智能周界防入侵系统技术方案.docx

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智能周界防入侵系统技术方案

智能周界防入侵系统

技术方案

（V3.1）

一、项目概述

1.1项目背景

周界安防在民航、司法、石化、港口、能源等重点行业有着广泛的应用，目前均面临着设备与技术老化，无法正常使用，无法满足周界安保实际需要的局面，迫切需要引入技术先进、运行可靠、高性价比的新一代周界安防技术和产品。

物联网技术在周界安防中的创新性应用，解决了周界安防中的一些关键性问题，以智能探测器和视频监控为核心的物联网周界安防整体解决方案带动周界安防在重点行业的技术升级改造势在必行。

1.2设计原则

1．先进性

基于物联网的智能周界防入侵系统应用当今先进的物联网技术，结合物理阻拦和多种电子防护技术，达到理想的综合探测效果。

同时采用基于物联网构架的综合信息系统集成管理平台，使整个前端探测及联动设备能无缝的接入平台，组成一个统一的现代智能化综合安全管理和控制系统。

2．标准化

系统采用开放式的系统架构，基于物联网的智能周界防入侵系统集成管理平台能提供通用标准的接口，使其易与其他系统实现信息互通，并支持第三方应用产品的开发和使用，真正实现多功能的基于物联网的智能周界防入侵系统应用。

3．系统可用性

系统整体具备可网管性，采用多种探测手段，基于物联网的智能周界防入侵系统中的任一设备损坏或遭人为破坏后，系统主体功能将不会受到影响，同时系统将自动上报相应的故障信息，使用户在第一时间了解现场设备状况，及时应对。

4．稳定可靠性

基于物联网的智能周界防入侵系统能每天正常工作24小时，每年运转365天，不受天气、环境、电磁等因素影响，所有设备具有高度的可靠性和优良的性能。

5．灵活性

系统可以根据管理体制及实际应用情况的需求进行灵活的功能配置和用户使用权限优先级控制，提供必要的动态调度控制机制，最大程度保证系统的安全可靠。

具有处理重大突发监控事件的应急处理方案及实施操作流程。

6．可扩展性

基于物联网的智能周界防入侵系统采用面向服务的开放性技术架构，兼容性强，可广泛接入第3方周界安防技术或产品。

系统应用范围可从几百米到几十公里，所有硬件、软件和系统平台均具有扩充能力。

7．安全性

监控中心服务器均采用企业级核心应用服务器，安装WindowsNT/2000/Linux/Unix或以上操作系统。

系统具有高度的安全性和保密性，通过对系统分级保护、数据存储权限的控制，来防止各种形式的对系统的非法侵入。

8．可维护性

应用系统，可维护性体现在易分析性、易更改性、易测试性、稳定性。

使用模块化的结构,同时提供必需的各种工具包。

网络系统提供有效的网络管理的系统监控、调试、诊断工具，保证系统维护管理简明、方便、有效，应能集中进行管理。

9．可操作友好性

系统提供友好的中文界面，采用规范的行业用语，易于管理和维护。

用户界面基于WINDOWS界面设计，支持键盘和鼠标操作，界面友好、清晰，操作简单、方便，容错性强。

1.3设计思路

为了充分和有效地进行系统集成，具备分步实施和功能扩充的功能，设备选型要考虑到施工简单、便于拆卸，建成后的系统要体现安全性、先进性、可靠性、实用性、便捷性。

实现各子系统的管理和信息最大程度的共享，便于今后系统的扩充及增容等，预留未来的功能拓展接口。

随着信息化技术的发展，围界安防模式将会朝着网络化、数字化、智能化及多技术手段相结合的方向不断发展。

考虑到此项目复杂因素对整个系统安全性的影响；本系统以多传感器组成融合感知网络，实现全新的目标识别、多点融合和协同感知，可实现对入侵目标和入侵行为的高精度区域感知和定位，显著减少误报可能性。

