[科普中国]-电子围栏

简介

电子围栏是目前最先进的周界防盗报警系统，它由电子围栏主机和前端探测围栏组成。电子围栏主机是产生和接收高压脉冲信号，并在前端探测围栏处于触网、短路、断路状态时能产生报警信号，并把入侵信号发送到安全报警中心；前端探测围栏由杆及金属导线等构件组成的有形周界。通过控制键盘或控制软件，可实现多级联网。电子围栏是一种主动入侵防越围栏，对入侵企图做出反击，击退入侵者，延迟入侵时间，并且不威胁人的性命，并把入侵信号发送到安全部门监控设备上，以保证管理人员能及时了解报警区域的情况，快速的作出处理。

电子围栏的阻挡作用首先体现在威慑功能上，金属线上悬挂警示牌，一看到便产生心理压力，且触碰围栏时会有触电的感觉，足以令入侵者望而却步；其次电子围栏本身又是有形的屏障，安装适当的高度和角度，很难攀越；如果强行突破，主机会发出报警信号。

电子围栏的发展来自欧美，现代的电子围栏来源于澳州，电子围栏分为安防电子围栏和畜牧业电子围栏和动物园专用电子围栏。在中国已获得广泛应用，已经成功应用于奥运会、世博会、国家电网等重大项目，成为周界报警领域的主要产品。2008年，电子围栏国家标准颁布，其标准号为:GB/T7946-2008。1

主要功能1、具有完整、明确分界的高压脉冲电子围栏、静电感应围栏、具有强大的阻挡作用和威慑作用。

2、具有误报率极低的智能报警功能。

3、备有报警接口，能与其它的安防监控系统联动，提高系统的安全防范等级。

4、电子围栏具有“防御为主，报警为辅”的显著特点。

组成电子围栏系统主要由电子围栏主机、前端配件、后端控制系统三大部分组成。通常，电子围栏主机一般安装在室外的不锈钢防雨箱中，沿着原有围墙（例如砖墙、水泥墙或铁栅栏）安装，脉冲主机亦通常在室外，通过信号传输设备将报警信号传至后端控制中心。

电子围栏设计用于在人或动物触摸时创建电路。 称为功率激励器的部件将功率转换为短暂的高压脉冲。 电源激励器的一个端子沿着连接的裸线释放大约每秒一次的电脉冲。 另一个端子连接到植入地球的金属棒，称为接地棒或接地棒。 在脉冲期间接触电线和地球的人或动物将完成电路并将导致脉冲，引起电击。 冲击的影响取决于电压，脉冲的能量，接收者与篱笆和地面之间的接触程度以及电流通过身体的路径; 它可以从几乎不明显到不舒服，到达痛苦甚至致命状态。

应用范围电子围栏以其独特的性能，被广泛应用于变电站、电厂、水厂、工厂、工业重地、工矿企业、物资仓库、住宅小区、别墅区、学校、机场、水产养殖及畜牧场所、政府机构、重点文物场所、军事设施、监狱、看守所等有围墙及需要围墙的场所。

优点1、电子围栏主机采用了先进的“阻挡为主，报警为辅”的周界安防理念，集“威慑、阻挡、报警、安全”于一身。

2、独特的触网探测技术使电子围栏真正实现触网、短路、断路三种报警模式。

3、由微处理器控制具有高度可靠性，键盘操作简单方便。

4、先进的脉冲高压输出功能：周界每条线都有电击，使周界电子围栏无懈可击。强力阻挡形成物理屏障，能延迟入侵时间，为安全防范争取主动。

5、误报率极低，先进的报警原理，抗干扰能力强，报警准确，克服了红外、微波、静电感应等的技术缺陷，周界各种绝缘子均为防水设计，保证系统在能报警的同时，不受气候、植物、小动物等因素的影响。

