标准化研究Standardization Research
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标准化研究
Standardization Research
要建设防入侵报警系统各项关键指标的标准化评测系统，模拟围界防入侵物联网应用环境，并在环境中验证评估系统各项指标。建设标准化的围界防入侵物联网应用的评测系统包括以下四个子系统。 (1)多场景入侵模拟子系统
多场景入侵模拟子系统模拟防入侵物理围界测试环境，通过建立若干种不同类型的围界模拟不同场景下的防入侵系统。根据围界建设的方式，主要模拟单层钢筋网状围界、双层钢筋网状围界和砖墙围界(高度2~5 m 不等)三种场景。在多场景中对围界入侵行为进行模拟，建立对攀爬、挖掘、抛物等不同入侵行为的分析模型，如图1所示。同时考虑到气候、环境、户外干扰等对入侵行为分析造成的虚警或漏警，模拟子系统中还需集成环境、气象等模拟设备。 (2)前端传感器监测子系统
前端传感器监测子系统针对不同测试环境部署传感器等设备，通过前端的震动传感器、加速度传感网、气象传感器、红外传感器、摄像机等对围界入侵数据采集，将不同传感器采集的数据按统一标准进行编排，然后通过入侵数据采集、特征数据训练和分析，建立入侵行为标准化数据库，再将不同入侵行为数据与模型进行分析比对，从而实现对入侵目标及入侵行为的判断。
(3)声光联动告警子系统
声光联动告警子系统针对非法入侵行为进行告警，并对采集的视频进行分析研究，根据真实模拟围界周边情况，对判断出的入侵行为进行声光联动报警，通常启动灯光和号角等对入侵者进行警告，并通过联动系统开启摄像机，对入侵者行为进行实时视频录像。
(4)软件测试验证平台
软件测试验证平台搭建集成数据服务器、网络视频服务器和其他网络设备的软硬件平台，实现围界防入侵系统入侵行为分析、判断、预警、视频联动等测试数据的统计和分析。其中数据服务器包括数据处理、网络管理和数据库，它兼容各种常用的数据输入和输出接口，有利于在此基础上进行二次开发，实现对各类围界防入侵系统测试数据的统计和分析。
3 围界防入侵物联网应用评测系统部署
以围界防入侵物联网应用评测系统构成为基础，本节给出搭建评测系统的网络架构，以及模拟真实场景下的测试系统建设，集成不同围界测试场景下的半实物仿真测试环境和软件测试验证平台。
3.1 评测系统设备网络架构
围界防入侵物联网应用评测系统网络架构如 图2所示，包含了评测系统主要设备，这些设备功
能及安装部署方式如下：
多种传感器及控制器完成对围界各类入侵数据的采集、传输以及联动系统的控制和告警，主要安装于围界周围，视频信号可接入安防系统专用网络；
视频编码器主要将摄像机采集的视频模拟信号转化为在以太网络中传输的数字图像信号，其数字图像信号可在视频管理服务中存储、调用和查询等，并根据需要在监控中心显示；
雷达主要对围界上空的低空抛物、靠近围界、围界周围徘徊等行为数据收集和监测，一般安装在围界竖直面或围栏两侧；
图1
多场景入侵模拟子系统
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软件测试验证平台服务器实现对现场数据进行分析，并在分析入侵行为后，产生联动控制信号，可产生声光联动报警；并通过围界入侵监控应用平台，实现视频图像调度。验证平台可接入气象站提供的气象数据，实现前端传感器采集子系统的数据分析，并根据天气情况进行自适应调节。
3.2 多场景评测系统
现有围界防入侵系统大多以围界防止外部入侵，为了模拟实际场景，评估和验证系统性能，建设多种场景下的围界测试环境必不可少。根据围界防入侵布设场景的不同，围界防入侵的测试环境包括单层钢筋围界、双层钢筋围界及砖墙围界三种形态。标准化的评测系统拟建设三种典型测试场景，并在测试场景中集成相应的物联网评测系统。
