光纤周界监控预警系统技术及应用特点

分布式光纤传感技术具有传统传感技术无可比拟的优势

随着光通信技术的发展，光通信中的一些技术逐渐为传感领域中的应用提供了技术平台，基于光的传感技术就是其中之一。以光通信技术为基础的光纤传感器正成为传感器研究领域中的又一大热点。与传统的电传感器相比，光纤传感器在传感网络应用中具有非常明显的技术优势。

相较于电传感等传统传感技术，光纤传感技术具有其无可比拟的优势：

1、无源：被测信息区域不需电源。

2、本质防爆：适合于易燃、易爆等危险物品（区域）检测

3、电磁绝缘：适合于高电压场合

4、抗电磁干扰：被测信号的传感和传输均是光信号，不受强电磁场干扰。

5、化学稳定：抗腐蚀，耐高低温，能于恶劣化学环境、野外环境下工作。

6、灵敏：光信号对任何微小物理量、化学量变化均能检出。

7、性价比高：长距离、大范围监测，性价比高。

8、低损耗、大容量、高精度、尺寸小、重量轻、非接触式。

9、能形成全光纤分布式传感网络，光纤分布全程连续传感。

振动光纤技术与红外对射技术对比

与传统周界安防技术手段相比的先进性

a、长距离大范围的防卫

系统的监控传感器就是光纤（缆），光纤（缆）敷设一道就形成了传感警戒。

b、准确的入侵预警能力

系统能形成大范围预警圈和警戒圈，任何侵入光纤就会产生扰动波，形成警报。

c、高灵敏度、无死角、无盲区，全线全程传感监控

系统灵敏度极高，光纤敷设之处就是传感位置，实现全程传感监测无缝隙、无死角、无盲区。

d、准确的入侵行为的位置确定

在长距离、大范围的安保系统中，应有对入侵事件准确的定位，以便对入侵行为进行快速响应，采取相应的措施。

e、高环境适应性能（耐高低温和剧烈昼夜温差、耐腐蚀、抗电磁辐射）

系统在野外长距离敷设的仅仅是一根光纤（缆），再无其他电子器件，另外光缆的耐候性指标本身就很高。在高低温环境，腐蚀条件均能使用，光路具有温度补偿功能，温差变化不会影响可靠性。由于信息载体是光子，电磁场对于其可靠工作不会影响，本身工作也不会产生电磁场，干扰周边环境。

f、对电源的依赖程度极低

目前，有大多安防设施均是全程带电方式。而本系统除主机使用50瓦直流电源外（可以使用充电蓄电池直流电流，不依赖市网供电），传感光纤全程不用电源，依赖光子作信息载体。因此，大范围的传感警戒区域不用考虑供给电源。

g、传感警戒区，少维护，甚至免维护

前端传感警戒区，仅为一根光缆，不需维护、巡检。

h、自主知识产权，实现产品国产化

系统实现了自主知识产权，自主研发。因此，在国防、军事及其他保密场所的使用较为安全、可靠。

i、性价比好，大范围单位警戒距离的成本低，敷设工程简单

系统的光源、光信号调制，微弱光子信息的接受、处理，计算机后台处理均在总控柜中，其外输出传感部份对入侵信号的采集警戒部份就是一芯光纤，再无他物。其警戒线、监控信号采集的施工工程比较简单，采用明敷、挂放即行。

核心技术（国际先进、国内领先）

作为国内领先开发的带定位功能的分布式光纤传感监控监测技术，整个系统具有完全的自主知识产权，所需元器件、零部件全部国产化，且工程实施和应用较为简单。

该技术采用全光纤传感原理，利用一芯光纤对外界的任何微小扰动信号形成的震动波、压力波、声波进行感知；通过对光信号参数（振幅、频率、相位、偏振态）的调制，再经过对光信号的检出、传输以及光电信号的处理后，能准确检出扰动源状态，计算其位置，并进行扰动源的危害判断，模式识别后，做出处理方案选择。

