光纤周界安防报警系统解决方案

1、简介

光纤周界安防报警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,发出报警信号的系统。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,我国也有相应的技术开发,武汉长盈通光电技术有限公司已经进行了产品化推广,且已经走向市场。由于光纤是无源的,不需要供电,使用安全,不受电磁、闪电、无线电信号的影响,其铺设方便灵活,系统的设计能排除大部分由环境因素引起的误报,诸如小动物、风、树枝和其它非入侵偶发情况,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报和漏报明显优于常规的安防系统。目前周界安防较多使用高压电网、红外激光或微波对射、电子围栏、振动或者泄漏电缆,这些安防报警系统安装调试和维护成本高,需要室外供电,受电磁干扰影响大,易误报又不能智能记忆与判读。

2、技术途径

光纤周界安防报警系统采用分布式光纤振动的光纤传感技术,对外界微小扰动信号(如震动波、力学波、声波等)进行检测。通过光信号的调制、处理技术和光电信号的处理技术,再经过计算机处理和模式识别,能准确地检出扰动源的状态、种类,计算出其位置,并根据扰动源的有害判别,做出处理方案选择。

传感光纤是具有特殊尺寸和独特护封的光缆,它能保证在不受外界多变的气候和恶劣环境的影响下,仍然能采集细小的震动。当光信号从激光发生器输送进光纤时,探测器会处理接收到的光信号的相位。假设传感光缆没有受到任何干扰或光的传输没有变化,那么光信号的相位也将不发生变化;当传感光纤受到运动或震动的干扰时,光信号的传输模式就会发生变化。

光纤中未发生变化的光传播方式见下图:

当光信号受到压力或震动干扰时,光纤中光的传播途径见下图:

压力或震动会导致形态干扰而产生光信号相位的改变。探测器对相位改变进行探测,光信号相位的改变与传感器探测到的干扰成比例,然后对探测到的信号进行处理,判别它是否符合触发“事件”的条件。如果符合条件,触发一个“事件”,否则,忽略该信号。判断探测到的信号是否符合触发“事件”的标准是用户对报警处理单元的校准参数。

3、报警处理

如上图,报警处理单元中的电子设备将来自每个通道的光信号转换成电信号。然后电信号又通过模数转换器(ADC)将它变为数字信号。通过傅立叶变换,可以把时间域的电信号转换为频率域的数字信号,从而识别光信号在传输中受到干扰后产生相位的变化。在每个通道内各有两个独立的处理器,对进入的数字信号进行处理。这两个处理器分别被标上Processor 1 和Processor 2,它们将被独立编程,对不同状况产生报警。

用户可以对给定的任何通道进行编程,来分析入侵者对攀爬围栏和剪切围栏是如何不同地影响传感光纤。一般Processor 1 和Processor 2已设置了最优化的缺省值,处理器1针对围栏攀爬行为,处理器2震动剪切铁丝网行为。在光纤埋地应用中,只需处理器1,因此处理器2常常被关闭。

当回到处理单元的光信号产生了相位移动,且最初的干扰的电平和它相应的频率和其它条件达到处理器1或处理器2的标准时,一个报警的条件就算满足了。当一个报警条件满足时,报警处理单元会激活一个报警继电器,从而改变受干扰的通道相对应的一系列常开常闭触点的状态。

用户可以对报警处理单元的参数进行校准,避免由风、树枝和小动物等其它因素而产生误报。正确的编程可以确保误报的大幅度降低而仍能探测不管多么蹑手蹑脚的入侵者。

4、系统优势

长盈通公司提供的光纤周界安防报警系统,带有两种不同的传感光纤:围栏安装的传感光纤和埋地安装的传感光纤,独立成为两个防区,一个防区的传感光纤长度可达5公里。双防区报警处理单元模块可以进行独立编程,这使用户可以使用同一台设备对两个完全不同的防区(如埋地防区和围栏防区)进行探测、部署。每个模块通过实时信号采集来弥补系统状态变化,可以把强风、鼠窜等非入侵信号与真正入侵行为区分开来,进行智能化入侵信号的识别。比如攀爬围栏、剪切围栏、围栏下挖槽、梯子辅助攀爬围栏、埋地设防区域慢走、快跑、或匍匐等行为、埋地设防区域地下挖槽的安防报警都有很强的优势。

5、组件介绍

一个完整的光纤周界安防报警系统包括:报警处理单元(APU)、传感光纤、光纤套管(只应用于围栏安装)和上位机及其软件。

6、报警处理单元

报警处理单元是一个包括激光发生器、光信号探测器和用于处理回到报警处理单元的光信号的电子设备。当所有预设的报警条件都满足时,APU便会激活受干扰通道的报警继电器,从而改变相应的常开和常闭的继电器接口状态。

7、传感光纤

根据安装的不同,传感光纤有两种类型:

(1)应用于围栏和围墙安装的直径为3mm的传感光纤。这种传感光纤由特殊核心层和涂覆层及保护层组成,对运动、振动和压力极其敏感,而且不会受到各种形式电磁信号的干扰。

(2)应用于埋地安装的直径为4mm的传感光纤。用于没有围栏的边界或地区,以蜿蜒的形式埋在地面介质下(如砾石、草地等)。

8、光纤套管

传感光纤在安装前,被安装在保护套管内。一般为无裂缝套管。

9、系统模块图

下图是光纤周界安防报警系统的示意图。

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系统的成功安装取决于对设防区域彻底的了解和对传感光纤的合理部署。在安装之前,必须对现场进行仔细的勘测和对可能发生的所有潜在入侵威胁做出评估。例如,在入侵者可能剪切铁丝网的地方铺设传感光纤来探测入侵。

一般有6大具体的入侵威胁:

(1)攀爬铁丝网

(2)攀爬铁丝网支柱

(3)剪切铁丝网

(4)在铁丝网下挖槽

(5)掀抬铁丝网

(6)梯子辅助攀爬铁丝网

为了确定所需传感光纤的数量,我们需要以下数据:

(1)周界长度

(2)门的数目及每个门的长度

(3)加固部分的数目和每个加固部分的长度

(4)报警处理单元离围栏的长度

(5)大门处人行道的宽度

为了让用户与系统通讯更方便,报警处理单元可以直接连入局域网。用户也可以选择使用自带的光纤安全网络来达到系统的连接和通讯。每个报警处理单元都有一个RJ-45接口,用于TCP/IP网络的连接。数据通过XML通讯协议传输。