入侵报警系统的组成(提供入侵报警系统产品与方案原理）

       入侵报警系统、出入口控制系统和视频安防监控系统等构成对场所（公共场合、生产园区、办公场所、住宅小区）的技术防范系统。入侵报警系统是利用传感技术和电子信息技术，探测并指示非法人侵或试图非法入侵设防区域的行为、处理报警信息、发出报警信号的电子系统或网络。入侵报警系统的核心作用是保障安全，在即将发生危险前提前告知，或发生危险后及时处理，将损失降到最低。入侵报警系统在整体的安防体系中起到至关重会的作用。

      传统的入侵报警系统一般由前端报警探测器、信号传输介质和终端的管理及控制部分组成，如图3-1所示。

图3-1入侵报警系统

a）组成框图b）周界入侵报警系统示意图

       常用的安防系统的前端设备有红外探测器、微波探测器、振动探测器、泄漏电缆探测器以及门磁探测器、烟感探测器和气体泄漏探测器等。传统探测器易受树叶、虫鸟等因素的干扰，且缺乏有效的追溯手段。近年来，基于智能摄像机和热成像摄像机，根据视频图像分析和热属性分析的智能探测器颇受用户喜爱。而新型的雷球联动周界方案则进一步提高了探测范围，加强了入侵防范预警机制。下面对小区安全防范中常见的探测器进行介绍。

       红外探测器是一种辐射能转换器材，它主要通过红外接收器将收到的红外辐射能转换为便于测量或观察的电能和热能。根据能量转换方式不同，红外探测器可分为光子探测器和热探测器两大类，即平常所说的主动式红外对射探测器和被动式红外探测器。

（1）主动式红外对射探测器工作原理

主动式红外对射探测器又称为光束遮断式感应器，由一个发射器和一个接收器组成，其组成示意图如图3-2所示。

图3-2主动式红外对射探测器组成示意图 

        发射器内装有用来发射光束的红外发光二极管，其前方安装一组菲涅尔透镜（其原理示意图如图3-3所示）或双元非球面大口径二次聚焦光学透镜，其作用是将发送端（主机）发射的呈散射的红外光线进行聚焦，呈平行状发射至接收端（从机）。

 

       接收端内置有光电二极管，用于将红外光转换为电流，其受光方向同样装有一组镜片，其作用是对环境强光进行过滤，避免受强光（如汽车灯光）的影响；另一个作用主要用于聚焦，即把主机发来的平行红外光聚焦到接收端的光电二极管上。

      主动式红外对射探测器的工作过程是，发射器的发光二极管作为光源，由自激多谐振荡器电路直接驱动，产生脉动式红外光，经过透镜进行聚焦处理，将散射的红外光束聚焦成较细的平行光束，由接收器接收。一旦光线被遮断时，接收器电路状态即发生变化，就会发出警报。

      在图3-4a中，由发射器发送的两束红外线至接收器，形同一道栅栏，只是看不见而已，构筑了这一区段的防范。如果有人企图跨越该区域，且两束的红外线被同时遮断，接收器由于无法收到发射器发送的光束，如图3-4b所示，随即由接收器输出报警信息，触发管理中心报警主机。图3-4c则表示，若当有小猫（或飞禽、落叶）跨越保护区域时其体型较小，仅能遮断一束红外射线（或时间短促），则接收器视为正常不进行异常处理，管理主机当然不会做出报警处理。

                    

                                               图3-3菲涅尔透镜原理示意图                                   图3-4主动式红外对射探测器入侵报警工作原理示意图  

       同样一道防线，当人与小动物通过时，会产生两种完全不同的结果，这一结果正是所企盼的；反之，两者产生的结果相同，周界防范将这一现象称为误报，显然这是我们所不希望的，也是尽量要避免的。

       为了减少漏报或误报现象，接收器的响应时间（短遮光时间）往往做成可调的，通在50～500ms的范围内调整。

       光束探测器，还可设置完全被遮断或按给定百分比遮断红外光束报警。近来又运用了数字变频的技术，即发射器与接收器的红外脉冲频率经过数字调制后是可变的，接收器只认定所选好的频率，而对于其他频率则不予理会，这样可以有效防止人侵者有目的地发射某种频率的红外光入侵防区，而使防区失去防范能力。

       “捕捉”非法人侵者的过程是通过探测器发射红外线，在第一时间内把来者拒之门（墙）外，不让他有机可乘。通常把这种防范方式称为主动式。主动式红外探测器因此而得名。

       红外探测器除主动式对射探测器外，还有一种称为被动式红外探测器的安防设备。由于它的工作方式有别于主动式红外探测器，主要用于室内，所以将在家居安全防范一节中详细介绍。 

       此外，为解决单方向红外光束不能解决太阳光的干扰问题，最近出现一种互射式红外对射探测器。这种探测器在主机与从机之间互射红外光束，其原理示意图如图3-5所示，它的防范机理和主动式红外对射探测器相同。

图3-5互射式红外对射探测器原理示意图 

（2）主动式红外对射探测器的结构

       主动式红外对射探测器有红外发射器（主机）、红外接收器（从机）、信号处理电路及与之配套的光学镜片、受光器校准（强度）指示灯、防拆开关以及用来调试技术参数的相关单元（如发射距离及发射功率调整、光轴水平／垂直角度调整、射束周期及遮断检知调整）等。尽管主动式红外对射探测器型号各有不同，但其内部器件、电路和结构大同小异。

       由于红外对射探测器多半工作在室外，长期受到太阳光和其他光线的直接照射，容易引起接收器的误动作，所以其外罩材料都添加可以过滤外界红外干扰和辐射的物质，在图3-6所示的主动式红外对射探测器结构图中，双光束探测器外部采用黑色装饰也是基于此理，以减少漏报或误报。

 

