分布式光纤监控预警系统简介

分布式光纤安防系统
长距离大范围的防卫 隐蔽性好、具有侵入预警功能 高灵敏、无死角、无盲区，全线全程传感监控 定位 传感警戒区仅需一跟光缆，少维护，甚至免维 护 具有较准确的侵入行为识别 对电源依赖程度低 自主知识产权，实现产品国产化 环境适应性好（耐高低温和剧烈昼夜温差、耐 腐蚀、抗电磁幅射、无感应） 敷设使用机动性好，可以随敷随用 性价比好，单位警戒距离的成本低，敷设简单
安防类型
红外监控 视频监控 泄漏电缆
工作原理
红外线警戒，无线传输，遮挡判断侵入 视频摄像头为传感监控头，屏幕图像视觉监控 泄漏同轴电缆作为传感器，两根平行电缆间形成电磁场，探 知电磁场变化，判断侵入 驻极体振动电缆作为传感器，侵入者登攀因振动电缆产生模 拟电压信号，即可触发报警。 由微波发射机和微波接收机组成。利用场干扰原理或波束阻 断原理，判断侵入 由脉冲高压发生器送入数千伏高电压。触网高压放电，电压 下降，判断入侵，有阻拦和报警双重功能。
系统主要性能指标
响应时间： 瞬间 最大防护距离（单根光纤）：50Km 定位精度：优于±50m（20～50Km周界） 优于±30m（20Km以下周界） 误报率：<5% 模式识别功能：触摸，攀爬，跨越，挖掘 模式识别精度：>95% 工作状态： 全实时7×24小时监控 报警灵敏度：用户可自行设定； 光纤折断报警； 预警功能；
真正实现沿着光纤的分布式测量
分布式光纤（振动）传感监测与定位技术 采用光纤传感技术，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，作出处理方案选 择。
系统主要应用类型
●边界防卫
国境线、边境线、隔离带、长距离边界的限制接近防入侵
●周界安防警戒
﹡军事基地、机场、军港、航天发射场、雷达站、通讯站等 ﹡国民经济重要设施护卫、变电站、水库、文博、金融机构等 ﹡易燃易爆场所、油库、液化气灌瓶厂、气站、炸药库等 ﹡政府、司法系统（监狱等）、高档住宅、工业园区、学校、酒店等
基本原理
分布式光纤（振动）传感监测与定位技术


一种本征型光纤传感器，所有敏感点均分布于一根传感光纤上 以光纤的后向散射光或前向散射光损耗的检测技术－光时域分布式 光时域反射技术（Optical Time-domain Reflectometry，OTDR） 以光波长检测为基础的－波长域分布式(喇曼散射，布里渊散射) 光纤某一点受温度或应力作用时，该点的散射特性将发生变化 损耗与光纤长度对应，检测外界信号分布于传感光纤上的扰动信息
分布式光纤（振动）传感监测与定位技术
采用光纤（光缆）作为传感传输合二为一的器件，通过对直接 触及光纤（光缆）或通过承载物，如覆土、铁丝网、围栏等，传递 给光纤（光缆）的各种扰动，进行持续和实时的监控，采集扰动数 据，经过后端分析处理和智能识别，判断出不同的外部干扰类型， 如攀爬铁丝网、按压围墙、禁行区域的奔跑或行走，以及可能威胁 周界建筑物的机械施工等，实现系统预警或实时告警，同时实现精 确定位。从而达到对设防区域的侵入威胁行为进行预警监测的目 的。
分布式光纤监控预警系统组成
系统功能框图
光发送模块 干涉光路与传感系统 传感光缆 光终端主机
光接收模块
信号采集与处理模块
监控系统与管理模块 软件单元
系统由光发送、传感光路、光接收、信号采集与定位、信号处理 与模式识别以及监控系统与管理主要部分组成。
分布式光纤监控预警系统

基本原理 位置确定 定量检测 种类判别 性能指标 关键技术 具体应用
3dB 终端费涅尔回波 脉冲激光光源 后向散射回波 传感光纤
相 对 回 波 光 功 率
初始脉冲 作用点
光电检测与 信号处理系统
长度Z
分布式光纤（振动）传感监测与定位技术
国际国内技术水平
相同技术水平（即分布式光纤传感监测与定位技术）的同类 产品国际上仅有三家OPTELLIOS、 SENSOPTICS、FFT公司。 国内尚无其他厂家有同类产品得到验证和产业化应用。 该系统技术目前处于“国际先进、国内领先”的水平。
系统组成
光终端主机正面
光终端主机背面
传感光缆 软件单元—工控计算机 系统软件界面
系统组成
宽域全光纤监控预警系统主机
系统附加单元 系统软件单元
系统硬件单 元
系统组成
系统附加单元:
¾与其它传感监控手段 无缝链接; ¾报警事件报表统计; ¾采集信号的显示；
与传统周界安防系统、防区型光纤报警系统的比较
光纤传感技术

技术特点
⑥化学稳定：抗腐蚀，耐高低温，能于恶劣化学环境、野外 环境下工作； ⑦低损耗、大容量、高精度、尺寸小、重量轻、非接触式； ⑧能形成全光纤分布式传感网络，光纤分布全程连续传感； ⑨性价比高：长距离、大范围检测，性价比高。

