圖 SEQ 圖 \* ARABIC 1 系統結構示意圖
周界入侵安防系統由定位型振動光(guāng)纖預警系統、攝像機(jī)以及其他(tā)電子設備等構成。本方案主要描述定位型振動光(guāng)纖預警系統的結構組成以及與攝像機(jī)的聯動。
定位型振動光(guāng)纖預警系統基于振動光(guāng)纖識别攀爬、翻越圍欄、剪切光(guāng)纜（圍欄）等破壞事件(jiàn)，它具備如(rú)下特點：探測範圍大（30km/通道）、定位精度高、安裝方便、光(guāng)纜沿線無供電和通信配套需求、天然防雷擊、環境适應能力強，十分(fēn)适用于大範圍惡劣環境的周界入侵探測。
定位型振動光(guāng)纖預警系統提供豐富的報警輸出接口，可(kě)接入局域網，滿足多級綜合監控的需求，爲調度自(zì)動化提供了可(kě)靠的技術保障。
一套定位型振動光(guāng)纖預警系統可(kě)接兩個通道的振動光(guāng)纜，每條振動光(guāng)纜的長度最大可(kě)達30km，振動光(guāng)纜直接敷設在鐵絲圍欄上。當某個位置的入侵發生(shēng)（攀爬圍欄和剪切光(guāng)纜）時，定位型振動光(guāng)纖預警系統通過振動光(guāng)纜探測到入侵信号以及相(xiàng)應的入侵位置，一般定位精度爲30m~50m，并通過接入的局域網發送入侵信息到監控中心。然後，監控中心分(fēn)發入侵報警信息至監控子中心，同時可(kě)聯動攝像頭觀察。
定位型振動光(guāng)纖預警系統的主機(jī)設備可(kě)以放(fàng)在室内，通過傳輸光(guāng)纜與振動光(guāng)纜連接即可(kě)，降低施工難度和調試難度，以及後期的維護。定位型振動光(guāng)纖預警提供網口與局域網相(xiàng)連。
振動光(guāng)纜的最低工作(zuò)溫度爲-30℃，隻要保證定位型振動光(guāng)纖預警系統主機(jī)設備的工作(zuò)環境，具體(tǐ)指标參考 ，定位型振動光(guāng)纖預警系統就(jiù)能在大雪等寒冷(lěng)天氣工作(zuò)，即使大雪覆蓋了振動光(guāng)纜，預警系統依舊能夠正常工作(zuò)。
圖 SEQ 圖 定位型振動光(guāng)纖預警系統的組成
定位型振動光(guāng)纖預警系統由探測儀、信号處理(lǐ)主機(jī)以及振動光(guāng)纜、傳輸光(guāng)纜等構成。
振動光(guāng)纜鋪設在圍欄或者埋在地面，通過傳輸光(guāng)纜與探測儀連接。振動光(guāng)纜對振動敏感，感知入侵事件(jiàn)。而傳輸光(guāng)纜主要起到導光(guāng)的作(zuò)用，對振動不敏感。
探測儀通過對振動光(guāng)纜中的一芯光(guāng)纖發射和接收光(guāng)信号，獲得(de)振動光(guāng)纜上不同位置處的振動信息，并将振動事件(jiàn)上傳到信号處理(lǐ)主機(jī)。
信号處理(lǐ)主機(jī)，對接收到的振動事件(jiàn)做模式識别分(fēn)析，最終輸出判斷結果。當入侵事件(jiàn)發生(shēng)時，信号處理(lǐ)主機(jī)在電子地圖上指示入侵發生(shēng)的位置并告警，如(rú)
圖 3所示。
圖 SEQ 圖 電子地圖報警
在小範圍單機(jī)工作(zuò)模式下，信号處理(lǐ)主機(jī)可(kě)以通過繼電器輸出聯動信号。
在大範圍組網模式下，信号處理(lǐ)主機(jī)可(kě)以向網絡上的監控中心主機(jī)發送告警信息，在監控中心彙總入侵報警信息。
光(guāng)纜的鋪設将按照(zhào)高防護等級、中防護等級和低防護等級設計(jì)，可(kě)根據實際需求選擇。
高防護等級的光(guāng)纜鋪設區域比較密集，能較好地監測到攀爬翻越入侵以及破壞圍欄（光(guāng)纜）突破的入侵事件(jiàn)。但(dàn)是它的光(guāng)纜長度大約與實際圍欄長度的比例爲3:1，即30km的光(guāng)纜隻能防禦10km的實際地理(lǐ)空間，如(rú) REF _Ref481652901 \h 圖 4所示。
圖 SEQ 圖 \* ARABIC 4 高防護等級布置示意圖
中防護等級的光(guāng)纜鋪設區域密集程度較高防護等級弱，但(dàn)是光(guāng)纜能覆蓋更大的地理(lǐ)空間，因爲光(guāng)纜懸空，虛警會比其他(tā)方案高，如(rú) REF _Ref481652972 \h 圖 5所示。
圖 SEQ 圖 \* ARABIC 5 中防護等級布置示意圖
低防護等級的光(guāng)纜鋪設區域最不密集，以直線的形式鋪設，可(kě)能存在剪切圍欄而突破的風(fēng)險，但(dàn)是光(guāng)纜能覆蓋最大的地理(lǐ)空間，成本最低。
圖 SEQ 圖 \* ARABIC 6 低防護等級布置示意圖
根據上述三種方案的描述，按照(zhào)280km周界設計(jì)定位型振動光(guāng)纖預警系統，各種的優缺點和設備數量如(rú)下表所示。
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方案 |
入侵監測能力 |
光(guāng)纜長度和物理(lǐ)空間比例 |
光(guāng)纜長度 |
設備數量（套） |
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高防護等級 |
攀爬、剪切突破的概率很低，環境适應能力強 |
3:1 |
840km |
14 |
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中防護等級 |
攀爬、剪切突破的概率較低，但(dàn)是光(guāng)纜有懸空部分(fēn)，增加了虛警 |
2:1（可(kě)調整） |
560km |
10 |
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低防護等級 |
攀爬突破的概率低，但(dàn)是有一定剪切圍欄突破的風(fēng)險 |
1:1 |
280km |
5 |
1.1.4 技術指标
