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为解决室内入侵检测系统误报率高及缺乏有效制敌手段的问题，尼日利亚拉各斯大学研究人员研发相关系统。结果显示该系统能消除误报并成功制敌。此研究成果对提升安防水平意义重大，推荐科研读者阅读。
在当今这个世界，人们对安全的居住和生活环境有着极高的要求。尤其是在经历了新冠疫情的冲击以及气候变化带来的影响后，全球经济面临挑战，在一些经济欠发达的地区，犯罪问题愈发严重。就像撒哈拉以南非洲的许多低收入国家，人们为了生存苦苦挣扎，贫困导致犯罪率上升，家庭、银行、仓库这些室内场所常常成为犯罪分子的目标1。
为了保障安全，各种各样的安全技术应运而生，比如监控摄像头、闭路电视（CCTV）、安全门锁、防盗报警系统等。然而，这些技术在实际应用中却存在不少问题。以防盗报警系统为例，它面临着两大难题：一是误报率居高不下。很多时候，周围环境中的移动物体，像风吹动的窗帘、飞过的小鸟，甚至是宠物的活动，都可能触发警报，搞得大家不胜其烦。这样一来，人们听到警报声也不会太当回事，导致报警系统的作用大打折扣。在尼日利亚的一家国际银行，1391 家分行中只有 22 家还在使用防盗报警系统，其他分行都因为误报问题把它关掉了23。
另一个问题是，当报警系统检测到盗贼时，缺乏有效的抓捕手段。警报突然响起，可能会让盗贼变得更加凶狠，给抓捕工作带来危险。所以，开发一个既能减少误报，又能在抓捕前控制住盗贼的安全系统，就变得非常有必要。
来自尼日利亚拉各斯大学的 Uzoma Ifeanyi Oduah、Daniel Oluwole 和 Samuel Olamilekan Johnson 等研究人员，针对这些问题展开了深入研究，并在《Heliyon》期刊上发表了题为 “Towards preventing the false alarms in indoor physical intrusion detector system and the incorporation of intruder immobilizer system” 的论文。他们成功研发出了一种创新的室内物理入侵探测器和入侵者固定系统，为解决安全难题带来了新的希望。
这项研究用到了几个关键的技术方法。研究人员利用超声波传感器技术，通过精心设计传感器的布局，将两个超声波传感器按照特定的距离和角度摆放，再结合 “与” 逻辑门（只有当两个传感器同时被触发时，系统才会做出反应），大大降低了误报的可能性。同时，他们还使用了 Arduino Nano V3 微控制器，这个微控制器就像是整个系统的 “大脑”，负责协调各个部件的工作，接收传感器传来的信号，并控制警报和固定系统的启动。此外，为了确定传感器的最佳位置，研究人员运用了混淆矩阵（一种用于评估模型性能的工具，通过分析真阴性、真阳性、假阳性和假阴性等指标来判断系统的准确性）进行分析。
下面来看看这项研究的结果。在确定理想的传感器位置方面，研究人员通过计算机图形模拟和增强现实技术，使用 webvpython 在虚拟房间里进行了大量测试。他们模拟了不同身高的人和猫的活动场景，调整两个超声波传感器在 x、y、z 轴上的距离。结果发现，当两个超声波传感器垂直间距为 0.2 米、水平间距为 0.05 米时，经过十次试验都没有出现误报，而且能成功检测到所有模拟的不同身高的入侵者。
在现场测试环节，研究人员把开发的系统安装在拉各斯的一个储物间里。当有人同时挡住两个超声波传感器时，入侵警报会在 2 秒内响起；如果只挡住一个传感器，警报则不会响，这表明只有当物体大小与人类相近时，才会触发警报。在测试入侵者固定系统时，他们用人体模型进行试验，发现设备开启后 2 秒内，催泪瓦斯开关就会启动，警报和催泪瓦斯同时触发。不过，研究人员也发现，催泪瓦斯的扩散速度和分布范围还有提升空间，比如可以把催泪瓦斯罐安装在旋转电机转子上，这样能让瓦斯扩散得更快、更均匀，但这也会增加设备的尺寸、成本和耗电量。
在研究结论和讨论部分，研究人员指出，使用两个超声波传感器并合理布置间距，能够有效消除误报，这种传感器架构非常可靠。与现有的一些入侵报警系统相比，他们开发的系统优势明显。像一些依赖全球移动通信系统（GSM）模块的报警系统，在通信网络不稳定时就会出故障；大多数无线通信报警系统在电力稀缺的地区根本无法使用；依赖监控摄像头的系统，容易受到人员监控疏忽的影响，而且使用的被动红外传感器（PIR）误报率很高。此外，成本也是一个重要因素，他们研发的系统成本仅为 61.03 美元，比很多现有系统都便宜，非常适合非洲低收入国家。
这项研究的成果具有重要意义。它将入侵检测系统和入侵预防系统结合起来，填补了之前相关研究的空白。系统能够在检测到入侵者后，迅速用催泪瓦斯将其控制住，让抓捕工作变得更加安全。同时，由于系统的诸多优势，比如可靠性高、成本低、不依赖网络等，预计会有很多人愿意使用，这不仅能营造更安全的环境，减少犯罪行为，还能为相关产业创造更多的市场机会和就业岗位。不过，研究也存在一些局限性，比如没有对催泪瓦斯中使用的化学物质进行全面的健康评估。未来，研究人员计划进一步研究这些化学物质，优化其性能，让这个安全系统更加完善。
总的来说，这项研究为室内安全防护提供了一个创新且实用的解决方案，为保障人们的生命财产安全做出了重要贡献，也为后续的安全技术研究开辟了新的方向。
