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光纖周界監控預警系統技術及應用特點

分布式光纖傳感技術具有傳統傳感技術無可比擬的優勢

隨著光通信技術的發展，光通信中的一些技術逐漸為傳感領域中的應用提供了技術平臺，基于光的傳感技術就是其中之一。以光通信技術為基礎的光纖傳感器正成為傳感器研究領域中的又一大熱點。與傳統的電傳感器相比，光纖傳感器在傳感網絡應用中具有非常明顯的技術優勢。

相較于電傳感等傳統傳感技術，光纖傳感技術具有其無可比擬的優勢：

1、無源：被測信息區域不需電源。

2、本質防爆：適合于易燃、易爆等危險物品（區域）檢測

3、電磁絕緣：適合于高電壓場合

4、抗電磁干擾：被測信號的傳感和傳輸均是光信號，不受強電磁場干擾。

5、化學穩定：抗腐蝕，耐高低溫，能于惡劣化學環境、野外環境下工作。

6、靈敏：光信號對任何微小物理量、化學量變化均能檢出。

7、性價比高：長距離、大范圍監測，性價比高。

8、低損耗、大容量、高精度、尺寸小、重量輕、非接觸式。

9、能形成全光纖分布式傳感網絡，光纖分布全程連續傳感。

振動光纖技術與紅外對射技術對比

與傳統周界安防技術手段相比的先進性

a、長距離大范圍的防衛

系統的監控傳感器就是光纖（纜），光纖（纜）敷設一道就形成了傳感警戒。

b、準確的入侵預警能力

系統能形成大范圍預警圈和警戒圈，任何侵入光纖就會產生擾動波，形成警報。

c、高靈敏度、無死角、無盲區，全線全程傳感監控

系統靈敏度極高，光纖敷設之處就是傳感位置，實現全程傳感監測無縫隙、無死角、無盲區。

d、準確的入侵行為的位置確定

在長距離、大范圍的安保系統中，應有對入侵事件準確的定位，以便對入侵行為進行快速響應，采取相應的措施。

e、高環境適應性能（耐高低溫和劇烈晝夜溫差、耐腐蝕、抗電磁輻射）

系統在野外長距離敷設的僅僅是一根光纖（纜），再無其他電子器件，另外光纜的耐候性指標本身就很高。在高低溫環境，腐蝕條件均能使用，光路具有溫度補償功能，溫差變化不會影響可靠性。由于信息載體是光子，電磁場對于其可靠工作不會影響，本身工作也不會產生電磁場，干擾周邊環境。

f、對電源的依賴程度極低

目前，有大多安防設施均是全程帶電方式。而本系統除主機使用50瓦直流電源外（可以使用充電蓄電池直流電流，不依賴市網供電），傳感光纖全程不用電源，依賴光子作信息載體。因此，大范圍的傳感警戒區域不用考慮供給電源。

g、傳感警戒區，少維護，甚至免維護

前端傳感警戒區，僅為一根光纜，不需維護、巡檢。

h、自主知識產權，實現產品國產化

系統實現了自主知識產權，自主研發。因此，在國防、軍事及其他保密場所的使用較為安全、可靠。

i、性價比好，大范圍單位警戒距離的成本低，敷設工程簡單

系統的光源、光信號調制，微弱光子信息的接受、處理，計算機后臺處理均在總控柜中，其外輸出傳感部份對入侵信號的采集警戒部份就是一芯光纖，再無他物。其警戒線、監控信號采集的施工工程比較簡單，采用明敷、掛放即行。

核心技術（國際先進、國內領先）

作為國內領先開發的帶定位功能的分布式光纖傳感監控監測技術，整個系統具有完全的自主知識產權，所需元器件、零部件全部國產化，且工程實施和應用較為簡單。

該技術采用全光纖傳感原理，利用一芯光纖對外界的任何微小擾動信號形成的震動波、壓力波、聲波進行感知；通過對光信號參數（振幅、頻率、相位、偏振態）的調制，再經過對光信號的檢出、傳輸以及光電信號的處理后，能準確檢出擾動源狀態，計算其位置，并進行擾動源的危害判斷，模式識別后，做出處理方案選擇。