（3）主动式红外对射探测器的类型

       1）主动式红外对射探测器按光束数分类有单光束、双光束、三光束、四光束和四光束以上［习惯上将四光束以上称为红外栅栏（杆）］，如图3-7所示。

       多光束与单光束主要是在使用场合上有所区别。

       当单光束工作时，只需遮断一束红外线，探测器就有输出，所以小物体穿越时很容易产生误报。另外，由于只有一条光束，也容易从光束的上部跨过而发生漏报。

       双光束的使用可以较好地解决小物体产生误报的问题。双光束报警器在电路上是一种与门结构，由双光束组成一组双光束警戒线，只有同时遮挡两束光时，才产生报警信号。这在一定程度上大大克服了单光束误报或漏报的缺点，但是由于双光束也仅为一组警戒线，所以仍然存在跨过或钻过警戒线造成漏报的可能。  

图3-6主动式红外对射探测器结构图

图3-7主动式红外对射探测器

a）单光束b）双光束c）三光束d）多光束（栅型）

      四光束提出的目的在于，克服单光束和双光束存在漏报的缺陷。四光束红外探测器光束结构是，上、下两光束各为一组，两组电路在逻辑上为“或”的关系，即当同时遮挡上面两束光或同时遮挡下面两束光时才会产生报警信号，这就大大改善了双光束只有一组警戒线容易造成的漏报状况。

       六光束则需完全或按设定的百分比同时被遮断时，探测器才会进入报警状态（如果只触发5个或5个以下，而触发持续过了特定时限，系统就被判定为报警）。很明显，如果将单光束的探测器装在室外，当一只小猫甚至是小鸟、落叶、大雨、冰雹或一只小老鼠通过时，都会引起报警而产生误报。可以想象，一只小猫或一只小鸟在同一时间内完全遮断两束红外线的概率非常小，更不用说同时遮断6束红外线了。因此，多光束探测器的误报率比较低，适合室外安装使用。当然，也不是红外线的光束越多越好，如有10束的红外线，假设需百分百光束遮断，当有人非法入侵时，只要10束的红外线不完全遮断，探测器显然是会报警的。

       2）按红外波长分常用的有840nm和960nm波段的红外发光管或激光管。

       3）按安装环境分类有室内型和室外型。室内型多半为单束光型。

       4）按光束的发射方式分有调制型和非调制型。

       5）按探测距离分，主动式红外对射探测器的探测距离规格有10m、60m、80m、100m、150m、200m和300m等。

       6）按传输方式分有有线式、无线式及有线与无线兼容式。

       7）按传前方式收器设置的相对位置不同，可分为对射型安装方式和反射型安装方式。

       当进行反射型安装时，接收器不直接接收发射器发出的红外光束，而是接收由反射镜或其他反射物（如石灰墙、表面光滑的油漆层等）反射回的红外光束。当反射面的位置与方向发生变化或红外发射光束和反射光束之一被阻挡而导致接收器无法接收到红外反射光束时，即发出报警信号。

       此外，还有一种脉冲计数型探测器。脉冲计数是指探测器接收到多少个报警脉冲后发出报警。如设脉冲数目为3个，则探测器必须收到第3个脉冲后才会报警。脉冲数目是可调节的。脉冲的数目越多，通常它的灵敏度就越低；脉冲的数目越少，灵敏度就越高，在防范环境不稳定的情况下，要将灵敏度调得低一点。

（4）性能指标

宏泰主动式红外对射探测器的主要性能指标如表3-1所示。

表中性能指标不同的品牌略有差异。

       除以上主要技术参数外，许多主动式红外对射探测器还在一些功能上作了许多改进，主要体现在以下几方面。

      1）欠电压报警功能。用于提醒管理人员对系统及时维护，以免造成系统的瘫痪。

      2）防雷击电路。主要防止感应雷产生的浪涌电流对系统的破坏。

      3）预先定义光束路径阻断数量。这种工作方式适用于红外栅栏，可根据环境或时段需要对有效光束条数重新设置。如根据环境需要可设置为：

      ①将最下面的1条光束单独设定为延时报警模式或立即报警模式。

      ②当两束或3束光被阻断时将产生报警信号。

      ③当某一束光被长时间遮断时报警。

      4）设置自动增益控制电路（AGC）。用于跟踪环境、气候的变化，自动调整探测器的灵敏度，从而降低系统误报率。

      5）设置自动环境识别电路（EDC）。可以避免墙壁等反光干扰。

      6）模块化设计。便于探测器的添加及层叠配置。

      7）射束遮断数据周期可调。

（5）主动式红外对射探测器的选用

       周界防范宜采用防水室外型。

       在过道、大门或窗门使用，可选用室内型。

       在空旷地带或高围墙、屋顶上使用时，应选用带有防雷装置的主动式红外对射探测器。在室外使用且经常有烟、雾的场合，宜选择具有自动增益控制功能电路的探测器。

       此外，若两组主动式红外对射探测器同时在同一水平面上使用时，可选用有数字变频功能的主动式红外对射探测器，调试时还得把各组探测器调至不同的频率上，以免相互干扰，导致系统误报。

       光束选择应根据使用场合而定，如当用于周界围墙防范时，可选双光束主动式红外对射探测器。若选用单光束探测器，则由于环境比较复杂（如小动物攀爬、树叶飘落等），随时可能遮断仅有的一条光束而导致频繁误报；如选用四光束或多光束主动红外对射探测器，根据国人的身材，则可能不会遮断所有的光束而导致漏报。为保证探测器的可靠和稳定性，一般用于周界防范场合，选择双光束探测器还是比较合理的。

       若用于封门（过道），则应选用多光束探测器，也就是栅栏型，或采用双光束叠层处理。将所选设备的探测距离较实际警戒距离留出20％以上余量，以减少气候变化等因素而引起的系统误报警。设计配置时多半选用100m以下的产品。  

