光纖傳感監(jiān)控系統(tǒng)在安防領(lǐng)域的應用

訊石光通訊網(wǎng) 2013/9/26 10:34:40

        光纖傳感技術(shù)是現(xiàn)代通信技術(shù)的產(chǎn)物,是隨著光纖及通信技術(shù)的發(fā)展而逐步發(fā)展起來的一門嶄新技術(shù)。分布式光纖傳感器又是光纖傳感技術(shù)中十分引人注目的新器件,它不僅具有一般光纖傳感器的優(yōu)點:無輻射干擾性、抗電磁干擾性好等,而且充分利用了光纖一維空間連續(xù)分布的特點,可以在沿光纖路徑上同時得到被測量場在時間和空間上的分布信息,顯示出十分獨特的應用前景??偛吭O在澳大利亞墨爾本的FFT公司成功研制了基于分布式光纖傳感器技術(shù)的安防監(jiān)控系統(tǒng),適用于通信光纜監(jiān)控、輸油/氣管道監(jiān)控和長距離周界報警監(jiān)控等。FFT公司成立于1994年,其開發(fā)的此項技術(shù)目前處于世界領(lǐng)先地位,獲得了國際專利,已經(jīng)在世界各地得到廣泛應用,應用領(lǐng)域含蓋政府機構(gòu)、軍隊、機場、港口、核電站、邊境線、銀行和石油/天然氣公司等。

        (一)工作原理

        光纖傳感技術(shù)是國際上近些年發(fā)展成熟的一項尖端技術(shù),其工作特點是光纖本身作為傳感器,當光纖受到外界干擾時,光纖中傳輸光的部分特性就會改變,通過檢測光的特性變化,監(jiān)控這些事件和狀態(tài)。這些事件包括:張力、位移、震動、沖擊、聲波、溫度等,經(jīng)控制器的特殊算法和分析處理,確定事件真?zhèn)?,區(qū)分非法入侵行為與環(huán)境干擾。傳感器應用光干涉檢測技術(shù)。激光器向光纖發(fā)射激光,激光傳到光纖的末端后由一個終端單元反射回來;若光纖沒有受到外界的擾動,光纖中的光特性不發(fā)生改變,則光檢測器無輸出,不產(chǎn)生報警信號;如果光纖受到外界擾動,則光纖中的光特性發(fā)生變化,變化量則取決于光纖受外界擾動的強度,其振幅和頻率同樣可以被檢測到,借助軟件工具就可將這些變化轉(zhuǎn)變成可識別的
各種信號,進而觸發(fā)報警。


        為了檢測微應變,通常采用兩芯單模光纖來實現(xiàn)。這兩根光纖組成了“干涉?zhèn)鞲衅?rdquo;的一個臂,用相干激光器向其發(fā)射一束激光,若光纖沒有受到外界的擾動,則光檢測器將不對反射波產(chǎn)生報警信號;如果光纖受到外界侵擾,則光的波形改變,并產(chǎn)生干涉圖像,通過軟件可以分辯出事件的真實情況。光纖傳感器的頻率響應范圍從1 Hz至20K Hz。這項技術(shù)可以用來檢測動態(tài)應變,響應時間在毫秒級,可獲得非常高的靈敏度。微應變傳感器與定位技術(shù)結(jié)合,可實現(xiàn)遠距離安全保障系統(tǒng)的定位報警功能。定位器技術(shù)是FFT公司的一項專有技術(shù),其定位精度一般在50米左右。

        (二)在安防領(lǐng)域應用

        * Secure Fence 周界監(jiān)控報警__ 機場、邊境、基地、港口、核電站;;
        * Secure Link 光纜安全監(jiān)控__ 政府、銀行、情報機構(gòu);
        * Secure Pipe 管道安全監(jiān)控__ 石油/天然氣管線、煉油廠、電力線;

        (三)光纖傳感監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)指標

響應時間: 瞬間(動態(tài)應變監(jiān)測)
頻率響應:1Hz —40KHz;
報警概率:>90%;
虛警概率:<5%;
監(jiān)控距離:40 km/套;
定位精度:50米左右;
工作狀態(tài): 全實時7×24小時監(jiān)控;
工作溫度:20℃±5℃(主控機),
 - 30℃ —+60℃(傳感器);
傳感器類型:無源、分布式、無輻射、抗干擾;
報警靈敏度:可自行設定,包括:電平,頻率等;
抗風能力:70km/h;
光纖折斷報警;

