光纖傳感器 在周界安防領(lǐng)域的應用

　　光纖傳感技術(shù)

　　光纖傳感器(Fiber Optical Sensor)是20世紀70年代中期發(fā)展起來(lái)的一種基于光導纖維的新型傳感器。它是光纖和光通信技術(shù)迅速發(fā)展的產(chǎn)物，它與以電為基礎的傳感器有本質(zhì)區別。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)測量的特點(diǎn)。

　　光纖傳感器的工作原理是，光纖中傳輸的光在外界因素的作用下，其光學(xué)特性(光強、相位、頻率、偏振態(tài)、模場(chǎng)形態(tài)等)隨之發(fā)生變化，利用各種手段對這些特性進(jìn)行檢測，通過(guò)復雜的運算和分析，最終實(shí)現對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

　?、鄯乔秩胄?/P>

　?、芨哽`敏度

　?、萑菀讓?shí)現對被測信號的遠距離監控

　　光纖傳感器可測量位移、速度、加速度、液位、應變、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(lèi)

　　光纖傳感技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已日趨成熟，應用于國防、工業(yè)、民用等各種不同的領(lǐng)域，而光纖傳感器的種類(lèi)也十分龐大，根據其光學(xué)現象和探測特點(diǎn)主要分為如下幾大類(lèi)：

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

　　FSI公司成立于1990年，由美國著(zhù)名的康寧公司創(chuàng )立，總部位于美國俄勒岡州波特蘭市。2010年，FSI歸入世界著(zhù)名的安防產(chǎn)品公司Optex集團旗下。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)得到廣泛應用，其產(chǎn)品性能優(yōu)良，覆蓋短、中、長(cháng)不同的應用范圍;FSI公司的光纖傳感技術(shù)已獲得多項權威認證，是世上唯一通過(guò)PL-1(最高軍事安全)認證的光纖傳感器，目前已有數百套產(chǎn)品成功地運用于各國政府、軍隊、銀行、機場(chǎng)、港口、石油公司、核電站等，涉及的領(lǐng)域包括：周界、管線(xiàn)、通信、市政、監獄安全監控等。

　 光纖傳感器在安防領(lǐng)域的應用

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

　　* 周界安全監控系統

　　軍事基地、核電站、邊境線(xiàn)等重要設施通常都地處環(huán)境惡劣的地域，氣候條件復雜;同時(shí)這些設施的周界安全等級比較高，要求又比較嚴格，而且這些設施的基礎設施也比較差，甚至沒(méi)有野外供電的條件，這對周界安防系統提出了更高的要求，也是一個(gè)挑戰，常規的周界安防設備和手段很難適應這種環(huán)境。FSI周界安全監控系統有一款室外無(wú)源監控系統，可以將監控主機架設在監控室，通過(guò)引導光纜將傳感光纜受到的震動(dòng)信息傳遞到監控中心，所有室外設備均為無(wú)源器件，無(wú)需野外供電，可以提供有效的周界安全監控。

　　* 管道安全監控系統

　　長(cháng)期以來(lái)，管道安全監控是一項艱巨而復雜的任務(wù)，電視中經(jīng)常報道某地管線(xiàn)因施工不當被破壞，造成重大污染和經(jīng)濟損失，甚至出現大量人員傷亡。常規的檢測方法是派人員沿管線(xiàn)巡查，也有采用一些傳統的監測手段，但實(shí)踐證明效果有限，原有的探測、檢測技術(shù)也不十分可靠。FSI管道安全監控系統可以有效地解決上述問(wèn)題，將傳感光纜沿管線(xiàn)埋設，通過(guò)光纖感受管線(xiàn)周?chē)恼饎?dòng)，并將此信息傳輸給監控主機進(jìn)行分析、判斷，排除一般性干擾，最終產(chǎn)生報警，告知值班人員管線(xiàn)出現事故的區域。該系統特別適用于化工廠(chǎng)和大型油庫中的石油管線(xiàn)安全監控，以及大型社區市政設施中的天然氣管線(xiàn)、電力管線(xiàn)和飲水管線(xiàn)等的安全監控。

　　?* 骨干光纜安全監控系統

　　骨干光纜是現代通信的基礎和重要通道，光纜運營(yíng)安全和信息內容安全關(guān)系著(zhù)國民經(jīng)濟和國家安全，因此骨干光纜的安全監測就顯的十分重要。傳感的光時(shí)域反射儀(OTDR)雖然可以對光纖進(jìn)行檢測，但它也有局限性，存在盲區，不能進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，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)地盜竊光纖中傳輸的信息，而傳統的監測手段是無(wú)法發(fā)現的。FSI骨干光纜安全監控系統通過(guò)接入光纜豎井中的光纖，對整個(gè)光纜進(jìn)行監控。當有不法分子企圖盜竊光纜內部的信息而觸碰光纜時(shí)，系統立即產(chǎn)生報警，可以有效地保證骨干光纜的信息安全。該系統特別適用于政府大樓、軍事機關(guān)、銀行，以及機要和通信部門(mén)對骨干光纜安全進(jìn)行監控。

