元及結(jié)構(gòu))、探測信號的分析和處理(能量的積分、探測輸出的計數(shù)和計時)等方面提高其性能,減少誤報警。智能化系統(tǒng)是一個主要的方向,它不是分別、孤立地反映各種物理量和狀態(tài)的變化,而是利用各種探測技術(shù)的互補性,和它們之間的相關(guān)性及探測過程變化的特征去分析和判定,從而得出真實的探測結(jié)果。這樣的系統(tǒng)采用人性化的設(shè)計,具有模仿人思維方法的分析和判斷功能,如模擬量報警系統(tǒng)就是通過分析各種探測數(shù)據(jù)之間的關(guān)系(時間、頻度、速率、次序、空間分布等)來作出是否報警的判定。運動探測中的自適應(yīng)系統(tǒng)不是簡單地設(shè)定閥值,而是把各種環(huán)境因素綜合起來作為背景,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行目標(biāo)的分析,來減少誤報警。智能化是一個與時俱進(jìn)的概念,在不同的時期和不同的技術(shù)條件下有不同的含義,安防系統(tǒng)的智能化可以理解為:實現(xiàn)真實的探測、圖像信息和特征的自動識別,系統(tǒng)聯(lián)動機構(gòu)和相關(guān)系統(tǒng)之間準(zhǔn)確、有效、協(xié)調(diào)的互動。
以圖像技術(shù)和特征識別技術(shù)為基礎(chǔ),直接對目標(biāo)進(jìn)行分析是一種有效的探測手段。在監(jiān)視器上觀察圖像是最基本和原始的探測方式,如能對圖像進(jìn)行動態(tài)分析,實現(xiàn)目標(biāo)的識別(自動的識別)、運動的分析、并構(gòu)成多維的探測,視頻技術(shù)將是真實的空間探測手段,是不需要復(fù)核或與復(fù)核融為一體的探測手段。特征識別本身就是一種探測,它可以用于空間或周界防范。特征識別、特征與載體的同一性的認(rèn)證就是目標(biāo)識別,理論上是可實現(xiàn)無誤報警的探測技術(shù)。利用它可以構(gòu)成許多方式的防入侵系統(tǒng)。因此,目標(biāo)探測技術(shù)的完善、產(chǎn)品的實用化是安防技術(shù)的一個重要的課題,可以預(yù)見,視頻技術(shù)和特征識別技術(shù)將從原理和形態(tài)上改變探測技術(shù)的面貌,安防系統(tǒng)將從物理量探測到轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕?biāo)探測,從入侵目標(biāo)探測轉(zhuǎn)變?yōu)槿肭诌^程的探測。新探測器件和技術(shù)的研究,包括新的探測元、新的成像方法,以實現(xiàn)運距離的、非接觸的、在各種隱蔽環(huán)境下對隱蔽目標(biāo)的探測,是應(yīng)予注意的課題。各種新的成像技術(shù),如毫米波成像、紅外成像等,將把視頻監(jiān)控從可見光的范圍擴(kuò)大到不可見光的范圍,把對幾何圖像的分析擴(kuò)展到對光譜、波譜、物譜圖像的分析。這些探測方式將為安全檢查和安全防范提供新的方法,開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域,也是探測技術(shù)研究的重要方向。
系統(tǒng)加固的新概念──安防技術(shù)探測、監(jiān)控的目標(biāo)是具有反探測、反監(jiān)控能力、并能對系統(tǒng)發(fā)動攻擊的人。所以,在設(shè)計安防產(chǎn)品和構(gòu)筑安防技術(shù)系統(tǒng)時,必須采用適當(dāng)?shù)氖侄蝸砑庸套约?。同時,應(yīng)用場所、環(huán)境和目的對其也提出了高可靠性的要求,這是安防技術(shù)有別于其它技術(shù)系統(tǒng)的特點。目前的加固技術(shù)主要是在二十年前的技術(shù)基礎(chǔ)和系統(tǒng)模式上形成的,它局限于物理層的防護(hù),重點在于設(shè)備和系統(tǒng)的防破壞,它適應(yīng)于封閉性和介質(zhì)的專用系統(tǒng),對于許多新的系統(tǒng)模式和應(yīng)用方式則無法實現(xiàn)。因此,必須建立新的加固概念和方法。所謂新的概念是指不僅要抗拒探測目標(biāo)對系統(tǒng)的直接攻擊、物理上的破壞,還要防止對系統(tǒng)功能設(shè)置、參數(shù)、狀態(tài)的非法改變,防止非法的獲得,改變和擴(kuò)大對系統(tǒng)的權(quán)力;提高探測響應(yīng),變被動防護(hù)為主動防護(hù);加固不只是對系統(tǒng)的技術(shù)環(huán)節(jié),而是對安防的整體過程;加固與系統(tǒng)防護(hù)結(jié)合,提高總體的抗沖擊能力。加固技術(shù)是安防系統(tǒng)監(jiān)控功能的主要內(nèi)容,當(dāng)前安防技術(shù)面對高科技犯罪的挑戰(zhàn),有效的加固技術(shù)和系統(tǒng)監(jiān)控是應(yīng)對挑戰(zhàn)的有力武器。