与其他传统周界安防系统相比，系统的先进之处在于：

先进的组合光路设计，单根光纤融合外界入侵检测和定位一体；

先进的模式识别系统，降低系统误报率；

先进的信号处理系统，可对高危地区实现语音监听和记录；

先进的系统构架，可融合其它传感监测系统。

● 核心功能

◆中长距离分布式入侵监测

沿传感光缆敷设全程任意点全天候不间断的实时监测。

真正实现沿着传感光纤（缆）的分布测量，无须分防区。

◆入侵定位精确

在判断有威胁侵入行为发生时，系统根据光信号调制分析，可以实时对侵入行为发生点进行定位，从而便于安保人员目标明确地及时采取有效措施，制止侵入行为后续事件发生。

◆模式识别

对一般非危害性环境干扰如雷电、鞭炮、汽车鸣响、风雨等进行识别，做出无害判断。

◆可与其他声光电监控、报警系统等联动、整合，组成光纤传感监测网络。

● 高端应用

系统可根据各种周界的不同需要而采用不同的光缆敷设方式：隐蔽地埋、

围栏、围墙敷设，明敷、隐蔽敷设皆可。

★长距离边界的警戒

重要国境线、保税区隔离带、海关港口等长距离大范围防止入侵、破坏或越境的场所警戒。

★重要设施的周界监控报警

1）军事要地、国防设施：如部队、机场、军港、导弹/火箭发射基地、雷达、通讯站点；

2）国民经济重要设施：电力（厂）站、变电所、文博馆、金融库房、体育场馆；

3）易燃易爆场所的防卫：油库、气站、油气储存罐区、炸药库等；

4）重要防全防护场所：监狱、学校、水库、工业厂矿、高端住宅区等。

系统性能特点

• 全天候运行，实时监控; 反应迅速，实时报警

• 优于±30米的定位精度

• 监控距离长、范围大

• 前端现场无源、不需供电

• 无辐射器件

• 极高的报警敏感度

• 多参数自适应事件过滤器，多参数智能分析，误报率低

• 基于PC的控制和数据处理界面

• 先进的报警管理和日志

• 多种输入输出选择，方便系统集成

• 易于安装和维护，光缆断裂即刻报警，通过简单修复即可重新使用

• 抗电磁波、无线电波干扰

• 适合复杂地形： 不受地形的高低、曲折、转弯、折弯等地形环境限制

• 适合恶劣气候： 不受高温、低温、强光、灰尘、雨、雪、雾、霜等自然气候的影响

• 高性能价格比

• 自主知识产权， 专利技术，国际领先

• 可与用户现有监控系统融合，相互配合工作，如：定位入侵地点后监控摄像联动等。

基础应用方案综述

报警方式：预警、报警、处警。周界全程采用分布式光纤周界监控预警系统为核心入侵探测监控设备，传感光缆沿线任意一点均为入侵传感点，结合智能模式识别技术，实现无缝布防和入侵行为识别，同时可实时联动视频监控系统，进行复核并采集证据供后续追溯。预警：轻击周界的行为进行预警（可联动视频复核）。报警：入侵或破坏行为（攀爬、翻越围界、掘地、破墙等）进行报警（可联动视频进行图象采集）。处警：入侵或破坏行为确认后，启动处警预案。

现场警示与处警相结合：在周界设置声光报警联动设备，当光纤监控预警系统发出报警时会立即传送指令给视频监控分析系统，在此可通过智能视频分析系统再次确认警情是否属实，智能视频分析系统一旦发生报警，现场声光设备或灯光告警设备自动或手动启动，警告现场非法闯入人员马上离开等相关动作，警示入侵人员。同时，报警传至指挥中心，管理人员接到报警后立即启动其他处警预案。

系统方案具备了对入侵目标和入侵行为的基本分类识别，并可同时采用了画地为牢策略，能够智能化屏蔽非入侵干扰源，排除飞机起降、周边建设施工、大型货车驶过等常见的外部干扰，有效降低了虚警率。系统还具有自适应自学习机制，可根据项目周围气候复杂多变、周边干扰、周界环境多样化等特点，适应各种气候地貌环境，达到使用时间越久、判断入侵越准确的效果。

专利种类：发明专利，专利号：ZL200910054965.8

多种应用模式

系统可为为单一用户（独立周界、独立系统）应用建设，也可以多用户共享[覆盖多个（就近）周界、共享主机系统、分设控制终端，例如工业园区、政府园区、部队基地、高端住宅等]方式建设。

