光纖光柵技術在周界入侵報警系統中的運用分析

摘 要：隨著當代社會的不斷發展，人們的安全防范意識逐漸提高，而周界入侵報警系統作為人們安全防范的首要防線，逐漸引起了人們關注。但到目前為止，周界入侵報警系統的設計，僅涉及到了紅外對射探測系統、微波探測系統、激光對射探測系統等的規劃，因而，逐漸凸顯出設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局限性現象，應注重將光纖光柵技術應用于系統設計中，即發揮該技術具有室外無源、能抗雷擊等優點，優化系統運行。

關鍵詞：光纖光柵技術；報警系統；運用

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

0 前言

就當前的現狀來看，為了實現全天候報警系統設計，我國煤礦、油庫、石油管道等領域在發展過程中，逐漸強調了對光纖光柵傳感技術監測、測量等的應用。即發揮光纖光柵技術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的不足，達到全天候報警作業目的。本文從光纖光柵技術原理分析入手，然后，介紹了光纖光柵周界入侵報警系統的功能、組成、工作原理等等，最后闡述了周界入侵報警系統的具體應用。

1 光纖光柵技術原理

基于當代社會可持續發展背景下，以光纖傳感技術為基礎的光纖周界系統得到了迅猛發展。而其中，OTDR技術、光纖干涉技術、光纖光柵傳感技術等應用最為廣泛。與此同時，從光纖光柵技術原理角度來看，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生變化時，光纖光柵neff、A也會發生相應變化。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、熱光系數、彈光系數。同時，Pe=，式中，P11和P12均為彈光系數，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，制作成了所需設備。因而，在周界入侵報警系統優化過程中，也應注重合理化運用光纖光柵技術原理。

2 基于光纖光柵技術的周界入侵報警系統組成

光纖光柵技術在周界入侵報警系統運行中的運用，需依據光纖光柵技術原理，將系統分為現場前端設備、控制室設備、可擴展設備三個組成部分。其中，現場前端設備應由光纖振動探測器、連接光纜、傳輸光纜、光纜接續盒共同組成。同時，光纖振動探測器的設置需運用光纖光柵傳感技術。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和波分復用技術，分布式采集相關信息，且保持檢測波長是1280nm-1320nm，而檢測距離是20km，就此達到多點組網探測目標。而控制室設備的設計，需分為光纜終端盒、光纖光柵信號解調器、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器間用尾纖進行連接，而光纖光柵信號解調器與報警管理計算機間用網線進行連接。與此同時，光纖光柵信號解調器在運行過程中應負責在入侵振動信號檢測時，由解調器調出傳感光柵點振動位置、振動幅度等信息。但在解調器實際部署過程中，應將其通道設定為16個，而各個通道的解調波長在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可拓展部分設備布設時，應按照客戶實際需求，拓展防區，且增設視頻聯動等功能。

基于光纖光柵周界入侵報警系統設計的基礎上，也需構建安防集控平臺。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，經各級風力下傳感光柵點實際測量，對氣候環境數據等進行分析建模。同時，構建事件綜合模式數據庫，并針對系統所采集的振幅、持續時間、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，為了實現智能控制和有效識別控制，需保持安防集控平臺與視頻監控的聯動性，就此在入侵事件發生時，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將在光纖光柵振動器受激振動，光柵柵距發生改變時，經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實際應用

基于當代社會快速發展背景下，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也得到了廣泛應用。例如，在石油罐區安防工作開展期間，即涉及到了光纖光柵周界入侵報警系統的應用。而在系統應用中，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安裝在周界護欄的多條振動光柵上，隨后，經解調儀表與信號處理區的處理，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也開始被應用于小區鐵柵欄、小區灌木柵欄、水下、鐵路柵欄等領域中，就此實現了全天候的周界入侵報警。從以上的分析中即可看出，光纖光柵技術在周界入侵報警系統中的應用，將進一步降低周界入侵報警系統誤報率，且提高系統抗干擾性。因此，應強化對其的合理化運用。

4 結論

綜上可知，傳統周界入侵報警系統的設計，已經無法滿足人們需求。因而，在周界入侵報警系統優化過程中，應結合實際生活需要，設計基于光纖光柵傳感技術的周界入侵報警系統。同時，在光纖光柵周界入侵系統設計中，保留傳統系統的傳輸速度快、距離遠等優勢，并在此基礎上，通過光纖光柵傳感技術與通信設備的高度融合，進一步拓展周界入侵報警系統檢測范圍，且以網絡型傳輸方式，提高周界入侵報警系統靈敏度，縮短系統響應時間。

參考文獻：

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[2]祁耀斌，陳滿，許天舒等.光纖光柵技術在周界入侵報警系統中應用研究[J].中國海洋大學學報自然科學版，2011，41（11）：109-114.

[3]孟堅.基于光纖光柵傳感技術的周界入侵報警系統[J].交通科技， 2011（06）：78-81.

作者簡介：胡江濤，男，講師，研究方向：安全防范技術/視頻監控技術。