DOVS光纤分布式
防入侵振动监控预警系统
总则1.1 概述
光纤传感器与传统的电传感器相比，在传感网络应用中具有非常明显的技术优势：如体积小，重量轻、具有非常好的可靠性和稳定性；无源系统、能源依赖性低，可大大节省供电设备与线路的成本，适合长距离使用；抗电磁干扰、抗腐蚀，完全不受雷电影响，能在恶劣的化学环境、野外环境及强电磁干扰等场所下工作；无辐射、无易燃易爆材料、防水、环保等。
DOVS光纤分布式防入侵振动监控预警系统是利用激光、光纤传感和光通信等高科技技术构建的安全报警系统，是一种对威胁公众安全的突发事件进行监控和警报的现代防御体系，它是光纤传感技术应用于周界监控防护的新系统。该系统利用单根光纤(光缆)作为传感传输二合一的器件，通过对直接触及光纤(缆)或通过承载物，如覆土、铁丝网、围栏、管道等，传递给光纤(缆)的各种扰动，进行持续和实时的监控。采集扰动数据，经过后端分析处理和智能识别，对各种不同类型的外部干扰，以及可能威胁周界建筑物的机械施工等，实现系统预警或实时告警，从而达到对侵入设防区域周界的威胁行为进行预警监测的目的。为了精确定位，只需获取光纤的准确长度，再根据现场情况将光纤长度距离换算为实际距离，在报警信息中得到准确可靠的定位精度，从而实现远距离安全保障系统的定位报警功能，通过系统提供的入侵地点的位置，可以联动CCTV监控或派遣人员到达现场。
基于光时域反射技术的DOVS光纤分布式防入侵振动监控预警系统，是一种典型的全光纤周界监控预警系统，该系统灵敏度高，隐蔽性好，实时性强，能实现长距离高精度定位和多点入侵同时检测与定位，对于长距离周界如国防边境、军事基地、军用油库、军用机场、军用仓库以及通信光缆的防入侵防破坏等应用有独特优势。同时，也可以广泛应用于海底电缆、长距离油气管道防外破、防偷盗在线监控。
1.2技术原理DOVS光纤分布式防入侵振动监控预警系统基于光时域反射技术：通过测量输入光脉冲与接收到的光信号时延来判断干扰点的位置；利用光缆自身的光纤扰动对周界入侵等威胁安全事件进行在线实时探测、报警和定位，实现重要区域周界或边境的入侵监测与报警。
光纤长距离分布式围栏入侵监测系统原理
在光缆某处发生入侵或扰动时，当前时刻与前一时刻的光学信号比较，通过小波分解、奇异信号检测等方法对干扰信号进行检测及定位，从而对异常事件实时报警。
沿光缆分布的多点入侵信号
1.3系统构造DOVS光纤分布式防入侵振动监控预警系统由三个主要部分组成，探测光缆、光源及信号解调设备、中央处理单元，从系统信号流程上需要的具体设备和器件包括激光器及调制器，埋在周界附近或地下用于感知外界入侵的探测光纤，光无源器件，光电探测器，信号采集装置和中央处理单元；其他放大设备则根据监测距离要求选用，如掺铒光纤放大器、拉曼放大器等。
首先由激光器发出的信号光经过调制后从光纤的一端注入，经过光纤传输时发生非线性散射，其后向散射光进入探测器转换为电信号，通过数采卡进行采集，在中央处理单元进行分析和处理。传感光缆采用普通单模通信光纤，常用埋地和挂缆两种安装形式。
中央处理单元作为上位机，基于计算机平台，不仅承担信号处理任务，而且还包括控制和显示两个功能。其控制端主要进行光脉冲调制信号输出，并控制与高速采集卡同步触发；上位机还提供友好的人机交互界面，对接收的信息进行智能分析和处理，将入侵信息进行及时声光报警输出，并在数字地图上进行定位显示，自动将该时刻的入侵事件进行报警日志记录和添加。
报警系统基于Visual C++进行开发，具有很好的兼容性，能与视频监控软件进行联动。报警日志采用SQL server 2000进行管理，包括报警日志的实时记录和历史日志的查询等功能，
1.4功能特性对于重要区域的安全防范，适于采用光纤型安防系统，因为光纤传感系统除了中央处理单元及解调系统需要供电以外，传感光缆全程无源，监测手段本质安全。同时该系统安装方式灵活快捷，具有长距离监测和高精度定位能力，灵敏度高，同时动态响应实时性好，非常适合于重要区域的周界实时防入侵监测与防范。系统典型特性如下：
l 分布式
系统为分布式入侵监测系统，提供连续的动态监测信号，测量到的周界振动数据是不间断﹑连续分布的。
l 长距离监测
该系统监测距离最长可达60公里。
l 高精度定位
定位精度：±10~300m可调（根据用户要求设定防区长度）。
l 灵敏度高
对各种微弱入侵扰动感测灵敏度高，入侵探测率高。
l 动态响应实时性高
