警報器原理是什麼?

警報系統的運作是一條訊號鏈路:探測器偵測某項物理量的變化,透過迴路把狀態送往主機,主機按當時的布防狀態與防區類型判斷是否成立,成立後才驅動警號並通報。理解這條鏈路,就能理解誤報、漏報與破壞行為分別發生在哪一段。

四段鏈路,各有各的判斷角色

一個常見誤解是以為探測器「認得」入侵者。實際上探測器只做一件事:偵測某項物理量的變化,並改變自身的輸出狀態。是否構成警報,由主機決定。這個分工是整套系統的核心原理。

① 感應

探測器偵測熱輻射分佈、磁場、聲音特徵或震動等物理量的變化。

② 傳遞

以迴路的電氣狀態或無線射頻訊號,把狀態變化送往主機。

③ 判斷

主機核對布防狀態與防區類型,決定是否成立、是否需要延時。

④ 輸出

驅動警號與閃燈、記錄事件,並向監控中心或用戶通報。

因此同一個觸發,在撤防狀態下只是一條記錄,在布防狀態下才成為警報;而屬於 24 小時類型的防區(例如緊急按鈕與防拆開關)則不論布防與否即時成立。防區的分類方式見《防區(Zone)是什麼?》

感應段:不同探測器偵測的是不同物理量

探測器類型偵測的物理量原理上的固有限制
被動紅外(PIR)視野內熱輻射分佈的變化屬被動接收,目標與背景溫差小時靈敏度下降;對準熱源或陽光即易誤報
微波主動發射訊號後,反射訊號的頻率變化可穿透薄質材料,會偵測到牆後或天花內的活動
門磁感應器磁鐵與磁簧開關之間的磁場只反映門窗開合,不反映門是否被撞破
玻璃破碎破裂聲的頻率特徵,或玻璃的機械震動聲頻式受環境噪音影響,震動式覆蓋範圍限於所貼玻璃

從表中可見,每種技術都有它偵測不到的情況。這正是重要位置採用雙鑑探測器(同時具備兩種偵測原理,須兩者皆成立才輸出)或交叉防區(以多個防區互相驗證)的原因——不是為了更靈敏,而是為了讓兩種不同的失效模式互相補足。紅外與微波的詳細比較見《紅外探測器與微波探測器有何分別?》

傳遞段:為何要用常閉迴路與末端電阻

這一段是保安設計上最能體現原理的地方。有線探測器的迴路多數採用常閉接法:正常狀態下迴路保持導通,觸發時斷開。這樣做的理由不是方便,而是為了偵測破壞——若線路被剪斷或探測器被移除,迴路同樣斷開,主機會視為異常。相反,若採用常開接法,剪線後迴路維持斷開,與正常無事的狀態完全相同,主機無法察覺。

這是「失效即報」的設計取向:寧可因線路故障而誤報,也不接受因故障而靜默失守。同一取向也體現在無線系統上——無線探測器須定期發送存活訊號,主機在訊號中斷時應報告該裝置失聯,而非當作一切正常。

末端電阻則進一步令主機能分辨第三種狀態。在迴路末端接入已知阻值的電阻後,主機量到的不只是「通」或「斷」,而是一個特定電阻值:正常為該阻值、觸發為斷路、若有人把線路兩端直接短接令探測器失效,阻值會明顯偏離。沒有末端電阻的迴路無法區分短接與正常狀態,這是實務上常見的防護缺口,詳見《末端電阻是什麼?》

判斷與輸出段:由觸發到鳴響的完整流程

  1. 接收狀態變化——主機偵測到某防區的迴路狀態改變,或收到無線探測器的觸發訊號。
  2. 核對布防狀態——系統處於撤防時,一般防區的觸發只作記錄;24 小時類型防區則不受此限。
  3. 處理延時——若屬延時防區(多為正門),先給予進入延時,讓使用者有時間到主機撤防,避免正常出入造成警報。
  4. 成立警報——延時結束仍未撤防,或屬即時防區,警報成立。
  5. 驅動輸出——啟動警號與閃燈,並記錄事件時間與觸發防區,部分系統聯動錄影或燈光。
  6. 對外通報——按設定向監控中心、保安公司或用戶手機發出通知,通訊路徑可為固網、網絡或行動網絡。
  7. 鳴響時限與復位——警號按設定時限自動停止,系統保留警報記錄;其後是否自動重新布防須事先設定。

鳴響設有時限有兩個原因:持續鳴響擾民,香港對警鐘鳴響時間有相應規管,見《警鐘聲浪在香港有何噪音規管?》;同時長時間鳴響會耗盡後備電池,令系統在其後失去防護能力。至於通報路徑的可靠性,若只依賴單一路徑,該路徑中斷即失去通報能力,因此較完整的做法是設置備援通訊,例如加設行動網絡通訊器,見《4G 警報通訊器是什麼?》

