光纤光栅周界入侵报警系统在石油罐区周界安防中的应用

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1、谢石油化工安全环保技术谢PETROCHEMICALSAFETYANDENVIRONMENTALPROTECTIONTECHNOLOGY2012年第28卷第6期防火防爆光纤光栅周界入侵报警系统在石油罐区周界安防中的应用刘利(中国石油天然气股份有限公司广东石化分公司，广东揭阳515200)摘要：周界安全防范技术能够对重要能源设施进行保护，避免出现盗窃和恶意破坏的行为。介绍了一种基于光纤光栅振动传感技术的周界入侵报警系统，它通过布设在防护网上的振动光缆感知外界扰动信息，根据不同激励行为下的时变波长信号的典型特征，采用时域信号包络分析技术，实现了对多种入侵行为的模式识别。通过多个周界安防工程案例表明

2、该入侵报警系统具有入侵模式识别能力和较低的误报率，对环境中的风雨等气象因素不敏感。关键词：光纤光栅振动传感器包络分析光纤周界随着我国工业化进程的高速发展，对能源的代对周界入侵报警系统所提出的更高要求J。需求越来越大，众多新建输油管线和储油输油站文中提出了一种基于光纤光栅振动传感器，点的防护安全问题越来越多地引起政府相关部门能够对石油罐区及输油管线周界进行人侵报警的的重视。为了保证石油供给线的安全畅通，石油智能化周界安防系统。该系统采用时域包络信号部门对各输油管线及油罐区域加强实施了系列防特征分析方法，对外界扰动信号进行有效的模式护措施(如布设防护网、新建护栏围墙等)，实现识别及报警处理，从而

3、能够对入侵行为准确报对油气管线及油罐区域的隔离及防护。但由于新警，而对风雨等自然界的气象条件不敏感，受天建的油气管线及储油输油站点数量巨大，分布区气因素影响小。域较为广阔，尤其是处于边境线处的设施极易受1系统传感原理及构成到国际国内恐怖分子的恶意破坏，由此诱发事故的经济损失是巨大的，也容易造成恶劣的政治影光纤光栅周界人侵报警系统基于光纤光栅传响。简单的物理防护手段已成为当前危及能源安感原理，利用光纤光栅当受到外界振动或应力全的一大隐患。因此有必要对涉及石油能源设施作用，其反射波长随之发生变化的特性，确定待的周界区域进行实时监测“。测外界振动或应力的变化。当光信号输送进光纤由于周界入侵报警系统

4、所需要处理的防范对时，外界的各种扰动会引起光纤光栅的特征反射象十分复杂，并且受地形、气候、安装等多方面波长发生变化，后端的光纤光栅信号处理器接收因素的制约，因此对技术水平的要求很高。目前到光信号的变化，对其进行解调，系统软件进行在周界入侵报警领域内，虽然高压脉冲电网、视频影像监控、微波振动电缆和激光红外对射等传统技术占据市场主流，但其均属于较低安全级别收稿日期：2012—08—02。的区域型周界入侵报警技术，存在能源消耗高、作者简介：刘利，男，1993毕业于华北石油学校自误报率高、定位精度低、耐候能力差等诸多缺动化仪表专业，2009年毕业于北京科技大学远程教点，难以满足重要能源设施、政府机关

5、核心部门育计算机专业，长期从事储运码头专业DCS、储运调和机场、银行、别墅等特殊场所较高级别安防的和及储运移动控制、罐区仪表控制、火车和汽车装需求。由于传统周界入侵报警系统受技术发展水车、码头装卸船等工作，工程师。E—mail：liul—gd@平限制，存在诸多功能缺陷，已难以满足信息时petrochina．corn．cn2012年第28卷第6期谢刘利．光纤光栅周界入侵报警系统在石油罐区周界安防中的应用案识别判断，并发出入侵报警信号。光纤光栅振动时变波长数据获取传感器的结构如图1所示。数据预处理信息包络信息提取单模光纤光纤光栅蓐锤会属外壳模光纤图1光纤光栅振动传感器结构示意包络信息特征计算设重

6、锤质量为ITI，光纤光栅特征波长为入，外界振动加速度为a，则光纤光栅特征波长的变信号模式识别与报警信息输出化量△入与外界振动加速度信号的关系为：图3传感器信号处理流程AX=K·1TI·a(1)根据公式(1)可知，重锤的质量越大，振动断，进行信号模式识别，输出准确报警信息。加速度越大，则光栅的特征波长变化量越大。式2．1Hilbert包络算法简介¨]中K为传感器灵敏度系数，该系数与传感器的结Hilbert变换是一种将时域实信号变为时域解构常数有关。析信号的方法。变换所得的解析信号的实部是实在实际应用中，需要将上述的各个光栅振动信号本身，虚部是实信号的Hilbert变换，而解析传感器进行串联，形

7、成一根根的振动光缆，再将信号的模即是实信号的包络。振动光缆布设于周界围栏上。典型的光纤光栅周一个实信号(t)的希尔伯特变换定义为：界入侵报警系统构成如图2所示。lI安装于周界护tl__凋仪表吲—J＼．1报警软件界面及I：：fTd：()×(2)的多条振动光缆l号处理fl各辅助功能模块l图2光纤光栅周界入侵报警系统结构由(￡)及其希尔伯特变换(￡)，可以构成信号(t)的解析信号z(t)：2系统软件报警策略及时域包