系统响应时间小于2s，能够满足在线实时监测、早期预警的需求。
l 先进性
DOVS光纤分布式防入侵振动监控预警系统集传感与传输于一体，光纤本身既做信号传输，同时用于探测周界振动信号；通过采用不同的外护套材料，系统可以适应高温、高湿、高压、强电磁干扰等各种极端恶劣环境；系统采用小波去噪、奇异检测等自主研发的信号处理软件，有效抑制了误报的发生。
l 隐蔽性
系统可埋于地下，隐蔽性极佳。
l 灵活性
系统提供的是一个连续的动态监测信号，系统可设置多级报警门限，用户可以根据环境条件进行调整和更改设置；每个报警分区可按照用户的要求进行设计，不同的区域能独立报警，系统可针对环境变化设置不同报警控制区域；全天候运行。
l 扩展性
在精度允许范围内，可对标准测量距离和通道进行扩充。
l 兼容性
系统可以通过Ethernet、RS232、内置继电器等输出形式与视频监控系统、电子围栏、红外监控、消防报警系统等安防设备进行联网和联动，以及与SCADA等其他控制设备进行互连，易于实现综合安防集成系统，报警信号输出准确、完整。光纤分布式围栏系统可根据不同报警区分段、分级输出报警信号，以适应不同的安防需求。
l 安全性
DOVS光纤分布式防入侵振动监控预警系统具备安全记录功能，根据硬盘空间的容量可存储不少于5年的历史报警记录。远程诊断，可通过调制解调器由专门工程师提供最低限度的系统远程诊断。如果光纤受损，系统可以即时定位受损点，通过光纤熔接机对其进行熔接，这对于有效的实施在线监测是非常重要的，探测光缆本征安全，由于采用光信号，因此不会与电导体之间产生相互电磁干扰。
l 适用性
系统安装方式简单，工程施工容易，易于维护。
DOVS光纤分布式防入侵振动监控预警系统能时刻监测周界各点处的入侵及扰动，整个系统由远程监控中心主机、DOVS光纤传感分析仪和振动传感光缆三部分组成。
DOVS光纤分布式防入侵振动监控预警系统构成
2.1 设备组成（1）监控终端服务器
系统处理终端由处理主机、显示器、键盘鼠标等外设构成，由于本系统涉及海量数据运算，系统配置最低要求如下：
操作系统：Windows XP/ME/2000
CPU速度与类型：2GHz Intel Pentium Ⅳ处理器
硬盘空间：500M剩余硬盘空间
内存：1G
CD/DVD-ROM驱动器：16倍速以上
输入设备：键盘，鼠标
系统推荐配置为：
操作系统：Windows XP
CPU速度与类型：1.5GHz Intel Core dual 处理器或更好
硬盘空间：2G
内存：2G
CD/DVD-ROM驱动器：16倍速以上
输入设备：键盘，鼠标
（2）DOVS光纤传感分析仪
DOVS光纤传感分析仪是光纤分布式防入侵振动监控预警系统的核心信号解调设备。当光纤线路上的某个位置由于入侵而发生扰动时，光纤相应位置的折射率将发生变化，从而引起后向瑞利散射光的光强发生变化，与入侵发生的位置有相互对应关系。
DOVS光纤传感分析仪
DOVS光纤传感分析仪主要技术指标：
l 测量距离： 1~60公里；
l 定位精度： ±10~300米；(根据用户要求设定)
l 报警时间： ＜2s；
l 探测率： >97%；
l 误报率： <3％；
l 连接方式： 单端连接
l 通道数： 单通道
l 通讯接口： 网络接口，RS232， USB。
l 工作电压： AC100-240V，50-60Hz
l 工作功率： < 30W
l 工作环境温度： -40℃～70℃
l 存储温度： -40℃～70℃
l 环境湿度： 5-95%（无凝露）
l 主机尺寸： 标准19英寸3U机箱（可根据用户要求订制）
l 光纤受损后可自动检测并定位受损点
l 系统具备安全记录功能，可储存一年以内的历史数据，并可进行有效审核； 远程诊断， 可通过网络由专门工程师提供最低限度的系统远程诊断；可以对历史数据进行统计，可输出报表或曲线；如果光纤受损，系统可以即时定位受损点；探测光缆本征安全，采用光信号感测，不会受到电磁干扰。
l 报警输出接口：系统可以通过 RS232、RJ45 接口以及继电器输出与其他控制设备进行互连，在应用中可与其它任何报警控制主机连接，提供信号进行声光报警，信号输出准确、完整、可靠；光纤围栏预警监测系统可根据不同报警区分段、分级输出信号，以适应不同控制盘的需要。
（3）传感光缆
分布式光纤围栏系统传感光缆既可用振动敏感光缆也可采用应变传递效果较好的普通通信光缆，如下图所示。
振动传感光缆