       对于红外对射探测器，除特殊情况外，一般不选用无线传输方式，应首先考虑采用有线传输方式。

       除此之外，部分厂家还开发了各种外观造型的红外防盗栅栏探测器产品，如路灯式、仿古灯杆式、草坪灯式和内藏式等，与自然环境更加协调，其原理和使用方法与前面介相同。

（1）被动式红外探测器工作原理

被动式红外探测器主要由光学系统（菲涅尔透镜）、热释电红外传感器（PIR）、信号理和报警电路组成，其框图如图3-8所示。

图3-8    被动式红外探测器组成框图

       被动式红外探测器与主动式红外对射探测器工作原理其实很相似，主动式的红外辐射是由专用发射器完成的，而被动式红外探测器虽然没有这一设施，但却巧妙地利用了人体具有红外发射的这一自然现象。可见，两者区别只在红外发射的方式不同，辐射的强度和辐射的波长不同。主动式红外探测器的接收器接收的是发射器的红外线，被动式红外探测器的接收器接收的是人体的红外辐射，手段不同，结果与目的却完全相同。可以看出，被动式红外探测器本身是不发射任何能量的，只是被动地接收和探测来自环境红外辐射的变化，这也就是之所以被称为被动式红外探测器的原因。

      被动式红外探测器示意图如图3-9所示。

图3-9被动式红外探测器示意图

a）壁挂式b）吸顶式c）室外型d）俯视图e）侧视图

       被动式红外探测器实施布控过程主要依赖两个部件：热释电红外传感器和菲涅尔透镜。

       热释电红外传感器是其中一个重要器件。该传感器由两个（即双元）特征一致的探测元子组成，反向串联或接成差动平衡电路方式，只有在这两个探测元子同时都被触发后，探测器才能判断是否报警。由于探测元子接成差动平衡电路方式，所以探测元子产生的噪声互相抵消，因此比单元结构式探测器误报率更低。

       当探测器在工作时，以非接触方式可检测出8～14μm红外线能量的变化，并将它转变为电信号。人体辐射的红外线为10μm左右，正好落在其接收的波长内。被动式红外探测器正是根据这一物理现象实现其探测功能的。

被动式探测器另一个重要器件是菲涅尔透镜。菲涅尔透镜的作用是，对红外辐射进行聚焦，以起到增强作用，然后辐射到热释电红外传感器的探测源上，从而使热释电红外传感器电信号输出加大。

       被动式探测器在加电数秒钟后，首先必须自行适应环境温度，在无人或动物进入探测区域时，由于现场的红外辐射稳定不变，所以传感器上输出的是一个稳定的信号，形成一个俯视时呈一扇面的警戒区域，如图3-9d所示。它表示警戒覆盖的范围（通常用角度表示，角度大，其探测覆盖的范围大；反之，则探测的范围小）。图3-9e所示表示探测的距离，表示非法入侵者在多远的探测距离内，探测器能作出响应。由此可见，警戒区域内一旦有人或物入侵，在原始环境温度之外，这时增加了人或物体的红外辐射温度。这一变化，就被热释电红外传感器所感知，从而输出相应的电信号。

       被动式红外探测器的另一个重要问题是，如何防止小动物闯入而导致误报。因为它们也会产生红外光辐射，其波长也与人体辐射相近。要区别它们，技术上有两种解决方法。一种是在探测器的透镜结构上，自上而下分为几排，对准防范区域上部设置较多透镜，下部设置相对较少透镜。人体红外辐射集中在脸部、膝部、手臂，这些部位是捕捉红外辐射的重点部位，正好对应上部的透镜；下部透镜较少，接收的红外辐射相对也少，从而弱化了地面小动物红外辐射的接收。第二种办法是，对探测信号进行处理、分析、数据采集，然后根据信号周期、幅度和极性、移动物体的速度、热释红外能量的大小以及单位时间内的位移，由探测器中的微处理器综合比较分析，最终判断出移动物体是人还是小动物。

       此外为了防止误报，被动红外探测器还可通过菲涅尔透镜将探测覆盖范围分成一定数量的探测区，当温度变化在两个区之间发生时，探测器电路就触发一个信号脉冲，探测器根据信号脉冲触发报警输出。

       由于被动式红外探测器对于温度比较敏感，当防范区域温度上升（如夏天）到与人体温度接近时，就可能出现误报，所以被动式红外探测器往往设置有温度补偿电路，用于消除这一隐患。

为了防止空气流动、环境温度的改变和小动物（如老鼠）等引起的误报，有的报警器还设置有“交替极性脉冲计数”电路，若有入侵者进入时，则产生一正、一负的脉冲信号。防范时，根据设置，只有在一定时间内，当探测到连续         两个或两个以上的脉冲时才会触发报警，可见脉冲计数防范方式与环境温度无关。不过要注意的是，采用这一措施，若脉冲个数设置不当，则会导致灵敏度下降，因此需要做步行测试来保证不出现漏报。

       热释电红外传感器的探测扇区可视为无限大，直至被物体阻断为止，被动式探测器在室外使用时可形成很大的防范区域，这是主动式红外探测器不可比拟的。

       此外，与主动式红外探测器相比，被动式红外探测设备只需要一个探测器，而主动式红外探测器则需要发射器和接收器两部分，因此被动式红外探测器安装成本较低，造价低廉。
      被动式红外探测器的优点是，由于探测器本身不发生任何辐射，所以元器件功耗小；结构简单体积小，安装时隐蔽性好。

       缺点是，容易受各种热源、光源、射频辐射或环境温度改变的干扰而造成误报；被动式红外线穿透力差，人体若进行伪装遮挡，则不易被探头感知；当环境温度（如夏天）和人体温度接近时，探测灵敏度将明显下降；热释红外报警器只能安装在室内，其误报率与安装位置、方式有很大关系。

（2）被动式红外探测器的分类

      1）按信号传输方式可分为有线和无线两种。

      2）按安装方式可分为壁挂式和吸顶式。

      3）按使用环境可分为户内防范型和户外防范型。

      4）按结构、警戒范围及探测距离的不同可分为单波束型和多波束型两种。

       单波束型被动红外探测器，采用反射聚焦式光学系统，利用曲面反射镜将来自目标的红外辐射汇聚在红外传感器上。这种方式的探测器境界视场角较窄，一般在5°以下，但作用距离较远，可达百米。因此称为远距离控制型被动红外探测器，适合狭长走廊、通道和围墙使用。

