振动光纤之3芯精准定位型系统设计方案

精准定位型振动光缆
技术案
北京汉科云端科技发展有限公司
2014年5月
目录
1、振动光缆界报警系统的优势： (3)
2、系统工作原理： (4)
3、系统连接示意图： (4)
4、系统的性能特点： (5)
5、振动光缆系统误报分析及解决式： (5)
6、主要设备的参数指标: (8)
7、传感光缆的安装式： (9)
1、振动光缆界报警系统的优势：
本案采用光缆作为传感探测单元，光缆因其独特的线性结构可以不受界轮廓的限制，在有很多转角，有落差、有弧度的界中使用时光缆可以随界的形状布设，不会有任的死角。

振动光缆界报警系统前端采用光缆作为传感器不需铺设电源线、信号线，而且光缆的使用寿命长，因而能够满足客户低投入、低耗能，高防的要求。

振动光缆界报警系统技术先进而成熟，该系统具有不受电磁及无线电干扰的特性，有极高的探测灵敏度和非常低的误报率，并具有能在恶劣环境下稳定工作、使用寿命长、易于安装维护、故障率低等优势。

传统的界安防解决案(红外对射案、视频监控案、微波对射案、泄漏电缆案、振动电缆案、电子围栏、电网等)为社会平安保障做出了应有贡献，但受一些客观技术条件等因素所限，还存在着一些共性或个性不足，具体如下：红外等传统案，防护等级较低，对于蓄意侵入者而言，很容易跨越或规避；同时易受地形条件的高低、曲折、转弯、折弯等环境限制，而且它们不适合恶劣气候，容易受高温、低温、强光、灰尘、雨、雪、雾、霜等自然气候的影响，误报率高；
泄漏电缆和振动电缆报警属于电缆传感，传感部分都是有源的，系统易受电磁干扰；电子围栏、电网等案又有一定危害性。

上述案可监测的距离较短，单位距离成本高，在需要进行长距离监测的情况下，系统造价高昂。

且传感器单元的寿命较短，长时间连续使用，维护成本较高；
干扰机会增多(电磁干扰、信号干扰、串扰等)，灵敏性下降，误报率、漏报率上升等；
对于大围监控，以上传统案本身没有定位功能，遇上侵入行为，无法定位。

这意味着无法及时、准确地确定危险地点，无法及时采取制止措施阻止侵入行为导致核心区域失密、被破坏。

综上可见，基于电传感技术的传统界安防解决案受自身技术条件限制存在诸多功能缺陷，而新时期的界安防系统要能够对各种入侵事件及时识别响应，且须具有长距离监控、高精度定位功能、低能源依赖性、高环境耐受性、抗电磁干扰、抗腐蚀等特性。

2、系统工作原理：
系统采用精准定位型主机作为探测设备，每个系统探测距离为40公里，根据需求可通过软件设计多个虚拟防区，精准定位精度为±25米，精准定位主机通过4芯通信光缆主机连接到界中的前端控制盒，前端控制盒通过4芯的通讯光缆与终端控制盒连接，当有人入侵或破坏围网时，光缆部传输的光信号会发生变化，通过引导光缆传输到精准定位型主机，主机通过对变化的光信号进行分析并上传至服务器，服务器通过智能分析后输出开关量报警信息。

3、系统连接示意图：
精准定位型系统主机一般安装在通信站点，引出引导光纤，在到达防区起始点后通过前端控制盒与振动光缆相连，系统采用3芯光纤即可实现定位报警，在
防区尾端通过终端控制盒结束防区。