同时，根据重要场所安保防护等级需要，可采用“多道防线”——围栏/围墙型光纤传感周界报警系统与埋地型光纤传感周界报警系统分设防线、组合应用，提升安全监控等级。

通过光纤传感周界监控预警系统，可以与视频监控、灯光告警、语音警告系统等实现联动应用，具体如下：视频监控报警联动、灯光警示系统的报警联动、语音警告系统的报警联动。

● 前端传感光缆布设方案

A．围栏安装

在不同类型的场所，经常使用不同结构的围栏，用于符合特别的外观要求或安防等级，达到延缓入侵（阻挡入侵）或探测的效果。

围栏的类型决定了安装探测光缆的方式。在链节式围栏上，最简单、最标准的固定方式是用扎带直接将光缆布设成一道直线，也可将光缆套上套管再固定。直线布设的单根探测光缆就可以控制标准的2.5米高的链节式围栏，这是系统的技术优势，目前无其它方式可比。

1）铁丝网围栏

光缆铺设方式：

光缆铺设于铁丝网围栏上时，可根据安全威胁程度选择以下方式

直线型：

这种铺设方式可探测到攀爬、翻越、剪网、梯子辅助翻越等入侵方式。由于采用直线铺设方式铺设，所需光缆较少。传感光缆应铺设在铁网高度约3/4处，呈水平直线铺设，每隔40-50厘米用防紫外线扎带将光缆与铁网网格紧密固定，如图下

2）铁艺围栏：

光缆铺设方式：

在铁艺上铺设光缆时，按直线型敷设方式沿铁艺最顶端的水平铁栏杆各铺设一道传感光缆，每隔40~50厘米用防紫外线扎带将光缆与铁铁艺围栏紧密固定，如下图。这种铺设方式可探测到攀爬、翻越、破坏铁艺、梯子辅助翻越等入侵方式。

在铁艺围栏中，有的铁艺会安装在柱子，如果支柱的面积不大，铺设光缆时可直接越过柱子，如上图。但有些支柱的横截面比较大，容易被入侵者利用这个区域进入，所以对这样的区域必须加以保护。可在支柱顶部安装铁网，铺设光缆时，将传感光缆铺设到该铁网上，如下图。

这种铺设方式可防范入侵者攀越环状铁网和探测凿墙。
            

围墙安装

光缆铺设方式：

针对围墙的入侵方式常见的有凿墙和翻越，其防范方式对应的解决方案。

防范凿墙：

凿墙是一种常见的针对围墙的入侵方式，传感光缆可以采集到入侵者凿墙时产生的微小振动。

防范翻越围墙：

如果入侵者采用翻越的方式进入，则此过程中产生的振动极其微弱，传感光缆感应到的信号不足以作为判断入侵的依据，所以防范这种入侵方式时，必须在墙头上安装扣网，以增加振动的强度和感应面积。扣网材料一般采用Φ2~5、孔径为5cm X 5cm的铁网，样式如下图左。在扣网上固定传感光缆时应注意将传感光缆固定在围墙外侧扣网的顶部。在需要提高警戒级别时可将光缆铺设成波浪型，如下图右。

   埋地安装

探测光缆可以埋地敷设于地面0～300mm以下，且不会产生电磁放射或热效应，它们不仅不可见，且不可被检测。埋地安装系统可独立布设，也可以部署在栅栏和围墙传感器周边，以提供冗余检测中突出和隐蔽的周边安全要素。

草坪、草地：

在草坪下埋设传感光缆时，如果该区域已经铺上草坪，应先将需要铺设传感光缆的周界区域的草坪用草坪切割机铲起。周界区域宽度应不小于1.2米，如须提高警戒级别，可增加周界区域的宽度。草坪下面的土地应是土质较为硬而紧密的泥土，如果是水分较多，软而松散的土质会吸收振动，造成设备性能下降。在土层的表面沿周界方向迂回平行铺设多道传感光缆，光缆间隔距离为30cm，即1.2米宽的区域应平行铺设3道传感光缆，如下图（1）。传感光缆应平直、紧密地附着在土层表面，可采用Φ5的钢丝折弯成如下图（2）所示的线卡子，每隔50cm用线卡子将传感光缆紧压在土层上，但应注意避免因压力过大造成光缆变形。为加强信号采集能力，也可在光缆下安装辅助采集介质，如下图（3）。固定好光缆后，将草坪平铺在上面，应保证草坪接合处紧密，以避免传感光缆外露。