●结合物理阻拦和多种电子防护技术以达到理想的综合探测效果；

●多种传感器前端组成融合感知网络，实现目标识别、多点融合和协同感知，达到极低的虚警/漏警率；

●综合考虑各类干扰因素并降低地理地貌、人、车等环境噪声；

●对报警的情况，进行入侵情况分析、甄别；

●视频实时监控、人工实时复核、精确定位入侵地点；

●系统工作时确保不干扰影响地空、地面无线电通信联络的畅通、以正常通信为准则；

●指控中心报警综合处理，现场情况的实时查看，实时通话告警，报警记录、视频根据需求存储和查询；

●结合夜视功能对围界区域24小时实时监控，无遗漏和死角；

●施工简单、拆卸方便；

●系统所有设备及功能模块高度整合，形成垂直一体化的综合性解决方案；

●系统的所有硬件、软件和系统平台均具有扩充能力；

1.4系统建设依据

●MH/T7003-95民用航空运输安全保卫设施建

●GB50198-94民用闭路监视电视系统工程技术规范

●GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范

●GB50348-2004安全防范工程技术规范

●GB50394-2007入侵报警系统工程设计规范

●GB50395-2007视频监控系统工程设计规范

●GB50396-2007出入口控制系统工程设计规范

●GB10408.1入侵探测器通用技术条件

●GB12663-2001防盗报警控制器通用技术条件

●GA/T75-94安全防范工程程序与要求

●GA/T367-2001视频安防监控系统技术要求

●GA/T368-2001入侵报警系统技术要求

●IEC1000-95电磁兼容性·EMC

●本工程设计图纸及相关文件要求

二、系统方案设计

2.1系统概述

作为系统重要的安全防范系统之一，基于物联网的智能周界防入侵系统是控制区内封闭管理、安全保卫工作中的一种技术防范措施，要求对翻越和破坏围界的行为及时发出报警和警告以达到及时处置和防范的目的，确保区域安全。

基于物联网的智能周界防入侵系统的前端由分布式智能探测器节点组成，辅助以智能视频手段实现融合感知、协同探测，克服传统探测手段单一、误报率高、安全性差的缺点，同时可联动视频、声光及广播等设备。

系统对围界进行全天时动态智能感知，具备很强的环境适应性和智能性，提高全天候、全天时的检测性能，降低虚警、漏警率。

系统由六个部分组成，分别为前端探测分系统、视频监控分系统、联动控制分系统、网络传输分系统、控制中心分系统（系统集成平台）、供电分系统，如下图所示。

图1.系统结构框图

前端探测分系统

前端探测分系统主要由壁挂式智能探测器、智能融合处理器及智能视频服务器等组成。

通过对围栏振动信号的采集、分析、融合，完成基于振动的报警输出，同时结合智能视频辅助报警，在控制中心报警处理功能模块实现第三级算法融合，最终输出报警事件，完成报警联动。

视频监控分系统

视频监控分系统由摄像头（数字或模拟）、视频编码器等设备组成。

在每个防区布设1路或多路视频设备，可对所在防区实现实时监控，并且在探测到报警信号时，在客户端或矩阵大屏幕联动推出防区报警视频画面。

联动控制分系统

联动控制分系统由控制箱内的视音频编解码器、I/O量控制器及围栏上方的摄像机、扬声器、声光报警器等设备组成。

现场报警联动可通过联动数据库进行预设，结合用户对现响应和指挥调度的要求，每个防区的联动动作都可实现客户化定制。

网络传输分系统

系统中智能融合处理器、摄像机、扬声器、声光报警器等设备均通过控制箱内各设备接入以太网交换机。

各控制箱的交换机可通过光纤组成主干通信网，并在中心机房完成信号汇聚。

监控中心分系统

监控中心分系统（系统集成平台）由控制中心服务器、存储阵列、报警平台软件、视频存储及管理软件等组成。

通过报警软件客户端及图像管理客户端，用户可订阅各防区的报警、故障及状态事件，并设置、复核、手动控制相关的联动设备，完成报警响应。

2.2系统详细设计

2.2.1前端探测分系统

前端探测分系统主要由壁挂式智能探测器、智能融合处理器及智能视频服务器组成。

通过对围栏振动信号的采集、分析、融合，完成基于振动的报警输出，同时结合智能视频辅助报警，在控制中心报警处理功能模块实现第三级算法融合，最终输出报警事件，完成报警联动。

图2.前端探测分系统结构框图

图3.系统报警流程图

前端探测分系统结合物理围界实际情况，防止人员攀爬、强力破坏围栏、越过围栏等各种入侵方式，系统采用在围栏上挂装智能探测器，实现围界入侵目标检测、识别及定位，并能准确区分入侵者与非入侵行为。