與其他傳統周界安防系統相比，系統的先進之處在于：

先進的組合光路設計，單根光纖融合外界入侵檢測和定位一體；

先進的模式識別系統，降低系統誤報率；

先進的信號處理系統，可對高危地區實現語音監聽和記錄；

先進的系統構架，可融合其它傳感監測系統。

● 核心功能

◆中長距離分布式入侵監測

沿傳感光纜敷設全程任意點全天候不間斷的實時監測。

真正實現沿著傳感光纖（纜）的分布測量，無須分防區。

◆入侵定位精確

在判斷有威脅侵入行為發生時，系統根據光信號調制分析，可以實時對侵入行為發生點進行定位，從而便于安保人員目標明確地及時采取有效措施，制止侵入行為后續事件發生。

◆模式識別

對一般非危害性環境干擾如雷電、鞭炮、汽車鳴響、風雨等進行識別，做出無害判斷。

◆可與其他聲光電監控、報警系統等聯動、整合，組成光纖傳感監測網絡。

● 高端應用

系統可根據各種周界的不同需要而采用不同的光纜敷設方式：隱蔽地埋、

圍欄、圍墻敷設，明敷、隱蔽敷設皆可。

★長距離邊界的警戒

重要國境線、保稅區隔離帶、海關港口等長距離大范圍防止入侵、破壞或越境的場所警戒。

★重要設施的周界監控報警

1）軍事要地、國防設施：如部隊、機場、軍港、導彈/火箭發射基地、雷達、通訊站點；

2）國民經濟重要設施：電力（廠）站、變電所、文博館、金融庫房、體育場館；

3）易燃易爆場所的防衛：油庫、氣站、油氣儲存罐區、炸藥庫等；

4）重要防全防護場所：監獄、學校、水庫、工業廠礦、高端住宅區等。

系統性能特點

• 全天候運行，實時監控; 反應迅速，實時報警

• 優于±30米的定位精度

• 監控距離長、范圍大

• 前端現場無源、不需供電

• 無輻射器件

• 極高的報警敏感度

• 多參數自適應事件過濾器，多參數智能分析，誤報率低

• 基于PC的控制和數據處理界面

• 先進的報警管理和日志

• 多種輸入輸出選擇，方便系統集成

• 易于安裝和維護，光纜斷裂即刻報警，通過簡單修復即可重新使用

• 抗電磁波、無線電波干擾

• 適合復雜地形： 不受地形的高低、曲折、轉彎、折彎等地形環境限制

• 適合惡劣氣候： 不受高溫、低溫、強光、灰塵、雨、雪、霧、霜等自然氣候的影響

• 高性能價格比

• 自主知識產權， 專利技術，國際領先

• 可與用戶現有監控系統融合，相互配合工作，如：定位入侵地點后監控攝像聯動等。

基礎應用方案綜述

報警方式：預警、報警、處警。周界全程采用分布式光纖周界監控預警系統為核心入侵探測監控設備，傳感光纜沿線任意一點均為入侵傳感點，結合智能模式識別技術，實現無縫布防和入侵行為識別，同時可實時聯動視頻監控系統，進行復核并采集證據供后續追溯。預警：輕擊周界的行為進行預警（可聯動視頻復核）。報警：入侵或破壞行為（攀爬、翻越圍界、掘地、破墻等）進行報警（可聯動視頻進行圖象采集）。處警：入侵或破壞行為確認后，啟動處警預案。

現場警示與處警相結合：在周界設置聲光報警聯動設備，當光纖監控預警系統發出報警時會立即傳送指令給視頻監控分析系統，在此可通過智能視頻分析系統再次確認警情是否屬實，智能視頻分析系統一旦發生報警，現場聲光設備或燈光告警設備自動或手動啟動，警告現場非法闖入人員馬上離開等相關動作，警示入侵人員。同時，報警傳至指揮中心，管理人員接到報警后立即啟動其他處警預案。]

系統方案具備了對入侵目標和入侵行為的基本分類識別，并可同時采用了畫地為牢策略，能夠智能化屏蔽非入侵干擾源，排除飛機起降、周邊建設施工、大型貨車駛過等常見的外部干擾，有效降低了虛警率。系統還具有自適應自學習機制，可根據項目周圍氣候復雜多變、周邊干擾、周界環境多樣化等特點，適應各種氣候地貌環境，達到使用時間越久、判斷入侵越準確的效果。

多種應用模式

系統可為為單一用戶（獨立周界、獨立系統）應用建設，也可以多用戶共享[覆蓋多個（就近）周界、共享主機系統、分設控制終端，例如工業園區、政府園區、部隊基地、高端住宅等]方式建設。

