光纤振动个入侵探测设备设计方案

振动光缆周界报警系统
方案
北京汉科云端科技发展有限公司
1》系统概述：
本方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周界轮廓的限制，在有很多转角，有落差、有弧度的周界中使用时光缆可以随周界的形状布设，不会有任何的死角。

震动光缆探测周界报警系统不需铺设电源线、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，高防范的要求。

光纤周界安防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。

传统的周界安防解决方案(红外对射方案、视频监控方案、微波对射方案、泄漏电缆方案、振动电缆方案、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：
红外等传统方案，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、电网等方案又有一定危害性。

上述方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；
对于大范围监控，以上传统方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周界安防解决方案受自身技术条件限制存在诸多功能缺陷，而新时期的周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》系统连接示意图
引导光缆方式连接图
一缆式方式连接图
3》系统工作原理
防区型振动光缆周界报警系统采用8、16、32防区设计，每个主机最多可以控制32个防区，每个防区最长探测距离为2000米，系统由服务器、防区型振动光缆探测器、终端盒、中继盒、引导光缆、探测光缆组成。

当有人翻越时，防区型主机接收到变化的光信号后经过处理分析判断是否属于人为入侵行为，做出报警并通过自带的联动继电器输出将报警信号传递给其他系统。

探测器通过USB接口和服务器进行通讯，在服务器软件实现电子地图报警显示、防区联动设置、弹出视频图像等报警平台功能。

4》系统的性能特点
16防区型光缆振动探测报警系统，是一套利用振动传感光缆作为传感单元，通过计算机对数报警信号进行采集和控制，实现对长距离、大范围周界进行防范的报警系统。

我公司自主研发的16防区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周界。

2、减少施工及维护成本。

因防区前端不用铺设电源信号线路，减少施工成本，同时也避免了线路老化造成的系统故障，减少维护成本。

3、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、大范围防区的探测，探测率为100%。

4、避免雷击。

前端传感器使用的是振动传感光缆，不受电磁干扰，也无电磁辐射，有效的避免了雷击对系统的损坏及对其它系统的影响。

5、误报率实现有效控制。

系统内嵌智能算法，对入侵信号与系统自带的信号数据库进行比对，来分析判断是否是真实入侵信号，在解决产品误报问题上有质的突破，可有效屏蔽掉鸟落、树枝摇动等干扰信号。

6、减低入侵破坏。

因主要系统全部集中在控制室内，避免入侵破坏对主要系统的损坏，从而大大降低系统损坏维修费用，同时也增加了系统的使用寿命。

7、支持多个防区同时报警。

此系统每一个防区独立分析信号独立运行，当有人同时从不同防区入侵时，被入侵防区可同时报警互不影响。

（每个防可根据单个防区所属环境的不同，单独设置防区参数。

）
8、前端系统材质选择优异。

中继盒和终端盒作为前端系统其外壳采用工程塑料制造，具有防水、防腐、耐压、耐冲击的特点。

（结合铺设环境特点，改变设备颜色等外观，进行个性化设计。

美观和隐蔽性）
9、适用于大风雨、低温等恶劣环境。

因系统使用光缆作为传感介质，同时配以强大的内嵌智能算法对周围环境进行参数设置，使系统具有对外界环境变化的自适用能力。

10、单防区灵敏度调节
该系统中的每个防区的灵敏度等报警参数可以单独进行调节，互不影响，以适应不同周界环境，如天气变化、植物的生长、动物的活动、附近公路的车辆等。

11、报警设备联动方便快捷
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》系统误报分析及解决方式
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，汉科报警处理器在频率域内对数字信号进行处理，它的优势是明显的，我们以122Hz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内存在很大的区别，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方法：
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。

我们同样以122Hz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、信号持续时间、事件计数器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门限、持续时间、同一时间产生的事件数量上都是和人体入侵所一起的波形是不同的。

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》系统中振动光缆部分安装说明
6.1铁网式安装：
由于铁丝比较软，人体翻越时产生的晃动幅度较大，因此振动光缆可采用水平直线铺设方式，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，如果围网高度为3-4.5米时可采用上下两道铺设的方式，每道振动光缆的位置距离上下端各1米，如图所示：
如果围网中间有坚固的立柱，为保证振动光缆的灵敏度在整个防区范围具有一致性，所以在铺设振动光缆时要考虑这一因素的影响，在较紧的介质上铺设的光缆感应面积要比在较松的介质上铺设的光缆的感应面积大，如图所示：
6.2铁艺式安装：
在铁艺上铺设光缆时，由于铁艺较硬，应增加振动光缆的数量以保证能可靠地感应到入侵信号。

通过分析入侵者翻越围栏的动作特点，建议沿铁艺上半段和下半段的水平铁栏杆各铺设一道振动光缆。

在铁艺围栏中，有的铁艺会有水泥支柱，如果支柱的面积不大，铺设光缆时可直接越过支柱敷设。

支柱横截面比较大的，容易被入侵者利用这个区域进入，所以对这样的区域必须加以保护。

可在支柱顶部安装铁网，铺设光缆时，将振动光缆铺设到该铁网上或在支柱顶端做环绕后引向下一段铁艺。

如需提高警戒级别，可在铁艺围栏的中间部分铺设一道或多道振动光缆，如图所示。

6.3围墙安装：
一般围墙介质主要分为凿墙、扣网、刺网和滚网四种，每一种的安装方式如下：
a、围墙防凿墙模式：
凿墙入侵模式一般应用在金库博物馆等场所，将光缆嵌入到墙体内部，或用卡子固定在墙体上，一般采用直线铺设即可，从围墙的低端算每间隔50cm铺设一道，一般的围墙防护振动光缆铺设到围墙的3/2处即可，如果采用线卡进行固定时，每间隔30cm就要固定一次，而且要保证光缆和围墙紧密接触，如图所示：
b、围墙防范翻越模式：
如果入侵者采用翻越的方式进入，为增加探测的准确度和延迟翻越的时间，一般会在围墙上增加一些介质，如扣网、滚网和刺网等。