技术应用
测量位移、速度、加速度、液位、应变、压力、 流量、振动、温度、电流、电压、磁场等物理量
多种解决方案——周界安防
9光缆敷设于地表下
这种铺设方式可防 范入侵者跨越、挖掘 等行为。
多种解决方案——线缆保护
9光缆与被保护线缆同程敷设
这种铺设方式可全程 防范入侵破坏行为。
多种解决方案——线缆保护
9光缆敷设于铁塔、杆木上
这种铺设方式可防范 攀爬入侵破坏行为。
传感光缆安装在围栏上
传感光缆安装在机场围栏上
传感光缆安装在管道下
传感光缆安装在围墙上
光纤传感光缆将围栏上的振动转化成电信号传给报警处理单元，通过 分析该信号，辨别入侵行为并发出该防区警报。 不过无法检测出该防区内的精确报警位置。 报警处理单元能够监视一个防区或2 个防区，每个防区探测光纤最长可达1000 米。 防区可以任意设置。
通信总线/光缆
典型供应商： 国外：美国Fiber SenSys公司 以色列MAGAL公司 国内：无
●管道防护
﹡石油、天然气长输管道 ﹡城市供水、供热管道、电力系统 ﹡各类输送危险或高价值化工品管道等
● 通信和电力线缆保护
多种应用解决方案——周界安防
9光缆敷设于围栏上
这种敷设方式可探 测到攀爬、翻越、剪 网等入侵方式。
多种应用解决方案——周界安防
9光缆敷wk.baidu.com于围墙上
这种敷设方式可防 范入侵者凿墙、挖地 道和翻越等行为。
系统主要功能
单根光纤集成侵入检测和定位功能； 长距离侵入监测（周界全程任意时刻监测定位）； （任意位置入侵报警、多点同时入侵报警、定位精度） 对多种侵入方式进行模式识别； 对特定高危地区实行语音监听； 与 视 频 监 控 系 统 、 声 光 报 警 等 系 统 联 动 ； 历史事件追溯、报表统计功能。
分类 内容 调制参量 敏感材料 传输信号 传输介质 光纤传感器 振幅、相位、频率、偏振… 电类传感器 电阻、电容、电感等
电光、热光、磁光、声光… 温-电敏、力-电敏、磁-电敏 光 光纤光缆 电 电线、电缆
光纤传感技术

基本定义 光纤传感器(FOS, Fiber Optical Sensor)
20世纪70年代中期发展基于光导纤维的新型传感器
干涉光路与分布式光纤传感技术相结合，实现沿传 感光纤长度方向的应变（振动、声音等）感知 可通过时域、频域反射技术得知应变位置，也可通 过光信号处理技术得知具体位置 通过信号处理方式 通过信号变换与模式识别 长度、定位分辨率/精度、频响、模式探测限度 光路设计、全程监测、侵入判别、智能影像 地下、围栏、管道、大型建筑物等处沿线监 测、军事安全防卫、等等
分布式光纤安防系统方案
光收发端机 光路系统
背向散射光
探测光缆
瑞利散射
监控模块
与传统周界安防系统、防区型光纤报警系统的比较
传统安防系统
警戒范围小，单位警戒距离成本高 隐蔽性差 侵入定位功能缺欠 外设传感系统复杂，可靠性差，维护、保养工 作量大 缺少行为判断及侵入模式识别 对电源依赖性高 高技术产品依赖进口，无自主知识产权，安全 性不够 易受到外界磁场、电场干扰，能产生电磁波 破解系统的概率高，漏报率高 敷设工艺复杂性，施工成本高，耐腐蚀性不 够，耐候性差
一芯光缆就是一条智能化的安全防卫线
分布式光纤监控预警系统
光纤传感技术
光纤传感技术是20世纪70年代中期发展的基于光导纤维的新型 传感技术，是在光通讯技术和光信息处理技术、电信息处理技术 基础上发展的新型技术。光纤传感技术使光纤既是信息载体，又 是感知外界信号的敏感媒介；既保持了光纤具有极大容量的高速 传输信息的特点，又具有通过光的振幅、相位、频率、偏振态各 种参数的调制和处理，灵敏感知外界各种物理量和化学量细微变 化的传感特性。

美国:SENSOPTICS公司
美国:OPTELLIOS公司
分布式光纤监控预警系统
“分布式光纤周界监控预警系统”，具有自主知识 产权，是基于带定位功能的分布式光纤传感监控监 测与定位技术的新型周界安防产品，是利用激光、 光纤传感和光通信等高科技技术构建的安全报警系 统，是一种对威胁公众安全的突发事件进行监控和 警报的新型现代防御体系。

技术背景 光纤和光通信技术迅速发展的产物
光为敏感信息载体，光纤为传递敏感信息的媒质 同时具有光纤及光学测量的特点

技术特点
①无源：被测信息区域不需电源； ②本质防爆：适合于易燃、易爆等危险物品检测 ； ③电磁绝缘：适合于高电压场合检测 ； ④高灵敏度：光信号对任何微小物理量、化学量变化均能检出； ⑤抗电磁干扰：被测信号的传感和传输均是光信号，不受强电磁 场干扰；
振动电缆
微波对射式
脉冲电子围栏
与传统周界安防系统、防区型光纤报警系统的比较
单元式（防区型）光纤安防系统方案
监控模块
典型供应商： 国外：美国Optellios公司 FP1200。
与传统周界安防系统、防区型光纤报警系统的比较
单元式（防区型）光纤安防系统方案
报警处理单元（安装在现场）
控制室 报警主机
供电电源线
分布式光纤传感技术
分布式光纤传感技术又是光纤传感技术中最具前途的技术之 一，是适应大型工程安全监测而发展起来的一项传感技术，它应 用光纤几何上的一维特性进行测量，把被测参量作为光纤位置长 度的函数，可以在整个光纤长度上对沿光纤几何路径分布的外部 物理参量变化进行连续的测量，同时获取被测物理参量的空间分 布状态和随时间变化的信息。