       多波束型被动红外探测器，则采用具有多层光束结构的菲涅尔透镜，它由若干个小透镜组合在一个弧面上，对警戒范围来说呈多个单波束状态，由此组成一个立体扇形呈广角状的热感应区域。多波束型热释电红外传感器的警戒视场角比单波束型大得多，水平方向视场角可大于90°，垂直视场角最大可以达到90°，但作用距离较短。

       5）根据探测范围可分为广角式（空间式）、幕帘式和方向式幕帘。幕帘式红外探测器探测示意图如图3-10所示。方向式幕帘红外探测器报警示意图如图3-11所示。

图3-10幕帘式红外探测器探测示意图            图3-11方向式幕帘红外探测器报警示意图

 

       幕帘式红外探测器与其他被动式红外探测器技术相同，外观也基本相似，只是它的防范区域类似一道帘子，较适用于防护如门、窗等平面的防范。它的红外幕帘探测器探测方式是，以透镜为始点，展开一个幕帘夹角，有一定厚度和一定距离，形成一堵红外感应幕墙，分别如图3-10m（夹角为105°、距离为8m）和图3-10b（厚度为200mm）所示。在这区域内，只要是带热能的物体从这一区域内经过，其散发的热能将被接收，导致报警。 

       在幕帘式红外探测器家族中，还有一种方向幕帘探测器，又称为双幕帘式红外探测器。方向识别帘采用的是“移动矢量判断”技术，把移动方向识别技术应用于幕帘探测器中，这样探测器可识别不同的移动方面。如图3-11所示，当非法入侵者从探测器的非保护区域向保护区域移动、穿越幕帘探头的探测区域时，此探测器立即触发报警，如图3-11a所示。而主人从探测器的保护区域向非保护区域移动、穿越幕帘探头的探测区域时，触发探测器设置了延时功能，在延时期间，从保护区进入幕帘探头的探测区域不会触发报警，如图3-11b所示。这样就留给室内保护对象的主人有更大的活动空间，不必担心触发探测器报警。

      幕帘式红外探测器根据安装方式分为墙壁式和吸顶式，如图3-12所示。

图3-12   幕帘式红外探测器
a）墙壁式  b) 吸顶式

（3）技术参数

表3-2所示为被动式红外探测器常用技术指标。

表3-2被动式红外探测器常用技术指标

项  目	技术指标
探测距离	60~150m
传感器	低噪声、高灵敏度、抗电磁干扰双元热释电传感器
检测速度	0.2~2.5m/s
灵敏度	频率跟踪自适应
报警输出	常闭（NC）触点容量AV／DC 28V／0.2mA
工作电压、电流	DC 9~15V/30mA
工作温度、湿度	-30~70℃ 5%~95%(RH)
安装高度	1.8~2.4m
项   目	技术指标
安装方式	壁挂式
防拆输出	常闭(NC)触点容量AV/DC 28V/0.2ma
防宠物	15~25kg
抗白光干扰	≥8 000Lx

（4）被动式红外探测器的安装与调试

1）安装注意事项。

①探测器不要对准强光源，如避免正对阳光或阳光反射的地方。

②红外光穿透力差，在防范区内不应有高大物体，否则将造成警戒盲区。

③不要对准窗外，因为室外的人员流动、车辆来往，也会产生红外辐射而产生干扰。

④不宜正对冷热通风口或冷热源（如冷暖空调），被动式红外探测器感应作用与温度变化密切相关。冷热通风口和冷热源均可能引起探测器的误报。

       当采用双鉴（微波与被动红外）探测器时，还要注意探测器不宜正对处于旋转、摆动的物体（如电风扇），否则这一信息将被微波探测器所侦测，造成误报。

       此外，安装前应探究可能非法入侵路线，确认安装地点。根据被动红外探测器的工作特点，所有的被动式红外探测器其探测范围从俯视图看都是一个扇形，要让探测器具有最佳的捕捉能力，必须使入侵路径横切该扇形的半径，被动式红外探测器的安装方向如图3-13所示。

       另外，需要注意的是，合理的高度是离地面2.0～2.2m，如图3-14a所示，入侵者在非法入侵时都会被探测器捕捉到红外信息；而图3-14b所示则不然，由于探测头安装过高，无疑会给非法入侵者留下可乘之机。 

 

图3-13被动式红外探测器的安装方向                 图3-14被动式红外探测器安装示意图

                                                                      a）探测头高度适中  b)探测头偏高

2）调试。

       被动式红外探测器的调试有两种方法。

       第一种是步测，方法是调试人员在警戒区内走S形状的线路，感知警戒范围的长度、宽度、微波灵敏度，检测报警是否可靠、有无存在死角等问题。步测调整过程要注意的是，过高或过低的灵敏度都将影响防范效果。

       第二种方法是仪表测量，有的探测器有背景噪声电压输出接口，用万用表的电压档来测试，当探测器在警戒状态下，它的静态背景噪声的输出电压大小表示干扰源的干扰程度，以此判断这一位置是否适合安装这类的探测器。

       泄漏电缆探测器是一种隐蔽式的周界非法人侵探测传感器，适用在不规则的周界处。它的结构特殊与普通的同轴电缆不同的是，泄漏电缆其外导体上沿长度方向周期性地开有一定形状的槽孔，称为泄漏孔（见图3-15a）。泄漏电缆探测器原理示意图如图3-15所示。

 

       泄漏电缆探测器由一台报警主机、探测主机和两根泄漏电缆3部分组成，如图3-15b所示。探测主机由电源单元、发射单元、接收单元、信号处理单元和检测单元组成。其中泄漏电缆由两段各5m的非泄漏电缆、两段各100m的泄漏电缆和两只终端器组成。当实施安装时，可将两根电缆在平行距离1～5m内敷设，一根用来发射无线电信号，另外一根用于接收信号。

