开关,报警电子小制作入门

开关式报警器是通过各种类型开关的闭合和断开来控制电路产生通、断，从而触发报警。常见的开关有磁控开关、微动开关、压力垫，或用金属丝、金属条、金属箔等来代用的多种类型开关。

磁控开关又称磁控管或磁簧开关，由永久磁铁及干簧管组成。磁控开关应该避免直接安装在金属物体上，必须使用时应使用钢门专用型磁控开关或改用微动开关或其它类型开关器件。

在一些重要的区域，如机场、军事基地、武器弹药库、监狱等处，为了防止非法的入侵和各种破坏活动，传统的防范措施是在这些区域的外围周界处设置一些屏障，如围墙、栅栏、钢丝篱笆网等，并安排人员巡逻。但是人力防范往往受到时间、地狱、人员素质和精力等因素的影响，难免出现漏洞和失误。因此需要应用一些先进的周界探测报警系统形成一道人眼看不到的“电子围墙”。前面介绍的主动红外探测器和微波墙式探测器是最为常见的周界报警探测器，其中微波墙式探测器需要防范的周界具有较好的平直度，曲折过多或者地面高低起伏不平地点就不宜采用微波墙式探测器；而主动红外探测器在室外使用时受环境气候影响较大，如雾、雪、雨、风沙等，能见度的下降必然引起作用距离的缩短。除了上述两种以外，还有多种周界报警探测装置。

周界报警探测器可以固定安装在现有的围墙或栅栏上，有人翻越或破坏时即可报警。传感器也可以埋设在周界地段的地层下，当入侵者接近或越过周界时产生报警信号，使值守及早发现，及时采取制止入侵的措施。周界报警探测器类似于电缆结构，其中心是铜导线，外面包围着绝缘材料，绝缘材料外面用两条金属（如铜皮）屏蔽层以螺旋方式交叉缠绕并留有方形或圆孔隙，以便漏出绝缘材料层。

把平行安装的两根泄漏电缆分别接到高频发射器和接收器就组成了泄漏电缆周界报警器。

如图所示，发射机通过T向外发送探测信号，而这高频探测信号通过漏孔向外传布，在两根电缆之间形成一稳定交变电场。一部分能量传入R接收电缆，经发大处理后，存入接收机存储器。一旦有人或物入侵探测区，对电场产生干扰，凡接收到的电场与原存储信号比较，发生差异，发出报警信号。

该周界报警探测器是由多条（2～10条）平行导线构成的。与震荡频率为1～40KHZ的信号发生器联接的导线称之为场线，工作时场线向周围空间辐射电磁能量。与报警信号处理器联接的导线称之为感应线，场辐射的电磁场在感应线中产生感应电流。当入侵者靠近或穿越平行导线时，就会改变周围电磁场的分布状态，从而使感应电流发生变化，报警信号处理器检测出此电流变化量作为报警信号。

泄露电缆是一种具有特殊结构的同轴电缆，与普通的同轴电缆不同的是，泄露电缆在其外导体上沿长度方向周期性地开有一定形状的槽孔，所以又称为开槽电缆。电缆内部传输的一部分高频电磁能可以由这些槽孔以电磁波的形式向外部辐射，同时又可以通过槽孔接收外部的电磁波，加上同轴电缆原有的传输性能，可以说，泄露同轴电缆兼有传输线和收、发天线的功能。

利用泄露电缆作为传感器组成的周界探测报警系统由两根平行埋在周界地下的泄露电缆和发射机、接收机组成。一根泄露电缆与发射机相连，向外发射能量。另一根泄露电缆与接收机相连，用来接收能量。发射机发射的高频电磁能经发射电缆向外发射，一部分能量耦合到接收电缆，收发电缆之间的空间形成一个椭圆形的电磁场的探测区。两根电缆之间的电磁能的电磁耦合对扰动非常敏感。当有人进入此探测区时，会干扰这个耦合场，使接收电缆收到的电磁能量发生变化。通过信号处理电路提取这个变化量、变化率和持续时间等，就可通过电子电路触发报警。在国外生产的这类报警器中，是将电缆收到的信号数字化，在无探测目标时，可得到一个方形曲线存储在存储器中，当有人侵入时，又增加多个部分由入侵者反射到接收电缆的反射波，从而产生干扰的曲线。通过与原存储曲线比较后即可探测到入侵者的闯入行为。另外可以对接收泄露电缆接收到的返回脉冲信号进行检测，通过对发射与接收脉冲信号的持续时间、周期和振幅进行严格的对比，就可以探测到电磁场内的细微变化，甚至能准确指出入侵者的位置。如可以在显示器上显示周界的轮廓图，并利用其上的闪动光标来指示入侵者的入侵位置。

