光纖傳感器 在周界安防領(lǐng)域的應(yīng)用

　　光纖傳感技術(shù)

　　光纖傳感器(Fiber Optical Sensor)是20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的一種基于光導(dǎo)纖維的新型傳感器。它是光纖和光通信技術(shù)迅速發(fā)展的產(chǎn)物，它與以電為基礎(chǔ)的傳感器有本質(zhì)區(qū)別。光纖傳感器用光作為敏感信息的載體，用光纖作為傳遞敏感信息的媒質(zhì)。因此，它同時(shí)具有光纖及光學(xué)測(cè)量的特點(diǎn)。

　　光纖傳感器的工作原理是，光纖中傳輸?shù)墓庠谕饨缫蛩氐淖饔孟?，其光學(xué)特性(光強(qiáng)、相位、頻率、偏振態(tài)、模場(chǎng)形態(tài)等)隨之發(fā)生變化，利用各種手段對(duì)這些特性進(jìn)行檢測(cè)，通過復(fù)雜的運(yùn)算和分析，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)外部因素的定性和定量地分析。

　　·光纖傳感器的特點(diǎn)：

　　①電絕緣性能好

　?、诳闺姶鸥蓴_能力強(qiáng)

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　　④高靈敏度

　?、萑菀讓?shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)的遠(yuǎn)距離監(jiān)控

　　光纖傳感器可測(cè)量位移、速度、加速度、液位、應(yīng)變、壓力、流量、振動(dòng)、溫度、電流、電壓、磁場(chǎng)等物理量。

　　·光纖傳感器分類

　　光纖傳感技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已日趨成熟，應(yīng)用于國(guó)防、工業(yè)、民用等各種不同的領(lǐng)域，而光纖傳感器的種類也十分龐大，根據(jù)其光學(xué)現(xiàn)象和探測(cè)特點(diǎn)主要分為如下幾大類：

　　目前，世界各國(guó)都在大力進(jìn)行光纖傳感技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。在光纖傳感安防應(yīng)用領(lǐng)域，國(guó)外和國(guó)內(nèi)許多公司都研制出了各種類型和各種功能的光纖探測(cè)器，其中美國(guó)Fiber Sensys Inc.(FSI)公司走在前例。

　　FSI公司成立于1990年，由美國(guó)著名的康寧公司創(chuàng)立，總部位于美國(guó)俄勒岡州波特蘭市。2010年，F(xiàn)SI歸入世界著名的安防產(chǎn)品公司Optex集團(tuán)旗下。FSI公司研發(fā)的光纖傳感技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位，特別是在安防領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，其產(chǎn)品性能優(yōu)良，覆蓋短、中、長(zhǎng)不同的應(yīng)用范圍;FSI公司的光纖傳感技術(shù)已獲得多項(xiàng)權(quán)威認(rèn)證，是世上唯一通過PL-1(最高軍事安全)認(rèn)證的光纖傳感器，目前已有數(shù)百套產(chǎn)品成功地運(yùn)用于各國(guó)政府、軍隊(duì)、銀行、機(jī)場(chǎng)、港口、石油公司、核電站等，涉及的領(lǐng)域包括：周界、管線、通信、市政、監(jiān)獄安全監(jiān)控等。

　 光纖傳感器在安防領(lǐng)域的應(yīng)用

　　FSI公司的光纖傳感監(jiān)控系統(tǒng)在安防領(lǐng)域的應(yīng)用主要在如下三個(gè)方面：

　　* 周界安全監(jiān)控系統(tǒng)

　　軍事基地、核電站、邊境線等重要設(shè)施通常都地處環(huán)境惡劣的地域，氣候條件復(fù)雜;同時(shí)這些設(shè)施的周界安全等級(jí)比較高，要求又比較嚴(yán)格，而且這些設(shè)施的基礎(chǔ)設(shè)施也比較差，甚至沒有野外供電的條件，這對(duì)周界安防系統(tǒng)提出了更高的要求，也是一個(gè)挑戰(zhàn)，常規(guī)的周界安防設(shè)備和手段很難適應(yīng)這種環(huán)境。FSI周界安全監(jiān)控系統(tǒng)有一款室外無源監(jiān)控系統(tǒng)，可以將監(jiān)控主機(jī)架設(shè)在監(jiān)控室，通過引導(dǎo)光纜將傳感光纜受到的震動(dòng)信息傳遞到監(jiān)控中心，所有室外設(shè)備均為無源器件，無需野外供電，可以提供有效的周界安全監(jiān)控。

　　* 管道安全監(jiān)控系統(tǒng)

