光纖光柵技術(shù)在周界入侵報(bào)警系統(tǒng)中的運(yùn)用分析

摘 要：隨著當(dāng)代社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的安全防范意識(shí)逐漸提高，而周界入侵報(bào)警系統(tǒng)作為人們安全防范的首要防線，逐漸引起了人們關(guān)注。但到目前為止，周界入侵報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，僅涉及到了紅外對(duì)射探測(cè)系統(tǒng)、微波探測(cè)系統(tǒng)、激光對(duì)射探測(cè)系統(tǒng)等的規(guī)劃，因而，逐漸凸顯出設(shè)備隱蔽性差且誤報(bào)率高等問題。為此，為了緩解周界入侵報(bào)警系統(tǒng)局限性現(xiàn)象，應(yīng)注重將光纖光柵技術(shù)應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，即發(fā)揮該技術(shù)具有室外無源、能抗雷擊等優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：光纖光柵技術(shù)；報(bào)警系統(tǒng)；運(yùn)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.169

0 前言

就當(dāng)前的現(xiàn)狀來看，為了實(shí)現(xiàn)全天候報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我國(guó)煤礦、油庫、石油管道等領(lǐng)域在發(fā)展過程中，逐漸強(qiáng)調(diào)了對(duì)光纖光柵傳感技術(shù)監(jiān)測(cè)、測(cè)量等的應(yīng)用。即發(fā)揮光纖光柵技術(shù)具有高抗擾性且室外無源的特點(diǎn)，彌補(bǔ)以前防入侵報(bào)警系統(tǒng)的不足，達(dá)到全天候報(bào)警作業(yè)目的。本文從光纖光柵技術(shù)原理分析入手，然后，介紹了光纖光柵周界入侵報(bào)警系統(tǒng)的功能、組成、工作原理等等，最后闡述了周界入侵報(bào)警系統(tǒng)的具體應(yīng)用。

1 光纖光柵技術(shù)原理

基于當(dāng)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展背景下，以光纖傳感技術(shù)為基礎(chǔ)的光纖周界系統(tǒng)得到了迅猛發(fā)展。而其中，OTDR技術(shù)、光纖干涉技術(shù)、光纖光柵傳感技術(shù)等應(yīng)用最為廣泛。與此同時(shí)，從光纖光柵技術(shù)原理角度來看，可用光纖光柵布拉格公式：對(duì)光纖光柵布拉格反射波長(zhǎng)進(jìn)行表示，其中，neff代表光柵有效折射率，A代表光柵周期。那么從公式可知，當(dāng)溫度、應(yīng)變等因素因外界影響發(fā)生變化時(shí)，光纖光柵neff、A也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。同時(shí)，光纖光柵反射波長(zhǎng)會(huì)隨之偏移。即光纖光柵波長(zhǎng)和應(yīng)變、溫度三者間保持著如下關(guān)系：

其中，△λB、ε、△θ、α、ξ、Pe分別表示布拉格反射波長(zhǎng)偏移、光纖應(yīng)變、溫度變化量、熱膨脹系數(shù)、熱光系數(shù)、彈光系數(shù)。同時(shí)，Pe=，式中，P11和P12均為彈光系數(shù)，而v表示

纖心材料泊松比。那么可知，如若不考慮溫度變化問題，則光纖光柵反射偏移量與應(yīng)變間將保持著一定的比例關(guān)系。即光纖光柵振動(dòng)傳感器就利用這一原理，制作成了所需設(shè)備。因而，在周界入侵報(bào)警系統(tǒng)優(yōu)化過程中，也應(yīng)注重合理化運(yùn)用光纖光柵技術(shù)原理。

2 基于光纖光柵技術(shù)的周界入侵報(bào)警系統(tǒng)組成

光纖光柵技術(shù)在周界入侵報(bào)警系統(tǒng)運(yùn)行中的運(yùn)用，需依據(jù)光纖光柵技術(shù)原理，將系統(tǒng)分為現(xiàn)場(chǎng)前端設(shè)備、控制室設(shè)備、可擴(kuò)展設(shè)備三個(gè)組成部分。其中，現(xiàn)場(chǎng)前端設(shè)備應(yīng)由光纖振動(dòng)探測(cè)器、連接光纜、傳輸光纜、光纜接續(xù)盒共同組成。同時(shí)，光纖振動(dòng)探測(cè)器的設(shè)置需運(yùn)用光纖光柵傳感技術(shù)。即在一根光纖上串接多個(gè)光纖光柵振動(dòng)器。然后，由光柵波長(zhǎng)編碼技術(shù)和波分復(fù)用技術(shù)，分布式采集相關(guān)信息，且保持檢測(cè)波長(zhǎng)是1280nm-1320nm，而檢測(cè)距離是20km，就此達(dá)到多點(diǎn)組網(wǎng)探測(cè)目標(biāo)。而控制室設(shè)備的設(shè)計(jì)，需分為光纜終端盒、光纖光柵信號(hào)解調(diào)器、報(bào)警管理計(jì)算機(jī)、繼電器輸出板4個(gè)組成部分，其中，光纜終端盒與光纖光柵信號(hào)解調(diào)器間用尾纖進(jìn)行連接，而光纖光柵信號(hào)解調(diào)器與報(bào)警管理計(jì)算機(jī)間用網(wǎng)線進(jìn)行連接。與此同時(shí)，光纖光柵信號(hào)解調(diào)器在運(yùn)行過程中應(yīng)負(fù)責(zé)在入侵振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)時(shí)，由解調(diào)器調(diào)出傳感光柵點(diǎn)振動(dòng)位置、振動(dòng)幅度等信息。但在解調(diào)器實(shí)際部署過程中，應(yīng)將其通道設(shè)定為16個(gè)，而各個(gè)通道的解調(diào)波長(zhǎng)在1280nm-1320nm之間，且分辨率保持在±1pm，采樣速率是50Hz。除此之外，在周界入侵報(bào)警系統(tǒng)可拓展部分設(shè)備布設(shè)時(shí)，應(yīng)按照客戶實(shí)際需求，拓展防區(qū)，且增設(shè)視頻聯(lián)動(dòng)等功能。

