機(jī)場周界安防技術(shù)應(yīng)用背景

　　機(jī)場航站區(qū)是飛機(jī)停泊的港口，飛行區(qū)周界則是飛機(jī)進(jìn)出港口途經(jīng)的港灣。要保障飛行的安全，除去飛機(jī)本身的因素，很大程度上便是要保障飛機(jī)停泊港灣的安全。近年來國內(nèi)機(jī)場陸續(xù)出現(xiàn)外來人員突破周界物理圍欄，闖入跑道或潛入飛機(jī)導(dǎo)致飛機(jī)遇險及人員傷亡的安全事故。凡事“預(yù)則立、不預(yù)則廢”，這些突發(fā)事故強(qiáng)烈凸顯了飛行區(qū)周界防范技術(shù)的重要性。隨著民航十二五的規(guī)劃實施提上日程，國內(nèi)民航機(jī)場新一輪的建設(shè)蓬勃發(fā)展，與之匹配的機(jī)場飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)建設(shè)也開始如火如荼。

　　機(jī)場安全防范系統(tǒng)的建設(shè)歷史

　　民航機(jī)場的安全防范系統(tǒng)主體一般都分為兩大塊：航站樓安防系統(tǒng)與飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)。在早期的機(jī)場建設(shè)中，各機(jī)場管理方都將航站樓安防系統(tǒng)列為關(guān)注重點并著重建設(shè)，而飛行區(qū)周界則大都通過物理周界圍欄結(jié)合人工及車輛巡邏方式防范，最多再配以簡易的閉路電視監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，整體而言周界安防處于簡單原始狀態(tài)。而隨著國內(nèi)民航交通的發(fā)展壯大，因為飛機(jī)數(shù)量增加及大機(jī)型廣泛采用，機(jī)場對多跑道的需求導(dǎo)致周界范圍擴(kuò)充，因旅客/貨運(yùn)吞吐量激增導(dǎo)致機(jī)場跑道和機(jī)坪面積成倍增加，同時因人力資源成本增加等諸多因素，在機(jī)場飛行區(qū)周界僅簡單的依靠人工+監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行管理已經(jīng)不堪重任，簡易的周界安防監(jiān)控配套技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足實際需求。在此情況下，飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)智能入侵探測技術(shù)的應(yīng)用顯得極為迫切，而其相關(guān)集成技術(shù)的發(fā)展近年也已推動與航站樓安全防范系統(tǒng)的綜合集成之勢。

　   國內(nèi)機(jī)場飛行區(qū)周界防范系統(tǒng)的典型案例

　　經(jīng)過近十年的發(fā)展，國內(nèi)主要的樞紐機(jī)場及一、二線機(jī)場都已經(jīng)應(yīng)用或正在準(zhǔn)備應(yīng)用各類型的周界安防智能入侵探測系統(tǒng)及與之相匹配的視頻監(jiān)控、廣播語音、輔助照明及安防報警集成系統(tǒng)。筆者參與建設(shè)過多個國內(nèi)大型機(jī)場安防系統(tǒng)，認(rèn)為在飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)建設(shè)上具典型意義的機(jī)場有如下三個：

　　廣州白云國際新機(jī)場：廣州白云國際新機(jī)場遷建工程安全防范系統(tǒng)工程于2003年5月進(jìn)入工程實施階段，于次年的6月份正式投入運(yùn)營。飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)為機(jī)場整體安防系統(tǒng)招標(biāo)內(nèi)容的一部分。新機(jī)場的飛行區(qū)周界總長30.5公里，由鋼制的柵欄以及跨越公路的4個飛機(jī)滑行橋組成，周界入侵探測報警系統(tǒng)主體采用的是振動電纜智能檢測技術(shù)輔以滑行橋位置的微波對射檢測技術(shù)。

