振动光纤周界入侵报警系统在罐区的应用

于顺潞

（天津渤化工程有限公司，天津 300193）

1 系统设计原则

入侵报警系统应用在化工储罐区，罐区内化工原料种类多，安全等级高，一旦遭遇入侵破坏，将会造成严重的经济及社会影响，同时由于传统上单一的监测手段难以保证站场安防的有效性，因此选择合理的监测技术，建立多系统立体式防护措施，为罐区人员、设备的安全保障提供辅助手段成为重要任务，整体系统的设计必须具备安全性、有效性、监控能力强等特点。

1.1 安全可靠性原则

本工程在罐区周界围墙上新建一套综合振动光纤周界入侵报警系统，可与工业电视系统联动，由周界报警管理平台完成统一管理。在系统故障或事故造成振动光缆中断后，能确保数据的一致性、完整性和准确性，并迅速恢复，同时此系统具有一整套完整的系统管理策略，可以保证入侵报警系统的运行可靠。

1.2 布防区域实时监测

振动光纤周界入侵报警系统对布防区域内的振动进行全天候24h 实时在线监测，对确定入侵地点及报警提供数据。

1.3 报警控制灵活

振动光纤周界入侵报警系统可设置多级灵敏度调节，并可根据环境不同进行修正。也可以根据实际情况自定义各个区域的报警数值。

1.4 响应时间短

振动光纤周界入侵报警系统单一防区的响应时间不超过1s，并与监测长度与精度无关。

1.5 经济实用性原则

系统结构简单，针对于震动光纤周界安防系统来说，前端传感器均为传统光缆，一次安装基本免维护。

1.6 可扩展性原则

系统设计时考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的功能。在设备的控制容量上保留一定的余地，可根据需要将各子系统接入到上层调度中心。

1.7 开放性原则

以现有成熟的产品为对象设计，可与安防监控、声光报警系统实现联动；也可根据需求与门禁系统、警报系统等联动。

2 工程概况

针对“专用罐区”周界围墙现场情况项目进行周界安防系统项目，主要设计思路如下：

2.1 本次周界设计范围主要针对厂区周界区域，周界长度为1700m，振动光缆蛇形敷设，长度约为周界长度的1.5 倍，需使用振动光缆2550m。根据厂区围墙类型，推荐采用网片安装方案，振动光缆在振动网片上方波形敷设。遇到大门及消防门处，探测光缆埋地敷设。探测光缆定位精度达到6m（可根据现场情况进行定制，如有精度需求，可做到6m 以内任何精度）。

2.2 光纤光栅信号处理器、管理终端及报警接入模块部分则安装在机柜中，设置综合楼机柜间，门卫值班室设置报警装置。

2.3 振动光缆感应到报警后，把报警信号传递给报警管理系统，报警管理系统通过预先设置的联动预置位进行视频联动，再通过周界摄像机智能分析功能确认报警。

2.4 在控制室监控中心安装综合监控平台系统，将振动光纤入侵报警系统和安防监控系统进行集成展示，确保各子系统之间的有效联动。

3 系统结构

本系统主要由光纤振动探测系统、探测光缆、视频系统、综合监控平台系统及相关安装线缆辅材等组成。系统通过在罐区四周围墙上敷设光缆，实时感应周围压力、振动等情况，对非法人员入侵进行报警。同时，入侵报警信号可与视频系统进行联动，并通过站场内已有的交换机（距离过长时需采用光缆传输）以太网把报警信号发送给监控中心。本系统主要由以下四部分构成：

3.1 探测部分

本系统设计中，周界围墙装有振动光缆以及摄像机等设备。探测光缆安装于围墙上的网片上，时刻感应围墙处的攀爬、破坏、入侵等行为；视频摄像机安装于周界围墙四周，用于监控围墙入侵情况。