图3-15   泄露电缆探测器原理示意图

a)泄露孔   b）原理示意图

        工作时，发射单元将产生的高频能量进入泄漏电缆，并在发射电缆中传输。当能量沿着电缆传输时，部分能量通过泄漏电缆的泄漏孔进入空间，在被警戒空间范围内建立电磁场，其中一部分能量被安装在附近的接收泄漏电缆接收，通过泄漏孔接收空间电磁能量，收发电缆之间形成一个椭圆形的电磁场探测区。当非法入侵者进入由两根电缆构成的感应探测区域时，电磁场能量的分布发生了波动，接收电缆所接收的磁场能量必然发生同步变化，信号处理单元在提取它的变化量、变化率和持续的时间后，作出是否报警的反应。

       泄漏电缆探测器可全天候工作，抗干扰能力强。由于小动物或鸟类扰动的电磁能量很小，所以误报和漏报率较低。

       由于泄漏电缆为地埋式，不破坏周边的景观，所以较适合不规则和较长的周界防范。此外，必须将泄漏电缆穿管敷设，不能直接裸露敷设在地里。 

       微波的波长很短，其波长与一般物体的几何尺寸相当，因此很容易被物体反射。当信号源发送的电磁波（微波）以恒定的速度向前传播时，遇到不动的物体，即被该物体反射回来，而且被反射的信号频率是不变的。若遇到移动物体，如果移动物体朝信号源方向做径向运动，那么被反射回来的频率要高于信号源的频率，反之，则低于信号源的频率。

  

       微波探测器分为两类，即反射式（又称为移动型、雷达式和被动式）微波探测器和遮断式（又称为主动式）微波探测器。      

（1）反射（雷达）式微波探测器

       反射式微波探测器是一种将微波接收与发射装置合二而一， 收、发共处的探测器，通过对被测物反射回来的微波频率或时间间隔的比较分析，从而获取被测物的位置及厚度等信息。

 

       微波由于波长很短，对一般的非金属物体，如玻璃、木板、砖墙等非金属材料都可以穿透，所以在安装微波探测器时，不要面对室外，以免室外有人通过时引起误报；也不应对准带有高频干扰的荧光灯、汞灯等气体放电灯光源。

       反射式微波探测器对于金属物体具有很强的反射能力，因此探测器防范区域内也不要摆放大型金属物体（如金属档案柜），否则其背面会形成探测盲区，导致漏报。

       反射式微波探测器属于被动式探测器，与被动式红外探测器类似，主要应用室内应用型，不宜在室外使用。除用于安全防范外，在公共场合，通常还与自动门配合，大门内外侧的上部，探测来往人员的进出，实现大门的启闭。

（2）遮断式微波探测器

       进断式微波探测器又称为微波墙式报警器，它是通过检测接收天线接收到的微波功率大小，达到判断发射天线与接收天线之间有无被测物或被测物位置的目的。

如图3-16所示。微波源发射器

       遮断式微波探测器由微波发射机、发射天线、微波接收机、接收天线和报警控制器组成。

图3-16   遮断式微波探测器工作框图

      微波指向性天线发射出定向性很好的调制微波束，工作频率通常选择在9～11GHz，微波接收天线与发射天线相对放置。若接收天线与发射天线之间出现阻挡物，则会干扰微波的正常传播，导致接收到的微波信号发生变化，以此判断为非法入侵。

       遮断式微波探测器所发射的微波，不像主动红外那样为光束状，而是呈一个范围，中心位置可达高3m、宽8m或高1.8m、宽5m，相当于微波接收机与发射机之间形成一道无形的“墙”，如图3-17a所示。因此，它是一种很好的周界防范报警设备，适用于露天仓库、施工现场、飞机场或博物馆等大楼墙外的室外周界场所的警戒防范工作，如图3-17b所示。

       遮断式微波探测器一般采用脉冲调制微波发射信号。当防范区域比较开阔平坦和平直时，根据微波射束具有的直线传播特性，宜采用对射式（遮断式）微波射线组成警戒墙。若防范区域地形复杂，如周边曲折过多或地面凹凸起伏，则不宜采用微波墙。

       微波探测器的主要缺点是，它会发出对人体有危害的微量电磁波，因此在调试时一定要将其控制在对人体无害的水平上。

       振动探测器是用于探测入侵者走动或进行各种破坏活动时的机械冲击而引起报警的探测装置。例如，入侵者在进行凿墙、钻洞、破坏门窗、撬保险柜等破坏活动时，都会引起这些物体的振动，这种设备把这一振动现象转换为

电信号，故称为振动探测器。

       振动探测器通常由两大部分构成，即振动分析器和传感器，其组成框图如图3-18所示。振动传感器是振动探测器的核心部件。 

图3-18振动探测器组成框图 

       常用的振动探测器有机械式、电动式和压电式。机械式常见的有水银式、重锤式和钢球式。当直接或间接受到机械冲击振动时，水银珠、钢珠和重锤都会离开原来的位置而出发报警。机械式探测器灵敏度低、控制范围小，只适合小范围控制，如门窗、保险柜和局部的墙体。电动式探测器一般由永久磁铁、线圈、弹簧、阻尼器和壳体组成，这种探测器灵敏度高，探测范围大，稳定性好，但加工工艺较高，价格较高。压电式探测器是利用压电材料因振动产生的机械形变而产生电荷，振动的幅度与电荷的数量成正比。

       振动探测器属于面（宛如一面墙）控制型探测器。在室内应用中，明装、嵌入式均可，通常安装于入侵概率较高的墙壁、顶棚、地面或保险柜上。在安装于墙体时，距地面高度2～2.4m为宜，将探测器垂直于墙面。当保护的范围或面积不大时，可采用单只安装办法；当保护的范围较大时，可采用多支传感器连接办法；当围墙较长时，可按每10～15m的距离安装一个振动探测器，但最后一个探测器离传感器不要超过100m。

