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(lái)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(guò)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)：

　?、匐娊^緣性能好

　?、诳闺姶鸥蓴_能力強(qiáng)

　　③非侵入性

　　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(guò)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(guò)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(méi)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(wú)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(guò)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(wú)源器件，無(wú)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(lái)，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(wèn)題，將傳感光纜沿管線埋設(shè)，通過(guò)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(kù)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(guò)高科技手段不用折斷光纖就可以神不知鬼不覺(jué)地盜竊光纖中傳輸?shù)男畔?，而傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段是無(wú)法發(fā)現(xiàn)的。FSI骨干光纜安全監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)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(guò)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(méi)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(guò)多年研發(fā)與市場(chǎng)運(yùn)作，F(xiàn)SI已開(kāi)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(guò)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(lái)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(yǔ)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(guò)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(wèn)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(tīng)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(wèn)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(shù)枝等;遇到疑難問(wèn)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(wèn)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(wèn)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。