4、系统的性能特点：
精准定位型光缆振动探测报警系统，是一套利用三芯光缆作为传感单元，通过计算机对数据进行采集和控制，实现对长距离、大围界进行防的报警系统。

我公司自主研发的防区定位型光缆振动探测报警系统具有如下特点：
1)系统前端无需供电。

系统采用无源传感器，系统前端无需供电，适用于易燃易爆及不便铺设供电线路的场所及强电磁干扰环境的界。

2)探测率100%。

使用光缆作为传感单元，并利用计算机对数据进行采集和识别并实现长距离、大围防区的探测，探测率为100%。

3)支持多个入侵点同时报警。

系统可以探测40km长的防区，在软件上可以同时分析多个入侵点的同时报警信息，精确定位到±25米。

4)具有较好的报警数据存储功能
将报警软件安装在计算机上可实现对大量报警数据的有效存储。

（可对报警信息进行级别的设置。

）
5)报警设备联动便快捷
此系统在控制室实现联动报警功能，可即时对报警信息进行处理并启动联动设备。

5、振动光缆系统误报分析及解决式：
风、雨等干扰解决办法：
风、雨等引起围栏的振动是一种低频振动，这些波形都是我们需要滤除出去的。

如果不能够很好的处理，则误报率很高，汉科云端振动光缆界报警主机在频率域对数字信号进行处理，我们以某个特殊的频率作为分界线将低于和高于此界限的频率分别对波形进行分析。

我们可以通过信号的频率识别某一个具体的信号，风、雨的振动信号和人攀爬围栏引起的振动信号在频率域存在很大的区别，所以在频率域很容易识别误报源。

报警处理器专门有针对频率的设置，同时有频率过滤器，可以滤除大部分低频信号。

高频部分经过算法可以看到误报类波形和真正的人体入侵产生的报警波形是存在很大的区别的。

如图所示：
（没有外界干扰时系统的波形信号）
（人入侵时产生的信号）
（风、雨等引起的波动）
对于树枝、鸟禽飞落、小动物、冰雹及其他偶然敲击因素的解决法：数枝降落敲打围栏、鸟禽等落到围栏、冰雹等偶然碰撞围栏等都可能引起误报，通过对报警处理器的合理设置，能够滤除大部分这些偶然因素引起的误报。

我们以某个特殊的频率作为分界线将低于和高于此界限的频率分别对波形进行分析。

通过频率、信号门限、信号相位等多种参数进行分析以区分是误报还是人为入侵。

树枝、鸟类、小动物、冰雹等偶然性敲击引起的振动信号通过分析后，高频部分虽然是和人体入侵所引起的波形是一个类似的波形，但是无论是从整体的波形还是局部的波形都是和人体入侵的波形不同。

如图所示：
（人体入侵所引起的波形）
（树枝、鸟类、小动物、冰雹等偶然性敲击）
6、主要设备的参数指标:
1）工控机
由于系统运行时需要处理大量的数据，所以要求工控机的配置要比较高，推荐工控机最低配置如下：
CPU：i5处理器
存：2G
硬盘：500G
网卡：100M网卡
操作系统：Win7
2）采集设备
电气参数：
工作电压：AC220V，50Hz
信号输出：继电器干接点（开关量）
通信接口：RJ45
指示灯：电源指示，状态指示
防雷等级：三级防雷
系统参数：
探测距离：≥40km
光纤口：FC/PC
误报率：≤2%
定位精度：±25m
报警响应最大延时：≤1S
断线报警相应时间：≤1S
安装参数：
安装式：上机架或平放在桌面上
安装环境：室
工作环境：
工作温度：-20℃--70℃
室外中继盒及终端盒工作温度：-40℃--70℃
7、传感光缆的安装式：
1）铁网安装式
振动光缆可以安装在现场的物理围网上，光缆可采用水平直线铺设式，每隔30-40厘米用防紫外线扎带或专用绑扎带将光缆与铁网网格紧密固定，对于此种介质一般围网高度为0-2.5米时，在围网的二分之一处绑扎一道振动光缆即可，光缆敷设如图所示：
2）过桥或道路安装式：
如需要过桥或道路等则可将光缆穿管固定，由于桥体的振动信号和围网的振动信号有明显的区别，系统可以很准确的判断出来，所以在安装的时候无需做特殊处理，只要保持固定件的稳固性即可，如图所示：
3）前端控制盒和终端控制盒安装式：
控制盒安装在防区的起点和终点，在控制盒中间位置有两个不锈钢挂件，可直接挂接到铁网上，用配件的螺丝进行固定，为防止控制盒晃动，在传感光缆的进出口对传感光缆进行绑扎固定，如图所示：
如有个别地需要安装在墙体上则如下图所示进行安装：
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