       振动探测器不宜用于附近有强振动干扰源的场所，如旋转的电动机、变压器、电风扇和空调。埋入地下使用时的深度为10cm左右，不宜埋入土质松软地带。

双鉴探测器又称为双技术报警探测器、复合式探测器或组合式探测器，如图3-19所示。 

图3-19双鉴探测器 

a）吸顶式b）普通型

       前面介绍的各种探测器各有优缺点，但它们有一个共同特点是防范的手段单一。例如，只有单一技术的微波探测器，面对活动的物体，如门、窗的开关、小动物走动，都可能触发误报警；被动式红外探测器对防范区域内快速的温度变化或强烈热对流的产生也可能导致误报警。于是人们提出互补组合办法，把两种不同探测原理的探测器巧妙结合，“双鉴探测器”。这种探测器的报警条件发生了根本性的改变，只有入侵者既是移动的、又有不断红外辐射的物体才能产生报警。因为两者同事发生误报的概率也就大大降低了。
       因探测技术组合内容不同，双鉴探测器可分为微波-被动式红外双鉴探测器和超声波-被动式红外双鉴探测器。为了提高运行可靠性，双鉴探测器还设有自动转换工作模式，即当探头自检出其中一种的探测技术出现故障时，会及时自动转换至另一种探测技术的工作状态上。
       此外，为克服微波探测与被动式红外探测防范区域无法完全重合的问题，在机内设有调节两者重叠的装置。
       双鉴探测器的缺点是其功耗相对较大，但是随着电子技术的发展，该问题已经得到比较好的解决。

7．门磁探测器

       有线门磁是所有探测器中最基本、最简单有效而且是较低成本的装置，其外形如图3-22所示。类似这一工作方式的探测器还有微动开关型、开关型等。

       无线门磁探测器一般安装在门内侧的上方，它由两部分组成：体型较小的部件为永磁体，内置一块永久磁铁，提供一个恒定的磁场；体型较大的是无线门磁主体，内置一个常开型的干簧管，当永磁体和干簧管靠得很近（如小于15mm）时，无线门磁探测器处于工作布防状态；在永磁体离开干簧管一定距离后，干簧管由常开突变为闭合，无线门磁探测器即把这一信息传至发射器，经调制后发送出去。所发射的信号含有地址编码和自身识别码，接收主机即可通过这个无线电信号的地址码来判断是哪一个无线门磁探测器报警。
       无线门磁探测器一般采用省电设计，当门关闭时它不发射无线电信号，此时耗电只有几个微安，当门被打开的瞬间，立即发射1s左右的无线报警信号，然后自行停止，这时即使门一直打开也不会再发射，这是为了防止发射机连续发射造成内部电池电量耗尽而影响报警。无线门磁探测器还设计有电池欠电压检测电路。当电源欠电压时，发光二极管就会被点亮，提示更换新电池。
（3）无线卷帘门磁探测器
       无线卷帘门磁探测器实际上是无线门磁技术的延伸，其工作原理相同，只是工作的地点是铁质卷帘门，因此它的外部结构为锌合金，属铁质门磁，如图3-23b所示。
无线卷帘门磁探测器通常用于商铺、车库等场所的防范。主体部分安装在卷帘门的底侧，并处于同一水平面，永久磁铁则安装在与主体相对应的地板上。

8．玻璃破碎探测器

       玻璃破碎探测器其核心器件是压电式拾音器。通常将其安装在被检测的玻璃对面，其安装示意图如图3-24所示。

    玻璃破碎探测器按照工作原理的不同大致可分为两大类；一类是声控型玻璃破碎探测器，即宽带为10-15KHz的声音报警探测器，属单技术性，另一类是双技术型的玻璃破碎探测器，如声控／振动型和次声波／玻璃破碎高频声响型，外形如图3-25所示。    

       声控／振动型玻璃破碎探测器是将声控与振动探测两种技术组合在一起（玻璃破碎时产生的音频为10～15kHz，外加振动传感器为开关触点形式），只有同时探测到玻璃破碎时发出的高频声音信号和敲击玻璃引起的振动，才输出报警信号。

       次声波／玻璃破碎高频声响型探测器是将次声波探测技术和玻璃破碎高频声响探测技术组合到一起，只有玻璃破碎时发出高频声响信号，同时引起次声波信号，才触发报警。

       玻璃破碎探测器通常黏附在门、窗的玻璃上。安装时，应将探测器的声电传感器正对着警戒的主要方向，同时玻璃表面要处于探测器的最佳角度内，如图3-25b所示。安装玻璃破碎探测器时，要尽量靠近所保护的玻璃，并尽量避开噪声干扰源（如尖锐的金属撞击声、电铃声和汽笛声等），以减少误报警。探测器不要对准通风口或换气扇，也不要靠近门铃，以确保工作可靠性。双鉴式玻璃破碎探测器可以安装在室内任何地方，但不要超出防范半径。

       气体泄漏探测器主要用于家居厨房（或卫生间）煤气、石油液化气和天然气泄漏的检测。在这些燃气发生泄漏并达到一定浓度后，如遇明火极易发生爆炸。当空气中浓度较高时，即会引起人体中枢神经麻醉、窒息，更严重的是，倘若燃烧不完全，还会产生CO（一氧化碳）有毒气体，造成人身伤害。
（1）气体泄漏探测器的分类

       气体泄漏探测器按其探测器件不同，可分为以下两种。

1）半导体气体泄漏探测器。

       半导体气体泄漏探测器的探测头由气敏半导体和一根电热丝组成。工作时，电热丝将气敏半导体预热到设防时认定的温度，一旦有害气体接触探测头，且达到一定的浓度时，气敏半导体的体电阻即发生变化，这一变化被相关的电路加以提取放大，从而实现报警。半导体合气体的具体成分。漏探测器结构简单，对气体的感受度比较高，适应范围广。缺点是，不能分辨区别混

2）催化型气体泄漏探测器。

       催化型气体泄漏探测器以高熔点的铂丝作为探测器的气敏元件。布防后，铂丝被加热到一定的工作温度，当发生气体泄漏时，泄漏气体接触到加热的铂丝，铂丝的表面即发生无烟化学反应，导致铂丝温度急剧升高，使得体电阻增大，这一变化被相关电路放大，从而实现报警。 