從原理看誤報與漏報

理解了鏈路,誤報與漏報的成因就變得清楚:兩者都不是「系統壞了」,而是原理本身的邊界。

誤報源於探測器偵測的是物理量而非概念。紅外探測器對準空調出風口或陽光直射處時,溫度分佈的變化在感應器眼中與人體移動相似;微波探測器可穿透薄板,鄰室或天花內的活動同樣被偵測到;門磁安裝間隙過大時,門的正常晃動已足以令磁鐵離開感應範圍。這些都不是靈敏度設定可以完全解決的問題,改善方向首先是安裝位置與探測技術的選配。常見成因整理見《警報誤報常見成因》

漏報比誤報更值得警惕,因為它不會留下任何記錄。原理上的漏報包括:探測器的覆蓋範圍與實際入侵路徑不重合;紅外探測器在目標與背景溫差極小時靈敏度下降;無線探測器電池耗盡而主機未報告失聯;以及迴路被短接而系統沒有末端電阻可供分辨。這解釋了為何驗收時必須逐個防區實測觸發,而不是只確認系統能夠布防。

常見問題

警報器是怎樣知道有人入侵的?
探測器本身不會判斷「有人入侵」,它只會偵測某一項物理量的變化,並把狀態變化通知主機。例如紅外探測器感應視野內熱輻射分佈的移動、門磁感應器偵測磁鐵離開磁簧開關、玻璃破碎探測器分析聲音特徵或震動。判斷是否構成入侵的是主機:它按當時的布防狀態、觸發的防區類型與規則,決定要不要發出警報。所以同一個觸發,在撤防時只是一項記錄,在布防時才成為警報。
為什麼警報系統的迴路多數採用常閉接法?
因為常閉迴路在正常狀態下保持導通,一旦線路被剪斷、接觸不良或探測器被移除,迴路即斷開,主機會視為異常。若採用常開接法,剪線後迴路維持斷開,與正常無事狀態相同,主機無法察覺,破壞行為便可繞過系統。這是保安設計上「失效即報」的做法:寧可因故障誤報,也不接受因故障而靜默失守。
末端電阻在原理上有什麼作用?
它令主機不只能區分「通」與「斷」,還能區分「被短接」。在迴路末端接入已知阻值的電阻後,主機量到的是特定電阻值:正常狀態為該阻值、觸發時為斷路或另一阻值、若有人把線路兩端直接短接則阻值明顯偏離。沒有末端電阻的迴路,短接與正常狀態難以分辨,破壞者可用短接方式令探測器失效而主機不察。相關說明見《末端電阻是什麼?》。
警報主機收到觸發後會做什麼?
按防區類型與規則執行一連串動作。典型流程是:核對當時布防狀態;若該防區屬延時類型,先給予進入延時讓使用者撤防;延時結束仍未撤防則進入警報狀態,同時驅動警號與閃燈、記錄事件、並依設定向監控中心或用戶手機通報。部分系統會聯動錄影或燈光。24 小時類型的防區則不論布防與否即時觸發,例如緊急按鈕與防拆開關。
誤報在原理層面是怎樣產生的?
因為探測器偵測的是物理量變化,而非「入侵」這個概念本身。任何令該物理量產生類似變化的因素都會觸發:紅外探測器對準空調出風口或陽光直射處時,溫度分佈變化與人體移動在感應器眼中相似;微波探測器可穿透薄板,偵測到牆後或天花內的活動;門磁安裝間隙過大時,門的正常晃動便足以令磁鐵離開感應範圍。因此減少誤報主要靠安裝位置與探測技術選配,其次才是靈敏度設定。
無線警報系統的原理與有線有何不同?
探測原理相同,分別在於訊號如何送達主機。有線系統以迴路的電氣狀態傳遞,主機可持續量測線路,異常即知;無線系統以射頻訊號傳送,探測器需自備電池,並定期發送存活訊號讓主機確認仍在線。因此無線系統的關鍵在於電池狀態與訊號覆蓋:電池耗盡或訊號受阻時,主機須能報告該裝置失聯,否則會出現無人察覺的防護空缺。
警號響起後系統會一直響下去嗎?
不會,一般設有鳴響時限,時間到達後警號自動停止,但系統仍保持警報記錄與通報狀態。設定時限的原因有兩方面:一是持續鳴響會擾民,香港對警鐘鳴響時間有相應規管;二是長時間鳴響會耗盡後備電池,令系統在其後失去防護能力。實務上時限與其後是否重新布防的安排,應在調試階段一併設定。

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