泄露电缆是一种隐蔽式的周界探测传感系统，一般埋在地下或装入墙内，因此不会影响现场的外观而且又属于无形探测场，入侵者是无法察觉探测系统的存在，所以就无法避开或破坏系统。电缆可环绕任意形状的境界区域，不受地形和地面平坦度等因素的影响，其探测灵敏度也不受环境温度、湿度、风雨烟尘等恶劣气候条件的影响，是十分理想的周界探测设备。

驻极体震动电缆是一种经过特殊充电处理后带有永久预置电荷的介电材料，利用驻极体材料可以制作驻极体话筒。驻极体电缆又称为张力敏感电缆或麦克风式电缆，其基本结构和普通的同轴很相似，只不过是一种经过特殊加工同轴电缆。在制作时对填充在其内、外导体之间的电介质进行静电偏压，使之带有永久性的预置静电荷。当驻极体电缆受到机械震动或因受压而变形时，在电缆的内外导体就会产生一个变化的电压信号，此电压信号的大小和频率与受到的机械震动力成正比。与外电路相连就可以检测出这一变化的信号电压，并检测到较宽频域范围内的信号。由于驻极体电缆传感器的工作原理与驻极体麦克风相类似，故又称为麦克风电缆。

使用时通常将驻极体电缆用塑料带固定在栅栏或钢丝上，其一端与报警控制电路相连，另一端与负载电阻相连。当有人翻越栅栏、铁丝网或切割栅栏、铁丝网时，电缆因受到震动而产生模拟电压信号即可触发报警。此外，由于驻极体电缆实际上就是一种精心设计的特制麦克风，因此利用它把入侵者破坏或翻越栅网、出动震动电缆时的声响以及邻近的声音传送到中心控制室进行监听，用来判断是否有入侵。

在电磁感应式电缆的聚乙烯护套内，其上、下两部分空间有两块近于半弧形充有永久磁性的韧性磁性材料。它们被中间两根固定绝缘导线支撑着分离开来。两边的空隙正好是两个磁性材料建立起来的永久磁场，空隙中的活动导线是裸体导体，当此电缆受到外力的作用而产生震动时，导线就会在空隙中切割磁力线，由电磁感应产生电信号。此信号由处理器（又称接口盒）进行选频、放大后将300—3000Hz的音频信号通过传输电缆送到控制器。当此信号超过一定的阈值时，便立刻触发报警电路报警，并通过音频系统监听电缆受到震动时的声响。

控制器可以制成多个区域，多区域分段控制可以使目标范围缩小，报警时便于查找。例如一个四方形的院子一般不用一根电缆把它围起来，因为有人爬墙时不好判断哪个部位。可采用多段传感电缆来敷设，分多个控制区域来控制。

电磁感应式震动电缆安装简便，可安装在原有的防护栅栏、围墙、房顶等处，无需挖地槽。因电缆易弯曲，布线方便灵活，特别适合在复杂的周界布防。震动电缆传感器是无源的长线分布式，很适合在易燃易爆等不宜接入电源的地点安装。震动电缆传感器对气候、气温环境的适应性能强，可在室外各种恶劣的自然环境、气温环境和高低温的环境下正常地进行全天候防范。

随着光纤技术的不断发展，传输损耗不断降低，传输距离不断加大，价格下降，加上在技术性能上又有独到的优点，光纤报警器在安防系统中越来越多地得到应用。光纤传感器基本由红外光发射器、光导纤维、红外光接收器组成。红外发射器内的发光二极管发射脉冲调制的红外光，此红外光沿光纤向前传播，最后到达光接收器，并把经光电检测后的信号送往报警控制器，从而构成一个闭合的光环系统。

