振動光纖周界入侵報警系統在罐區的應用

于順潞

（天津渤化工程有限公司，天津 300193）

1 系統設計原則

入侵報警系統應用在化工儲罐區，罐區內化工原料種類多，安全等級高，一旦遭遇入侵破壞，將會造成嚴重的經濟及社會影響，同時由于傳統上單一的監測手段難以保證站場安防的有效性，因此選擇合理的監測技術，建立多系統立體式防護措施，為罐區人員、設備的安全保障提供輔助手段成為重要任務，整體系統的設計必須具備安全性、有效性、監控能力強等特點。

1.1 安全可靠性原則

本工程在罐區周界圍墻上新建一套綜合振動光纖周界入侵報警系統，可與工業電視系統聯動，由周界報警管理平臺完成統一管理。在系統故障或事故造成振動光纜中斷后，能確保數據的一致性、完整性和準確性，并迅速恢復，同時此系統具有一整套完整的系統管理策略，可以保證入侵報警系統的運行可靠。

1.2 布防區域實時監測

振動光纖周界入侵報警系統對布防區域內的振動進行全天候24h 實時在線監測，對確定入侵地點及報警提供數據。

1.3 報警控制靈活

振動光纖周界入侵報警系統可設置多級靈敏度調節，并可根據環境不同進行修正。也可以根據實際情況自定義各個區域的報警數值。

1.4 響應時間短

振動光纖周界入侵報警系統單一防區的響應時間不超過1s，并與監測長度與精度無關。

1.5 經濟實用性原則

系統結構簡單，針對于震動光纖周界安防系統來說，前端傳感器均為傳統光纜，一次安裝基本免維護。

1.6 可擴展性原則

系統設計時考慮到今后技術的發展和使用的需要，具有更新、擴充和升級的功能。在設備的控制容量上保留一定的余地，可根據需要將各子系統接入到上層調度中心。

1.7 開放性原則

以現有成熟的產品為對象設計，可與安防監控、聲光報警系統實現聯動；也可根據需求與門禁系統、警報系統等聯動。

2 工程概況

針對“專用罐區”周界圍墻現場情況項目進行周界安防系統項目，主要設計思路如下：

2.1 本次周界設計范圍主要針對廠區周界區域，周界長度為1700m，振動光纜蛇形敷設，長度約為周界長度的1.5 倍，需使用振動光纜2550m。根據廠區圍墻類型，推薦采用網片安裝方案，振動光纜在振動網片上方波形敷設。遇到大門及消防門處，探測光纜埋地敷設。探測光纜定位精度達到6m（可根據現場情況進行定制，如有精度需求，可做到6m 以內任何精度）。

2.2 光纖光柵信號處理器、管理終端及報警接入模塊部分則安裝在機柜中，設置綜合樓機柜間，門衛值班室設置報警裝置。

2.3 振動光纜感應到報警后，把報警信號傳遞給報警管理系統，報警管理系統通過預先設置的聯動預置位進行視頻聯動，再通過周界攝像機智能分析功能確認報警。

2.4 在控制室監控中心安裝綜合監控平臺系統，將振動光纖入侵報警系統和安防監控系統進行集成展示，確保各子系統之間的有效聯動。

3 系統結構

本系統主要由光纖振動探測系統、探測光纜、視頻系統、綜合監控平臺系統及相關安裝線纜輔材等組成。系統通過在罐區四周圍墻上敷設光纜，實時感應周圍壓力、振動等情況，對非法人員入侵進行報警。同時，入侵報警信號可與視頻系統進行聯動，并通過站場內已有的交換機（距離過長時需采用光纜傳輸）以太網把報警信號發送給監控中心。本系統主要由以下四部分構成：

3.1 探測部分

本系統設計中，周界圍墻裝有振動光纜以及攝像機等設備。探測光纜安裝于圍墻上的網片上，時刻感應圍墻處的攀爬、破壞、入侵等行為；視頻攝像機安裝于周界圍墻四周，用于監控圍墻入侵情況。