6、无盲区、无死角，周界电子围栏可随地形的起伏架设，大门口、拐角均可安装。

7、安全可靠，系统采用高电压、低能量的设计思路，对人体不会构成生命危害。

8、高低压可转换模式：用户可以根据不同的需求自由切换模式。白天或有人员在围栏附近作业时切换到 低压模式，可使前端围栏的脉冲打击力度降低；在夜间或需要高警戒时间，可以恢复到高压脉冲模式。现许多电子围栏主机都具备了设置切换时间后，机器自动切换高低压的功能。

9、可以利用手机短信进行远程布防、撤防操作。

10、有联动输出接口，可与监视器、报警中心实现联动功能。也可实现网络计算机监控。

11、配有订做的蓄电池，能在停电的情况下继续工作，来电后自动转换成220V供电。

12、电子缆线作为周界围栏的一部份，因此可降低建筑工程成本减少投资。

13、电子围栏还具有外形美观、安装维护方便、操作简单，不受地形限制，成本较低等优点。2

发展历史电子围栏的演变，大致经历了三个阶段：

(1)第一阶段：电子围栏最早起源于英国英格兰的流动牧场，牧人为了放牧的需要，拉一根导线，通上直流电，就形成简单的电子围栏，使牲畜在一定范围内活动。 战后在欧洲，牧业在农业中的比重是很高的，大量的牧业市场需求促进了“电子围栏”的开发和推广。牛羊等遇到“电子围栏”的电击阻挡而退回，很好地起到“牧羊人”的作用，同时也防止圈外的大型动物或猛兽跑进来，对当时的牧业发展起到了较大的促进，在一些畜牧业比较发达的国家仍然在发挥着较大的作用。

(2)第二阶段：随着整个“电子围栏”行业的发展和深入，产品附件和种类越来越多，90年 代中后期具有阻挡和报警功能的智能型周界安防报警系统，开始专业用于社会公共安全领域，它具有断路、短路、失电报警功能同时又秉承了电子围栏的安全阻挡功能。该产品充分考虑了人的主动性和智慧性，能准确判断出无意触摸、蓄意破坏、非法闯入等各种情况，是现周界安防项目的比较好的选择。

(3)第三阶段：随着人们对产品性能和功能的要求越来越高，产品需要更加人性化，具有更多功能的产品开始出现。第二阶段的产品输出脉冲电压恒定，这样当周界的长短出现变化时，前端的电压会随着周界的长度出现过高或过低的现象;同时当产品安装在围墙较低的别墅或小区时，白天会出现误击到小孩或附近工作人员的现象。基于以上问题，现出现了可以调节输出 电压和可以设定高压模式、安全模式切换功能的更先进的产品，当切换到安全模式时，手触摸电子线缆无电击感觉，但如果被破坏，仍然会发出报警信号。同时，这一阶段的产品还有的具有遥控操作、远距离操作等功能，为产品大规模地应用于别墅、小区提供了更好的产品。

(4)第四阶段：随着安防行业物联网的逐步深入，绝大部分周界报警系统仍停留在前端报警和单一设备的控制管理之上，存在无法进行联动的缺陷，致使安防系统处于“分散管理”的状态。由此网络电子围栏应运而生，其主要节点设备全网络电子围栏主机、智能控制终端和管理软件都可直接接入以太网，用户通过网络即可监管电子围栏，实现信息实时传递、数据交互和远程监管的功能需求。第四阶段产品的网络化与集成化程度达到了较为成熟水平，且具有方案灵活、施工简便、成本节省、传输稳定的特点。

(5)第五阶段：在脉冲电子围栏行业蓬勃发展的当下，却有着两个致命的技术弊端困扰着行业从业人员多年：单线触网不报警和旁路跨接不报警，为用户带来了安全隐患。市场需求催生了创新的周界安防产品，第五阶段脉冲电子围栏产品在全网络基础上，采用Smart DEC智能算法（全称“防等电位破解技术”），解决了市场上电子围栏产品旁路不报警的技术漏洞。实现了单线触网报警、旁路报警、短路报警、断线报警4种报警模式，全面提升了电子围栏的安全性能，电子围栏技术发展及应用进入了下一个里程碑时代。3