        常见燃气泄漏探测器外形如图3-26所示。 

（2）气体泄漏报警器的安装

1）安装注意事项。

①应安装在通道等风流速大的地方。

②避开有水汽和滴水的地方。

③远离高温区。

④避开有物体遮挡的地方。

2）安装位置。

①安装在距离燃气具或气源水平距离2m之外、4m以内的墙面或屋顶棚上。

②液化气型探测器安装在距地面0.3m以内（因为液化气相对密度比空气大）的地方。
③煤气、天然气型探测器应安装在距顶棚0.3m以内（因为燃气密度比空气小）的地方。

       在气体泄漏探测器接通电源后，听到“嘀”一声，同时电源灯常亮，功能指示灯呈绿色并闪烁，表示自适应中，功能指示灯约2min后熄灭，表示已进入警戒状态。当感应到燃气泄漏时，探测器即发出“嘀、嘀”报警声，同时功能指示灯呈红色并闪烁。警情排除后自动进入警戒状态。

烟感探测器由4部分组成，即传感器、扬声器、电源（或电池）和控制电路。根据传感器不同可将其分为离子式、光电式和无线等离子式3种，其外形如图3-27所示。 

 

图3-27烟感探测器外形图

a）离子式b）光电式c）无线等离子式

（1）离子式烟感探测器

        离子式烟感探测器的电离室内有一对电极，在加电后产生放射现象，并电离了空气。在外加电场作用下，正离子向负电极移动，负离子向正电极移动，可视为两电极间的空气具有导电性能，最终达到饱和状态。当火灾发生时，在烟雾粒子进入电离室后，原先被电离的正、负离子吸附到烟粒子上，破坏了饱和，可认为正负电极之间的电阻加大，其结果是电流减小。当烟雾逐渐加重时，这一现象被进一步加剧，报警扬声器就会响起。

（2）光电式烟感探测器

        光电式烟感探测器由发光器、光接收器和暗室组成。  

        据工作方试不同，可将其分为遮光式和散射式。遮光式探测器在发生火灾时，发光器发出的光束被遮断，导致进入接收器的光通量减少，触发报警。散射式报警器中发光器发射发出的光束并不对准光接收器，平常时，光接收器由于无光束的顺射，所以没有输出。当发生火灾时，烟雾进入暗室，造成光束散射到光接收器上。当烟雾的浓度逐渐加重时，就会有更多的光束被散射到光接收器上，达到相当的程度，报警扬声器就会响起。

紧急求助按钮有无线式和有线式两种，其外形如图3-28所示。 

图3-28紧急求助按钮外形图

a）无线式b）有线式

       紧急求助按钮和其他多数前端设备一样，不能独立使用，必须依赖于报警主机才能发挥报警作用。用于有线人工紧急报警或紧急求助，有手按式和脚挑开关式，后者一般用于公共场所，如银行出纳员遇到非法入侵人员时，可不动声色的用脚踩动开关，以方便报警。

       无线紧急求助，可以做成各种工艺产品或饰品（如钥匙扣、项链等）形状。一般用于银行、珠宝、现金交易场所或突发事件等救急情况。

       智能摄像机（热成像摄像机）采用了非制冷氧化钒红外焦平面探测器，可以实现约40m范围内的火点检测（20cmx20cm火源）。利用摄像机自带的控制器（带算力智能摄像机）还可以完成区域入侵、目标分类等智能监测，其外形如图3-29所示。

 

      雷达可以用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。相控阵雷达的探测范围广，同时探测多个目标。结合智能摄像机，可以实现提前预警跟踪及核心区域入侵警示，其外形如图3-30所示。 

图3-29 智能摄像机                             图3-30雷达         

在安全防范中，报警控制器是一个核心设备，由信号处理电路和报警装置组成，其外形如图3-31所示。 

 

图3-31报警控制器外形图

a）远程无线型b）有线、无线兼容型c）电话联网型

       报警控制器在所承担的安全防范中，应能对直接或间接接收的来自入侵探测器和紧急报警装置发来的报警信号进行处理，同时发出声光报警，并显示入侵发生的位置和性质。管理人员可通过报警控制器的显示结果，对信号进行分析、处理，实施现场监听或监视，若确认属于非法入侵，则应立刻组织相关人员赶赴现场或上传报警；若属于误报，则应复位处理。

       形形色色的报警控制器很多，但其功能基本如下所述。

（1）防区容量

       防区容量是控制器可容纳报警的路数，如宏泰HT-110B报警控制器，拥有无线256防区，就是最高可处理256个点的报警信息。某报警器可带4个防区，简单地说，就是可带4对的探测器，这4对探测器就代表了4个防区。但在实际运用中，并不完全这样处理，如现有的报警主机只有4路，而需要布防的却有5个不同区域，这时可以把相邻的原先两个（或更多）防区的探测器串接起来，编为同一个防区码，串接后，当任何一对探测器发生报警时，并不代表自身所处位置的防区，而是表示着整个串接后的防区有警讯。

（2）欠电压报警

       当报警控制器在防区电源电压等于或小于额定电压的80％时，设有欠电压提醒报警，以确保系统的正常运行。

（3）报警部位显示功能

        防区容量较小的报警控制器，报警时的报警信息一般显示在报警器面板上（报警灯闪烁）；大容量报警控制器通常配有地图显示，并可显示报警地址、报警类型。

（4）多功能布、撤防方式

      1）具有留守布防、外出布防两种布防方式。

      2）任意一台的探测器可单独布防或撤防。

      3）可遥控分区、分时段布防，如设置夜晚室内探测无效，而窗和门报警有效。

      4）可独立报警，也可报警联网。

      5）可设置0～255s（视厂家不同而异）延时时间，即当设备进入布防时，在时间上设置预留，以便使用人员操作布防后有足够撤离现场的时间。  

（5）防破（损）坏报警

       遇到由于意外事故造成的传输系统线缆短路、断路，或人侵者拆卸前端探测器、传输线缆等情况，报警控制器都会进行声、光报警。

（6）联动功能片，可联动其他系统（如启动摄像机、灯光、录像机和录音等设备），实现报警、摄像、录像、录音和资料存储，构成一个完整信息链。

（7）黑匣子功能系统若因故停机，则仍然可保留最后记忆的几十条报警与布防／撤防信息，以供事后查询。

（8）扩展功能可选购计算机扩展模块，与计算机联机，即能显示用户资料、报警信息、历史记录；既可独立报警，也可组成报警管理中心台。

（9）远程遥控布防可直接配用遥控器，实现无线遥控布防和撤防。室内无线传输距离一般为100m；若与8080-2或8080-3探测器配套使用，则无线传输距离可达2～10km。