　　長(zhǎng)期以來，管道安全監(jiān)控是一項(xiàng)艱巨而復(fù)雜的任務(wù)，電視中經(jīng)常報(bào)道某地管線因施工不當(dāng)被破壞，造成重大污染和經(jīng)濟(jì)損失，甚至出現(xiàn)大量人員傷亡。常規(guī)的檢測(cè)方法是派人員沿管線巡查，也有采用一些傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段，但實(shí)踐證明效果有限，原有的探測(cè)、檢測(cè)技術(shù)也不十分可靠。FSI管道安全監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地解決上述問題，將傳感光纜沿管線埋設(shè)，通過光纖感受管線周圍的震動(dòng)，并將此信息傳輸給監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行分析、判斷，排除一般性干擾，最終產(chǎn)生報(bào)警，告知值班人員管線出現(xiàn)事故的區(qū)域。該系統(tǒng)特別適用于化工廠和大型油庫中的石油管線安全監(jiān)控，以及大型社區(qū)市政設(shè)施中的天然氣管線、電力管線和飲水管線等的安全監(jiān)控。

　　?* 骨干光纜安全監(jiān)控系統(tǒng)

　　骨干光纜是現(xiàn)代通信的基礎(chǔ)和重要通道，光纜運(yùn)營(yíng)安全和信息內(nèi)容安全關(guān)系著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全，因此骨干光纜的安全監(jiān)測(cè)就顯的十分重要。傳感的光時(shí)域反射儀(OTDR)雖然可以對(duì)光纖進(jìn)行檢測(cè)，但它也有局限性，存在盲區(qū)，不能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，特別是通過高科技手段不用折斷光纖就可以神不知鬼不覺地盜竊光纖中傳輸?shù)男畔?，而傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段是無法發(fā)現(xiàn)的。FSI骨干光纜安全監(jiān)控系統(tǒng)通過接入光纜豎井中的光纖，對(duì)整個(gè)光纜進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)有不法分子企圖盜竊光纜內(nèi)部的信息而觸碰光纜時(shí)，系統(tǒng)立即產(chǎn)生報(bào)警，可以有效地保證骨干光纜的信息安全。該系統(tǒng)特別適用于政府大樓、軍事機(jī)關(guān)、銀行，以及機(jī)要和通信部門對(duì)骨干光纜安全進(jìn)行監(jiān)控。

　　FSI公司于1991年就研發(fā)出了光纖傳感器，經(jīng)過20多年的工程實(shí)踐和改進(jìn)，其性能得到用戶的肯定，其工作原理是基于多模光纖模式干涉探測(cè)技術(shù)，其基本檢測(cè)原理如下：

　　光在多模光纖中產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)強(qiáng)度的光譜，形成光斑。如果光纖沒有受到外界擾動(dòng)，則該光譜相對(duì)是不變的。當(dāng)光纖受到外界擾動(dòng)時(shí)，如：移動(dòng)、振動(dòng)或受到壓力時(shí)，這些光譜發(fā)生相應(yīng)的改變，光纖檢測(cè)器可以檢測(cè)到光譜發(fā)生了變化，并可確定外界發(fā)生了什么事件。

　　經(jīng)過多年研發(fā)與市場(chǎng)運(yùn)作，F(xiàn)SI已開發(fā)出了適用于各種場(chǎng)合和領(lǐng)域的周界安防產(chǎn)品，既有防區(qū)式光纖傳感器，也有分布式定位光纖傳感器，形成適合于短、中、長(zhǎng)三種周界系列監(jiān)控系統(tǒng)。與Optex其它類型的安防產(chǎn)品配合使用，如：紅外探測(cè)器、激光掃描器、紅外冪簾等，采取由外到內(nèi)的多層防護(hù)手段，可以為用戶提供全面安全、可靠的安全防護(hù)體系。

　　周界安防監(jiān)控是安全保障系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)之一。FSI設(shè)計(jì)和制造的光纖傳感周界安全保障系統(tǒng)能夠滿足安全保障服務(wù)提供商的要求。周界安全保障系統(tǒng)為用戶提供了簡(jiǎn)便可靠的操作方式，具有極強(qiáng)的可操作性，并且不會(huì)產(chǎn)生“虛警”。使用周界安全保障系統(tǒng)能夠提供廣泛的圍欄安全保障解決方案，適用于大多數(shù)類型的圍欄。

　　FSI光纖傳感周界安防產(chǎn)品

　　1. 光纖周界報(bào)警系統(tǒng)配置圖

　　2. 光纖傳感周界報(bào)警主機(jī)(APU)

　　根據(jù)周界安防的不同需求，F(xiàn)SI光纖傳感器產(chǎn)品主要包括兩大系列，即：FD300系列和FD500系列，具體功能和用途列表如下：

　　3. 產(chǎn)品特點(diǎn)