当上述入侵行为触发报警时，系统立即调用联动控制分系统，利用视频监控图像，值班人员可迅速直观的看到现场的实际情况，与此同时，系统集成平台后台系统会发送音频信号至现场的音频设备，向现场进行声音告警；值班人员亦可通过麦克风设备向现场通话告警，警告可疑人员。

系统报警流程如上图所示。

周界报警系统采取分步实施原则进行建设，其围界类型大致可以分为单层钢筋网围界、双层钢筋网石墙围界、双层钢筋网围界、单层石墙围界、单层砖墙围界、砖墙栅栏、特殊区域围界等7种。

针对不同围界类型，细化的探测器布设方案如下。

2.2.1.1单层钢筋网围界

围界特点：

Ø钢筋网的高度约2.5m；

Ø每扇钢筋网约2.5m宽，方形格的大小约为10cm*20cm；

Ø围栏钢筋网使用的钢筋直径约20mm；

Ø钢筋网与立柱之间直接焊接；

Ø立柱没有斜支撑；

Ø围栏立柱下有水泥地梁。

图4.单层钢筋网围界图

探测器布设方案：

⏹智能探测器安装间距为每5米一台，安装高度为1.5米；

⏹多个智能探测器通过探测器总线实现与智能融合处理器之间的数据连接，每条探测器总线最多支持10台智能探测器；

⏹每台智能融合处理器支持两条探测器总线，共连接20个探测器，防区范围为100米；

⏹RS485智能探测总线采用穿PVC管明敷方式绑扎在钢筋立柱上；

⏹系统具有设备剪断、丢失和故障报警功能；

⏹如下图所示。

智能探测器结合智能融合处理器完成对围栏区域的振动信号检测，并对振动数据进行预处理，而后通过网络传输至控制中心的报警处理主机，完成第三级算法融合，并判断报警。

图5.探测器安装图

2.2.1.2双层钢筋网石墙围界

围界特点：

Ø外层为钢筋网围界，内层为岩石围墙围界；

Ø钢筋网围栏高2.5m，上装刺龙；

Ø钢筋网网片宽2.5m，与立柱之间用螺丝连接；

Ø内层砖墙高2.5m，上装刺龙；

Ø内外层围界间距为0.5m左右。

图6.双层钢筋网石墙围界图

探测器布设方案：

采用在外层钢筋网围界内侧挂装智能探测器方式，布设方案同单层钢筋网围界。

2.2.1.3双层钢筋网围界

围界特点：

Ø内外层均为钢筋网围界，形状尺寸不同，为不同时期建设；

Ø内层钢筋网围栏高2.5m，网片宽2m，上装刺龙；

Ø外层钢筋网围栏高2m，网片宽2.5m；

Ø内外层围界间距为不一。

图7.双层钢筋网围界图

探测器布设方案：

采用在内层钢筋网围界内侧挂装智能探测器方式，布设方案同单层钢筋网围界。

2.2.1.4单层石墙围界

围界特点：

Ø围墙为岩石墙体，墙高2.5～3m；

Ø围墙顶上和外侧装有钢筋固定的滚地龙；

Ø墙面基本垂直，表面平整。

图8.单层石墙围界图

探测器布设方案：

结合物理围界实际情况，岩石墙体垂直度较好、表面平整，适合在墙顶附加安装钢筋网，钢筋网宜向外倾斜安装，可有效阻止攀爬围墙，智能探测器挂装于附加围栏之上。

物理围栏具体安装结构图如下图所示。

图9.附加围栏安装结构图

2.2.1.5单层砖墙围界

围界特点：

Ø围墙为水泥抹面墙体，并利用现有建筑物与围界设施相连；

Ø围墙外侧装有钢筋固定的滚地龙；

Ø墙面垂直，表面平整。

图10.单层砖墙围界图

探测器布设方案：

布设方案同单层石墙围界。

2.2.1.7特殊区域围界

围界特点：

Ø围界与地面平行；

Ø通过钢筋网与外界隔开，形成隧道型空间。

图12.特殊区域围界图

探测器布设方案：

为防止入侵人员破坏钢筋网，通过隧道空间进入内部，上述区域可采用智能探测器挂装方式，类似于单层钢筋网围界，且具体布点需根据现场实际情况决定。

2.2.1.8砖墙栅栏区域围界

围界特点：

Ø围界与地面垂直；

