雅企科技-光纤振动传感周界报警系统技术白皮书

光纤振动传感周界报警系统
技术白皮书
北京雅企泰利科技有限公司
二零一一年五月三十一日
目 录
1. 技术原理 (2)
1.1 系统概述 (2)
1.2 系统原理 (2)
1.3 系统连接 (2)
1.4 系统连接图 (3)
2. 系统性能特点 (4)
2.1 网络传输 (4)
2.2 多级接警 (4)
2.3 工业级品质 (5)
2.4 稳定性好 (5)
2.5 维护量小 (5)
2.6 扩展性强 (5)
3. 机场周界技术应用实例介绍 (5)
3.1 传感光缆的安装方式 (6)
3.2 产品机场应用的优势 (6)
3.3 机场应用中的误报分析及解决方式 (7)
3.4 系统通信与供电 (7)
3.5 与其他系统的联动 (8)
4. 与其他系统的优势对比 (8)
光纤振动传感周界报警系统技术白皮书 1.技术原理
1.1 系统概述
网络型光纤振动传感周界报警系统是一款功能强大的周界报警系统。

采用普通的通信光缆作为感应单元，采用通信光缆进行通信，采用 C/S（客户端/服务器）的网络形式对前端探测器进行探制，报警中心可分为多级的全光纤结构,可无 限接入探测器，接警中心可分为一级接警中心和二级接警中心，通过因特网 或局域网互联。

将探测到的入侵破坏信号传输到接警中心服务器上，通过报警软件对信号进行分析处理，最终确定报警信息，并在电子地图上显示报警位置。

一级接警中心通过局域网连接网络型数据采集器。

每个一级接警中心最多连接 128 台网络型数据采集器。

每台采集器可布防两个防区，能够设置256 个防区，每个防区的有效长度探测为 1000m。

每台采集器都有一个独立的 IP 地址，可以在控制室直接控制或调节采集器的工作状态及内部参数。

1.2 系统原理
将光缆绑扎在周界介质上当有人入侵时，传感光缆会将变化后的光信号传输给网络型数据采集器，网络型数据采集器接收到变化后的光信号后，对该信号进行初步的分析处理，提取出信号的特征值，以数据包的形式通过局域网将数据采集器装置优化后的入侵信号，并存入数据库，运用多种预设的数据分析手段对信号进行分析、计算、比较、判断，从而可以准确的判别出入侵的动作。

1.3 系统连接
系统主要由工控机、接警中心软件、光电转化模块、网络型振动光缆采集器和 32 路联动输出设备组成，工控机、光电转化某块和 32 路联动输出设备放置在控制室，工控机和 32 路联动输出设备通过网线分别连接到光电转化模块上，光电转化模块通过两芯通讯光缆与前端的网络型数据采集器相连，网络型数据采集器和网络型数据采集器之间也是通过两芯的通讯光缆相连，每台网络型数据采集器最多可以采集两个防区的振动信号。

1.4系统连接图
2.系统性能特点
2.1 网络传输
每台设备都有一个独立的 IP 地址，整个系统通过两芯通讯光缆构成了一个局域网，数据的传输和交换都是通过网络通讯方式实现的，该技术成熟稳定。

2.2 多级接警
系统可以分为一级接警中心和二级接警中心，通过二级接警中心可以时时查看看若干个一级接警中心的状态。

2.3 工业级品质
系统中的核心部件均采用工业级器件，寿命长、运行稳定，能够抵御高温或寒冷的气候环境。

2.4稳定性好
系统采用光缆进行信号传输，不但传输速度快而且不受外界复杂电磁环境的影响稳定性较好，另外设备在较寒冷的地区使用时还可以加装恒温模块，保证设备正常稳定工作。

2.5维护量小
系统可以通过接警中心软件上位机软件实时监测、控制、显示、调整数据采集器的工作状态，无需人员进入现场通过接警中心软件即可更改每个防区的灵敏度，如果数据采集器出现故障时，接警中心软件还可以判断数据采集器的故障点，如：断线、防拆、通讯异常等方便人员维修维护。

