具有视频联动功能的光纤围栏周界入侵监测系统.pdf

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1、具有视频联动功能的振动光纤周界入侵监测系统.安防系统设计具有视频联动功能的振动光纤周界入侵监测系统一、引言二、基于准分布式ＦＢＧ传感器的振动光纤入侵监测系统随着社会的发展进步，安全监测与防范问题越来越受到人们的重视。近年来，各种恐怖活动层出不穷，各种入侵手段也日益升级，因此社会对性价比高、稳定可靠的新一代周界安防系统有着迫切的需求。传统的安防技术主要有红外对射、激光探测、静电感应等，这些技术都存在着系统稳定性差、安装受环境限制、误报和错报率高的缺点。而振动光纤是利用光纤传感器作为入侵探测的一种新型安防手段，具有全程无源、抗电磁干扰、电绝缘性好、定位能力强、灵敏

2、度高、隐蔽性好以及可以实现大范围监测等诸多优点。目前已有多种光纤传感技术应用于光纤围栏，主要有：（１）利用后向散射光的光时域反射定位技术（ＯＴＤＲ）；（２）利用Ｓａｇｎａｃ、Ｍ－Ｚ干涉仪对入侵进行监测；（３）利用光纤布拉格光栅（ＦＢＧ）反射波长对入侵进行监测和定位。与其他技术相比，ＦＢＧ有着复用能力强、易实现长距离精确定位监测、可同时监控多个点入侵等优点，因此本文基于准分布式ＦＢＧ传感器，搭建了振动光纤入侵监测系统。由于振动光纤只能感知入侵，缺乏对入侵信息的监控和取证能力，本文在振动光纤入侵监测系统的基础上提出并实现了一种新型的融合视频监控的光纤围栏周界入侵监

3、测系统，当有入侵发生时，振动光纤不仅可以在第一时间感知和定位入侵事件，与之联动的监控系统还可对局部入侵行为进行重点监控，对不同的入侵对象进行准确辨识，同时存储现场入侵视频录像进行备案，进一步提高了系统的安全防范能力和智能化水平。ＦＢＧ的传感原理是：提出一种具有视频联动功能的振动光纤周界入侵监测系统。串联布拉格光纤光栅传感器（ＦＢＧ）阵列组成传感光缆对周界围栏入侵信号及时感知并进行准确报警和定位，振动光纤入侵监测系统把报警及定位信息传输给与其联动的视频监控系统，控制监控设备对引起报警的入侵地点进行重点监控，并在第一时间切换并放大显示入侵现场的图像，同时保存现场录

4、像对入侵事件进行备案。本系统方案设计合理，联动功能的实现使得本身具有突出优点的振动光纤入侵监测系统同时具备了对入侵的监测、监控以及入侵对象的准确辨识和取证功能，不仅提高了系统的智能化水平，更重要的是进一步改善了系统的安全防范性能。振动光纤ＦＢＧ视频监控联动式耦合，满足Ｂｒａｇｇ波长条件的光将被反射，其余几乎不受影响，Ｂｒａｇｇ方程为：式中，为纤芯有效折射率，∧是Ｂｒａｇｇ光栅的周期。当光栅周围的温度、应变发生变化时将导致光栅周期或纤芯折射率变化，从而产生布拉格波长漂移，其变化量。本系统中，我们采用对特殊封装工艺使得ＦＢＧ对温度不敏感，将ＦＢＧ传感器安装在围栏上

5、，入侵者翻越围栏将使围栏发生微弱的机械震动，挂设在围栏上的光纤传感器也将发生微弱应变，这将导致传感器产生布拉格波长变化，通过探测反射波长的变化可以识别周界围栏上的入侵情况。基于准分布式ＦＢＧ传感器的振动光纤，采用波分复用技术，易于组成大型监测网络，接入的ＦＢＧ阵列各个传感器具有不同的中心波长反射值。通过波长解调仪就可以同时监测各个传感器工作状况，根据异常传感器数据判断入侵的位置，定位精度根据需要进行调整，可以低至厘米级。因此长距离高精度定位是基于准分布式ＦＢＧ传感器的振动光纤入侵监测系统的突出优点。振动光纤入侵监测系统由物理围栏、串联有一定规模数量ＦＢＧ传感器

6、的传感光缆、光纤传感信号解调仪、中央处理器等四部分组成，如图１所示。在周界围栏上挂设或铺设ＦＢＧ传感光缆，当周界有入侵就会引起围栏上入侵点附近的ＦＢＧ的微弱应变，其波长信号将发生漂移。信号解调仪对变化的波长信息进行解调并进行光电和模电转换，并将获取的波长信息通过网络传输到中央处理主机，在中央处理主机通过报警软件实现相应信号处理及报警功能。监测系统中，信号解调仪采用ＭＯＩＳＩ４２５。主要特点是激光扫描功率高、解调精度高（可达２ｐｍ）、采样率高（２５０Ｈｚ）、系统复用能力强（最多可接入５１２个ＦＢＧ传感器）。振动光纤监测系统可划分成数据采集模块、信号处理模块、信息

7、管理模块、报警模块、视频联动模块等四个子模块，软件流程如图２所示。（１）数据采集与传输模块：通过套接字方式建立与ＳＩ４２５的ＴＣＰ连接及读取数据，解码读取到的数据得到传感器的波长信息，实现波长数据的实时保存及报警数据的保存功能。（２）数据处理模块：在本阶段主要完成信号分割、特征信号提取与分析功能，完成数据处理并得出报警判断。（３）信息管理模块：设计与实现了探头位置信息数据库和报警日志数据库，当有入侵发生时，可以查询报警传感器所在地理位置，并将相关报警信息写入报警日志，方便以后查询。（４）报警模块：对信号处理模块的报警信息进行处理，并对是否报警作出判断：若一定范

8、围内存在多个连续且相似的报警，则将入侵