振动光纤探测系统在世博会安保中的解决方案

振动光纤探测系统在世博会安保中的解决方案

振动光纤探测系统在世博会安保中的解决方案

解

决

方

案

北京三安古德科技发展有限公司

本文简要分析世博会园区陆地电子围栏系统建设需求及系统组成、网络拓扑和工作原理，重点分析振动光纤探测泄漏电缆关键技术的工程应用。

基于振动光纤探测和无线抛物探测技术的电子围栏系统及其在世博会工程的应用

运用周界报警设备的原因：

2010上海世博会园区核心区域陆地边界总长约为 12公里，为了有效防范来自陆地边界非法入侵造成的安全风险，需要构建集实时监控及报警为一体的世博园区陆地电子围栏系统。

根据世博会安保工作总体需求，结合世博园区陆地围栏所处工程施工环境特点.

该系统综合应用先进的振动光纤探测、泄漏电缆、脉冲电子围栏等先进技术手段，有效实现了世博园区陆地边界沿线区域的全天候安全防控，为世博会园区整体安全发挥了非常重要的作用。

其工程应用环境具有以下特点：

首先，物理围栏采用格栅状金属围栏临时设置，为方便快速建设、调整、拆除，物理围栏固定基础相对简易，加上物理围栏高度较高，容易因阵风、暴雨对电子围栏产生震动干扰；

其次，部分物理围栏距离园区周边市政道路很近且没有足够的隔离空间，容易因过往车辆产生震动干扰；

另外，世博会运营期间，园区出入口附 近物理围栏周边客流密集，容易因人为推拉、倚靠等 因素产生震动干扰。

对周界报警入侵设备的要求：

探测范围

对3.28平方公里的世博园区核心区域陆地围栏沿线 及上方进行24小时不间断实时监控和自动报警。

探测目标

探测目标为攀爬或破坏围栏的行为以及穿越围栏 上方的低速飞行物。

主要性能指标

（1）系统能够同时接收不少于5个防区的报警信 息；

（2）系统入侵报警误漏报率不大于5%；

（3）从入侵行为发生到报警联动的时间不大于3 秒；

（4）历史报警信息存储时间不小于6个月。

总体架构

世博园区陆地电子围栏系统由前端传感探测子系统、传输供电子系统和监控管理子系统三部分组成。

其中前端传感探测子系统包括抛物探测、振动光纤探测、 视频监控及相关设备.

传输供电子系统包括前端设备供电及传输链路，监控管理子系统包括系统各机房及监控室后台软硬件设备，

世博园区陆地电子围栏系统组成框图详细部分：

世博园区陆地电子围栏系统网络架构主要分为前 端探测单元、出入口汇聚机房、片区管理部监控分中心及园区运营指挥中心集中监控系

统五部分组成。

前端探测单元主要包括无线抛物探测、震动光纤探测以 及视频监控摄像机、前端供电单元等相关设备；

出入口机房主要是实现前端入侵探测信号及视频监控复核信号的汇聚和传输；

片区管理部监控分中心主要是完成视频监控信息的存储以及视频监控信号浏览、处理后的本区域入侵报警信号的集中显示；

园区运营指挥中心集中监控系统主要是对所有电子围栏入侵报警信 号的集中分析处理、显示以及向各片区管理部监控分中心的转发，同时实现陆地电子围栏视频监控信息与世博园区视频监控系统联网共享。

振动光纤探测报警分系统工作原理 ：

振动光纤探测报警分系统的基本物理层采用光纤激光干涉仪和高速数字信号处理系统。

系统光学结构为双向共光路M－Z光纤干涉仪，

光源发出的光经过耦合器C1分光后，其中一束光 先后经过耦合器C2和C3，发生干涉，并被探测器PD1 接收；

另一束光则先后经过耦合器C3和C2，被探测器接收。假定探测长度为L ，离前端耦合器C1距离x 处，有一个振动信号作用在探测光缆上，两路探测器接收到的干涉信号S1，S2。

通过对S1或S2的多波带时频谱特征分析进行预处理分解，利用不同小波基上时域信号Lipschitz指数的 Kullback-Leibler信息来自适应调

整信号的分解方式，获 得S1,S2之间的时间差。

周界报警设备：

世博园区电子围栏系统的振动光纤探测

世博园区电子围栏系统的振动光纤探测报警分系统由传感和控制两个子系统组成。

传感子系统包括前端传感单元、末端传感单元以及传感光缆；控制子 系统包括光发光收单元、信号处理单元和通信报警单元。两个子系统之间由传输光缆连接。

传感子系统中传感光缆自动将末端传感器探测出的振动信号通过前端传感器信号发给控制子系统。

物理围栏周边无法设置足够有效的隔离空间，容易因游客倚靠、推拉以及阵风、暴雨、近距离过往车辆、 周边树叶摆动等因素产生干扰。

加上系统长期运行于 高湿、高温环境，所有这些因素均给系统有效消除干扰、提高非法入侵检测准确率以及稳定性带来严峻挑战。

需要进一步提高系统复杂环境自适应能力，降低无线抛物探测和震动光纤探测的误报、漏报率，从而 进一步提高系统在大型安保活动的实战性能。

在上海世博园区陆地（周界报警—振动光纤）系统工程实施过程中，通过综合应用时频信号实时处理技术、自适应背景信号估计技术、多探测器融合技术。

首次在国内大型安保活动中实现了无线抛物探测系统的大规模工程 应用。

同时通过激光器频率调制技术和抑制载波幅度调制技术、环境干扰信号抑制技术以及自适应滤波技术 ,。

有效解决了超长距离（超过100km）振动光纤工作稳定性、恶劣环境适应性、多入侵事件定位问题。

上 述技术创新显著提升了世博园区陆地电子围栏整体性能,同时也极大提升了世博园区安全防控系统的整体水平，为世博会“成功、精彩、难忘”提供了有力的技术保障。

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