根据防范的不同场合和要求，光纤可以构成各种形状，环置于需要防范的周界，当入侵者侵入时会破坏光纤使其断裂，这时就会因光信号中断而触发报警。由于光纤极细，可以很方便地进行隐蔽安装，如安装在周围防御的钢丝网上，当发生因攀登、翻越、切断钢丝引起的光纤断裂时，通过报警控制器发出报警。也可以将透明的光纤埋在用纸、塑料或防止纤维等物制成的壁纸中或放到墙皮里或门板里，当入侵者凿墙、打洞或撕裂壁纸时产生报警。

当一个人行走时，每一步都会从地面接触发出小的但是可以探测到的地震波向各个方向扩散，用来探测入侵者地震波的探测器称为地音探测器或地震式周界报警探测器。埋在地下的鉴别和探测传感器分别将探测到的地震波信号传送到处理器，处理器可以鉴别防护区外的车辆、声震、地震及人走路等地震干扰，只有真正发生入侵时，处理器才会启动报警装置。

EAS（Electronic Article Surveillance）又称电子商品防窃（盗）系统，是目前大型零售行业广泛采用的商品安全措施之一。EAS于1960年代中期在美国问世，最初应用于服装行业，现在已经扩展全世界80多个国家和地区，应用领域也扩展到百货、超市、图书各种行业，尤其在大型超市（仓储）的应用得到充分的开发。

EAS系统主要由三部分组成：检测器（Sensor）、解码器（Deactivator）和电子标签（Electronic Label and Tag）。电子标签分为软标签和硬标签，软标签成本较低，直接粘附在较“硬”商品上，软标签不可重复使用；硬标签一次性成本较软标签高，但可以重复使用。硬标签须配备专门的取钉器，多用于服装类柔软的、易穿透的物品。解码器多为非接触式设备，有一定的解码高度，当收银员收银或装袋时，电子标签无须接触消磁区域即可解码。也有将解码器和激光条码扫描仪合成到一起的设备，做到商品收款和解码一次性完成，方便收银员的工作，此种方式则须和激光条码供应商相配合，排除二者间的相互干扰，提高解码灵敏度。未经解码的商品带离商场，在经过检测器装置（多为门状）时，会触发报警，从而提醒收银人员、顾客和商场保安人员及时处理。

就EAS系统检测信号载体而言，已经有六、七种不同原理的系统。由于检测信号载体的特性不同，因而各种原理的放到系统的性能也有很大差别。到目前为止，已出现的六种原理的EAS系统依次为电磁波系统、微波系统、无线电/射频系统、分频系统、自报警智慧型系统以及声磁系统。电磁波、微波、无线电/射频系统问世较早，但受其原理的限制，性能上没有每大提高。如微波系统尽管保护出口宽，能方便灵活地安装（如隐蔽于地毯下或吊置于天花板上），但易受液体如人体屏蔽的不足，已经逐渐退出EAS市场。分频系统只有硬标签，主要用于服装服饰的保护，不能用于超市；自报警智慧型系统主要用于贵重物品如高档时装、皮革、裘皮大衣等等；声磁系统是电子防盗技术的一个重大突破，令EAS误报现象得到很好改善，自1989年推出以来，已经成为全球许多零售商喜爱的电子防盗系统。

EAS系统性能评估指标有系统检测率、系统误报、抗环境干扰能力、受金属物屏蔽的程度、保护宽度、保护商品的种类、防盗标签的性能/尺寸、消磁设备等。

检测率：检测率是指单位数量的有效标签以不同方向经过检测区域的不同位置时的报警次数。由于某些系统的标签存在方向性，所以检测率的概念应以综合各个方向的检测率平均值为基准。就目前市场上最常用的三种原理来说，声磁系统的检测率最高，一般超过95%；无线电/射频系统的检测率在60-80%之间；电磁波的检测率一般在50-70%之间。检测率低的系统在商品被带出时发生的漏报率可能性要大，因此检测率的高低是评估防盗系统好坏的主要性能指标之一。

系统误报：系统误报是指非防盗标签触发系统的报警。如果有非标签物品触发报警将会给工作人员的判断处理带来困难，甚至引起顾客与商场之间的冲突。由于受到原理的限制，目前常见的EAS系统都无法完全排除误报，但性能上会有差别，选择系统的关键是看误报率。

