光纤周界智能安防系统的应用.pdf

25CHINA SECURITY PROTECTION TECHNOLOGY AND APPLICATION2023 年第 3 期光纤周界智能安防系统的应用 文/北京知觉科技有限公司 王加庆 罗乐摘 要：关键字：本文论述了光纤周界智能安防系统的功能及在周界防范领域的重要应用，并对构成智能安全防范系统的设备软、硬件进行详细介绍。光纤 周界1 引言随着城市的不断发展，人们对安全和隐私的需求不断提高，安全围栏已经成为了不可或缺的部分。而计算机技术的迅速发展，伴随着传感技术与其它新技术的不断涌现，安全围栏的作用就不仅用于隔离区域、保障人员生命财产安全等，经过加装传感器连接防盗防入侵系统，安全围栏还能对银行、仓库、家庭、油库、核工业等重要部门起到防入侵作用。目前市场上防盗防入侵系统种类繁多，按探测器的探测原理不同或应用的传感器不同区分，可以分为：雷达式微波探测器、微波墙式探测器、红外探测器、开关式探测器、超声波探测器、声控探测器、振动探测器、玻璃破碎探测器、电场感应式探测器、电容变化探测器、视频探测器、光电探测器等。面对如此众多的防盗报警系统，性价比高低、环境适应力强弱等无疑将成为人们选择设备的首要条件。2 安全防范系统的必要性安全防范系统是针对犯罪分子狡猾、诡秘、随机突发作案、难以预测的特点，运用现代科学技术手段与刑事犯SPECIAL26中国安全防范技术与应用2023 年第 3 期罪和恐怖分子作斗争。防范目的应达到：防暴力抢劫作案、防外盗、防内盗、防内外勾结、防集团作案、防智能化作案、防止恐怖袭击等突发事件。从公共安全防范体系的角度来说，技防、人防和物防是公共安全防范体系缺一不可的条件。采用高科技的手段，预防入侵、盗窃、抢劫等违法犯罪和重大政治事故，就是技防所要解决的问题。建设一个完整的、集成的、可靠的、易操作的安防系统，使其作为一个有机的整体对整个监控区域进行监控和管理，这是建立安防系统着重要达到的目标。传统的周界安全防范系统是通过建立围墙、栅栏等方式实现的，这些方式只能阻挡般的非法入侵者，起一定的阻挡、延时作用；而对于老练的非法入侵者或训练有素的破坏者来说，这些人为的有形障碍物极有可能被克服或破坏，且不会马上被发现，尤其是在夜间。一般场所的周界安全防护，要求防范报警系统除了能够对攀爬围栏、剪切围栏、挖掘洞穴等多种非法入侵行为进行报警外，还需能通过合理的参数配置，对风、雨及小动物等引起的误报进行屏蔽。油库、弹药库等有易燃易爆危险的场所，往往要求防范报警系统本身不会引发火花；机场、通信基站等本身有强电磁辐射的场所，要求防范报警系统本身不会辐射电磁信号，且对外界的电磁信号干扰不敏感。而采用传统的电子式周界防范报警系统是很难做到上述要求。以目前常用的红外和泄漏电缆为例，红外系统是遮挡式报警器，一旦红外线受到遮挡，则会产生报警，在这种情况下，有鸟飞过或者树枝被风吹动甚至大雾天气都会产生误报，导致系统无法使用。泄漏电缆本身需要向外辐射电磁信号并接收传回的电磁信号，这同时也引发了易燃易爆的危险，将其应用在一些特殊场所无疑会引入一些隐患。以光纤作为传感器相比与传统的传感技术具有独特的优势：它本质安全，传感器无源，防火、防爆、防雷；适用于恶劣环境，耐腐蚀，抗电磁干扰；灵敏度高，响应频带宽，动态范围大；易实现分布式、长距离的测量；近年来基于光纤传感技术测量振动、温度、应变等参量的产品已经越来越多的应用于周界安防、管道监测以及油藏勘探等领域。3 光纤周界智能安防系统介绍光纤周界智能安防系统是基于光纤传感技术应用于周界监控防护的全新系统，通过对直接触及探测光缆或通过承载物，如覆土、铁丝网、围栏、管道等，传递给光缆的各种振动扰动，进行实时采集、分析处理和智能识别，判断出不同的外部干扰类型，如攀爬/破坏围栏、攀爬/破坏围墙、禁行区域的穿越等。系统结合超脑视频的人体识别报警，能够过滤 94%以上的误报。将接触式报警和非接触式报警融合，各施所长，实现功能互补，减少误报，避免漏报，提高报警准确性。光纤周界智能安防系统根据其原理及特性的不同，可分为防区型和定位型，其关键技术指标如表 1 所示。