2.6扩展性强
系统采用网络连接方式，每台设备都有一个独立的 IP 地址不但可以实现一个防区配置多组联动输出信号，还可以实现一组联动输出信号重复配置若干个防区。

周界中如果有大门等不方便布防的区域还可以接入 4 路开关量信号采集联动输出设备，配合其他周界报警产品共同使用。

对于较为重要的场所，还可以在系统中接入网络摄像机进行报警视频复核。

3.机场周界技术应用实例介绍
东北某机场飞行区周界报警系统采用网络型光缆振动探测报警系统，整个周界分为46个防区，共需 23个网络型光缆振动探测报警设备。

机场围栏为软铁网，有 2.5 米高，顶部又有带刺的舷外支架。

因此传感光缆只需在每个防区的围栏上布置一道即可，需要安装传感光缆的周界总长是 9200 米，每个报警防区长度约为 200米。

系统组成图如下:
3.1 传感光缆的安装方式
传感光缆铺设设在铁网高度约 3/4 处，呈水平直线铺设，每隔 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，这样不但可以很好的探测到攀爬、翻越等入侵，而且所需光缆较少，适用于警戒级别较高的场所。

传感光缆应铺如图所示：
3.2 产品机场应用的优势
A.具有高探测能力和低误报率。

网络型光纤振动传感周界报警设备可以对每个通道攀
爬围栏行为和剪断围栏行为进行智能分析，传感信号在时间域和频率域内实现处理，保证系统具有很强的识别能力，可以滤除大部分误报源。

B.网络型光纤振动传感周界报警设备允许对每一个防区进行独立调试，使每一个防区
工作在最佳状态。

C.软件带有风雨调节模式，可以使安全防范系统在大风环境下正常运作，在暴风雨的
环境中也能很好的工作，在一些特殊场合，系统可以借助于助手软件进行灵活的配
置。

D.不受雷电干扰破坏，由于光纤本身不导电，所以它不会受到雷电的破坏。

E.传感光纤不发射，也不接收以下信号：电磁信号，雷达信号，无线电信号，高压
静电信号，在强电场和磁场环境能正常工作。

F.系统适应在恶劣环境下工作。

能够在高温和极寒冷的气候条件下稳定工作，系统具
有防风沙、防雨雪、防尘土的功能。

G.系统采用网络连接方式，每台设备都有一个独立的 IP 地址不但可以实现一个防区
配置多组联动输出信号，还可以实现一组联动输出信号重复配置若干个防区。

周界
中如果有大门等不方便布防的区域还可以接入 4 路开关量信号采集联动输出设
备，配合其他周界报警产品共同使用。

对于较为重要的场所，还可以在系统中接入
网络摄像机进行报警视频复核
3.3 机场应用中的误报分析及解决方式
主要的误报源有：飞机起飞降落、周界周边车辆经过、大风暴雨、较大树枝降落、鸟禽飞落及其他偶然因素引起围栏的振动等。

A.系统对飞机起飞降落及周围车辆经过引起的误报的解决方式
飞机起飞降落是的强大声波及气流会引起围栏的振动，这种振动是一种高频振动，周边车辆经过引起围栏的振动是一种低频振动，如果不能够很好的处理，则误
报率很高。

报警处理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，
我们可以通过信号的频率识别某一个具体的信号，风吹围栏引起的振动信号和人攀
爬围栏引起通振动信号以及飞机起飞时的高频振动信号，在频率域看来十分不同，
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，可以滤除大部分高频和低频信号。

B.对风、雨、树枝降落、鸟禽飞落、冰雹及其他偶然因素引起误报的处理
树枝降落敲打围栏、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。

在这里
起作用的参数有信号门限、信号持续时间、事件计数器、以及低信号门限等参数以
及频率的设置避免误报。

树枝降落鸟禽飞落围栏可能引起振动的信号门限可能达不
到设置的信号门限要求，冰雹或者偶然的石子敲打信号门限可能能够达到设置的信
号门限要求，但是信号持续时间不够，即使信号门限和持续时间都满足，还要在一
定的时间内产生数次事件才可能产生一次报警信号，通过这一系列的限制，可以避
免大部分误报。

3.4 系统通信与供电
A.系统通信
系统的通信采用单模光纤，场区内敷设采用直埋管道方式，管道长 9200 米。

每个网络型光纤振动传感周界报警设备之间采用手拉手的方式连接，形成
一个闭环通信网络，在控制室通过管理软件对每一个前端网络型光纤振动传感
周界报警设备进行参数调整。

网络型光纤振动传感周界报警设备把传感光缆检
测到的振动信号进行预处理后，利用通信光缆传入到计算机，然后在通过管理
软件对信号进行分析、计算、比较、判断，从而找出信号的特征值并进行处理。