（10）报警优先

       无论电话线处于打进或打出状态，当发生警情时，主机都会优先报警。

（11）监听功能

        报警控制器设有监听功能，在不能确认报警真伪时，通过“报警／监听”开关拨至监听位置，即可监听现场动静。

（12）自动对码功能

        若是无线报警主机，在探测器与控制器之间则采用学习式自动对码方式，安装操作非常方便。

（13）现场警声阻吓功能

       可外接高分贝（如110dB）的警笛或声光警笛，实施现场阻吓入侵者。

（14）键盘密码锁

       无论何种情况，若要对报警控制器按键进行功能设置或撤销，都必须先输入有效密码，以识别操作人员的身份与权限。

（15）内置可充备用电源

      备用电源可连续用24h及以上。

（16）预录语音

      在报警主机上由用户进行预先录音，其目的是当发生警情时，通过报警控制器播放预先录制所提示的语言，告知报警的地点，方便管理人员及时救助。录音留言应简明，如“这是xxx家xx栋xx号，住宅有紧急情况发生，请协助处理”。通常用于家居联网型防范系统，详细内容见本章“3.3家居防盗报警系统”所述。

（17）电话（网络）布防和撤防功能

       可以通过普通电话网或互联网进行布防和撤防操作。  

传输系统根据传输方式，主要分为有线传输、无线传输和总线制传输，它们各自的特点如下。

       有线（或称为专线）传输是按照报警需要，专门敷设线缆，将前端探测器与终端报警控制器构成一个体系，主动式红外对射有线传输示意图如图3-32所示。

图3-32主动式红外对射有线传输示意图

       由于自成体系，所以有线传输系统稳定、可靠，但是管线敷设复杂，通常用于家庭安防或住宅小区周界和某些特定保护部门的防范。

       无线报警控制器可与各种无线防盗探测器、红外对射栅栏、烟感、煤气感及紧急按钮配合使用。

       根据系统大小不同，无线报警组成也不同。

       在小型系统中（如家居使用），前端的被动红外、门磁、烟感既是一台探测器，也是一台无线发射器，终端则设一台无线报警控制器，既用来接收报警信号，又用于警讯的发布。

       对大型系统，只要在小系统的基础上，在管理中心设置一台报警管理主机，用来接收小系统（如家居防范）无线传过来的警讯即可。为了便于识别警讯来自何处，小型系统的每台报警控制器（准确说是报警分机）必须设有一个地址码，而且这个地址码与管理中心管理报警控制器必须是一致的，这个非常重要，也就是说，只有当探测器的IC编码与主机相同时，才能实现报警分机与管理中心主机之间的联络，才有可能正常报警。

       图3-33所示为典型无线报警系统示意图。该系统由一台无线接收机（简称为主机）和4台无线红外探测器组成。一旦有盗贼或非法入侵者进入该设防区域，该报警器即向管理中心主机报警。在实际中，应根据现场实际需要，可安排两对红外探测器共用一个发射机，甚至更多对的探测器共用一个发射机，这样做并不妨碍系统的可靠性，相反，由于发射机的台数减少，不但降低了成本，而且对系统的稳定性也是有益的。

       无线传输具有免敷设线缆、施工简单、造价低和扩充容易的优点，尤其适合一些已经完工的项目，不需破土敷设管线，损坏原有景观。其缺点是抗干扰能力差，在一定程度上影响系统运行的稳定，因此在周边有较强干扰源的情况下，最好采用有线传输方式。

 

图3-33典型无线报警系统示意图

        另外，在系统安装时，报警控制器因为采用的是无线传输，所以必须将控制器安置在信号覆盖良好的地方，以保证每个防区信号的正常传输。

       总线制传输实际上也是有线传输的一种。通常由主动式红外探测器、总线控制器及普通开关量报警主机构成。前端用户通过RS-485总线与主机连接，主机及各用户机上分别设有一总线联接单元，该单元能把用户机发出的报警信号、主机发出的应答控制信号转变为能在总线上进行长距离传递的信号；同时能把总线上的信号转变为用户机和主机能接收的电平信号，以适于大型楼宇及小区安全报警。它采用CAN总线方式与MT系统中MTGWCANRS-485总线转换器进行通信，通过MTGW接收和处理RS-485终端设备的事件信息，并输出到MTSW智能小区中心管理系统中，同时可以监测和报告CAN总线状态以及其他内部系统事件。

      总线式报警主机的技术特点是，稳定可靠，报警快捷，设计简单，通信速度快，容量大，施工便利，且有RS-232通信接口可与计算机连接，在计算机上显示报警信息。其优点如下。

       各个厂家的线尾电阻阻值不一样，常见的为2.2kΩ和47kΩ，安在各种探测器上，也就是电路的末端。报警设备接线尾电阻主要作用就是为了安全、防止人为破坏，因为探测器接了线尾电阻后，防区电路无论是短路还是开路，主机都有会报警。

       线尾电阻通常安装在探测器内，因为如果把线尾电阻直接跨接在主机的防区端口上，由于常开接法使布线电路处于断路状态，阻值为无穷大，不构成回路，只要防区端口不发生短路，报警主机是无反应的，所以应将线尾电阻接在探测器常开端口上，此时，常开接法由于线尾电阻的跨接使得布线电路构成回路，回路中有较小电流，所以可起到电路的防剪和探测器的防拆功能。

1）单线尾电阻的接法如图3-34a所示。

2）双线尾电阻的接法如图3-34b所示。

       使用双线尾电阻接法时，无论是在撤防状态还是在布防状态，只要是线路被剪或探测器被非法打开的情况下都会产生报警，键盘上会显示防拆报警图标。 

 

图3-34线尾电阻的接法示意图

a）单线尾电阻的接法示意图b）双线尾电阻的接法示意图