发展趋势网络化现绝大部分周界报警系统还停留在前端报警和单一设备的控制管理之上，如要实现跨地域远程控制及理，必须依托第三方报警系统进行集成。但是提供报警系统的厂商可能无法提供开放协议和接口，也就难以形成统一集成平台，致使本应统一筹划的安防系统变成了“分散管理”的系统。

特别是电子围栏系统，其不仅需要实现报警，还要通过高压脉冲起到阻挡、威慑等作用。因此当其与其它安防系统进行联动时，绝大部分电子围栏系统只能基于开关量信号的交互，以及警情的就地查看。而无法实现远程实时了解电子围栏系统的工作状态，更不能远程调配脉冲电子围栏的工作参数。

随着安防行业迈入网络化，据市场反馈，网络安防产品的需求持续走高，作为网络安防产品的新军——网络电子围栏也将凭借其成熟的系统技术和顺应市场的价格体系，完成电子围栏网络化大潮的技术革新，既满足用户现实需求，又填补市场的空白。

网络电子围栏网络电子围栏种结合了传统电子围栏技术与网络技术，其终端控制机可通过网络传送信息到Web服务器。用户可直接用浏览器观看Web服务器上的报警信息，授权用户还可设定系统配置。

网络电子围栏的总体架构体系从下往上可分为物理层、传感层、控制层、网络层、应用层共五层结构。

1、物理层

最新的安防理念“阻挡为主，报警为辅”，颠覆了传统的安防系统以“报警为主”的概念，是当下技防技术的发展趋势，监控摄像头，被动红外探测、主动红外对射等等，都可以记录犯罪行为，且都可发出报警信号，却不能有效制止违法犯罪行为，而采用电子围栏前端系统即可解决此类问题，通过安装在围墙周界的电子围栏可有效增加围墙高度，并在围栏上接入非致命高压脉冲，对入侵者形成物理阻挡和电打击，有效的威慑入侵者，阻止入侵行为的发生。

2、传感层

网络电子围栏系统前端传感器，电子围栏控制主机是产生和接收高压脉冲信号的设备，在脉冲电子围栏前端处于触网、短路、断路状态时能产生报警信号，并把入侵信号发送到网络电子围栏控制层，其构成传感层。通过BI-polar两极化专利设计，使电子围栏控制主机输出到围栏前端的全部导线都带有高压脉冲输出和报警检测功能。

3、控制层

周界安防系统往往需要管理很大的范围，以及许多前端报警设备，为提高系统工作效率，需具备集中管理功能。根据周界安防系统特点，优先采用Modbus数据总线技术，对前端传感器层设备进行整合和管理控制，实现布撤防、工作模式调节、报警信号分析处理、管理控制和信号网络上传等功能。

4、网络层

随着“平安城市”和“智慧城市”理念的提出，具有网络管理功能的电子围栏系统越来越受用户的青睐。对应用户的不同需求支持局域网、广域网、Internet等多种网络结构。为系统设备提供网络通讯支持的基础，实现前端报警设备信息传输。

5、应用层

系统业务应用层主要提供系统的功能模块，如电子围栏远程控制、报警联动处理和其他安防系统接入功能。通过与其他系统的整合，可以对监控现场的周界、楼宇、消防设备进行实时监控，实时处理报警信号，如有入侵行为发生，联动视频设备进行录像抓拍取证，并进行声光警示，同时提醒远程工作人员进行处理，以保障前端监控现场安全。此外系统应提供开放式的系统接口，可实现与其他安防系统的扩展。

远程管理1、实现远程控制及管理

可以通过控制中心可调控客户服务器结构，配置多级工作站点权限管理，无论在何时何地，采用TCP/IP或局域网无死角的管理多级工作站点的报警警情，实现移动的安全警戒和管理;还可以通过远程电话控制系统，以拨打电话或发送短信的形式实现对电子围栏系统进行远程控制及管理，随时随地查询电子围栏系统的工作状态。

