摘要：振動(dòng)光纜能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)LNG廠區(qū)邊界的任何振動(dòng)或震動(dòng)。這些振動(dòng)可能來(lái)自于非法入侵者的行為，如試圖越過邊界圍墻或其他未經(jīng)授權(quán)的活動(dòng)。振動(dòng)光纜能夠敏銳地捕捉到這些細(xì)微的變化，并立即啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。振動(dòng)光纜作為L(zhǎng)NG廠區(qū)邊界報(bào)警的重要部分，提供了高效、敏感和實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)手段，幫助防范潛在威脅，保障廠區(qū)的安全運(yùn)行，該文就此進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)光纜；LGN廠區(qū)；周界報(bào)警

doi：10.3969/J.ISSN.162-7274.2024.07.061

中圖分類號(hào)：TN 818 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編碼：1672-7274（2024）07-0-03

The Application of Vibration Optical Cable in the Perimeter Alarm of LNG Plant Area

ZHUANG Lixian

（CNOOC Information Technology Co.， Ltd.， Shenzhen 518000， China）

Abstract： Vibration optical cables can monitor any vibration or vibration at the boundary of the LNG plant area in real time. These vibrations may come from the actions of illegal intruders， such as attempting to cross boundary walls or other unauthorized activities. The vibrating optical cable can sensitively capture these subtle changes and immediately activate the alarm system. As an important part of the LNG plant boundary alarm， vibration optical cables provide efficient， sensitive， and real-time monitoring methods to help prevent potential threats and ensure the safe operation of the plant. This article conducts research on this topic.

Keywords： vibration optical cable; LGN factory area; perimeter alarm

1 研究背景

液化天然氣（LNG）因其易燃易爆的特性，決定了其安全管理中的重要性。通常情況下，LNG廠區(qū)往往建立在人口稀疏的地方，這樣的選擇是基于對(duì)潛在安全風(fēng)險(xiǎn)的考量，同時(shí)也是為了降低潛在的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，LNG廠區(qū)的周界防范成為管理者極為重視的一項(xiàng)安全措施。LNG廠區(qū)的周界防范涉及多方面的安全措施和防范機(jī)制。首先是建立嚴(yán)密的安全圍墻和監(jiān)控系統(tǒng)，確保廠區(qū)的邊界得到有效的隔離和管控。這可能包括高墻、柵欄、安全門等物理障礙，以及監(jiān)控?cái)z像頭、紅外線探測(cè)器、入侵報(bào)警系統(tǒng)等現(xiàn)代化安防設(shè)備的配置。通過多重層面的安全措施和周到的管理，最大限度地降低潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，確保人員和財(cái)產(chǎn)的安全。

振動(dòng)光纜不受雷電、電磁干擾以及無(wú)線電頻率的影響。這種抗干擾性使得系統(tǒng)在復(fù)雜多變的環(huán)境中能夠持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，保持高度可靠性。其次，振動(dòng)光纜周界報(bào)警系統(tǒng)具備高探測(cè)率和低誤報(bào)率的特點(diǎn)。系統(tǒng)對(duì)于周邊環(huán)境的入侵或異常振動(dòng)有高度敏感性，能夠快速準(zhǔn)確地識(shí)別潛在威脅，同時(shí)避免誤報(bào)，確保對(duì)真正異常情況的快速響應(yīng)。不論是在高溫、低溫、高濕度或者其他極端條件下，振動(dòng)光纜周界報(bào)警系統(tǒng)都能保持良好的工作狀態(tài)。振動(dòng)光纜周界報(bào)警系統(tǒng)的故障率較低，這意味著系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行而無(wú)需頻繁的維修。為此，本文對(duì)振動(dòng)光纜在LNG廠區(qū)周界報(bào)警中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

