全光纖周界監(jiān)控預警系統(tǒng)技術(shù)

    全光纖周界監(jiān)控當今，恐怖組織和恐怖分子活動日益頻繁、人口流動急劇加大，社會不穩(wěn)定因素不斷上升，因此，國家安全和國民財產(chǎn)安全的防衛(wèi)任務與壓力日 益加重，使我國和諧社會的建設也面臨極大的挑戰(zhàn)。由此，為國民經(jīng)濟單位自身安防體系能否“防破壞、防入侵、防意外”并實時監(jiān)控預警提出了更高要求和更大考 驗，這其中，周界防護(防火墻)作為第一道防線，其是否有效決定了能否最快速度地發(fā)現(xiàn)不安全因素、最大限度地降低不安全系數(shù)。

    傳統(tǒng)的周界安防解決方案應用特點

    多年來，傳統(tǒng)的周界安防解決方案(紅外對射方案、視頻監(jiān)控方案、微波對射方案、泄漏電纜方案、振動電纜方案、電子圍欄、電網(wǎng)等)為社會平安保障做出了應有貢獻，但受一些客觀技術(shù)條件等因素所限，還存在著一些共性或個性不足，具體如下：

    紅外等傳統(tǒng)方案，防護等級較低，對于蓄意侵入者而言，很容易跨越或規(guī)避;同時易受地形條件的高低、曲折、轉(zhuǎn)彎、折彎等環(huán)境限制，而且它們不適合惡劣氣候，容易受高溫、低溫、強光、灰塵、雨、雪、霧、霜等自然氣候的影響，誤報率高;

    泄露電纜和振動電纜報警屬于電纜傳感，傳感部分都是有源的，系統(tǒng)功耗很大;電子圍欄、電網(wǎng)等方案又有一定危害性。上述方案可監(jiān)測的距離較短，單位距離成本高，在需要進行長距離監(jiān)測的情況下，系統(tǒng)造價高昂。且傳感器單元的壽命較短，長時間連續(xù)使用，維護成本較高;

    干擾機會增多(電磁干擾、信號干擾、串擾等)，靈敏性下降，誤報率、漏報率上升等;

    對于大范圍監(jiān)控，以上傳統(tǒng)方案本身沒有定位功能，遇上侵入行為，無法定位。這意味著無法及時、準確地確定危險地點，無法及時采取制止措施阻止侵入行為導致核心區(qū)域失密、被破壞。

    綜上可見，基于電傳感技術(shù)的傳統(tǒng)周界安防解決方案受自身技術(shù)條件限制存在諸多功能缺陷，而新時期的周界安防系統(tǒng)要能夠?qū)Ω鞣N入侵事件及時識別響應，且須具有長距離監(jiān)控、高精度定位功能、低能源依賴性、高環(huán)境耐受性、抗電磁干擾、抗腐蝕等特性。

    光纖傳感器的應用優(yōu)勢

    與傳統(tǒng)的電傳感器相比，光纖傳感器在傳感網(wǎng)絡應用中具有非常明顯的技術(shù)優(yōu)勢(可參見表1)。

    體積小，重量輕、具有非常好的可靠性和穩(wěn)定性;

    無源系統(tǒng)、能源依賴性低，可大大節(jié)省供電設備與線路的成本，適合長距離使用;

    抗電磁干擾、抗腐蝕，完全不受雷電影響，能在惡劣的化學環(huán)境、野外環(huán)境及強電磁干擾等場所下工作;

    無輻射、無易燃易爆材料、防水、環(huán)保等。

    全光纖周界監(jiān)控預警系統(tǒng)

    全光纖周界監(jiān)控預警系統(tǒng)是利用激光、光纖傳感和光通信等高科技技術(shù)構(gòu)建的安全報警系統(tǒng)，是一種對威脅公眾安全的突發(fā)事件進行監(jiān)控和警報的現(xiàn)代防御體系，它是基于分布式光纖傳感技術(shù)應用于周界監(jiān)控防護的新系統(tǒng)。

    該系統(tǒng)利用單根光纖(光纜)作為傳感傳輸二合一的器件，通過對直接觸及光纖(纜)或通過承載物，如覆土、鐵絲網(wǎng)、圍欄、管道等，傳遞給光纖(纜)的各 種擾動，進行持續(xù)和實時的監(jiān)控。采集擾動數(shù)據(jù)，經(jīng)過后端分析處理和智能識別，判斷出不同的外部干擾類型，如攀爬鐵絲網(wǎng)、按壓圍墻、禁行區(qū)域的奔跑或行走， 以及可能威脅周界建筑物的機械施工等，實現(xiàn)系統(tǒng)預警或?qū)崟r告警，從而達到對侵入設防區(qū)域周界的威脅行為進行預警監(jiān)測的目的。為了精確定位，只需獲取光纖的 準確長度，再根據(jù)現(xiàn)場情況將光纖長度距離換算為實際距離，在報警信息中得到準確可靠的定位精度，從而實現(xiàn)遠距離安全保障系統(tǒng)的定位報警功能，通過系統(tǒng)提供 的入侵地點的位置，可以聯(lián)動CCTV監(jiān)控或派遣人員到達現(xiàn)場。