基于光纖光柵周界入侵報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，也需構(gòu)建安防集控平臺(tái)。即由安防集控平臺(tái)，對(duì)入侵事件的傳感信號(hào)波形進(jìn)行模擬。然后，經(jīng)各級(jí)風(fēng)力下傳感光柵點(diǎn)實(shí)際測(cè)量，對(duì)氣候環(huán)境數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析建模。同時(shí)，構(gòu)建事件綜合模式數(shù)據(jù)庫，并針對(duì)系統(tǒng)所采集的振幅、持續(xù)時(shí)間、頻率等信息進(jìn)行識(shí)別，且判斷是否啟動(dòng)入侵事件報(bào)警。但在安防集控平臺(tái)運(yùn)行中，為了實(shí)現(xiàn)智能控制和有效識(shí)別控制，需保持安防集控平臺(tái)與視頻監(jiān)控的聯(lián)動(dòng)性，就此在入侵事件發(fā)生時(shí)，可由安防集控平臺(tái)及時(shí)作出報(bào)警處理。即光纖光柵周界入侵報(bào)警系統(tǒng)將在光纖光柵振動(dòng)器受激振動(dòng)，光柵柵距發(fā)生改變時(shí)，經(jīng)震動(dòng)波長(zhǎng)是否在一個(gè)T周期時(shí)間段、是否為一個(gè)光纖光柵波長(zhǎng)、是否超過正常波長(zhǎng)值、是否超過基準(zhǔn)波長(zhǎng)的一系列判斷，發(fā)出報(bào)警代碼和傳感器地址，且由集控平臺(tái)對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行顯示，最終輸出聯(lián)動(dòng)報(bào)警信號(hào)，解決周界入侵問題。

3 光纖光柵周界入侵報(bào)警系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用

基于當(dāng)代社會(huì)快速發(fā)展背景下，人們安全意識(shí)逐漸得到提高，而基于光纖光柵的周界入侵報(bào)警系統(tǒng)也得到了廣泛應(yīng)用。例如，在石油罐區(qū)安防工作開展期間，即涉及到了光纖光柵周界入侵報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用。而在系統(tǒng)應(yīng)用中，將由單模光纖、光纖光柵、重錘、金屬外殼等共同組成光纖光柵振動(dòng)傳感器。而后，將光柵振動(dòng)傳感器串聯(lián)安裝在周界護(hù)欄的多條振動(dòng)光柵上，隨后，經(jīng)解調(diào)儀表與信號(hào)處理區(qū)的處理，將報(bào)警信息顯示于報(bào)警軟件界面和各個(gè)輔助功能模塊，即準(zhǔn)確輸出報(bào)警信號(hào)。此外，目前光纖光柵周界入侵報(bào)警系統(tǒng)也開始被應(yīng)用于小區(qū)鐵柵欄、小區(qū)灌木柵欄、水下、鐵路柵欄等領(lǐng)域中，就此實(shí)現(xiàn)了全天候的周界入侵報(bào)警。從以上的分析中即可看出，光纖光柵技術(shù)在周界入侵報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用，將進(jìn)一步降低周界入侵報(bào)警系統(tǒng)誤報(bào)率，且提高系統(tǒng)抗干擾性。因此，應(yīng)強(qiáng)化對(duì)其的合理化運(yùn)用。

4 結(jié)論

綜上可知，傳統(tǒng)周界入侵報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，已經(jīng)無法滿足人們需求。因而，在周界入侵報(bào)警系統(tǒng)優(yōu)化過程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際生活需要，設(shè)計(jì)基于光纖光柵傳感技術(shù)的周界入侵報(bào)警系統(tǒng)。同時(shí)，在光纖光柵周界入侵系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，保留傳統(tǒng)系統(tǒng)的傳輸速度快、距離遠(yuǎn)等優(yōu)勢(shì)，并在此基礎(chǔ)上，通過光纖光柵傳感技術(shù)與通信設(shè)備的高度融合，進(jìn)一步拓展周界入侵報(bào)警系統(tǒng)檢測(cè)范圍，且以網(wǎng)絡(luò)型傳輸方式，提高周界入侵報(bào)警系統(tǒng)靈敏度，縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間。

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作者簡(jiǎn)介：胡江濤，男，講師，研究方向：安全防范技術(shù)/視頻監(jiān)控技術(shù)。