Ø通过栅栏和水泥柱网与外界隔开，形成一定的封闭区域。

图13.砖墙栅栏围界图

安装方式如下图所示：

图14.砖墙栅栏安装结构图

2.2.1.9地面不允许存在金属件区域围界

区域特点：

Ø由于特殊限制，不允许地面出现金属件；

Ø通主要表现为飞机场特定区域。

此区域采用地埋泄露电缆方式安装，安装方式如下图所示：

图14泄露电缆安装方式

2.2.2视频监控分系统

视频监控系统已经成为当前安全管理中最主要的工具，通过网络化、数字化视频监控技术，对于周界及周边道路等禁区进行实时图像监控，监控图像根据要求进行存储，各级管理人员可以在授权范围内方便地进行本地、远程图像调用和查询，第一时间发现安全隐患，避免更严重安全事件的出现。

图15.监控分系统结构图

一个典型的IP网络监控解决方案的组成和基本功能如下：

●编解码器图像处理

包括摄像机、拾音器（监听）、报警按钮和视频编码器、解码器。

✧视音频编码或网络摄像机

编码器接入摄像机的视频信号和拾音器的音频信号，并将其转换压缩为数字信号传送到监控中心。

支持移动侦测报警，支持通过RS485口对云台、球机的控制，支持接入对讲设备和报警输入输出设备，满足监视监听、云镜控制、对讲和报警接收联动的基本需求。

支持实时流和存储流双流输出，支持端到端的IPSAN架构网络存储，同时支持本地缓存，当网络故障时可以保存图像信息。

采用网络摄像机（IPC），由于网络摄像机内含了编码压缩功能，则可直接接入网络交换机，不需配置编码器，目前高清监控领域已经开始大量采用网络摄像机。

✧视音频解码

用于接收中心指令，可将系统中任何一路编码的图像和声音解码还原成模拟的视频音频信号接入现场电视机或其它影音设备，可用于用户展示实时视频信息或用于视频指挥。

●网络传输

所有前端编解码器通过IP网络系统和监控中心相连，实现各种信息的传递，包括接入交换机、汇聚交换机、核心交换机和路由器，这些设备内嵌了丰富的安全特性并针对监控的需求对组播等应用进行了优化，同时还可以为广域网组网提供完善的VPN解决方案，从而为监控系统提供了一个安全、可靠、灵活和高性能的安防网络平台。

●监控管理平台

监控管理平台的核心是视频管理服务器软件、数据管理服务器、媒体交换服务器软件等。

✧视频管理服务器软件

监控中心的核心管理平台软件首先是视频管理服务器，是整个系统的核心信令管理服务器。

该服务器主要用于系统认证、管理、配置、控制、报警等所有核心信令的处理。

✧数据管理服务器软件

作为监控中心另外一个核心管理平台软件数据管理服务器软件，主要功能为对全系统分布式部署的NVR网络视频存储设备（基于IPSAN技术）进行统一的存储资源管理，对历史视频作数据管理，并对外提供索和VOD点播回放服务。

✧客户端

各级中心最主要的人机界面通过视频管理服务器提供服务的B/S架构的WEB客户端实现。

WEB客户端集管理、报警、监控业务于一体。

可以实现完善的监、控、查、管、用日常业务操作和管理功能。

通过完善的用户权限机制，对用户提供不同的功能界面。

✧选配的流媒体交换服务器软件

从一级监控点向上级管理部门提供图像，经过广域网线路的情况下，可以选配流媒体交换服务器软件，在单播网络环境下，当对某些摄像头存在多路（超过4路）实时流并发的情况下，该服务器可以提供单播视频流的复制分发服务。

同时对于单/组播混合组网的情况下，该服务器可以提供组播转单播的服务。

●网络存储

针对网络存储需求采用IPSAN存储盘阵，IPSAN盘阵允许前端编码器通过iSCSI协议将压缩的数字视频信息以裸数据块的方式写入IPSAN盘阵中，实现端到端的IPSAN存储。