扣网介质的铺设方式：扣网介质一般是指，将一个铁网扣在围墙上，并用卡子进行一定的固定，铁网一般采用孔距为：长20cm宽5cm铁丝为：2-3mm包塑的网片，振动光缆采用直线型铺设在围网顶部靠围墙外侧的位置，每间隔30cm用防紫外线扎带或者绑扎丝固定一次，铺设方式如图所示：
刺网介质的铺设方式：刺网介质一般是指，在围墙中间没间隔2-3米固定一个立柱，立柱高为40-80cm，采用带刺的铁丝一道一道的固定在立柱上，一般固定四道，每道间隔＜20cm，振动光缆在该介质中铺设时，一般采用S型铺设方式，这种铺设方式可保证每根铁丝在感受到以后均可被振动光缆准确的探测到，铺设方式如图所示：
滚网介质的铺设方式：滚网介质一般使用在防范级别比较高的场所，是指在围墙上方安装有带刺的滚笼，当有人翻越时会划伤人的身体或衣物，这种介质在铺设振动光缆时首先要保证滚笼必备安装稳固，振动光缆一般安装在滚笼靠墙体外侧，偏下方位置，采用直线型铺设，每间隔20cm就要与滚笼的钢丝固定一次，铺设方式如图所示：
6. 4地埋安装：
振动光缆周界报警设备在一些既没有围墙也没铁艺围栏的场所使用时也可采用地埋方式进行铺设，即将振动光缆铺设在距离地面5-10cm的位置，一般采用直线型多道铺设的方式，每道振动光缆间隔20cm，至少铺设4-6道，即可形成宽度为1.2米的防范区域，当有人进入时即可发出报警提示。

对于草坪下的安装方式，周界探测区域宽度应不小于1.2米，如须提高警戒级别，可增加周界探测的宽度。

草坪下面的土地应是土质较为硬而紧密的泥土，如果是水分较多，软而松散的土质会吸收振动，造成探测性能下降，需要将光缆绑扎在软铁网上敷设在土层与草坪中间。

在土层的表面沿周界长度方向迂回平行铺设多道光缆振动传感器，光缆振动传感器间隔距离≤30cm，即1.2米宽的区域应平行铺设4或6道光缆振动传感器，如图。

光缆振动传感器应平直、紧密地附着在土层表面，可采用Φ5的钢丝折弯成如图所示的线卡子，每隔50cm用线卡子将光缆振动传感器紧压在土层上，但应注意避免因压力过大造成光缆振动传感器变形。

固定好光缆振动传感器后，将草坪平铺在上面。

现场不采用草坪下敷设的方式可以直接埋在土下5-10CM处即可。

中继盒需要安装在安装井中，固定在井中上部，顶部盖盖板防护。

或在现场安装
固定箱，在内部固定中继盒。

安装井示意图：
7》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及以上
内存：4G
硬盘：500G
主板：1个PCI插槽/声卡
网卡：100M网卡
操作系统：Win7
2、采集设备
主机参数：
1)工作电压：AC165V ~AC265V
2)光纤接口：24个FC法兰接头
3)通讯口：输出1条USB连接线
4)室外设备外壳防护等级：IP65
5)单防区探测长度：2000m
6)防区数：16
7)防区传输距离20km
8)报警响应时间：≤1S
9)设备工作温度：-20℃~70℃
10)每个中继盒用引导光缆的3芯
11)每路振动光缆3芯探测
12)开关指示灯
13)IP等级：IP43
14)机箱尺寸：1.5U机箱
软件参数：
1)报警记录查询功能；
2)电子地图显示功能；
3)报警视频复核功能；
4)报警视频存储功能；
5)波形显示功能；
6)断线报警功能；
7)可以预设多种灵敏度参数，供不同情况时使用；
8)灵敏度可以自适应各种外因引起的光强度变化。

中继、终端盒参数：
1)材质：PVC
2)接口：12芯光纤两进两出
3)防水等级：IP65
4)环境温度：-40℃—+80℃
5)工作波长：1510—1590nm
6)光纤类型SM、9/125、900μm
8》连接方式
多套系统连接方式
16防区引导光缆方式熔接示意图
16防区一缆式方式熔接示意图
9》系统联动其他系统控制方式：
根据现场情况，系统可以通过我公司研发的网络型信号联动控制器输出开关量给监控系统或其他所有的开关量信号能驱动的设备进行联动，也可以通过局域网软件协议给其它系统进行软件联动。

每个网络型信号联动控制器能够输出8路继电器干接点信号，并且软件在局域网内同一网段可以控制多台控制器。

10》公司资质及现场应用案例
现场照片：
四川某战备油库。