B.系统供电
该系统的供电方式采用直流 12V 供电，可以通过 220 伏交流电在前端通过变压器变为 12 伏直流电。

电源线(RVV‐2×4mm²)采用通过塑料管直埋
方式与光缆管道共沟敷设。

3.5 与其他系统的联动
该系统设计的主要功能是对非法攀越、破坏周界的行为进行探测，为了配合周界报警系统工作，对报警情况进行复核，设计有视频监控系统、辅助照明系统和声音警示系统等，这几个系统可以联动工作。

当有非法攀越、破坏周界的行为发生时，一方面及时向安保值班人员发出报警信号，另一方面对视频监控和照明系统进行联动控制，记录非法入侵事件的过程，同时启动声音警示系统劝阻入侵或者广播系统。

视频监控系统包括前端的摄像机和控制中心的矩阵切换和控制设备。

当前端任何一个报警防区发生报警时，视频监控系统接收来自报警系统的报警信号，通过本系统内部设定好的联动关系自动控制位于该报警点附近的摄像机（可以多个）转到该点监视；在监控中心的报警监视器和视频管理主机显示该点图像（有多个摄像机时，自动循环切换显示，只要操作员操控键盘或鼠标即立即停止切换转为人工控制方式），该防区所有摄像机画面弹到最大化；同时发出报警提示音；视频管理主机显示该报警点在电子地图上的位置，地图上的报警点图标闪烁；同时显示该报警点的相关信息（报警地名称、报警点编号、报警种类）和相应的控制操作与处理措施。

4.与其他系统的优势对比
目前常见的周界报警系统有红外对射，脉冲电子围栏，张力传感，振动电缆和振动光缆等，在整个周界防范形式上可以分为：点、线、面三种防范形式，红外对射，脉冲电子围栏，张力传感，属于线性防护，防护区域有限，以机场周界为例，机场周界介质一般都是以铁丝网为主，如果选用上述设备进行防护，就会带来严重的漏洞，例如：有人采用剪断铁丝网的方式入侵，上述设备将形同虚设，如果采用从上到地表整体布防的方式，不但施工复杂，成本高，而且维护量也会增加一倍，因此如果选用面性防护，就能很好解决上述问题，振动电缆和振动光缆周界报警设备，采用的面性防护的手段，引入了振动信号智能分析技术，不但能够准确的判断出人体入侵的各种形式，如：防剪、防拆、防断、防翻越等，还能排除各种因风、雨、树枝和小动物引起的各种误报。

在振动电缆和振动光缆的两种周界报警设备中，振动光缆周界报警设备的防范级别及应用效果是最佳的，振动电缆设备真正在国内应用的时间是 1990 年，距今已有 20 多年，是一款比较老的周界报警产品，在传感器及信号分析处理方面都存在着严重的弊端，随着科技的发展现在已经逐步被振动光缆周界报警系统所取代，振动光缆产品和振动电缆产品相比具有以下几个优势：
A.防区拓展性 振动电缆产品的采用的是特制的电缆传感器，受信号衰减的影响防区的防
范长度是有限的，而光缆产品的单防区长度能够做到十几公里，可根据现场需求任意调整。

B.智能信号识别分析方面 振动电缆产品的采用的是特制的电缆传感器，受信号衰减及外
界电磁脉冲信号的干扰，检测振动的灵敏度较低，只能识别较大浮动的振动信号，如果提高设备的灵敏度又会增加设备的误报率，而光缆产品采用光缆作为传感器，不但具有较高的灵敏度而且还不受外界电磁脉冲等干扰信号的影响，不但可以挂网铺设，还可以埋在地下用于地埋防范，在信号处理方面，振动光缆设备能够根据不同振动信号的特征值灵活的分辨出因风、雨、树枝、小动物等原因引起的振动。

C.单防区灵敏度方面 振动电缆产品采用的特制电缆作为传感器，受信号衰减的影响，很
难保证同一个防区的不同位置具有相同的灵敏度，而光缆产品单防区 1000米的防范区域内信号的衰减可以忽略不计。

D.系统适用寿命方面 振动光缆产品在信号传输及信号感应方面采用均是全光缆结构适用
寿命要比电缆产品高 3 到 5 倍。

E.系统维护方面 振动电缆产品采用特制的电缆作为传感器系统的维护成本较高，传感器
采用的是电磁原理，施工工艺及施工成本较高，另外电缆传感器长时间室外应用时还会出现消磁的现象，电缆传感器的灵敏度会随着时间的延长慢慢降低。