新的系統(tǒng)模式的研究,隨著安防技術(shù)的普及和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展,已出現(xiàn)而且還會出現(xiàn)一些新的系統(tǒng)模式。這些系統(tǒng)突破了安防系統(tǒng)專用性和局域性的特征,表現(xiàn)為開放的、可擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)形態(tài),它可能以公共的信息網(wǎng)絡(luò)為通信平臺,或可能與其他社會服務(wù)功能結(jié)合在一起,這就要求加強系統(tǒng)模式的研究,加強各種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、資源管理及安全性(包括加固技術(shù))的研究,開展各種系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境,建設(shè)和管理方法的研究。每一種新的系統(tǒng)模式將意味著一個新的應(yīng)用領(lǐng)域,它要滿足應(yīng)用環(huán)境的要求和特點,也可能是構(gòu)筑在其他技術(shù)系統(tǒng)上的系統(tǒng)??傊?,系統(tǒng)的研究將會帶動安防產(chǎn)品的開發(fā),拓展其應(yīng)用,特別是推動安防走上社會服務(wù)業(yè)的方向。
注意與相關(guān)技術(shù)的融合,形成安防的主導(dǎo)(核心)技術(shù)和主流產(chǎn)品。當(dāng)今,技術(shù)的融合是個大趨勢,在信息技術(shù)這個箭頭技術(shù)的帶動下,許多不同的專業(yè)都在向著一個目標(biāo)發(fā)展,許多學(xué)科和技術(shù)走上異途同歸的路。多種技術(shù)可能一個共同的關(guān)鍵點上實現(xiàn)突破,如現(xiàn)代信息技術(shù)將是計算機技術(shù)、通信技術(shù)和電視技術(shù)融合的產(chǎn)物,圖像壓縮是HDTV、多媒體、大容量通信共同解決的關(guān)鍵。從不同的角度可以規(guī)劃出同一個產(chǎn)品,一種技術(shù)和產(chǎn)品在不同的技術(shù)體系中都有適當(dāng)?shù)奈恢?。同時,許多相關(guān)技術(shù)從其自身發(fā)展的要求,自然而然地提出了自已的安全解決方案,如信息安全、開放式服務(wù)系統(tǒng)的安全、智能建筑的安全等。安全防范已成為許多技術(shù)本源的內(nèi)容,在這樣的條件下,安防技術(shù)人員必須注意利用相關(guān)技術(shù)(現(xiàn)代通信、地理信息、生物特征識別、智能建筑與智能住宅、信息家電、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù))的成果,賦予它安防的特點,使之成為新的安防技術(shù)和產(chǎn)品。同時,注意安防系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的融合,與其他社會服務(wù)系統(tǒng)的融合。這里特別強調(diào)的是,注意數(shù)字視頻技術(shù)的發(fā)展,從中選擇幾個方向,作為安防技術(shù)的突破點。它將集探測、特征識別和圖像監(jiān)控于一體,解決安防系統(tǒng)中許多長期未能解決的難題,使許多模糊不清的概念得以明確,如誤報警、智能化等,從而成為全新概念的安防技術(shù)系統(tǒng)的核心技術(shù)。
安防系統(tǒng)的評價技術(shù)的研究,這是一個非常重要的課題,是保證安防行業(yè)規(guī)范和可持續(xù)發(fā)展,并獲得社會認(rèn)可的重要工作。評價涉及產(chǎn)品、技術(shù)、系統(tǒng)、服務(wù),包括功能、效果、質(zhì)量以及效益。建立完善的評價體系的前提是研究和完善風(fēng)險評估與安全策略規(guī)劃的技術(shù)及程序,確定安防系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo),這些課題是中國安防業(yè)長期忽視的問題,應(yīng)予以加強。
現(xiàn)在正在進(jìn)入一個全新的時代,這個時代將給我們帶來前所沒有的時空觀、信息觀,它的核心特征之一就是信息的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化,因此也稱為“數(shù)字化時代 ”。數(shù)字化時代的社會結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)活動、信息傳播、人際交流等都會發(fā)生前所沒有的變化,在社會公共安全領(lǐng)域?qū)霈F(xiàn)新的概念、新的需求,安全防范技術(shù)必須以全新的面貌去面對全新的社會和技術(shù)環(huán)境,對此必須在認(rèn)識上、技術(shù)上作好準(zhǔn)備。