抗环境干扰能力：当设备受到干扰时（主要是电源与周围噪声的干扰），系统会在无人经过或无任何触发报警物品经过时发出报警信号，这种现象称为虚报或自鸣。

无线电/射频系统因为易受环境干扰，常常会出现自鸣现象，所以有些系统安装了红外线装置，相当于加装了一个电动开关，只有当人员经过系统，阻挡了红外线，系统才开始工作，没有人经过时，系统处于待机状态。这样虽然解决了无人经过时的自鸣，但仍然不能解决有人经过时的自鸣情况。

电磁波系统也易受到环境的干扰，特别是磁性介质以及电源的干扰，影响系统的性能。声磁系统由于采用了独特的共振远离，并配合智能技术，系统由微机控制、软件驱动，对周围环境噪声自动检测，因而能够很好适应环境，有较好的抗环境干扰能力。

受金属物屏蔽的程度：商场、超市中的很多商品带有金属物品，如金属锡箔纸包装的食品、香烟、化妆品、药品等；还有本身自带金属的商品，如电池、CD/VCD盘片、美发用品、五金工具等；另外商场提供的购物车、购物篮等。含金属的物品对EAS系统的影响主要是对感应标签的屏蔽作用，使系统的检测装置检测不到有效的标签存在或检测灵敏度大大下降，导致系统不发出报警。

受金属屏蔽影响最严重的是无线电/射频RF系统，这可能是无线电/射频在实际使用当中表现的主要局限之一。电磁波系统也会受到金属物品的影响，当大块金属进入电磁波系统的检测区域时，系统会出现“停机”现象，当金属购物车、购物篮经过时，里面的商品即使有有效标签，也会因为屏蔽而不产生报警。声磁系统除了对纯铁制品如铁锅等，会受到影响外，其它的金属物品/锡箔纸、金属购物车/购物篮等超市常见物品均能正常工作。

保护宽度：商场需要考虑防盗系统的保护宽度，以免支座之间宽度过柴，影响顾客进出。况且商场都希望出入口宽敞一些。

保护商品的种类：超市内的商品一般可以分为两类。一类是“软”商品，如服装、鞋帽、针织品，这类一般采用硬标签保护，可以重复使用；另一类是“硬”商品，如化妆品、食品、洗发液等，采用软标签保护，在收银台进行消磁，一般一次性使用。对硬标签来说，各种原理的防盗系统保护商品的种类差不多。但对软标签来说，由于受到金属物的影响不一，差别很大。

防盗标签的性能：防盗标签是整个电子防盗系统中的一个重要组成部分，防盗标签性能的好坏，影响着整个防盗系统的性能。有些标签容易受到潮湿气的影响；有些不能弯曲；有些标签能够很容易地隐蔽在商品的包装盒内；有些会盖住商品上的有用的说明文字等等。

消磁设备：消磁设备的可靠性与易操作性也是选择防盗系统的重要因素。目前较先进的消磁设备都是非接触性式，它产生一定高度的消磁区域，当有效标签经过时瞬时完成标签的消磁，无需接触消磁器，这样方便了收银员操作也加快了收银速度。EAS系统常常与其它防盗系统联合使用，常见的有闭路电视监控系统（CCTV）和收银机监视系统（POS/EM）。收银机监视系统是针对收银人员每天接触大量现金，容易发生盗窃欲念而设计的。它采用收银操作界面与闭路电视监控画面相叠加的技术，以确保商场管理人员得知收银时的实际情况。未来的EAS发展方向主要集中在两个方面：一是防盗源标签计划（Source Tagging），另一个是无线识别技术（Smart ID）。由于Smart ID受其技术成熟度以及价格因素的影响，将不会很快地直接被用户使用。

源标签计划实际上是商家为了降低成本、提高管理、增加效益的一个必然结果。EAS系统的使用最麻烦的是在各种商品上贴电子标签，增加了管理难度。解决这一问题的最好办法也是最终的解决办法就是将贴标签的工作转给商品的生产厂家，在商品的生产过程中把防盗标签放到商品或包装里。源标签实际上是销售商、制造商以及防盗系统的制造商合作的结果。源标签使可开架销售的商品增加，给顾客带来更多方便，另外标签的放置也更加隐蔽，减小被破坏的可能，提高防盗效率。

《电子小制作轻松入门》由现代出版社出版。