于順潞

（天津渤化工程有限公司，天津 300193）

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

入侵報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用在化工儲罐區(qū)，罐區(qū)內(nèi)化工原料種類多，安全等級高，一旦遭遇入侵破壞，將會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)影響，同時(shí)由于傳統(tǒng)上單一的監(jiān)測手段難以保證站場安防的有效性，因此選擇合理的監(jiān)測技術(shù)，建立多系統(tǒng)立體式防護(hù)措施，為罐區(qū)人員、設(shè)備的安全保障提供輔助手段成為重要任務(wù)，整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須具備安全性、有效性、監(jiān)控能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

1.1 安全可靠性原則

本工程在罐區(qū)周界圍墻上新建一套綜合振動(dòng)光纖周界入侵報(bào)警系統(tǒng)，可與工業(yè)電視系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，由周界報(bào)警管理平臺完成統(tǒng)一管理。在系統(tǒng)故障或事故造成振動(dòng)光纜中斷后，能確保數(shù)據(jù)的一致性、完整性和準(zhǔn)確性，并迅速恢復(fù)，同時(shí)此系統(tǒng)具有一整套完整的系統(tǒng)管理策略，可以保證入侵報(bào)警系統(tǒng)的運(yùn)行可靠。

1.2 布防區(qū)域?qū)崟r(shí)監(jiān)測

振動(dòng)光纖周界入侵報(bào)警系統(tǒng)對布防區(qū)域內(nèi)的振動(dòng)進(jìn)行全天候24h 實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，對確定入侵地點(diǎn)及報(bào)警提供數(shù)據(jù)。

1.3 報(bào)警控制靈活

振動(dòng)光纖周界入侵報(bào)警系統(tǒng)可設(shè)置多級靈敏度調(diào)節(jié)，并可根據(jù)環(huán)境不同進(jìn)行修正。也可以根據(jù)實(shí)際情況自定義各個(gè)區(qū)域的報(bào)警數(shù)值。

1.4 響應(yīng)時(shí)間短

振動(dòng)光纖周界入侵報(bào)警系統(tǒng)單一防區(qū)的響應(yīng)時(shí)間不超過1s，并與監(jiān)測長度與精度無關(guān)。

1.5 經(jīng)濟(jì)實(shí)用性原則

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，針對于震動(dòng)光纖周界安防系統(tǒng)來說，前端傳感器均為傳統(tǒng)光纜，一次安裝基本免維護(hù)。

1.6 可擴(kuò)展性原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮到今后技術(shù)的發(fā)展和使用的需要，具有更新、擴(kuò)充和升級的功能。在設(shè)備的控制容量上保留一定的余地，可根據(jù)需要將各子系統(tǒng)接入到上層調(diào)度中心。

1.7 開放性原則

以現(xiàn)有成熟的產(chǎn)品為對象設(shè)計(jì)，可與安防監(jiān)控、聲光報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)；也可根據(jù)需求與門禁系統(tǒng)、警報(bào)系統(tǒng)等聯(lián)動(dòng)。

2 工程概況

針對“專用罐區(qū)”周界圍墻現(xiàn)場情況項(xiàng)目進(jìn)行周界安防系統(tǒng)項(xiàng)目，主要設(shè)計(jì)思路如下：

2.1 本次周界設(shè)計(jì)范圍主要針對廠區(qū)周界區(qū)域，周界長度為1700m，振動(dòng)光纜蛇形敷設(shè)，長度約為周界長度的1.5 倍，需使用振動(dòng)光纜2550m。根據(jù)廠區(qū)圍墻類型，推薦采用網(wǎng)片安裝方案，振動(dòng)光纜在振動(dòng)網(wǎng)片上方波形敷設(shè)。遇到大門及消防門處，探測光纜埋地敷設(shè)。探測光纜定位精度達(dá)到6m（可根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行定制，如有精度需求，可做到6m 以內(nèi)任何精度）。

2.2 光纖光柵信號處理器、管理終端及報(bào)警接入模塊部分則安裝在機(jī)柜中，設(shè)置綜合樓機(jī)柜間，門衛(wèi)值班室設(shè)置報(bào)警裝置。