(1)单层钢筋围界测试场景
单层钢筋围界测试场景下的评测系统集成了单层钢筋围界测试场景下的前端传感器监测子系统、声光联动告警子系统以及测试验证软件平台，单层钢筋围界测试场景示意图如图3所示。
(2)双层钢筋围界测试场景
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双层钢筋围界测试场景下的评测系统集成了双
层钢筋围界测试场景下的前端传感器监测子系统、声光联动告警子系统以及测试验证软件平台，双层钢筋围界测试场景示意图如图4所示。
(3)砖墙围界测试场景
砖墙围界测试场景下的评测系统集成了砖墙围界测试场景下的前端传感器监测子系统、声光联动告警子系统以及测试验证软件平台，砖墙围界探测系统示意图如图5所示。
4 围界防入侵物联网应用测试内容
4.1 主要测试项
依据SJ/T 11661-2016《机场围界传感器网络防入侵系统技术要求》以及围界防入侵物联网应用需要，围界防入侵物联网应用评测系统对入侵行为、网络性能、响应时间等系统性能进行评估，主要测试项包括以下三项。
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图4
双层钢筋围界测试场景示意图图3
单层钢筋围界测试场景示意图
图2
围界防入侵物联网应用评测系统网络架构
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图5
砖墙围界探测系统示意图
(1)入侵行为。对触碰、单防区攀爬、多防区攀爬等入侵行为测试，测试项包括漏警率与报警率、虚警率、定位偏差、入侵行为识别正确率、报警类别正确率。
(2)网络性能。测试项包括网络带宽、吞吐量、丢包率 、传输时延、节点功耗等。
(3)响应时间。系统对入侵行为的响应时间和启动报警设备的联动时间，测试项包括报警时延、联动时间。
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4.2 测试评价方法
针对4.1中所述测试项，对围界防入侵物联网应用相关的测试项给出测试及评价方法。
(1)漏警率和报警率
测试围界防入侵物联网在不同自然条件下的漏警率和虚警率。自然条件包括三类，分别是正常天气(4级以下风、晴天)、较差天气(6~8级风、有雨)、恶劣天气(8级以上风、暴雨)。
测试方法：5个人分别以报警检测范围内的力度触碰围界以及不在报警监测范围内的力度触碰围界，查看系统接收的报警个数。
测试结果：报警率 = 实际报警的个数/应报警总数；漏警率 = (应报警总数-实际报警的个数)/应报警总数。
评价方法：报警率结果应高于99.5%；漏警率结
果应低于0.1%。
(2)虚警率
车模门测试围界防入侵物联网在恶劣自然条件下的虚警率。恶劣天气主要包括中雨、暴雨、6级及以上大风、冰雹等。
测试方法：统计恶劣的天气条件下，统计车辆经过围界时系统产生报警个数。
测试结果：虚警率 = (接收的报警个数-应报警总数)/应报警总数。
评价方法：虚警率结果应低于0.1%。(3)定位偏差
测试在不同围界场景下采用MES 加速度传感器、压电传感器等检测报警发生时，系统计算出的入侵人员的所在位置与实际位置的距离偏差。
测试方法：触发报警时，系统显示报警发生的防区及位置信息。
测试结果：定位偏差相当于系统计算出的入侵人员位置与入侵人员实际位置之间距离
评价方法：定位偏差应小于50 m。(4)吞吐量、丢包率、传输时延
测试围界防入侵物联网前端传感器子系统到控制箱的传输过程中的吞吐量、丢包率、传输时延。
测试方法：(1)首先查看设备网络连接情况，采用TCP 方式发送数据，使用Jperf 工具测试最大数据传输速率；(2)采用UDP 方式发送数据包，测试发送数据包数目和接收数据报数目；(3)采用ping 命令，查看接收数据包时间和发送数据包时间，计算传输时延。
