光纖光柵技術(shù)在周界入侵報警系統(tǒng)中的運用分析

摘 要：隨著當代社會的不斷發(fā)展，人們的安全防范意識逐漸提高，而周界入侵報警系統(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，周界入侵報警系統(tǒng)的設(shè)計，僅涉及到了紅外對射探測系統(tǒng)、微波探測系統(tǒng)、激光對射探測系統(tǒng)等的規(guī)劃，因而，逐漸凸顯出設(shè)備隱蔽性差且誤報率高等問題。為此，為了緩解周界入侵報警系統(tǒng)局限性現(xiàn)象，應注重將光纖光柵技術(shù)應用于系統(tǒng)設(shè)計中，即發(fā)揮該技術(shù)具有室外無源、能抗雷擊等優(yōu)點，優(yōu)化系統(tǒng)運行。

關(guān)鍵詞：光纖光柵技術(shù)；報警系統(tǒng)；運用

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

0 前言

就當前的現(xiàn)狀來看，為了實現(xiàn)全天候報警系統(tǒng)設(shè)計，我國煤礦、油庫、石油管道等領(lǐng)域在發(fā)展過程中，逐漸強調(diào)了對光纖光柵傳感技術(shù)監(jiān)測、測量等的應用。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，彌補以前防入侵報警系統(tǒng)的不足，達到全天候報警作業(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警系統(tǒng)的具體應用。

1 光纖光柵技術(shù)原理

基于當代社會可持續(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)等應用最為廣泛。與此同時，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：對光纖光柵布拉格反射波長進行表示，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，當溫度、應變等因素因外界影響發(fā)生變化時，光纖光柵neff、A也會發(fā)生相應變化。同時，光纖光柵反射波長會隨之偏移。即光纖光柵波長和應變、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偏移、光纖應變、溫度變化量、熱膨脹系數(shù)、熱光系數(shù)、彈光系數(shù)。同時，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變間將保持著一定的比例關(guān)系。即光纖光柵振動傳感器就利用這一原理，制作成了所需設(shè)備。因而，在周界入侵報警系統(tǒng)優(yōu)化過程中，也應注重合理化運用光纖光柵技術(shù)原理。

2 基于光纖光柵技術(shù)的周界入侵報警系統(tǒng)組成

光纖光柵技術(shù)在周界入侵報警系統(tǒng)運行中的運用，需依據(jù)光纖光柵技術(shù)原理，將系統(tǒng)分為現(xiàn)場前端設(shè)備、控制室設(shè)備、可擴展設(shè)備三個組成部分。其中，現(xiàn)場前端設(shè)備應由光纖振動探測器、連接光纜、傳輸光纜、光纜接續(xù)盒共同組成。同時，光纖振動探測器的設(shè)置需運用光纖光柵傳感技術(shù)。即在一根光纖上串接多個光纖光柵振動器。然后，由光柵波長編碼技術(shù)和波分復用技術(shù)，分布式采集相關(guān)信息，且保持檢測波長是1280nm-1320nm，而檢測距離是20km，就此達到多點組網(wǎng)探測目標。而控制室設(shè)備的設(shè)計，需分為光纜終端盒、光纖光柵信號解調(diào)器、報警管理計算機、繼電器輸出板4個組成部分，其中，光纜終端盒與光纖光柵信號解調(diào)器間用尾纖進行連接，而光纖光柵信號解調(diào)器與報警管理計算機間用網(wǎng)線進行連接。與此同時，光纖光柵信號解調(diào)器在運行過程中應負責在入侵振動信號檢測時，由解調(diào)器調(diào)出傳感光柵點振動位置、振動幅度等信息。但在解調(diào)器實際部署過程中，應將其通道設(shè)定為16個，而各個通道的解調(diào)波長在1280nm-1320nm之間，且分辨率保持在±1pm，采樣速率是50Hz。除此之外，在周界入侵報警系統(tǒng)可拓展部分設(shè)備布設(shè)時，應按照客戶實際需求，拓展防區(qū)，且增設(shè)視頻聯(lián)動等功能。

基于光纖光柵周界入侵報警系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，也需構(gòu)建安防集控平臺。即由安防集控平臺，對入侵事件的傳感信號波形進行模擬。然后，經(jīng)各級風力下傳感光柵點實際測量，對氣候環(huán)境數(shù)據(jù)等進行分析建模。同時，構(gòu)建事件綜合模式數(shù)據(jù)庫，并針對系統(tǒng)所采集的振幅、持續(xù)時間、頻率等信息進行識別，且判斷是否啟動入侵事件報警。但在安防集控平臺運行中，為了實現(xiàn)智能控制和有效識別控制，需保持安防集控平臺與視頻監(jiān)控的聯(lián)動性，就此在入侵事件發(fā)生時，可由安防集控平臺及時作出報警處理。即光纖光柵周界入侵報警系統(tǒng)將在光纖光柵振動器受激振動，光柵柵距發(fā)生改變時，經(jīng)震動波長是否在一個T周期時間段、是否為一個光纖光柵波長、是否超過正常波長值、是否超過基準波長的一系列判斷，發(fā)出報警代碼和傳感器地址，且由集控平臺對報警信息進行顯示，最終輸出聯(lián)動報警信號，解決周界入侵問題。

3 光纖光柵周界入侵報警系統(tǒng)實際應用

基于當代社會快速發(fā)展背景下，人們安全意識逐漸得到提高，而基于光纖光柵的周界入侵報警系統(tǒng)也得到了廣泛應用。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警系統(tǒng)的應用。而在系統(tǒng)應用中，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傳感器。而后，將光柵振動傳感器串聯(lián)安裝在周界護欄的多條振動光柵上，隨后，經(jīng)解調(diào)儀表與信號處理區(qū)的處理，將報警信息顯示于報警軟件界面和各個輔助功能模塊，即準確輸出報警信號。此外，目前光纖光柵周界入侵報警系統(tǒng)也開始被應用于小區(qū)鐵柵欄、小區(qū)灌木柵欄、水下、鐵路柵欄等領(lǐng)域中，就此實現(xiàn)了全天候的周界入侵報警。從以上的分析中即可看出，光纖光柵技術(shù)在周界入侵報警系統(tǒng)中的應用，將進一步降低周界入侵報警系統(tǒng)誤報率，且提高系統(tǒng)抗干擾性。因此，應強化對其的合理化運用。

4 結(jié)論

綜上可知，傳統(tǒng)周界入侵報警系統(tǒng)的設(shè)計，已經(jīng)無法滿足人們需求。因而，在周界入侵報警系統(tǒng)優(yōu)化過程中，應結(jié)合實際生活需要，設(shè)計基于光纖光柵傳感技術(shù)的周界入侵報警系統(tǒng)。同時，在光纖光柵周界入侵系統(tǒng)設(shè)計中，保留傳統(tǒng)系統(tǒng)的傳輸速度快、距離遠等優(yōu)勢，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，進一步拓展周界入侵報警系統(tǒng)檢測范圍，且以網(wǎng)絡(luò)型傳輸方式，提高周界入侵報警系統(tǒng)靈敏度，縮短系統(tǒng)響應時間。

參考文獻：

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作者簡介：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)。