3.2 傳輸部分

光纖振動探測系統只需一根光纜既進行探測又進行傳輸。

3.3 處理及存儲部分

處理及存儲部分位于機柜間，包括光纖振動探測系統及綜合監控平臺系統。

光纖振動探測系統由探測主機和控制主機組成，對振動光纖傳回的信號進行分析并通過網絡把報警信號發送給兩個監控中心“熱普轉”和“三號混輸站”的綜合監控平臺系統。

綜合監控平臺系統由系統主機及配套的處理軟件組成，統一將各子系統的信息接入，實現聯動功能。

3.4 信息展示部分

監控內的用戶終端可以將光纖振動探測系統及視頻系統通過GIS 圖形式在監視器上集中展現，并可以聯動聲光報警器。

4 系統優勢

4.1 防剪斷功能

光纖振動探測系統應用獨有的雙通道冗余監測技術，可在光纖電纜被剪斷一次后，繼續保證全線的監測，即使不立即修復，仍可保持監測區域的有效性。

探測主機共有兩個通道，光纜從設備所在的綜合設備間引出，繞監測區域一周后返回，4 芯探測光纜的其中一芯接入通道1，另一芯從尾端接入通道2 中，形成以通道1 為首，通道2 為尾的閉合環網。通道2 作為冗余保護，在主機正常工作時不對監測區域內振動信號進行接收。完全由通道1 負責振動信號的接收。4 芯中的另外兩芯作為備用光纖。系統示意圖如圖1 所示。

圖1

光纖振動探測系統采用非閉合性監測技術，即兩個光纖通道的尾端無需接回監測主機即可完成監測。

當監測區域內一旦發生斷纖時，如圖2 所示：軟件系統將立刻開啟通道2，雙通道同時工作，每個通道各負責斷點一側有效探測光纜的監測，從而保持了監測區域的閉合性，使兩側防區均不受影響，保證了系統的完整性。（圖2 中虛線表示無光信號傳輸）

圖2

當某一點的光纖電纜斷開后，斷纖點后面將不再有光信號入射或散射，但斷纖點前面將不受影響，可以繼續進行振動探測（見圖3）。

圖3

4.2 精確定位功能

振動光纖探測系統全量程定位精度都為±3m，與傳統防區式定位在50～100m 相比，可以更準確的定位到入侵報警的位置，在晚上、雨雪天及圍墻上周圍有樹木等情況下，可以更快速的找到入侵者，節省時間及人力，保證廠區的安全。

4.3 安裝、維護簡便性

光纖振動探測系統前端只需一根振動探測光纜，既做傳感又做傳導，無需其他隔離器、締結器等外圍器件，安裝簡便，基本免維護。

4.4 防區劃分靈活性

系統所基于的C-OTDR 原理，可保證在軟件上自由劃分防區，前端探測部分無需做物理上的更改，特別是對于后續的系統革新改造，靈活可靠。

5 視頻聯動

振動光纖系統采用軟件聯動方式實現與現有視頻的聯動功能（見圖4）。

光纖振動探測系統前端通過在罐區四周圍墻上敷設光纜，實時感應周圍壓力、振動等情況，對非法人員入侵進行報警。此系統與安防監控系統實現聯動，一旦系統感應到有入侵時，即發出報警信號，在系統軟件地圖界面顯示警報位置及最近的攝像頭信息，兩者實現告警閃爍，同時給視頻監控系統發送報警信息。安防監控系統收到報警信息后，將顯示面切換到目標攝像頭的監控畫面上，供保衛人員進行現場畫面的排查，進一步確認現場實際入侵情況。

周界安防系統軟件相對獨立于視頻監控系統軟件，通過報警點與攝像機（預置位）綁定，以太網訪問方式向視頻監控系統平臺或NVR 請求視頻瀏覽、發送云臺及視頻矩陣控制命令。

圖4 物理結構圖

6 光纖光柵振動傳感光纜部分工程安裝

考慮到海邊大風天氣對系統的影響，減少誤報率，增加震動靈敏性，確定振動光纖敷設在墻體上采用平鋪式圍欄（網片）作為載體，在平鋪式圍欄（網片）上直接綁扎，具體安裝方式（見圖5）。

圖5

隨著光纖技術的進步，振動光纖周界入侵報警系統在化工廠越來越廣泛的應用，相比傳統的主動式紅外入侵探測器、遮擋式微波入侵探測器、振動入侵探測器、激光式探測器等入侵報警技術，具有如下特點：1)防剪斷功能。2)精確定位功能。3）前段探測器不需電源，安裝、維護簡便性。4）防區劃分靈活性。能有效的精準的定位，防止誤報警，減少后期維護，使用方便等效果，更能為罐區的防火、防盜、防破壞等安全方面的提供保障。