　　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(hù)的肯定，其工作原理是基于多模光纖模式干涉探測技術(shù)，其基本檢測原理如下：

　　光在多模光纖中產(chǎn)生一個(gè)隨機強度的光譜，形成光斑。如果光纖沒(méi)有受到外界擾動(dòng)，則該光譜相對是不變的。當光纖受到外界擾動(dòng)時(shí)，如：移動(dòng)、振動(dòng)或受到壓力時(shí)，這些光譜發(fā)生相應的改變，光纖檢測器可以檢測到光譜發(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)運作，FSI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(cháng)三種周界系列監控系統。與Optex其它類(lèi)型的安防產(chǎn)品配合使用，如：紅外探測器、激光掃描器、紅外冪簾等，采取由外到內的多層防護手段，可以為用戶(hù)提供全面安全、可靠的安全防護體系。

　　周界安防監控是安全保障系統中最重要的環(huán)節之一。FSI設計和制造的光纖傳感周界安全保障系統能夠滿(mǎn)足安全保障服務(wù)提供商的要求。周界安全保障系統為用戶(hù)提供了簡(jiǎn)便可靠的操作方式，具有極強的可操作性，并且不會(huì )產(chǎn)生“虛警”。使用周界安全保障系統能夠提供廣泛的圍欄安全保障解決方案，適用于大多數類(lèi)型的圍欄。

　　FSI光纖傳感周界安防產(chǎn)品

　　1. 光纖周界報警系統配置圖

　　2. 光纖傳感周界報警主機(APU)

　　根據周界安防的不同需求，FSI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式震動(dòng)傳感器，它采用技術(shù)先進(jìn)制造，具有全面的監測報警功能，能夠針對各種周界不法入侵行為進(jìn)行7*24小時(shí)全實(shí)時(shí)監控，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，其報警概率大于90%，虛警概率小于5%，響應時(shí)間小于2s;每套系統根據不同的系列設立獨立的防區，從二防區、八防區到二十五個(gè)防區;根據周界不同的安防等級，每個(gè)防區的長(cháng)度可以進(jìn)行調整，一般情況下每個(gè)防區的長(cháng)度為200米左右，對于軍事或高安防等級要求，防區的長(cháng)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，誤報率低。它可以根據現場(chǎng)實(shí)際環(huán)境情況設置系統參數，并可以提供風(fēng)力參數補償，通過(guò)特殊算法最大限度地降低誤報，報警率高，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(chē)輛震動(dòng)、飛機起降等。

　　產(chǎn)品采用系統管理軟件，提供圖形化操作界面，便于操作員使用;同進(jìn)還可以對多套設備進(jìn)行系統管理，實(shí)現遠距離監控，并可與第三方監控產(chǎn)品銜接，包括：攝像機、照明燈光和語(yǔ)音告警設備等;產(chǎn)品還提供SDK軟件包，將本系統作為一個(gè)子系統篏入到大的監控管理平臺。

　　系統設計靈活，除傳感光纖外，還設有傳輸光纖和引導光纖;通過(guò)結構優(yōu)化，最大限度地減少引導光纖的使用，工程施工相對簡(jiǎn)便;同時(shí)，系統還設有故障報警、光纖折斷報警功能，便于操作人員觀(guān)察和判斷。

　　4. 售后服務(wù)

　　系統出現問(wèn)題有很多情況下不是設備本身的事，而是設備安裝、系統調試和使用不當造成的;同時(shí)，有些用戶(hù)還要求一旦系統出現故障，系統集成商必須提供緊急技術(shù)支持服務(wù)。因此，要充分發(fā)揮設備的優(yōu)良性能，售后服務(wù)至關(guān)重要，FSI除為用戶(hù)提供技術(shù)培訓外，還制定了一套完備的售后服務(wù)與技術(shù)支持體系，共分為三級維修體制，對用戶(hù)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：主要由用戶(hù)操作人員負責(操作員)

　　主要職責是日常系統操作，記錄事件，處理警情;觀(guān)測系統日常工作狀態(tài)，隨時(shí)觀(guān)察設備運行情況，一旦發(fā)現異常情況及時(shí)向本部責任人報告。

　　第二級：主要由用戶(hù)技術(shù)人員負責(工程師/技術(shù)經(jīng)理)

　　主要職責是檢查系統運行情況，系統基本參數調整，隨時(shí)聽(tīng)取操作人員的匯報，處理系統日常工作中出現的一般性問(wèn)題;定期檢查周界環(huán)境，及時(shí)修復損毀的圍欄、圍墻;固定松脫的傳感光纜，清理圍欄兩側的樹(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：主要由系統集成商或代理商負責(集成商/代理商)

　　主要職責是隨時(shí)保持與用戶(hù)的聯(lián)系，提供必要的培訓和技術(shù)支持，協(xié)助排除系統一般性問(wèn)題;與供應商/廠(chǎng)家保持聯(lián)系，以獲取更多的技術(shù)支持;到用戶(hù)現場(chǎng)處理系統疑難問(wèn)題，排除系統故障;將有故障部件報供應商/廠(chǎng)家，并登記、備案，啟動(dòng)備件收發(fā)程序，協(xié)助集成商完成設備維修。