1.1.1   監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖 SEQ 圖 \* ARABIC 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

周界入侵安防系統(tǒng)由定位型振動(dòng)光纖預(yù)警系統(tǒng)、攝像機(jī)以及其他電子設(shè)備等構(gòu)成。本方案主要描述定位型振動(dòng)光纖預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成以及與攝像機(jī)的聯(lián)動(dòng)。

定位型振動(dòng)光纖預(yù)警系統(tǒng)基于振動(dòng)光纖識(shí)別攀爬、翻越圍欄、剪切光纜（圍欄）等破壞事件，它具備如下特點(diǎn)：探測(cè)范圍大（30km/通道）、定位精度高、安裝方便、光纜沿線無(wú)供電和通信配套需求、天然防雷擊、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，十分適用于大范圍惡劣環(huán)境的周界入侵探測(cè)。

定位型振動(dòng)光纖預(yù)警系統(tǒng)提供豐富的報(bào)警輸出接口，可接入局域網(wǎng)，滿足多級(jí)綜合監(jiān)控的需求，為調(diào)度自動(dòng)化提供了可靠的技術(shù)保障。

一套定位型振動(dòng)光纖預(yù)警系統(tǒng)可接兩個(gè)通道的振動(dòng)光纜，每條振動(dòng)光纜的長(zhǎng)度最大可達(dá)30km，振動(dòng)光纜直接敷設(shè)在鐵絲圍欄上。當(dāng)某個(gè)位置的入侵發(fā)生（攀爬圍欄和剪切光纜）時(shí)，定位型振動(dòng)光纖預(yù)警系統(tǒng)通過(guò)振動(dòng)光纜探測(cè)到入侵信號(hào)以及相應(yīng)的入侵位置，一般定位精度為30m~50m，并通過(guò)接入的局域網(wǎng)發(fā)送入侵信息到監(jiān)控中心。然后，監(jiān)控中心分發(fā)入侵報(bào)警信息至監(jiān)控子中心，同時(shí)可聯(lián)動(dòng)攝像頭觀察。

定位型振動(dòng)光纖預(yù)警系統(tǒng)的主機(jī)設(shè)備可以放在室內(nèi)，通過(guò)傳輸光纜與振動(dòng)光纜連接即可，降低施工難度和調(diào)試難度，以及后期的維護(hù)。定位型振動(dòng)光纖預(yù)警提供網(wǎng)口與局域網(wǎng)相連。

振動(dòng)光纜的最低工作溫度為-30℃，只要保證定位型振動(dòng)光纖預(yù)警系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備的工作環(huán)境，具體指標(biāo)參考 ，定位型振動(dòng)光纖預(yù)警系統(tǒng)就能在大雪等寒冷天氣工作，即使大雪覆蓋了振動(dòng)光纜，預(yù)警系統(tǒng)依舊能夠正常工作。

1.1.2   系統(tǒng)組成

                                                                  圖 SEQ 圖 定位型振動(dòng)光纖預(yù)警系統(tǒng)的組成

定位型振動(dòng)光纖預(yù)警系統(tǒng)由探測(cè)儀、信號(hào)處理主機(jī)以及振動(dòng)光纜、傳輸光纜等構(gòu)成。

振動(dòng)光纜鋪設(shè)在圍欄或者埋在地面，通過(guò)傳輸光纜與探測(cè)儀連接。振動(dòng)光纜對(duì)振動(dòng)敏感，感知入侵事件。而傳輸光纜主要起到導(dǎo)光的作用，對(duì)振動(dòng)不敏感。

探測(cè)儀通過(guò)對(duì)振動(dòng)光纜中的一芯光纖發(fā)射和接收光信號(hào)，獲得振動(dòng)光纜上不同位置處的振動(dòng)信息，并將振動(dòng)事件上傳到信號(hào)處理主機(jī)。

信號(hào)處理主機(jī)，對(duì)接收到的振動(dòng)事件做模式識(shí)別分析，最終輸出判斷結(jié)果。當(dāng)入侵事件發(fā)生時(shí)，信號(hào)處理主機(jī)在電子地圖上指示入侵發(fā)生的位置并告警，如 

 圖 3所示。

圖 SEQ 圖 電子地圖報(bào)警

在小范圍單機(jī)工作模式下，信號(hào)處理主機(jī)可以通過(guò)繼電器輸出聯(lián)動(dòng)信號(hào)。

在大范圍組網(wǎng)模式下，信號(hào)處理主機(jī)可以向網(wǎng)絡(luò)上的監(jiān)控中心主機(jī)發(fā)送告警信息，在監(jiān)控中心匯總?cè)肭謭?bào)警信息。

1.1.3   鋪設(shè)方案

光纜的鋪設(shè)將按照高防護(hù)等級(jí)、中防護(hù)等級(jí)和低防護(hù)等級(jí)設(shè)計(jì)，可根據(jù)實(shí)際需求選擇。