　　昆明長水國際新機(jī)場：昆明長水國際新機(jī)場建設(shè)工程飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)作為獨立系統(tǒng)，于2011年上半年單獨招投標(biāo)并于當(dāng)年6月份進(jìn)入工程實施，于今年6月投入機(jī)場正式運(yùn)營。新機(jī)場的飛行區(qū)周界總長21.53公里，周界入侵探測報警系統(tǒng)主體采用的是振動電纜智能檢測技術(shù)輔以圍界磚墻部分的泄漏電纜檢測技術(shù)。

　　深圳寶安國際機(jī)場：深圳機(jī)場擴(kuò)建工程安防周界控制系統(tǒng)工程同樣作為獨立系統(tǒng)于2011年上半年單獨招投標(biāo)并于2011年6月份進(jìn)入周界一期工程實施，目前正處于二期工程的實施當(dāng)中。新機(jī)場擴(kuò)建工程周界長度共計永久圍界約14.5km和臨時圍界4.2km，永久周界入侵探測報警系統(tǒng)主體采用的是振動光纜智能檢測技術(shù)，臨時圍界采用振動電纜檢測技術(shù)。

　　機(jī)場周界安防系統(tǒng)綜合技術(shù)分析對比

　　上述三個機(jī)場中，廣州白云國際機(jī)場為國內(nèi)三大樞紐機(jī)場之一，2011年度旅客與貨運(yùn)吞吐量分別達(dá)4504萬及約118萬噸，旅客吞吐量2011年僅次于首都國際機(jī)場。昆明巫家壩老機(jī)場2011年度旅客與貨運(yùn)吞吐量分別達(dá)2227萬及約27.2萬噸，旅客吞吐量2011年排名第7，值得一提的是昆明長水國際新機(jī)場于2012年6月正式轉(zhuǎn)場運(yùn)營，新機(jī)場定位為面向東南亞、南亞和連接歐亞菲的門戶樞紐機(jī)場，從規(guī)模及定位上已名列國內(nèi)第4大航空樞紐機(jī)場。深圳寶安國際機(jī)場2011年度旅客吞吐量與貨運(yùn)量分別達(dá)2824萬及約82.8萬噸，旅客吞吐量2011年排名第6。

　　從上述各機(jī)場的旅客及貨運(yùn)吞吐量數(shù)據(jù)統(tǒng)計得知，上述三個機(jī)場無論是規(guī)模及實際定位均在國內(nèi)十大機(jī)場之列，因而其飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)所選用的入侵報警探測技術(shù)系統(tǒng)在國內(nèi)機(jī)場的建設(shè)上具有很大程度的代表性，這也是筆者選用其來進(jìn)行比較的原因。

　　三大機(jī)場智能入侵探測系統(tǒng)對比

　　廣州機(jī)場及昆明機(jī)場所采用的智能入侵探測均基于振動電纜檢測技術(shù)，檢測靈敏度高，兩者均可通過軟件根據(jù)實際應(yīng)用效果和誤報率遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)現(xiàn)場控制器的檢測靈敏度。其中略有區(qū)別的是振動電纜智能檢測技術(shù)發(fā)展到今天，昆明機(jī)場的振動電纜檢測系統(tǒng)依托廠商的專利技術(shù)可將入侵探測定位精確到3米以內(nèi)，而廣州機(jī)場的老版振動電纜檢測產(chǎn)品設(shè)計只是支持全防區(qū)報警。昆明機(jī)場飛行區(qū)周界磚墻部分的防范除物理圍欄外輔以埋設(shè)成熟的泄漏電纜檢測技術(shù)，通過軟件特殊算法可準(zhǔn)確建立報警臨界曲線，并有效的提高檢測入侵概率，在常見各種地形均可適用。廣州機(jī)場微波檢測技術(shù)易于安裝，但因其安裝高度一般在1.2米左右，更適用于墻頭、橋梁等安裝位置。(注：廣州機(jī)場在2012年10月份招標(biāo)的第三跑道臨時周界安防系統(tǒng)仍然采用振動電纜檢測技術(shù))

