振动光纤周界 警系统的介绍

光纤周界安防系统-种新型安防系统在校园建设中的应用

光纤周界安防系统是一种新型的安防系统, 它是 利用光纤作为感应体来探测外界扰动并判别是否属 入侵行为, 发出 警信 的系统。

这是近年来在国际 上发展起来的光纤应用新领域, 它的技术门槛高, 当今 仅为少数国家所掌握,我国也有些高校进行了相应的 技术开发。

由于光纤是无源的, 不需要供电, 使用安全;

其铺设方便灵活, 可以做到高隐蔽性, 易于周围环 境融于一体;

这种光纤安防系统的误 和漏 明显优 于常规的安防系统。

我校区是一个集教学、办公、学术会 议、研究交流等一体的综合性校园, 整体上存在对高新 技术的应用需要。

校区周边目前尚有大量未开发场所 和建设工地, 外部人员繁杂, 安防需求提高, 对防护级 别提出的新的要求。

同时, 周界情况比较复杂, 校园周 界曲折, 很多树木常覆盖在围墙上, 红外对射探测器等 常规装置不能发挥应有的作用。

而且, 从校区周界建设的美观性考虑, 也不允许对已建成的校园周 界面貌有所损伤或进行破坏性的施工。

光纤周界安防 系统具有一系列独特优点, 为其安全需求提供了更加 满意的解决方案。

光纤周界安防系统原理及特点

工作原理

基于光纤传感技术的周界防入侵技术, 是近年来随着光纤传感技术在工业领域内的应用而发展起来 的,.

以光纤传感技术为基础的周界安防系统正成为周 界安防技术领域中的一大亮点与热点。

它的显著特点 是采用光纤作为感应器, 来感受外界侵扰信息。

光纤周界是通过干涉结构来实现扰 动信息的获取。

传感缆和反射镜、全光纤干涉模 块共同构成一干涉结构。

光从全光纤干涉模块的输入 端口进入, 经光纤干涉模块处理后的光输入到传感缆 上,.

在传感缆的末端经反射镜反射后, 重新进入传感 缆, 最后回到全光纤干涉模块。

该干涉模块是由光无 源器件构成。经不同光路到达干涉模块输出端口的光 在此汇合,发生干涉, 输出端口的光强随着相互干涉的 光之间相位差的变化而变化。当有外界扰动作用在传 感缆上时, 就会引起干涉光波之间相位差的变化。

光纤周界系统工作原理

感应缆对外界扰动的感应能力是通过光纤的/弹 光0效应实现的。

当光纤受到外界扰动时,弹光0效 应使在光纤中传输的光波的光程发生变化, 从而引起 相位变化。

特点及优势 与传统的电传感器相比, 光纤传感器在周界安防 应用中具有明显的技术优势

 对外无信 辐射, 防静电和雷击, 防电磁和射频干扰, 防雷达辐射;耐腐蚀, 适于多种环境, 工作温度- 30~ + 55 bC, 使用寿命长达 20年以上; 可以通过一条感应光缆构成 分布式的光纤传感 络。

这些特点, 使得周界安防工 作得以进入一些以前不曾进入的领域, 如大范围、长距 离水中、地下布防;得以实现以前难以实现的技术目 标, 如卓越的抗干扰性能、对象模式识别功能, 从而大 幅度地提高现有周界整体的防入侵能力。光纤既作为信息传送的载体与介质, 又作为一种 传感器而存在.当外界干扰作用于光纤时, 光纤传输 的光的部分特性也会随之相应的变化。

通过专门的光 路构建和信 解调技术就能有效的监测光的特性(即 衰减、相位、波长、极化、模场分布和传播时间) 变化,.

进而达到监控外界的触发事件, 如: 张力、位移、损坏、 振动、冲击、声波、温度、负载等 。

针对光纤周界安防领域, 国内高校如西安交通大 学、复旦大学、华中科技大学等也陆续开展了研究工 作, 目前取得了一些令人瞩目的进展 。

而我们采用 的全光纤周界入侵 警系统为复旦大学光纤研究中心 所开发,.

它是基于分布式光纤传感 络技术的安全防 范技术,.