可以被数据管理服务器统一管理配置并提供检索查询服务。

2.2.2.1系统功能

1）实时视频图像浏览及音频监听

值班人员根据权限及需求，灵活查看各监控点的实时视频图像监控及音频监听。

实时视频可在指挥中心或分控中心的监视器上实时显示，也可以通过PC软件解码实时查看，软件显示查看支持多分屏分割显示（1～25分屏）。

无论哪种浏览方式，如果需要，值班人员可在浏览监控点实时视频图像的同时，监听监控现场的声音。

2）云台操作控制

视频监控客户端选择一个云台摄像机后，可以进行远程控制，控制摄像机转动、图像拉远拉近等，便于值班人员对可疑事件的密切跟踪。

3）历史录像存储

对所有视频图像进行录像保存，便于对各类事件的调查取证。

录像保存时间应满足监控安全管理的相关需求，同时，录像存储应支持以下几种存储方式：

计划存储

用户通过管理平台给每一个摄像机配置存储计划，并指定存储资源。

配置中需要指定摄像机对应的IPSAN设备、存储空间以及数据保留期

手动存储

在用户界面上，用户首先调阅指定摄像机的实况。

建立实况后，用户可以启动和关闭手动存储。

手动存储的录像数据共用计划存储的存储空间。

报警存储

用户配置告警联动，指定联动动作为录像存储。

告警出发后，则启动执行报警联动录像存储，每次报警联动录像的时间（时间可以配置）。

存储的录像数据共用计划存储的存储空间。

4）录像检索和回放

对视频录像进行检索，并进行调阅和回放，以便于对各类事件的调查取证。

5）视频轮切业务

轮切业务基于实时监控，是对多路实况进行轮流查看的业务，从而在监视设备上周期性的循环显示各个摄像机的实时监控信息。

便于值班人员掌握所监看区域的全局信息。

6）人机交互界面

视频监控客户端支持图形化的配置界面，所有的增删改查操作全部可以通过图形化的操作完成，所见即所得。

系统对设备、监控关系、报警、巡检结果等提供报表功能，整网设备运行情况一幕了然。

系统支持GIS功能，支持通过导航地图快速定位关注的区域，在电子地图上可以直观的显示摄像机的分布和各种详细信息，例如类型、状态、经纬度，通过对电子地图上的摄像机点击操作，在导航栏上输入摄像机信息，GIS地图会将摄像机居中显示，可以便捷的提供实时播放、点播回放。

当终端运行异常时，根据级别的不同，系统以多种方式通过告警台提示管理员确认问题，改变了传统监控系统中要靠人一一确认设备是否正常运行，大大减轻了系统维护管理的工作量。

系统支持批量配置，当终端和摄像机数目超过一定数量级别时，批量配置是系统中必不可少的功能，否则整个监控网络的维护根本无从谈起。

7）用户与权限管理

支持多级用户管理，每个用户有用户名和密码，分配不同的权限。

用户的权限不同，所能够查看或操作的监控点资源也有所不同。

普通用户对摄像机和显示器的权限包括：

查看配置信息，看实时监控，远遥，看回放，下载录像，配置轮切计划；管理员可以指定某用户对于某摄像机或显示器具有某种权限；为配置方便，也可以指定某用户对于某域内的所有摄像机或显示器具有某种权限（权限的批量配置）。

8）视频监控客户端多画面业务

视频监控客户端上，可以实现多画面的显示，多个画面之间的操作相互独立，比如：

可以显示多路实况，可以显示多路回放，也可以部分画面显示实况、部分画面显示回放。

视频监控客户端根据所配置的软解码器性能的不同，可以支持4画面、6画面、9画面等显示方式，最多支持25分屏。

9）数字矩阵配置

可以实现灵活的数字矩阵配置功能，可以设定摄像机组、监视器组，可以设定基于摄像机组的组切换，切换的图像可以上电视墙和客户端界面窗口；可以设定多个组计划并手动启动。

可以将多个组设置为一个群，既不同的显示器组显示不同的摄像机组，可以设定轮循顺序和时间，可以结合云台的巡航路线；可以根据需求在不同的时间执行不同的群计划。

如上下班时间执行不同的群切换计划。

10）监控设备管理

当系统内存在大量终端设备时，管理员不可能分别登陆到每个设备上配置各种参数。

视频监控系统提供了集中的配置管理功能，管理员在权限范围内，可以对所有终端进行集中的配置，同时支持批量配置管理，提供了电信级的可维护性，减轻了管理员的工作量。

本项目的监控系统中，平台和前端都部署了大量的设备，包括前端编解码器设备、录像存储设备、管理服务器设备，所有这些设备都需要统一管理，监控管理平台其中一项最终要的任务就是对系统中各种各样设备的管理。