　　深圳機(jī)場采用的智能入侵探測基于振動光纜檢測技術(shù)，技術(shù)成熟、檢測準(zhǔn)確度及靈敏度很高，同樣可遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)系統(tǒng)檢測靈敏度，可通過軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)并判斷過濾非報警事件，在實際應(yīng)用中使用效果良好并表現(xiàn)穩(wěn)定。

　　三大機(jī)場無論是基于振動電纜還是振動光纜檢測技術(shù)，其實施都有一個共同特點，安裝簡單，均可充分利用機(jī)場現(xiàn)有或新建堅固的鋼制柵欄，對施工難度要求低，易于施工，后期的現(xiàn)場維護(hù)也簡單易行。如圖1為基于振動光纜或電纜的標(biāo)準(zhǔn)安裝方式(圖中加粗綠色線為檢測光纜或檢測電纜)。[nextpage]

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)對比

　　廣州機(jī)場及昆明機(jī)場周界視頻監(jiān)控系統(tǒng)均采用了模擬視頻矩陣技術(shù)。如果說2003年廣州白云機(jī)場建設(shè)時安防系統(tǒng)的主流技術(shù)仍然為模擬視頻矩陣技術(shù)可以理解，但時至2011年數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)日趨成熟，且全國各大機(jī)場均廣泛應(yīng)用的情況下，昆明機(jī)場仍然堅持采用模擬視頻矩陣技術(shù)，值得其它機(jī)場管理者和廠家思考。模擬視頻矩陣技術(shù)多年前已發(fā)展成熟，其突出的特點就是無編碼壓縮，圖像清晰， PTZ控制靈活幾乎無延時，搖動云鏡跟蹤迅捷，這也是許多交警項目中模擬矩陣系統(tǒng)仍廣泛使用的主要原因。

　　深圳機(jī)場采用的是前端模擬攝像機(jī)+編碼器的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這是目前大型數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的主流結(jié)構(gòu)模式，相對于純數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，它將前端與編碼器分開，降低了系統(tǒng)維修風(fēng)險，提高了前端布線的靈活性。模擬攝像機(jī)與編碼器技術(shù)均發(fā)展多年、先進(jìn)成熟，無論是攝像機(jī)或編碼器任何故障，均可快速維修更換并恢復(fù)系統(tǒng)正常使用。

　　雖然數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實時視頻及PTZ控制有延時，但編解碼優(yōu)化及網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)讓延時控制在200ms 水平，控制攝像機(jī)跟蹤周界移動目標(biāo)已現(xiàn)實可行，特別利用預(yù)置位的自動調(diào)用，確保了報警時的快捷響應(yīng)。當(dāng)然數(shù)字化時代對于網(wǎng)絡(luò)的依賴依然需設(shè)計和實施對其進(jìn)行謹(jǐn)慎處理，并充分考慮網(wǎng)絡(luò)帶寬的冗余量，避免因網(wǎng)絡(luò)擁擠帶來使用不暢的不利影響。

　　廣播及語音呼叫系統(tǒng)對比

　　廣州機(jī)場采用的是模擬廣播技術(shù)，智能入侵探測系統(tǒng)確認(rèn)報警后聯(lián)動觸發(fā)廣播功能，通過現(xiàn)場控制主機(jī)附帶控制板上的語音芯片向為現(xiàn)場功放輸出語音告警信號，對前端闖入者進(jìn)行警告威懾，同時報警軟件通過軟件平臺向報警工作站音箱播放報警音和顯示告警緊急狀態(tài)，提示值班人員進(jìn)行干預(yù)處理。但是因早期設(shè)計對需求理解不同，廣州機(jī)場一期周界報警系統(tǒng)廣播系統(tǒng)僅能實現(xiàn)預(yù)錄語音警告廣播，無法實現(xiàn)值班人員對前端喊話。但機(jī)場管理方意識到這個實用功能的缺位，在隨后2008年的聯(lián)邦快遞轉(zhuǎn)運(yùn)中心周界建設(shè)中通過對系統(tǒng)設(shè)置音視頻同步切換矩陣將此問題進(jìn)行了修補(bǔ)。