3.2 传输部分

光纤振动探测系统只需一根光缆既进行探测又进行传输。

3.3 处理及存储部分

处理及存储部分位于机柜间，包括光纤振动探测系统及综合监控平台系统。

光纤振动探测系统由探测主机和控制主机组成，对振动光纤传回的信号进行分析并通过网络把报警信号发送给两个监控中心“热普转”和“三号混输站”的综合监控平台系统。

综合监控平台系统由系统主机及配套的处理软件组成，统一将各子系统的信息接入，实现联动功能。

3.4 信息展示部分

监控内的用户终端可以将光纤振动探测系统及视频系统通过GIS 图形式在监视器上集中展现，并可以联动声光报警器。

4 系统优势

4.1 防剪断功能

光纤振动探测系统应用独有的双通道冗余监测技术，可在光纤电缆被剪断一次后，继续保证全线的监测，即使不立即修复，仍可保持监测区域的有效性。

探测主机共有两个通道，光缆从设备所在的综合设备间引出，绕监测区域一周后返回，4 芯探测光缆的其中一芯接入通道1，另一芯从尾端接入通道2 中，形成以通道1 为首，通道2 为尾的闭合环网。通道2 作为冗余保护，在主机正常工作时不对监测区域内振动信号进行接收。完全由通道1 负责振动信号的接收。4 芯中的另外两芯作为备用光纤。系统示意图如图1 所示。

图1

光纤振动探测系统采用非闭合性监测技术，即两个光纤通道的尾端无需接回监测主机即可完成监测。

当监测区域内一旦发生断纤时，如图2 所示：软件系统将立刻开启通道2，双通道同时工作，每个通道各负责断点一侧有效探测光缆的监测，从而保持了监测区域的闭合性，使两侧防区均不受影响，保证了系统的完整性。（图2 中虚线表示无光信号传输）

图2

当某一点的光纤电缆断开后，断纤点后面将不再有光信号入射或散射，但断纤点前面将不受影响，可以继续进行振动探测（见图3）。

图3

4.2 精确定位功能

振动光纤探测系统全量程定位精度都为±3m，与传统防区式定位在50～100m 相比，可以更准确的定位到入侵报警的位置，在晚上、雨雪天及围墙上周围有树木等情况下，可以更快速的找到入侵者，节省时间及人力，保证厂区的安全。

4.3 安装、维护简便性

光纤振动探测系统前端只需一根振动探测光缆，既做传感又做传导，无需其他隔离器、缔结器等外围器件，安装简便，基本免维护。

4.4 防区划分灵活性

系统所基于的C-OTDR 原理，可保证在软件上自由划分防区，前端探测部分无需做物理上的更改，特别是对于后续的系统革新改造，灵活可靠。

5 视频联动

振动光纤系统采用软件联动方式实现与现有视频的联动功能（见图4）。

光纤振动探测系统前端通过在罐区四周围墙上敷设光缆，实时感应周围压力、振动等情况，对非法人员入侵进行报警。此系统与安防监控系统实现联动，一旦系统感应到有入侵时，即发出报警信号，在系统软件地图界面显示警报位置及最近的摄像头信息，两者实现告警闪烁，同时给视频监控系统发送报警信息。安防监控系统收到报警信息后，将显示面切换到目标摄像头的监控画面上，供保卫人员进行现场画面的排查，进一步确认现场实际入侵情况。

周界安防系统软件相对独立于视频监控系统软件，通过报警点与摄像机（预置位）绑定，以太网访问方式向视频监控系统平台或NVR 请求视频浏览、发送云台及视频矩阵控制命令。

图4 物理结构图

6 光纤光栅振动传感光缆部分工程安装

考虑到海边大风天气对系统的影响，减少误报率，增加震动灵敏性，确定振动光纤敷设在墙体上采用平铺式围栏（网片）作为载体，在平铺式围栏（网片）上直接绑扎，具体安装方式（见图5）。

图5

随着光纤技术的进步，振动光纤周界入侵报警系统在化工厂越来越广泛的应用，相比传统的主动式红外入侵探测器、遮挡式微波入侵探测器、振动入侵探测器、激光式探测器等入侵报警技术，具有如下特点：1)防剪断功能。2)精确定位功能。3）前段探测器不需电源，安装、维护简便性。4）防区划分灵活性。能有效的精准的定位，防止误报警，减少后期维护，使用方便等效果，更能为罐区的防火、防盗、防破坏等安全方面的提供保障。