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參數 |
指标 |
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周界入侵監測應用 |
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最大探測範圍 |
30km´2（光(guāng)纜長度） |
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定位精度 |
30m~50m |
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光(guāng)纖類型 |
1根普通單模光(guāng)纖/通道 |
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通道數 |
2通道 |
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光(guāng)纖接口 |
FC/APC |
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測量方式 |
單端開路(lù)測量 |
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光(guāng)纜布設 |
圍欄/圍牆 |
埋地/鋪地 |
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入侵監測類型 |
攀爬、翻越、剪切 |
走動、挖掘、打樁等 |
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入侵報警時間 |
<3s |
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報警方式 |
電子地圖、聲光(guāng)報警、短(duǎn)信通知等 |
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斷電報警功能 |
有 |
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防拆報警功能 |
有 |
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電壓監控功能 |
有 |
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設備監控接口 |
串口 |
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聯動接口 |
繼電器或者以太網口 |
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組網接口 |
以太網口 |
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供電 |
220V，3A |
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室内設備工作(zuò)溫度 |
-10℃~40℃ |
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光(guāng)纜工作(zuò)溫度 |
-30℃~70℃ |
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l 入侵事件(jiàn)可(kě)精确定位；
l 單芯光(guāng)纖探測，探測範圍遠(yuǎn)（光(guāng)纜長度：30km´2），覆蓋廣；
l 無輻射，抗電磁幹擾，天然抗雷擊；
l 沿線無需供電，布設方式靈活（圍欄、圍牆、埋地以及水下等）；
l 地形适應能力強，光(guāng)纜施工簡單方便；
l 聯動功能：可(kě)通過繼電器、網絡接口與視頻等系統聯動；
l 報警方式：電子地圖，聲光(guāng)報警，短(duǎn)信通知等。
光(guāng)纖不僅能夠傳輸信号，還(hái)能夠感知外界環境的信息。當外界環境的微弱振動、壓力等傳遞到光(guāng)纖時，光(guāng)纖的折射率以及長度發生(shēng)變化，結合光(guāng)學的相(xiàng)幹效應和時域反射儀，定位型振動光(guāng)纖探測儀利用一根光(guāng)纖，就(jiù)可(kě)以檢測到微弱振動，并定位振動發生(shēng)的位置。定位型振動光(guāng)纖入侵探測系統在獲取振動信号後，利用智能識别算法辨别入侵事件(jiàn)，排除外部環境幹擾的影(yǐng)響，最終對危險的入侵事件(jiàn)發出警報。
定位型振動光(guāng)纖入侵探測系統采用光(guāng)纖作(zuò)爲傳感器件(jiàn)，因此天然地具備探測距離(lí)遠(yuǎn)、無輻射、抗電磁幹擾、環境适應能力強、沿線無需供電、布設靈活等優點。
振動探測原理(lǐ)：
當傳感振動光(guāng)纖受到外力（各種振動應力）時，會引起光(guāng)纖的折射率和光(guāng)程的變化。此時，通過探測背向散射光(guāng)波的相(xiàng)幹特性，即可(kě)探測到光(guāng)纖受到的外界振動信息。
入侵定位原理(lǐ)：
根據光(guāng)波脈沖的返回時間，可(kě)以确定入侵信号的精确位置。定位精度由脈沖光(guāng)源産生(shēng)光(guāng)波的相(xiàng)幹性和脈沖寬度決定。
入侵事件(jiàn)特征和識别：
通過提取入侵事件(jiàn)的時頻域等特征，以及模式識别算法，可(kě)以有效地識别入侵的行爲，最終輸出入侵告警信息。
圖 SEQ 圖 \* ARABIC 8入侵事件(jiàn)的檢測和識别.
攀爬事件(jiàn): (a) 時域信号, (b) 頻譜特征;
敲擊、挖掘事件(jiàn): (c) 時域信号, (d) 頻譜特征.