　　昆明與深圳機(jī)場的廣播系統(tǒng)均采用了數(shù)字化公共廣播系統(tǒng)技術(shù)，從實用經(jīng)濟(jì)的思想出發(fā)，語音廣播及警告廣播系統(tǒng)設(shè)計在功能上相互獨立，在設(shè)備上有機(jī)結(jié)合。數(shù)字化廣播系統(tǒng)不僅可以提供公共區(qū)域語音廣播功能，并可按照功能的有關(guān)要求進(jìn)行警告廣播、預(yù)錄報警音及人工選通廣播呼叫，還可以根據(jù)用戶需要提供全區(qū)域的廣播中呼叫功能，各種廣播音量可以通過軟件進(jìn)行自由調(diào)整。

　　相比較模擬與數(shù)字廣播，從功能多用性的角度出發(fā)，飛行區(qū)周界數(shù)字化的廣播語音技術(shù)將提供給業(yè)主更多的功能選擇。

　　燈光照明輔助系統(tǒng)對比

　　廣州機(jī)場與昆明機(jī)場的燈光輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能的實現(xiàn)方式相同：1)在白天或照度足夠的情況下，利用光控開關(guān)切斷圍界柵欄上的照明燈光供電控制回路，即使報警也不會打開照明;2)在黑夜或照度不夠的情況下，報警觸發(fā)照明控制繼電器回路，將對應(yīng)報警發(fā)生的防區(qū)照明打開。兩者的區(qū)別是昆明機(jī)場可利用防區(qū)精確的3米定位技術(shù)準(zhǔn)確有效的控制照明燈光打開范圍。

　　深圳機(jī)場的燈光輔助照明系統(tǒng)的實現(xiàn)功能過程與其它兩大機(jī)場類似，唯一的不同點在于根據(jù)用戶的需要，一旦照度不夠，系統(tǒng)將自動將整個圍界的全部照明輔助燈光打開。此外，根據(jù)深圳機(jī)場用戶的特殊要求，通過筆者所在公司自行開發(fā)的軟件及硬件控制模塊還能提供給用戶現(xiàn)場自由控制照明開關(guān)的功能，一旦用戶因現(xiàn)場巡邏或特殊需要打開某一防區(qū)的照明，可手動現(xiàn)場控制燈光開關(guān)。

　　報警集成平臺的對比

　　三大機(jī)場無一例外，都通過安防集成平臺將其子系統(tǒng)模塊進(jìn)行有機(jī)集成，實現(xiàn)了完整的入侵報警監(jiān)測控制、電子地圖管理、防區(qū)布撤防、視頻監(jiān)控及錄像回放功能一體化。無論是模擬視頻矩陣或是數(shù)字視頻系統(tǒng)、無論是模擬廣播或是數(shù)字廣播系統(tǒng)或輔助照明系統(tǒng)，在報警集成平臺及其客戶端工作站上均可實現(xiàn)各子系統(tǒng)功能，同時并不影響各子模塊系統(tǒng)的功能及運(yùn)行獨立性。

　　機(jī)場的安防集成是行業(yè)的發(fā)展趨勢，子系統(tǒng)的獨立可靠運(yùn)行及功能實現(xiàn)是前提，但將各子系統(tǒng)的充分集成，實現(xiàn)預(yù)案的功能聯(lián)動，給用戶的使用及管理帶來效率和便利，并極大降低了操作管理的工作強(qiáng)度，減少了項目運(yùn)營的人力資源投入，從而實現(xiàn)真正的智能化周界入侵探測報警系統(tǒng)管理，達(dá)到了1+1>2的效果。

　　系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜性對比

　　廣州機(jī)場與昆明機(jī)場采用的模擬視頻矩陣技術(shù)，入侵探測技術(shù)傳輸控制信號亦采用的是模擬控制信號傳輸，通過這種方式進(jìn)行系統(tǒng)的組建，需要大量的傳輸控制設(shè)備，譬如點對點光端機(jī)，而后臺為保證視頻數(shù)字錄像及回放和報警信號處理，對應(yīng)前端也需要數(shù)量極大的轉(zhuǎn)換控制設(shè)備，如矩陣、DVR或存儲陣列、視頻分配器、串口服務(wù)器、光端機(jī)等等，需占用較多室內(nèi)機(jī)柜，如昆明機(jī)場安防周界控制中心就占用了約10個標(biāo)準(zhǔn)柜。

