光纤光栅技术在周界入侵报警系统中的运用分析

摘 要：随着当代社会的不断发展，人们的安全防范意识逐渐提高，而周界入侵报警系统作为人们安全防范的首要防线，逐渐引起了人们关注。但到目前为止，周界入侵报警系统的设计，仅涉及到了红外对射探测系统、微波探测系统、激光对射探测系统等的规划，因而，逐渐凸显出设备隐蔽性差且误报率高等问题。为此，为了缓解周界入侵报警系统局限性现象，应注重将光纤光栅技术应用于系统设计中，即发挥该技术具有室外无源、能抗雷击等优点，优化系统运行。

关键词：光纤光栅技术；报警系统；运用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.169

0 前言

就当前的现状来看，为了实现全天候报警系统设计，我国煤矿、油库、石油管道等领域在发展过程中，逐渐强调了对光纤光栅传感技术监测、测量等的应用。即发挥光纤光栅技术具有高抗扰性且室外无源的特点，弥补以前防入侵报警系统的不足，达到全天候报警作业目的。本文从光纤光栅技术原理分析入手，然后，介绍了光纤光栅周界入侵报警系统的功能、组成、工作原理等等，最后阐述了周界入侵报警系统的具体应用。

1 光纤光栅技术原理

基于当代社会可持续发展背景下，以光纤传感技术为基础的光纤周界系统得到了迅猛发展。而其中，OTDR技术、光纤干涉技术、光纤光栅传感技术等应用最为广泛。与此同时，从光纤光栅技术原理角度来看，可用光纤光栅布拉格公式：对光纤光栅布拉格反射波长进行表示，其中，neff代表光栅有效折射率，A代表光栅周期。那么从公式可知，当温度、应变等因素因外界影響发生变化时，光纤光栅neff、A也会发生相应变化。同时，光纤光栅反射波长会随之偏移。即光纤光栅波长和应变、温度三者间保持着如下关系：

其中，△λB、ε、△θ、α、ξ、Pe分别表示布拉格反射波长偏移、光纤应变、温度变化量、热膨胀系数、热光系数、弹光系数。同时，Pe=，式中，P11和P12均为弹光系数，而v表示

纤心材料泊松比。那么可知，如若不考虑温度变化问题，则光纤光栅反射偏移量与应变间将保持着一定的比例关系。即光纤光栅振动传感器就利用这一原理，制作成了所需设备。因而，在周界入侵报警系统优化过程中，也应注重合理化运用光纤光栅技术原理。

2 基于光纤光栅技术的周界入侵报警系统组成

光纤光栅技术在周界入侵报警系统运行中的运用，需依据光纤光栅技术原理，将系统分为现场前端设备、控制室设备、可扩展设备三个组成部分。其中，现场前端设备应由光纤振动探测器、连接光缆、传输光缆、光缆接续盒共同组成。同时，光纤振动探测器的设置需运用光纤光栅传感技术。即在一根光纤上串接多个光纤光栅振动器。然后，由光栅波长编码技术和波分复用技术，分布式采集相关信息，且保持检测波长是1280nm-1320nm，而检测距离是20km，就此达到多点组网探测目标。而控制室设备的设计，需分为光缆终端盒、光纤光栅信号解调器、报警管理计算机、继电器输出板4个组成部分，其中，光缆终端盒与光纤光栅信号解调器间用尾纤进行连接，而光纤光栅信号解调器与报警管理计算机间用网线进行连接。与此同时，光纤光栅信号解调器在运行过程中应负责在入侵振动信号检测时，由解调器调出传感光栅点振动位置、振动幅度等信息。但在解调器实际部署过程中，应将其通道设定为16个，而各个通道的解调波长在1280nm-1320nm之间，且分辨率保持在±1pm，采样速率是50Hz。除此之外，在周界入侵报警系统可拓展部分设备布设时，应按照客户实际需求，拓展防区，且增设视频联动等功能。

基于光纤光栅周界入侵报警系统设计的基础上，也需构建安防集控平台。即由安防集控平台，对入侵事件的传感信号波形进行模拟。然后，经各级风力下传感光栅点实际测量，对气候环境数据等进行分析建模。同时，构建事件综合模式数据库，并针对系统所采集的振幅、持续时间、频率等信息进行识别，且判断是否启动入侵事件报警。但在安防集控平台运行中，为了实现智能控制和有效识别控制，需保持安防集控平台与视频监控的联动性，就此在入侵事件发生时，可由安防集控平台及时作出报警处理。即光纤光栅周界入侵报警系统将在光纤光栅振动器受激振动，光栅栅距发生改变时，经震动波长是否在一个T周期时间段、是否为一个光纤光栅波长、是否超过正常波长值、是否超过基准波长的一系列判断，发出报警代码和传感器地址，且由集控平台对报警信息进行显示，最终输出联动报警信号，解决周界入侵问题。

3 光纤光栅周界入侵报警系统实际应用

基于当代社会快速发展背景下，人们安全意识逐渐得到提高，而基于光纤光栅的周界入侵报警系统也得到了广泛应用。例如，在石油罐区安防工作开展期间，即涉及到了光纤光栅周界入侵报警系统的应用。而在系统应用中，将由单模光纤、光纤光栅、重锤、金属外壳等共同组成光纤光栅振动传感器。而后，将光栅振动传感器串联安装在周界护栏的多条振动光栅上，随后，经解调仪表与信号处理区的处理，将报警信息显示于报警软件界面和各个辅助功能模块，即准确输出报警信号。此外，目前光纤光栅周界入侵报警系统也开始被应用于小区铁栅栏、小区灌木栅栏、水下、铁路栅栏等领域中，就此实现了全天候的周界入侵报警。从以上的分析中即可看出，光纤光栅技术在周界入侵报警系统中的应用，将进一步降低周界入侵报警系统误报率，且提高系统抗干扰性。因此，应强化对其的合理化运用。

4 结论

综上可知，传统周界入侵报警系统的设计，已经无法满足人们需求。因而，在周界入侵报警系统优化过程中，应结合实际生活需要，设计基于光纤光栅传感技术的周界入侵报警系统。同时，在光纤光栅周界入侵系统设计中，保留传统系统的传输速度快、距离远等优势，并在此基础上，通过光纤光栅传感技术与通信设备的高度融合，进一步拓展周界入侵报警系统检测范围，且以网络型传输方式，提高周界入侵报警系统灵敏度，缩短系统响应时间。

参考文献：

[1]陈满.光纤光栅技术在周界入侵报警系统中的应用[D].武汉理工大学，2012.

[2]祁耀斌，陈满，许天舒等.光纤光栅技术在周界入侵报警系统中应用研究[J].中国海洋大学学报自然科学版，2011，41（11）：109-114.

[3]孟坚.基于光纤光栅传感技术的周界入侵报警系统[J].交通科技， 2011（06）：78-81.

作者简介：胡江涛，男，讲师，研究方向：安全防范技术/视频监控技术。