    核心技術(shù)

    作為特殊的帶定位功能的分布式光纖傳感監(jiān)控監(jiān)測技術(shù)，所需元器件、零件全部國產(chǎn)化，整個系統(tǒng)工程實施和應用較為簡單，其與其它傳統(tǒng)安防系統(tǒng)相比，先進之處在于：

    組合光路設計，單根光纖融合外界侵入檢測和定位于一體;

    模式識別系統(tǒng)，降低系統(tǒng)誤報率;

    信號處理系統(tǒng)，對高危地區(qū)實現(xiàn)語音監(jiān)聽和記錄;

    獨特的系統(tǒng)構(gòu)架，可融合其它傳感監(jiān)測系統(tǒng)。

    核心功能

    1、長距離入侵監(jiān)測

    沿光纖敷設區(qū)域全程任意點全天候不間斷地實時監(jiān)測。

    2、侵入定位

    在判斷有威脅侵入行為發(fā)生時，系統(tǒng)根據(jù)光信號調(diào)制分析，可以實時對侵入行為發(fā)生點進行定位，從而便于安保人員對目標明確地及時采取有效措施，制止侵入行為后續(xù)事件發(fā)生。

    3、模式識別

    對非危害性環(huán)境干擾如雷鳴、鞭炮、汽車鳴響、雨聲等進行識別，做出無害判斷;還能識別走路、攀爬、觸摸、挖掘等侵入行為并報警。

    4、重要部位語音監(jiān)聽

    對于局部高危區(qū)域，系統(tǒng)可實現(xiàn)語音監(jiān)聽和記錄。該功能完全無需采用電或金屬的傳感器，僅用光纖即可實現(xiàn)，豐富了用單一光纖實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的功能和防護等級。

    5、可與其它監(jiān)控系統(tǒng)(聲光電報警)聯(lián)動

    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    全光纖周界監(jiān)控預警系統(tǒng)由監(jiān)控器、主控儀、引導光纜、傳感光纜和外部組件這五大部分組成。其中，系統(tǒng)監(jiān)控器、主控儀位于中心監(jiān)控室內(nèi)，引導光纜、傳感光纜和外部組件安裝于室外，可根據(jù)需要設置分控制中心(如圖1所示)。

                                       圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

    典型應用

    系統(tǒng)可根據(jù)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。

    1、長距離邊界的警戒系統(tǒng)

    重要國境線、保稅區(qū)隔離帶、海關(guān)港口等長距離大范圍防止侵入或越境的場所警戒，特別是崇山峻嶺、沙漠荒野、人工巡邏查檢十分不易場所敷設光纖警戒線。

    2、重要設施的周界安全防衛(wèi)

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

    國民經(jīng)濟重要設施：電力站、變電所、文博館、金融庫房、體育場館；

    易燃易爆場所的防衛(wèi)：油庫、氣站、油氣儲存罐區(qū)、炸藥庫等；

    重要防全防護場所：監(jiān)獄、學校、水庫、工業(yè)廠礦、重要住宅區(qū)等。

    3、石油天然氣管線的防護（防開挖、防偷盜、防破壞）

    4、通訊電力線纜的防護

    序：

    基于光纖傳感技術(shù)的光纖周界安防警戒系統(tǒng)，隨著光電子技術(shù)和光纖傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，已在歐美發(fā)達國家陸續(xù)得到成功應用，實現(xiàn)了移動、震動感應、微應變檢測和定位等報警功能，并已被廣泛用于軍事基地、指揮所、國防、航天基地等場所，現(xiàn)已向民用方向迅速推廣。

    目前，國外產(chǎn)品正逐步進入中國，但由于這些產(chǎn)品剛剛由軍用轉(zhuǎn)向民用，價格昂貴，無法在國內(nèi)有效應用；同時，在對國家有重要意義的監(jiān)控場合及重要 場所的周界防范系統(tǒng)，其系統(tǒng)的運行和維護都必須是實時的，不能中斷。采用國外壟斷技術(shù)的設備、產(chǎn)品，在產(chǎn)品調(diào)試、安裝指導、后期維護、性能升級上，會帶來 相當多的不便，甚至對保密性帶來了潛在的威脅。

    由此，重要場所的安全防范，既要求采用的設備具有先進性，又需結(jié)合保密性要求，確保采用的監(jiān)控技術(shù)最好具有原創(chuàng)性、獨特性，這就對研制具有自主 知識產(chǎn)權(quán)的、具有國際先進水平的、技術(shù)性能獨特的、能提高我國周界防范技術(shù)水平的、滿足我國現(xiàn)階段對安全技術(shù)防范系統(tǒng)需求的光纖智能安全防范系統(tǒng)提出了迫 切的需求。隨著全光纖周界入侵報警產(chǎn)品在國內(nèi)的普及應用，全光纖周界監(jiān)控預警系統(tǒng)將迎來更廣闊的發(fā)展空間。