2、人性化管理

可以通过控制中心系统管理来自所有分站点的警报，以便处理警情。根据时间计划表来设定系统运行、报警指示和行动计划，系统会按照预定计划表执行运行计划，可以通系统的报警窗口和站点地图，监控和处理系统所有的警报检索和报告储存系统信息。

3、数据化操作系统

对电子围栏系统而言，需要一个数据化的系统操作从而更有效的来判断系统的稳定性及安全性。例如：报警输出方式的编程;查看及连续可调的输出脉冲电压技术(0-100%);输出脉冲调控技术(1-10s);报警响应时间调控技术(1-10脉冲);报警信息记录功能;远程布防、撤防管理功能。

4、拥有强大的系统集成平台

安防系统要建设成为一个安防综合信息管理平台，所有的报警系统必须要实现系统集成，电子围栏系统必须具备集成控制的条件，例如：具备输入、输出控制连接;必须具备RS-232接口和电话接口;拥有多个GBUS通讯及LocalBus通讯和LocalBus/GBUS通讯选择器;能够支持多台局部总线设备;可控制200个以上防区通信接口并能储存92000条信息记录的数据库;拥有10M/Base以太网接口及以太网控制器。4

报警原理1、电子围栏主机工作原理 脉冲发生器(主机)通电后发射端口向前端围栏发出脉冲电压，时间间隔大约1.5秒发射1次，脉冲在围栏上停留的时间大约0.1秒，前端围栏上形成回路后把脉冲回到主机的接收端口，此端口接收反馈回来的脉冲信号;同时主机还会探测两个发射端之间的电阻值。如果前端围栏遭到破坏造成断路或短路，脉冲主机的接收端口接收不到脉冲信号或两个发射端之间的电阻太小，主机都会发出报警。

2、 围栏的报警 通过电子围栏的工作原理可知，无论脉冲主机处于什么样的电压工作状态，当围栏遭到破坏，接受端口无法收到脉冲信号，脉冲主机则会报警;同样，当两根电子缆线之间短路时，电阻非常小，脉冲主机也会报警。

防区划分电子围栏脉冲探测器控制长距离周界，保安人员要花费较长的时间才能找到事故发生地点，无法及时处理。因此如何进行防区划分非常必要。

设计与安装1、电子围栏的设计根据不同的安全等级，配置合适的能满足要求的电子围栏。通常把安全等级分为三级：

（1）具有威慑性—整个周界设一个防区，如安装在墙顶上的4线系统。具有阻挡报警和威慑作用。

（2）中等安全级。每一防区长度不大于300米，大于300米的应分成多个防区。

（3）高等安全级。每一防区长度定在100米之间，整个围栏分成多个防区。每个防区都具有各自独立的触发报警器，可指示报警所在防区。报警输出通常和CCTV、红外对射、射灯，报警器等其他安防系统联动。 在实际使用时，每一防区的长度应根据长度、地形和经济需要设定。

2、电子围栏的安装按其在现场的安装位置，分为独立式，附属式和墙顶式三种基本安装形式。

独立式电子围栏，直接架设在地面上。其高度约2米左右，一般安装10-12根线缆。考虑到设备和人身安全，要求在独立式电子围栏的一侧或两侧，安装不低于1.2m的防护墙或围墙。其间的净空距离应不小于1m。使独立式电子围栏正常工作部位处于一个公众通常难以接近的封闭区域内。

附属式电子围栏附属在围墙上，附属式电子围栏主要用在有较高安全级要求而不占用外围土地的场合。对现有围墙有三点要求。一是围墙应有足够的牢度，能承受电子围栏的张力和压力。二是围墙的高度应不低于2m。三是围墙的网孔必须小于50mm，以免人手伸入，触及附属在墙内侧的电子围栏。墙顶式电子围栏，在中国较为普及，架设在现有围墙的顶部上方或侧方。可以垂直安装或倾斜一定的角度安装。电子围栏的高度为0.8m左右。5