2.3 振動(dòng)光纜感應(yīng)到報(bào)警后，把報(bào)警信號傳遞給報(bào)警管理系統(tǒng)，報(bào)警管理系統(tǒng)通過預(yù)先設(shè)置的聯(lián)動(dòng)預(yù)置位進(jìn)行視頻聯(lián)動(dòng)，再通過周界攝像機(jī)智能分析功能確認(rèn)報(bào)警。

2.4 在控制室監(jiān)控中心安裝綜合監(jiān)控平臺系統(tǒng)，將振動(dòng)光纖入侵報(bào)警系統(tǒng)和安防監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行集成展示，確保各子系統(tǒng)之間的有效聯(lián)動(dòng)。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)主要由光纖振動(dòng)探測系統(tǒng)、探測光纜、視頻系統(tǒng)、綜合監(jiān)控平臺系統(tǒng)及相關(guān)安裝線纜輔材等組成。系統(tǒng)通過在罐區(qū)四周圍墻上敷設(shè)光纜，實(shí)時(shí)感應(yīng)周圍壓力、振動(dòng)等情況，對非法人員入侵進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)，入侵報(bào)警信號可與視頻系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，并通過站場內(nèi)已有的交換機(jī)（距離過長時(shí)需采用光纜傳輸）以太網(wǎng)把報(bào)警信號發(fā)送給監(jiān)控中心。本系統(tǒng)主要由以下四部分構(gòu)成：

3.1 探測部分

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，周界圍墻裝有振動(dòng)光纜以及攝像機(jī)等設(shè)備。探測光纜安裝于圍墻上的網(wǎng)片上，時(shí)刻感應(yīng)圍墻處的攀爬、破壞、入侵等行為；視頻攝像機(jī)安裝于周界圍墻四周，用于監(jiān)控圍墻入侵情況。

3.2 傳輸部分

光纖振動(dòng)探測系統(tǒng)只需一根光纜既進(jìn)行探測又進(jìn)行傳輸。

3.3 處理及存儲部分

處理及存儲部分位于機(jī)柜間，包括光纖振動(dòng)探測系統(tǒng)及綜合監(jiān)控平臺系統(tǒng)。

光纖振動(dòng)探測系統(tǒng)由探測主機(jī)和控制主機(jī)組成，對振動(dòng)光纖傳回的信號進(jìn)行分析并通過網(wǎng)絡(luò)把報(bào)警信號發(fā)送給兩個(gè)監(jiān)控中心“熱普轉(zhuǎn)”和“三號混輸站”的綜合監(jiān)控平臺系統(tǒng)。

綜合監(jiān)控平臺系統(tǒng)由系統(tǒng)主機(jī)及配套的處理軟件組成，統(tǒng)一將各子系統(tǒng)的信息接入，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)功能。

3.4 信息展示部分

監(jiān)控內(nèi)的用戶終端可以將光纖振動(dòng)探測系統(tǒng)及視頻系統(tǒng)通過GIS 圖形式在監(jiān)視器上集中展現(xiàn)，并可以聯(lián)動(dòng)聲光報(bào)警器。

4 系統(tǒng)優(yōu)勢

4.1 防剪斷功能

光纖振動(dòng)探測系統(tǒng)應(yīng)用獨(dú)有的雙通道冗余監(jiān)測技術(shù)，可在光纖電纜被剪斷一次后，繼續(xù)保證全線的監(jiān)測，即使不立即修復(fù)，仍可保持監(jiān)測區(qū)域的有效性。

探測主機(jī)共有兩個(gè)通道，光纜從設(shè)備所在的綜合設(shè)備間引出，繞監(jiān)測區(qū)域一周后返回，4 芯探測光纜的其中一芯接入通道1，另一芯從尾端接入通道2 中，形成以通道1 為首，通道2 為尾的閉合環(huán)網(wǎng)。通道2 作為冗余保護(hù)，在主機(jī)正常工作時(shí)不對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)振動(dòng)信號進(jìn)行接收。完全由通道1 負(fù)責(zé)振動(dòng)信號的接收。4 芯中的另外兩芯作為備用光纖。系統(tǒng)示意圖如圖1 所示。

圖1

光纖振動(dòng)探測系統(tǒng)采用非閉合性監(jiān)測技術(shù)，即兩個(gè)光纖通道的尾端無需接回監(jiān)測主機(jī)即可完成監(jiān)測。