高防護(hù)等級(jí)的光纜鋪設(shè)區(qū)域比較密集，能較好地監(jiān)測(cè)到攀爬翻越入侵以及破壞圍欄（光纜）突破的入侵事件。但是它的光纜長(zhǎng)度大約與實(shí)際圍欄長(zhǎng)度的比例為3:1，即30km的光纜只能防御10km的實(shí)際地理空間，如 REF _Ref481652901 \h 圖 4所示。

圖 SEQ 圖 \* ARABIC 4 高防護(hù)等級(jí)布置示意圖

中防護(hù)等級(jí)的光纜鋪設(shè)區(qū)域密集程度較高防護(hù)等級(jí)弱，但是光纜能覆蓋更大的地理空間，因?yàn)楣饫|懸空，虛警會(huì)比其他方案高，如 REF _Ref481652972 \h 圖 5所示。

圖 SEQ 圖 \* ARABIC 5 中防護(hù)等級(jí)布置示意圖

低防護(hù)等級(jí)的光纜鋪設(shè)區(qū)域最不密集，以直線的形式鋪設(shè)，可能存在剪切圍欄而突破的風(fēng)險(xiǎn)，但是光纜能覆蓋最大的地理空間，成本最低。

圖 SEQ 圖 \* ARABIC 6 低防護(hù)等級(jí)布置示意圖

根據(jù)上述三種方案的描述，按照280km周界設(shè)計(jì)定位型振動(dòng)光纖預(yù)警系統(tǒng)，各種的優(yōu)缺點(diǎn)和設(shè)備數(shù)量如下表所示。

1.1.4   技術(shù)指標(biāo)

1.1.5   系統(tǒng)特點(diǎn)

l        入侵事件可精確定位；

l        單芯光纖探測(cè)，探測(cè)范圍遠(yuǎn)（光纜長(zhǎng)度：30km′2），覆蓋廣；

l        無(wú)輻射，抗電磁干擾，天然抗雷擊；

l        沿線無(wú)需供電，布設(shè)方式靈活（圍欄、圍墻、埋地以及水下等）；

l        地形適應(yīng)能力強(qiáng)，光纜施工簡(jiǎn)單方便；

l        聯(lián)動(dòng)功能：可通過(guò)繼電器、網(wǎng)絡(luò)接口與視頻等系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)；

l        報(bào)警方式：電子地圖，聲光報(bào)警，短信通知等。

1.1.6   工作原理

光纖不僅能夠傳輸信號(hào)，還能夠感知外界環(huán)境的信息。當(dāng)外界環(huán)境的微弱振動(dòng)、壓力等傳遞到光纖時(shí)，光纖的折射率以及長(zhǎng)度發(fā)生變化，結(jié)合光學(xué)的相干效應(yīng)和時(shí)域反射儀，定位型振動(dòng)光纖探測(cè)儀利用一根光纖，就可以檢測(cè)到微弱振動(dòng)，并定位振動(dòng)發(fā)生的位置。定位型振動(dòng)光纖入侵探測(cè)系統(tǒng)在獲取振動(dòng)信號(hào)后，利用智能識(shí)別算法辨別入侵事件，排除外部環(huán)境干擾的影響，最終對(duì)危險(xiǎn)的入侵事件發(fā)出警報(bào)。

定位型振動(dòng)光纖入侵探測(cè)系統(tǒng)采用光纖作為傳感器件，因此天然地具備探測(cè)距離遠(yuǎn)、無(wú)輻射、抗電磁干擾、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、沿線無(wú)需供電、布設(shè)靈活等優(yōu)點(diǎn)。

振動(dòng)探測(cè)原理：

當(dāng)傳感振動(dòng)光纖受到外力（各種振動(dòng)應(yīng)力）時(shí)，會(huì)引起光纖的折射率和光程的變化。此時(shí)，通過(guò)探測(cè)背向散射光波的相干特性，即可探測(cè)到光纖受到的外界振動(dòng)信息。

入侵定位原理：

根據(jù)光波脈沖的返回時(shí)間，可以確定入侵信號(hào)的精確位置。定位精度由脈沖光源產(chǎn)生光波的相干性和脈沖寬度決定。

入侵事件特征和識(shí)別：

通過(guò)提取入侵事件的時(shí)頻域等特征，以及模式識(shí)別算法，可以有效地識(shí)別入侵的行為，最終輸出入侵告警信息。

圖 SEQ 圖 \* ARABIC 8入侵事件的檢測(cè)和識(shí)別.

攀爬事件: (a) 時(shí)域信號(hào), (b) 頻譜特征;

敲擊、挖掘事件: (c) 時(shí)域信號(hào), (d) 頻譜特征.