表 1 防区型与定位型光纤周界智能安防系统的关键技术指标防区型光纤周界智能安防系统关键技术指标光缆类型标准单模光纤防区数量2、4、8、16（可扩展）防区长度每个防区最长 2 公里（视现场条件而定）定位型光纤周界智能安防系统关键技术指标光缆类型标准单模光纤通道数量 2探测距离540km/通道定位精度210m图 1（a）双防区光纤周界智能安防系统主机 （b）8 防区光纤周界智能安防系统主机图 2 2 通道定位型光纤周界智能安防系统主机27CHINA SECURITY PROTECTION TECHNOLOGY AND APPLICATION2023 年第 3 期3.1 光纤周界智能安防系统的主要特性1)系统对达到报警条件的入侵事件按所属防区或具体位置进行准确报警；2)使用标准单模光纤，传感传输二合一，全程无源，易敷设易维护，环境适应性强，适用范围广；3)实时在线监测，可联动视频，可联动第三方设备，可接入其他安防设备；4)深度结合超脑视频的人体识别报警，对报警信息视频复核，大幅降低误报；5)自主设计信号处理算法，通过数据特征的分析，有效避免了风、大雨、雷电、小动物和非人为碰撞等扰动引起的干扰；6)光缆损耗自适应算法，故障（断纤）实时监测；7)生成和打印报表，可发送至指定的邮箱或手机短信；8)支持二次开发。3.2 光纤周界智能安防系统的应用领域1)军事领域：油库、弹药库枪械库、导弹基地等；2)工业领域：石化厂、炼油厂、化工厂、电力行业等；3)民用领域：铁路、核电站、机场、监狱、政府机关、银行、博物馆、学校、高档住宅别墅等。3.3.光纤周界智能安防系统的探测光缆安装方式系统的探测光缆根据周界物理防护介质类型的不同，具有多种安装方法。能够检测的信号与事件类型也各有不同。铁艺介质：铁艺围栏介质较硬，系统可检测到攀爬和翻越等入侵形式；围网介质：围网较软，易于振动传递，系统可检测到攀爬、翻越、减网等入侵形式；围墙介质：可埋设在墙体内，可铺设在墙顶（加扣网），系统可检测到凿墙、翻越和梯子辅助翻越等入侵形式；地埋方式：可在草地，沙土地，砾石等地下铺设，系统可检测到人步行穿越布防区域，车辆等穿越布防区域和在布防区域挖掘等入侵行为。对于铁艺围栏，其宽约为 4.5 米，墙柱宽约为 0.5 米，安装方式是将传感光缆沿铁栅栏直线敷设方式固定，遇到墙柱向上弯曲布设。具体安装方式如图 3 所示。图 3 铁艺围栏的光缆安装方式对于网状围栏，其高度约为 1.8 米，宽度约为 2 米，将传感光缆以直线方式固定在网状围栏的中上方位置的方式安装。具体的安装方式如图 4 所示。图 4 网状围栏的光缆安装方式对于水泥墙围栏，采用将传感光缆直线敷设固定在围墙上。其安装方法如图 5 所示。图 5 围墙的光缆安装方式SPECIAL28中国安全防范技术与应用2023 年第 3 期对于地埋的方式，探测光缆埋深约 0.3m，光缆敷设前地面要夯实，根据所需防护区域的大小，光缆可以直线型或 S 型敷设，回填土后，地面也要夯实平整。图 6 地埋的光缆安装方式4 典型项目应用案例光纤周界安防系统在 2010 年开始陆续在国家大型展会中取得成功的应用，如上海世博会、广州亚运会、深圳大运会等场馆周界。其中上海世博会的光纤周界围栏覆盖范围包括浦东、浦西、世博村展会周界全线，1 号、2 号、3 号物流仓库周界全线，累计传感光缆使用近 80km。系统在世博会期间台风“圆规”登陆上海，世博园区遭到 6级以上强风和超过 100 毫米雨量的大暴雨的侵袭天气下，误报未见明显增加，在累计 4600 多小时的运行时，系统的总体误报率为 6.7%，有效地为世博安全运营提供了保障，得到了世博局的极大肯定和赞许。当年，以光纤周界为核心的世博会园区安全控制系统获得了上海科学技术进步一等奖。图 7 2010 年上海世博会中国馆前的光纤周界围栏近年来，随着光纤围栏技术的不断发展，光纤周界智能安防系统在监狱、化工厂、油库等重点区域取得了越来越多的应用。20172020 年间，光纤周界智能安防系统陆续应用于青藏铁路的格尔木拉萨、拉萨日喀则、兰青西格等路段沿线无人值守的配电所与给水所，累计达26 个站点，取得了良好的效果。以日喀则站配电所为例，结合了视频复核的光纤周界智安防系统在 35 天的统计期内，平均每天的误报数为 0.23 条/天。图 8 青藏铁路某配电站光纤周界安防 5 结语自 2015 年公安部发布光纤周界围栏相关的第一个行业标准GA/T 1217-2015 光纤振动入侵探测器技术要求以来，光纤周界安防相关的产品已经越来越多的应用于各个领域，其效果已逐步得到用户的认可。以光纤传感系统为核心，结合视频复核等传统监控技术的光纤周界智能安防系统将能有效地阻止非法入侵行为，预防生命财产的损失。