　　深圳機(jī)場采用全數(shù)字化的雙環(huán)網(wǎng)傳輸架構(gòu)，無論燈光/PTZ控制信號、廣播信號或是視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過室外控制機(jī)箱本地的編碼器數(shù)字化后上傳至本地環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，各室外控制機(jī)箱中的環(huán)網(wǎng)交換機(jī)彼此通過光纖連通直至環(huán)通到控制中心設(shè)備機(jī)柜，最終環(huán)路上所有視頻及燈光/PTZ控制、廣播信號均只需通過一個設(shè)置在控制中心機(jī)房的環(huán)網(wǎng)交換機(jī)即可全部上傳到控制中心進(jìn)行切換控制，這種結(jié)構(gòu)極大的節(jié)省了后臺機(jī)柜的占用數(shù)量，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了本地維護(hù)設(shè)備的數(shù)量。如深圳機(jī)場二跑道擴(kuò)建周界工程全部的控制中心機(jī)柜設(shè)備(含磁盤陣列存儲)，沒有超過2個標(biāo)準(zhǔn)柜。其基本環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示：

　　周界安防系統(tǒng)的室外特性及建設(shè)關(guān)注重點

　　眾所周知，機(jī)場具有面積大、空曠的特點，飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)主要建設(shè)內(nèi)容均在室外，系統(tǒng)24小時都要面臨各種嚴(yán)酷室外氣候考驗，而其中最令建設(shè)者揪心也最考驗工程施工質(zhì)量的便是室外防雷接地工程。

　　飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)工程施工首先需保證的是室外機(jī)箱、室外監(jiān)控立桿可靠接地，按照周界設(shè)計要求，嚴(yán)格執(zhí)行接地電阻測試，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定接地電阻要求。其次攝像機(jī)等外露設(shè)備需進(jìn)行立桿設(shè)置避雷針，電源、控制及視頻信號接避雷器避免二次引雷傷害。

　　良好的防雷接地工程將會為后期的維護(hù)工作節(jié)省大量的資源，尤其是在雷擊頻繁區(qū)域。

　　結(jié)語

　　機(jī)場的飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)是投入大、系統(tǒng)復(fù)雜、需長期維護(hù)的大型集成型工程項目。在項目的招投標(biāo)階段用戶不僅需要考慮節(jié)省資金投入，更應(yīng)因地制宜，選擇合適的技術(shù)與系統(tǒng)。正如我們在前面文章中論述所表達(dá)的，技術(shù)首先是服務(wù)于管理的需求與思路，超越了需求的技術(shù)是浪費，而無法滿足需求的先進(jìn)技術(shù)成為擺設(shè)，最終也是投資的浪費。

　　在機(jī)場飛行區(qū)周界安防系統(tǒng)的功能需求調(diào)研階段，用戶應(yīng)充分考慮機(jī)場本地的實際環(huán)境，選用適合于現(xiàn)場環(huán)境的防范檢測技術(shù)，而不是一昧的追求先進(jìn)。尤其是對于機(jī)場這種大范圍大面積大跨度的項目，風(fēng)力、溫濕度、雨霧及雷電、地質(zhì)條件、土壤等環(huán)境條件，都影響著入侵探測系統(tǒng)的可靠運(yùn)行及功能實現(xiàn)。

　　不同的機(jī)場有不同的定位，有不同的管理思路和運(yùn)營流程，選擇有經(jīng)驗的設(shè)計師和集成商是周界項目建設(shè)的保障?？傊瑳]有絕對技術(shù)先進(jìn)的周界技術(shù)，只有比較合適可靠的周界系統(tǒng)!