同時，根據重要場所安保防護等級需要，可采用“多道防線”——圍欄/圍墻型光纖傳感周界報警系統與埋地型光纖傳感周界報警系統分設防線、組合應用，提升安全監控等級。

通過光纖傳感周界監控預警系統，可以與視頻監控、燈光告警、語音警告系統等實現聯動應用，具體如下：視頻監控報警聯動、燈光警示系統的報警聯動、語音警告系統的報警聯動。

● 前端傳感光纜布設方案

A．圍欄安裝

在不同類型的場所，經常使用不同結構的圍欄，用于符合特別的外觀要求或安防等級，達到延緩入侵（阻擋入侵）或探測的效果。

圍欄的類型決定了安裝探測光纜的方式。在鏈節式圍欄上，最簡單、最標準的固定方式是用扎帶直接將光纜布設成一道直線，也可將光纜套上套管再固定。直線布設的單根探測光纜就可以控制標準的2.5米高的鏈節式圍欄，這是系統的技術優勢，目前無其它方式可比。

1）鐵絲網圍欄

光纜鋪設方式：

光纜鋪設于鐵絲網圍欄上時，可根據安全威脅程度選擇以下方式

直線型：

這種鋪設方式可探測到攀爬、翻越、剪網、梯子輔助翻越等入侵方式。由于采用直線鋪設方式鋪設，所需光纜較少。傳感光纜應鋪設在鐵網高度約3/4處，呈水平直線鋪設，每隔40-50厘米用防紫外線扎帶將光纜與鐵網網格緊密固定，如圖下

2）鐵藝圍欄：

光纜鋪設方式：

在鐵藝上鋪設光纜時，按直線型敷設方式沿鐵藝最頂端的水平鐵欄桿各鋪設一道傳感光纜，每隔40~50厘米用防紫外線扎帶將光纜與鐵鐵藝圍欄緊密固定，如下圖。這種鋪設方式可探測到攀爬、翻越、破壞鐵藝、梯子輔助翻越等入侵方式。

在鐵藝圍欄中，有的鐵藝會安裝在柱子，如果支柱的面積不大，鋪設光纜時可直接越過柱子，如上圖。但有些支柱的橫截面比較大，容易被入侵者利用這個區域進入，所以對這樣的區域必須加以保護。可在支柱頂部安裝鐵網，鋪設光纜時，將傳感光纜鋪設到該鐵網上，如下圖。

這種鋪設方式可防范入侵者攀越環狀鐵網和探測鑿墻。
            

圍墻安裝

光纜鋪設方式：

針對圍墻的入侵方式常見的有鑿墻和翻越，其防范方式對應的解決方案。

防范鑿墻：

鑿墻是一種常見的針對圍墻的入侵方式，傳感光纜可以采集到入侵者鑿墻時產生的微小振動。

防范翻越圍墻：

如果入侵者采用翻越的方式進入，則此過程中產生的振動極其微弱，傳感光纜感應到的信號不足以作為判斷入侵的依據，所以防范這種入侵方式時，必須在墻頭上安裝扣網，以增加振動的強度和感應面積。扣網材料一般采用Φ2~5、孔徑為5cm X 5cm的鐵網，樣式如下圖左。在扣網上固定傳感光纜時應注意將傳感光纜固定在圍墻外側扣網的頂部。在需要提高警戒級別時可將光纜鋪設成波浪型，如下圖右。

   埋地安裝

探測光纜可以埋地敷設于地面0～300mm以下，且不會產生電磁放射或熱效應，它們不僅不可見，且不可被檢測。埋地安裝系統可獨立布設，也可以部署在柵欄和圍墻傳感器周邊，以提供冗余檢測中突出和隱蔽的周邊安全要素。

草坪、草地：

在草坪下埋設傳感光纜時，如果該區域已經鋪上草坪，應先將需要鋪設傳感光纜的周界區域的草坪用草坪切割機鏟起。周界區域寬度應不小于1.2米，如須提高警戒級別，可增加周界區域的寬度。草坪下面的土地應是土質較為硬而緊密的泥土，如果是水分較多，軟而松散的土質會吸收振動，造成設備性能下降。在土層的表面沿周界方向迂回平行鋪設多道傳感光纜，光纜間隔距離為30cm，即1.2米寬的區域應平行鋪設3道傳感光纜，如下圖（1）。傳感光纜應平直、緊密地附著在土層表面，可采用Φ5的鋼絲折彎成如下圖（2）所示的線卡子，每隔50cm用線卡子將傳感光纜緊壓在土層上，但應注意避免因壓力過大造成光纜變形。為加強信號采集能力，也可在光纜下安裝輔助采集介質，如下圖（3）。固定好光纜后，將草坪平鋪在上面，應保證草坪接合處緊密，以避免傳感光纜外露。