目前, 该系统已在 国内开始实施, 初步得到了成功的应用。

以国内某军 用机场为例, 根据其长距离大范围的周界特点和军事 设施的重要性,敷设方式采用埋地和固着于围栏两种 方式为主, 简单方便, 形成有效的两道防线, 使用数月, 各项指标较理想。

设计要点

1、 分层设置 根据校园围墙内各区域建筑设备的重要性、灵敏 性和脆弱性, 分区分层设置系统参数, 以最低的成本达 到全防护的目的。

2、可靠性 从系统的稳定性及性能价格比的角度考虑, 系统 的主要部分:传感设备, 采用了在多个领域获得广泛应 用, 可靠性和稳定性得到保证的光纤、光缆, 这样就保 证了整个系统的可靠性。

在主机构成中, 大量使用光 纤无源器件, 极大避免了电磁干扰。

模块化和开放式设计

系统在软件和硬件两个层面均采用了模块化的架 构, 便于系统的升级、扩展和维护.同时, 系统采用了 开放式架构, 因此, 将来完善、扩展功能时, 无需替换现 有设备, 只需软件升级或主机添加新的模块化硬件, 从 而保证了系统功能的持续发展。

4、可维护性

系统采用单根光纤(光缆)实现了整个周界的安 防工作, 为系统的维护带来了极大的便利性。

与其他 采用多个分立传感头的安防方案相比, 等于用一个部 件代替了数百个部件, 因此平均故障时间大大降低。

同时, 光纤(光缆)故障查找和维护完全利用成熟的通 讯行业技术。

即便出现断点, 采用 OTDR和融接机结 合的手段, 排障迅速, 恢复后几乎没有影响。

同时, 光 纤不受天气、季候、温度影响, 耐腐蚀、抗电磁干扰, 较 之其他基于金属或电传感器的安防设备, 极大降低了维护率。

一、系统的实施

1 、系统结构及功能 新江湾校区一期的周界 警系统由前端探测器2、 光纤围栏和控制中心主机组成。

光纤围栏是由光纤通 过特定方式敷设、掩埋或架设在校园周界, 构成 警探测器。

其中光纤既作为各种扰动信 的传感器, 又作为信 传输到主机的传输线路, 从而保证 侵入信 实时、有效、快速地传输的控制中心。

信 传输通过光纤进行, 在通讯保密性、耐腐蚀、防电磁干扰、 传输距离等多方面全面优于电缆, 具有极高的安全性 和可靠性。

3 、光纤安防系统周界敷设方式 该系统采用 Labview系统, 构建虚拟仪器和最新的数字处理技术。

不但可以实时监测, 而且可以正确过滤由于风、小动物跑动和火车汽车经过所引起的干扰,。

其技术指标体现三大基本功能上。

( 1) 侵入监测。该功能实质包括探测侵入行为和 识别侵入行为两方面。

如果有人企图跨越被周界, 则 将对光纤内传输光束产生扰动, 扰动信 通过同一根光纤传输至位于控制中心的系统主机,。

经过后端分析识别后, 判断为人员侵入则触发 警。

该系统特点之一在于可在后端灵活调节系统灵敏度, 因此, 极大降低了侵入行为的漏 率。

如有小动物经过, 或刮风、下雨等, 系统可以根据 扰动信 特征作出无害判断, 不会发出 警信 , 极大 地降低了误 率。

( 2) 侵入定位。

系统采用物理分区的方法, 即各 防护区之间的感应光缆互不相连, 在有威胁侵入行为 发生时,相应区域的感应缆会感应到扰动信 , 会触发 相应区域的 警。

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。

( 3) 局部区域语音监听。

对于高危区域, 系统可 对局部区域实现语音监听和记录。

该功能完全无需采 用电或金属的传感器, 仅用光纤即可实现, 丰富了用单 一光纤实现的安防系统的功能和防护等级。

此外, 根据特定区域具体需要, 系统可与各种音 响、声光 警装置实现联动功能,在监测、识别、定位侵 入行为后, 启动 警装置, 威慑、制止侵入行为, 同时, 联动相应位置视频摄像头, 追踪侵入对象。

4. 系统的实测信

当作用在感应缆上的扰动信息不同时, 系统获得 相应的光强变化信 。随扰动的不同, 信 表现出不 同的特征。图 4所示的是系统获得的一些典型信 特征。

一种新型安防系统在校园建设中的应用很明显, 这些信 携带有扰动源独特的信息特征。系统从时域、频域上对信 进行分析, 并通过一定的算 法, 提取出相应的独特信 特征,据此判断是否属侵扰 信 , 系统是否发出 警信息。

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