测试结果：吞吐量 = 最大传输速率；丢包率 =(发送数据包数目- 接收数据报数目)/ 接收数据报数目；传输时延 = 接收数据包时间-发送数据包时间。
评价方法：吞吐量根据网络协议的要求设定具体评价指标，丢包率应不高于1%，传输时延应不高于1 s。
(5)报警时延
测试围界入侵行为发生时间到系统报警产生的
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时延。
测试方法：(1)在传感器的监测程序中模拟产生触发报警数据包并发送，记录触发时间T1；(2)记录软件测试验证平台接收到触发报警时间T2。
测试结果：报警时延D=T2-T1
评价方法：报警时延应不高于2 s。
4.3 其他技术要求验证
为了验证围界防入侵物联网系统的主要技术要求，除了4.2中所述的漏警率、报警率、虚警率、吞吐量、丢包率、传输时延、报警时延等测试项以外，还需对系统的其他功能和性能进行测试，包括启动多级报警、系统支持并发报警数目、网络接口、环境适应性、电磁兼容性、防雷接地要求等，其测试方法和测试结果可参考SJ/T 11661-2011中规定的系统技术要求。
5 围界防入侵物联网应用测评效果
围界防入侵物联网应用评测依据SJ/T 11661-2016《机场围界传感器网络防入侵系统技术要求》，其测评实施效果从适用性、技术水平、经济效益、社会效益、生态效益几个方面分析，结果如下。
(1)测评的适用性。测评标准适用于具有物理形态的围界环境入侵报警传感器网络系统的设计和构建，包括机场、火车站、公共场所、居民小区等场建设有砖墙、丝网、栅栏等物理防护设施防入侵传感器网络，通过在围界周围部署传感器网络，实现对攀爬、抛掷、挖掘等入侵行为的监测和报警。通过该测评对这类防入侵传感器网络实现了规范测试和符合性评定。
(2)测评的技术水平。测评包含了当前防入侵传感器网络中系统组成和接口，兼容目前多种传感器类型以及通信协议接口，对当前系统建设中关键功能要求、性能要求、环境适应性、电磁兼容性等提出清晰指标要求和测评依据，作为防入侵系统评测的关键指标进行测试和验证，其技术水平满足现代防入侵系统的技术、产品和系统要求。
(3)测评的经济效益。测评依据统一围界防入侵系统接口，验证不同厂商生产同类产品之间、监测平台软件系统的兼容性和一致性，降低围界防入侵传感器网络系统建设、运营和维护成本。
(4)测评的社会效益。测评实现了安全、实时、可靠的围界防入侵系统，相比于以往在围界一定区域范
围内部署人力巡检，通过测评后的防入侵传感网极大降低了人力监管强度、提高值守效率，通过24 h无间断在线监测，实现更加安全实时的监测和预警，对于公共场所和特定区域的安全保卫起到关键性作用。
(5)测评的生态效益。测评推动围界入侵行业规模化发展，围界防入侵应用并非单一孤立的场景，它与多种应用场景存在交叉，例如智能安防、智能楼宇、智能工厂、智能变电站等采用围界防入侵实现无人化管理，测评方法作为这些场景应用借鉴，提升区域安全防护相关生态系统的产业化前景。
6 结语
本文以围界防入侵物联网应用为基础，阐述如何建立标准化、多场景模拟的围界防入侵物联网应用评测系统，以行业标准为依托形成规范化的测试评价方法，实现对典型围界防入侵系统的功能验证与性能评价。规范化评测系统的建立有利于对围界防入侵物联网产品开展统一的测试认证，进而推动
防辐射内衣围界防入侵行业规模化发展。
参考文献
[1] 余志军，沈杰，杨宏，等. SJ/T 11661-2016 机场
围界传感器网络防入侵系统技术要求[S].北京：中
国电子技术标准化研究院, 2016.
(收稿日期：2020-01-11)
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