探测光缆主要技术参数铁氟龙铠装光缆技术参数:
项目 | 单位 | 数值 |
温度范围 | ℃ | -50 - 150℃ |
光缆外径 | mm | 3.3±0.1mm |
光缆净重量 | kg/km | 25 |
允许拉力 | （N） | 长期:400 短期:1000 |
抗压力 | N/100mm | 长期:3000 短期:5000 |
探测光缆采用可用于室外的铁氟龙铠装光缆，该光缆采用紧包型中心束管结构，光缆应具有优良的应变传递能力和较好的抗弯曲、抗剪切、抗压能力以及较强的防水性能。光缆外护套可根据用户要求采用无卤阻燃聚乙烯护套料，阻燃效果好、且无毒、无污染。光缆安装完成后，需接上尾纤连接OTDR主机或者OTDR检测仪，检查由于施工造成的光缆信号衰减，单个融接点的损耗不应超过0.04 dB，<0.02 dB（推荐）；光缆传输损耗不应超过0.4 dB /km。
（4） 系统通讯本系统可通过工业以太网交换机与计算机系统连接进行数据互换。DOVS光纤传感分析仪可提供以太网接口或RS232标准接口，分别用于和计算机连接，并可将监测信号与报警信息通过网络上传至远程综合监控系统上，以实现远程控制。
2.2分布式光纤围栏软件长距离分布式光纤围栏主监控系统软件基于WINDOWS界面下，为窗口式操作平台，中文界面。
a. 加密功能。系统采用硬件加密狗进行加密设置，安全性能高，只有被赋予权限的内部相关工作人员才能操作该系统。
b. 报警功能。主界面实时显示系统报警状态，出现报警信号时可在电子地图上标明报警位置，并显示该位置的具体地理位置信息和该点处的可疑入侵事件类型。通过电子地图客户可以很快知道报警的具体位置，提高了执勤人员对威胁安全事件的反应和处理效率。
c. 布防和撤防。系统可手动对防区进行布防和撤防。
d. 手动清除报警状态。报警发生后，执勤人员可在对入侵事件作出行动反应后，对前面的报警状态进行清除，在主界面右边，点击 “清除报警状态”按钮，可手动清除当前的报警状态。
e. 故障自查功能。系统具有故障自查功能，能够实现光缆连接及解调设备故障自动检测。
f. 参数设置功能。系统参数在系统软件进行初始化时已配有默认设置，但可以根据用户要求进行个性设置和改动，沿光缆分布的实时监测信号可实时显示，方便用户或工作人员对入侵事件进行人为辨别和确认。
g. 监测数据实时显示与保存功能。对于当前监测数据实时显示，方便工作人员进行人为查看和确认；对报警监测数据系统自动保存，以备后续调用和分析；对平时监测数据可人为保存，进行分析。
h. 数据库管理功能。分布式光纤围栏系统提供强大数据库，可存储所有监测数据，配置数据，入侵报警数据，以及所有报警日志。在测量过程中可同步浏览，可轻易通过时间段、事件或标题找到报警日志。报警日志包括报警时间、报警地点、入侵点数、入侵模式及故障状态、系统当时的布设防状态以及当时值班人员情况等详细内容，方便执勤人员或相关负责部门对入侵事件进行事后调查和报告整理。
i. 帮助功能。系统提供帮助文档，在点击“帮助”按钮后，会提供系统的详细说明和问题解决方法。
j. 退出系统。完成监测任务或进入硬件检修阶段，可点击 “系统退出”按钮，关闭整个程序，退出报警系统。
系统主界面(电子地图显示)
系统参数设置界面
报警后信号显示(图)
3 系统布置及安装方案3.1光缆敷设安装长距离分布式光纤围栏系统，传感光缆探测灵敏较高，可采用挂网和埋地等多种安装方式。对于挂网安装方式，一般在网面上采用W型的路径布设光缆，光缆长度对实际物理距离长度的比例一般为2.5:1。对于埋地安装方式，在安装光缆前，首先在需要监测的地段将地面挖开一层（10～20cm深度即可）。使用绑带或卡箍将传感光缆固定在如图所示的铁丝网（硬度适中）上以便能够更好地传递地面入侵扰动或振动，最后覆盖上土壤或草皮做掩饰。整个铺设光缆的线路即为所监控的区域周界。如果没有软质土壤可挖掘，则选择粘贴方式将传感光缆粘贴至薄型钢板上，再铺设在硬质地面上，可覆盖些干草以达到掩饰目的。沿着需要监控的区域将光缆按上述方式布铺设好，注意避免光缆被拉的太紧或者弯曲太大，导致传输的光信号衰减较大影响传感光缆的有效检测距离。
传感光缆的埋设 沿周界进行挖掘施工
3.2 监控中心实际地图定位与报警显示（例）
大型油库
太阳能电站
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