當(dāng)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)一旦發(fā)生斷纖時(shí)，如圖2 所示：軟件系統(tǒng)將立刻開啟通道2，雙通道同時(shí)工作，每個(gè)通道各負(fù)責(zé)斷點(diǎn)一側(cè)有效探測光纜的監(jiān)測，從而保持了監(jiān)測區(qū)域的閉合性，使兩側(cè)防區(qū)均不受影響，保證了系統(tǒng)的完整性。（圖2 中虛線表示無光信號傳輸）

圖2

當(dāng)某一點(diǎn)的光纖電纜斷開后，斷纖點(diǎn)后面將不再有光信號入射或散射，但斷纖點(diǎn)前面將不受影響，可以繼續(xù)進(jìn)行振動(dòng)探測（見圖3）。

圖3

4.2 精確定位功能

振動(dòng)光纖探測系統(tǒng)全量程定位精度都為±3m，與傳統(tǒng)防區(qū)式定位在50～100m 相比，可以更準(zhǔn)確的定位到入侵報(bào)警的位置，在晚上、雨雪天及圍墻上周圍有樹木等情況下，可以更快速的找到入侵者，節(jié)省時(shí)間及人力，保證廠區(qū)的安全。

4.3 安裝、維護(hù)簡便性

光纖振動(dòng)探測系統(tǒng)前端只需一根振動(dòng)探測光纜，既做傳感又做傳導(dǎo)，無需其他隔離器、締結(jié)器等外圍器件，安裝簡便，基本免維護(hù)。

4.4 防區(qū)劃分靈活性

系統(tǒng)所基于的C-OTDR 原理，可保證在軟件上自由劃分防區(qū)，前端探測部分無需做物理上的更改，特別是對于后續(xù)的系統(tǒng)革新改造，靈活可靠。

5 視頻聯(lián)動(dòng)

振動(dòng)光纖系統(tǒng)采用軟件聯(lián)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有視頻的聯(lián)動(dòng)功能（見圖4）。

光纖振動(dòng)探測系統(tǒng)前端通過在罐區(qū)四周圍墻上敷設(shè)光纜，實(shí)時(shí)感應(yīng)周圍壓力、振動(dòng)等情況，對非法人員入侵進(jìn)行報(bào)警。此系統(tǒng)與安防監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，一旦系統(tǒng)感應(yīng)到有入侵時(shí)，即發(fā)出報(bào)警信號，在系統(tǒng)軟件地圖界面顯示警報(bào)位置及最近的攝像頭信息，兩者實(shí)現(xiàn)告警閃爍，同時(shí)給視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送報(bào)警信息。安防監(jiān)控系統(tǒng)收到報(bào)警信息后，將顯示面切換到目標(biāo)攝像頭的監(jiān)控畫面上，供保衛(wèi)人員進(jìn)行現(xiàn)場畫面的排查，進(jìn)一步確認(rèn)現(xiàn)場實(shí)際入侵情況。

周界安防系統(tǒng)軟件相對獨(dú)立于視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件，通過報(bào)警點(diǎn)與攝像機(jī)（預(yù)置位）綁定，以太網(wǎng)訪問方式向視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺或NVR 請求視頻瀏覽、發(fā)送云臺及視頻矩陣控制命令。

圖4 物理結(jié)構(gòu)圖

6 光纖光柵振動(dòng)傳感光纜部分工程安裝

考慮到海邊大風(fēng)天氣對系統(tǒng)的影響，減少誤報(bào)率，增加震動(dòng)靈敏性，確定振動(dòng)光纖敷設(shè)在墻體上采用平鋪式圍欄（網(wǎng)片）作為載體，在平鋪式圍欄（網(wǎng)片）上直接綁扎，具體安裝方式（見圖5）。

圖5

隨著光纖技術(shù)的進(jìn)步，振動(dòng)光纖周界入侵報(bào)警系統(tǒng)在化工廠越來越廣泛的應(yīng)用，相比傳統(tǒng)的主動(dòng)式紅外入侵探測器、遮擋式微波入侵探測器、振動(dòng)入侵探測器、激光式探測器等入侵報(bào)警技術(shù)，具有如下特點(diǎn)：1)防剪斷功能。2)精確定位功能。3）前段探測器不需電源，安裝、維護(hù)簡便性。4）防區(qū)劃分靈活性。能有效的精準(zhǔn)的定位，防止誤報(bào)警，減少后期維護(hù)，使用方便等效果，更能為罐區(qū)的防火、防盜、防破壞等安全方面的提供保障。