　　FSI光纖傳感器是一種防區(qū)式震動(dòng)傳感器，它采用技術(shù)先進(jìn)制造，具有全面的監(jiān)測(cè)報(bào)警功能，能夠針對(duì)各種周界不法入侵行為進(jìn)行7*24小時(shí)全實(shí)時(shí)監(jiān)控，這些入侵行業(yè)包括：攀爬圍網(wǎng)、翻躍圍墻、剪斷圍網(wǎng)、借助梯子翻躍圍欄等等。

　　產(chǎn)品具有優(yōu)良的性能，其報(bào)警概率大于90%，虛警概率小于5%，響應(yīng)時(shí)間小于2s;每套系統(tǒng)根據(jù)不同的系列設(shè)立獨(dú)立的防區(qū)，從二防區(qū)、八防區(qū)到二十五個(gè)防區(qū);根據(jù)周界不同的安防等級(jí)，每個(gè)防區(qū)的長(zhǎng)度可以進(jìn)行調(diào)整，一般情況下每個(gè)防區(qū)的長(zhǎng)度為200米左右，對(duì)于軍事或高安防等級(jí)要求，防區(qū)的長(zhǎng)度可以為100米甚至更短。

　　產(chǎn)品的最大特點(diǎn)就是抗干擾性強(qiáng)，誤報(bào)率低。它可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境情況設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，并可以提供風(fēng)力參數(shù)補(bǔ)償，通過特殊算法最大限度地降低誤報(bào)，報(bào)警率高，虛警率低，可以有效地排除自然界的各種干擾，如：暴風(fēng)雨、來往車輛震動(dòng)、飛機(jī)起降等。

　　產(chǎn)品采用系統(tǒng)管理軟件，提供圖形化操作界面，便于操作員使用;同進(jìn)還可以對(duì)多套設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控，并可與第三方監(jiān)控產(chǎn)品銜接，包括：攝像機(jī)、照明燈光和語音告警設(shè)備等;產(chǎn)品還提供SDK軟件包，將本系統(tǒng)作為一個(gè)子系統(tǒng)篏入到大的監(jiān)控管理平臺(tái)。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活，除傳感光纖外，還設(shè)有傳輸光纖和引導(dǎo)光纖;通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最大限度地減少引導(dǎo)光纖的使用，工程施工相對(duì)簡(jiǎn)便;同時(shí)，系統(tǒng)還設(shè)有故障報(bào)警、光纖折斷報(bào)警功能，便于操作人員觀察和判斷。

　　4. 售后服務(wù)

　　系統(tǒng)出現(xiàn)問題有很多情況下不是設(shè)備本身的事，而是設(shè)備安裝、系統(tǒng)調(diào)試和使用不當(dāng)造成的;同時(shí)，有些用戶還要求一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)集成商必須提供緊急技術(shù)支持服務(wù)。因此，要充分發(fā)揮設(shè)備的優(yōu)良性能，售后服務(wù)至關(guān)重要，F(xiàn)SI除為用戶提供技術(shù)培訓(xùn)外，還制定了一套完備的售后服務(wù)與技術(shù)支持體系，共分為三級(jí)維修體制，對(duì)用戶提供充分、快速的技術(shù)保障與技術(shù)支持，其基本原則如下：

　　第一級(jí)：主要由用戶操作人員負(fù)責(zé)(操作員)

　　主要職責(zé)是日常系統(tǒng)操作，記錄事件，處理警情;觀測(cè)系統(tǒng)日常工作狀態(tài)，隨時(shí)觀察設(shè)備運(yùn)行情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)向本部責(zé)任人報(bào)告。

　　第二級(jí)：主要由用戶技術(shù)人員負(fù)責(zé)(工程師/技術(shù)經(jīng)理)

　　主要職責(zé)是檢查系統(tǒng)運(yùn)行情況，系統(tǒng)基本參數(shù)調(diào)整，隨時(shí)聽取操作人員的匯報(bào)，處理系統(tǒng)日常工作中出現(xiàn)的一般性問題;定期檢查周界環(huán)境，及時(shí)修復(fù)損毀的圍欄、圍墻;固定松脫的傳感光纜，清理圍欄兩側(cè)的樹枝等;遇到疑難問題及時(shí)與集成商或代理商聯(lián)系。

　　第三級(jí)：主要由系統(tǒng)集成商或代理商負(fù)責(zé)(集成商/代理商)

　　主要職責(zé)是隨時(shí)保持與用戶的聯(lián)系，提供必要的培訓(xùn)和技術(shù)支持，協(xié)助排除系統(tǒng)一般性問題;與供應(yīng)商/廠家保持聯(lián)系，以獲取更多的技術(shù)支持;到用戶現(xiàn)場(chǎng)處理系統(tǒng)疑難問題，排除系統(tǒng)故障;將有故障部件報(bào)供應(yīng)商/廠家，并登記、備案，啟動(dòng)備件收發(fā)程序，協(xié)助集成商完成設(shè)備維修。