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报和漏报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
对外无信号辐射,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~+55bC,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网络。
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号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报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网络技术的安全防范技术,.
利用白光干涉、光纤传感和光通信等高科技技术构建的安全报警系统,对威胁公众安全的突发事件进行监控和警报的现代防御体系。
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报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,构成报警探测器。
其中光纤既作为各种扰动信号的传感器,又作为信号传输到主机的传输线路,从而保证侵入信号实时、有效、快速地传输的控制中心。
信号传输通过光纤进行,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,扰动信号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报警。
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报率。
如有小动物经过,或刮风、下雨等,系统可以根据扰动信号特征作出无害判断,不会发出报警信号,极大地降低了误报率。
(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号,会触发相应区域的报警。
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。
4.系统的实测信号
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号。随扰动的不同,信号表现出不同的特征。图4所示的是系统获得的一些典型信号特征。
一种新型安防系统在校园建设中的应用很明显,这些信号携带有扰动源独特的信息特征。系统从时域、频域上对信号进行分析,并通过一定的算法,提取出相应的独特信号特征,据此判断是否属侵扰信号,系统是否发出报警信息。
北京三安古德振动光纤