11）系统日志管理

整个系统的日志管理分为三类：

系统运行日志、操作日志和告警日志

系统运行日志包括：

设备启动、保活失败、配置不同步、故障和故障恢复等信息（设备ID、状态变化、时间）

系统操作日志包括：

某用户的登入、退出、对系统配置的修改、控制等

告警日志包括：

温度过高、视频丢失报警、遮挡报警、运动检测告警、外部告警、设备离线等。

系统支持针对各种告警信息提供统计报表，基于报表，提供基于告警类型和告警时间等的查询功能。

2.2.2.2视频前端监控点设计

根据项目的建设要求，实现无死角监控，能够清晰、完整监视周界内外的移动物体和周边环境。

根据防区长度大小设计视频监控点，并合理搭配摄像头种类和数量。

以120米标准防区为例，一般应配置室外高速球型摄像机1台,清晰度达到720P，球机支持自动巡航和告警预置位联动；同时可根据需要安装2台室外标清云台摄像机，便于监控场景的视频覆盖、巡视及追踪。

图16.视频前端系统结构图

图17.摄像头立杆安装示意图

2.2.2.3视频后端管理平台

监控管理控制平台是整个系统的核心，可完成对整个系统的信令转接、视频业务调度、用户及设备管理等问题。

包括视频管理服务器、数据管理服务器、媒体分发服务器。

视频录像采用集中存储方式，将IPSAN存储设备部署在总控中心机房，用于监控图像的存储和备份。

✧视频管理服务器

视频管理服务器用于对所有的监控摄像头进行管理，同时对IP存储进行统一管理，是IP智能监控系统的管理中心和控制中心，授权用户可以在任意一台PC管理客户端上完成全网的设备管理、资源调度及业务控制。

所有对监控设备的管理和控制都必须经过视频管理服务器进行，但是业务流的媒体处理并不需要通过服务器进行，所有监控视频流由IP网络直接承载及交换。

通过视频管理服务器不仅可对所有前端设备进行集中的管理和控制，还可对所有存储设备进行远程的集中管理。

日常监控时，由监控中心集中管理控制监控点到监控中心的图像、声音的切换、接收、存储过程。

维护时，由视频管理服务器的超级管理员或授权用户在监控中心远程集中管理各终端，做到整个系统的统一管理和维护。

✧数据管理服务器

数据管理服务器主要功能是管理储存于IP存储系统中的视频数据，包括协助视频编码设备建立与存储资源的连接、制定每个编码设备的存储计划、检索回放视频数据、备份视频数据、存储资源状态监控等功能。

为了保障视频数据存储的可靠性及数据共享，监控图像采用集中存储的方式，采用先进的IPSAN储存系统存储视频数据，数据管理服务器作为这些存储设备的管理者，从复杂的存储设备管理信息中抽象出与监控业务相关的信息，实现了对系统内大量存储设备的集中管理以及存储资源的动态分配。

数据管理服务器提供快速精确的视频数据检索功能，并严格控制数据访问权限，保证数据的安全性。

✧媒体分发服务器

媒体转发服务器主要是用户前端监控视频的复制分发，IP智能监控解决方案的编解码器都支持组播发送功能，全网编码设备可以开通组播应用，监控中心的硬件解码器或监控客户端进行组播接收。

若上级管理部门调度本地监控图像，就通过媒体分发服务器对监控视频进行复制分发，可接收编码器发出的实时音视频流，转发给解码客户端进行解码播放；也可以接收组播媒体流或单播媒体流，发送单播媒体流，可适应不同的网络状况，方便系统组网。

✧监控指挥中心

监控指挥中心是安防系统的总控中心，对安防管理全局进行监控及把握，同时也是出现突发事件时应急指挥的总中心，拥有最高权限。

指挥中心通过客户端在用户权限能允许的情况下，随时调看所有监控点的图像，并对所看的图像进行远程控制。

也可以通过硬件解码器把所要监