        (四)系統(tǒng)特點

1. 分布式動態(tài)應變監(jiān)測
1) 分布傳感,技術(shù)先進__ 在整個連續(xù)光纖的長度上,任意一點都是“傳感器”。
2) 實時監(jiān)控,定位準確__ 在線實時監(jiān)測,響應迅速,克服漏測和難以定位的弊端。
3) 結(jié)構(gòu)簡單,可靠性高__ 傳感光纖既傳輸光,又傳感,故障少,可維護性好,可靠性高。
4) 配置靈活,使用方便__ 系統(tǒng)配置和參數(shù)可按用戶具體需求調(diào)整,方便靈活,運行成本低。
5) 性能價格比高。測點分布于整個光纖,系統(tǒng)成本遠遠低于采用傳統(tǒng)點式監(jiān)測系統(tǒng)的價格。
2. 獨特的信號檢測及定位方法
采用獨特的算法以及多參數(shù)分析法,對反饋信號進行分析,從紛雜的背景噪聲中提取有用信息,確保高檢測率,并排除自然界的各種干擾,有效降低誤報率,實現(xiàn)精確定位。采用分布式光纖傳感器以及獨特的算法,使傳感器對震動、移動和應力變化十分敏感,可實時監(jiān)測動態(tài)應力變化,及早發(fā)現(xiàn)管線周圍的異常情況和潛在的非法事件,具有預警功能。

        3. 三級保障體系

根據(jù)國內(nèi)的實際情況和需求,參照國內(nèi)外安防行業(yè)經(jīng)驗,建立起三級保障體系,為用戶提供全方位的技術(shù)支持和及時有效的服務。
第一級:由用戶操作人員完成,主要任務是觀測系統(tǒng)工作環(huán)境,隨時觀察設備運行狀況,記錄系統(tǒng)工作狀態(tài),遇到異常情況及時向技術(shù)人員報告。
第二級:由用戶技術(shù)人員完成,主要任務是處理系統(tǒng)日常工作中出現(xiàn)的一般性問題,遇到故障及時與集成商聯(lián)系。
第三級:由系統(tǒng)集成商工程師完成,主要任務是與代理商保持聯(lián)系,得到更多的技術(shù)支持;
到用戶現(xiàn)場處理系統(tǒng)疑難問題,排除系統(tǒng)故障。

 

        (五)權(quán)威機構(gòu)認證
 
* Sandia National Test Laboratories (SNTL)USA  美國Snadia國家實驗室
* Australian Security & Intelligence Organization (ASIO)      澳大利亞國家安全委員會
* Singapore Ministry of Defense (MINDEF)       新加坡國防部
* British Petroleum (BP)  英國石油公司(BP)
* European Gas Research Institute (GERG)      歐洲天然氣研究院
(六)FFT部分業(yè)績(總計超過100個)
* 27個軍事基地/機場周界報警系統(tǒng),地點:美國、亞洲及澳大利亞;
* 5個管線安全監(jiān)控系統(tǒng),地點:亞洲、中歐、澳大利亞;
* 24個政府機構(gòu)周界報警系統(tǒng),地點:美國、歐洲、澳大利亞;
* 6個政府、銀行網(wǎng)絡安全系統(tǒng),地點:澳大利亞、日本、美國;
* 3個大型煉油廠周界報警系統(tǒng),地點:歐洲、美國;
* 20個其它大型機構(gòu)安防系統(tǒng);
 

 
        (七)國內(nèi)外成功案例
 
        * 美國某空軍軍事基地
 
        FFT在美國空軍事基地建有周界報警系統(tǒng)。該基地周界由網(wǎng)孔型圍欄和鐵柵欄組成,其上部還裝有蛇腹式鐵絲網(wǎng)。該系統(tǒng)安裝在這些圍欄和鐵絲網(wǎng)上,同時安裝地埋式光纖報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)已運行一年,通過了用戶的驗收,其定位精度達到50m,并集成了高性能的CCTV系統(tǒng)。當系統(tǒng)檢測到非法入侵時可以自動激活相應的CCTV系統(tǒng)。該基地的周界長度為23km。
 
        * 新加坡軍用機場(Singapore Airfields (x6), Singapore)
 
        FFT在新加坡安裝有六套機場周界報警系統(tǒng),這些機場周界由網(wǎng)孔型圍欄和鐵柵欄組成,其上部還裝有蛇腹式鐵絲網(wǎng)。系統(tǒng)安裝在這些圍欄和鐵絲網(wǎng)上。所有系統(tǒng)已安全運行2 - 3年,全部通過了用戶的驗收。同時,所有系統(tǒng)的定位精度達到25m左右,并集成了高性能的CCTV系統(tǒng),其中包括IR 夜視攝像機。系統(tǒng)檢測到非法入侵時,自動激活相應的CCTV系統(tǒng),使攝像機對準預置的50米監(jiān)控區(qū)。這些機場的周界長度從10km至34km不等。
 
 
        * 意大利Snam 天然氣公司管道監(jiān)控工程

        SNAM天然氣公司采購了FFT管道安全監(jiān)控系統(tǒng),并安裝在意大利一條天然氣主干線上。監(jiān)控系統(tǒng)保護的管線長度超過30km,用以防止非法入侵和第三方破壞。自2003年管道安全監(jiān)控系統(tǒng)安裝并運轉(zhuǎn)至今,系統(tǒng)的各項指標表現(xiàn)良好,滿足了用戶的各項要求。
 

新聞來源:百度文庫

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