2 振動(dòng)光纜工作原理

振動(dòng)光纜系統(tǒng)是一種基于光學(xué)原理的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其基本原理涉及光纖傳感技術(shù)和光學(xué)信號(hào)處理。這種系統(tǒng)由一根或多根光纖組成，通過利用光信號(hào)在光纖中傳播的特性來(lái)監(jiān)測(cè)外部環(huán)境的振動(dòng)情況。這種光纖一般分為兩部分：感應(yīng)纖和接收纖。感應(yīng)纖內(nèi)部包含著光纖的核心和包層，而接收纖則負(fù)責(zé)接收和解析傳感纖傳來(lái)的信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，光纖內(nèi)部傳輸?shù)墓庑盘?hào)會(huì)受到外部環(huán)境的振動(dòng)影響。這些振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致光纖內(nèi)部的折射率發(fā)生變化，進(jìn)而改變光信號(hào)的傳輸路徑或頻率。這樣的變化會(huì)被感應(yīng)纖捕捉到，并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的光學(xué)信號(hào)。這些變化后的光學(xué)信號(hào)會(huì)通過接收纖傳輸?shù)较到y(tǒng)的接收端，接收端內(nèi)部的光學(xué)傳感器會(huì)解析這些信號(hào)的變化。系統(tǒng)會(huì)對(duì)接收到的光學(xué)信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)振動(dòng)對(duì)光信號(hào)的影響來(lái)識(shí)別外部環(huán)境的振動(dòng)類型、強(qiáng)度和方向[1]。其基本原理如圖1所示。

圖1 振動(dòng)光纜工作原理

在基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，可以組成振動(dòng)光纜系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 振動(dòng)光纜基本結(jié)構(gòu)

如圖2所示，振動(dòng)光纜系統(tǒng)可以分為前端和后端兩個(gè)主要部分。前端包括通信光纜、傳感光纜、防區(qū)控制器和光終端。而后端則由防區(qū)型主機(jī)、繼電器聯(lián)動(dòng)模塊、工控機(jī)和相應(yīng)的軟件組成。每個(gè)組件都在系統(tǒng)的運(yùn)行中扮演著特定的角色。前端的通信光纜負(fù)責(zé)將傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)內(nèi)部。這些通信光纜不僅僅傳輸光學(xué)信號(hào)，還可能承載著其他控制和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋鞲泄饫|則是系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)感知外部環(huán)境的振動(dòng)情況，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成光學(xué)信號(hào)傳送到系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行進(jìn)一步處理。防區(qū)控制器在前端起到連接和控制傳感光纜的作用，確保光學(xué)信號(hào)的有效采集和傳輸。光終端則是將傳感器捕獲的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的裝置。后端的防區(qū)型主機(jī)是系統(tǒng)的核心控制單元，負(fù)責(zé)接收、解析和處理從前端傳來(lái)的信號(hào)。繼電器聯(lián)動(dòng)模塊則根據(jù)主機(jī)的指令，控制著系統(tǒng)的響應(yīng)動(dòng)作，比如觸發(fā)警報(bào)或激活其他安全機(jī)制。工控機(jī)作為數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)的中心，對(duì)傳感器采集的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，并能提供操作界面供人員交互使用。系統(tǒng)所需的軟件包括對(duì)數(shù)據(jù)的處理、分析、存儲(chǔ)以及對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控和管理等功能。這些前端和后端的組件構(gòu)成了一個(gè)完整的振動(dòng)光纜系統(tǒng)，通過各個(gè)部分的協(xié)調(diào)配合，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)周邊環(huán)境振動(dòng)的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集、處理和響應(yīng)，確保了對(duì)潛在威脅的及時(shí)感知和快速響應(yīng)[2]。

3 基于振動(dòng)光纜的LNG廠區(qū)周界報(bào)警系統(tǒng)架構(gòu)

LNG（液化天然氣）廠區(qū)的設(shè)計(jì)需要多方面的安全防護(hù)措施，包括防止入侵、防盜和防止破壞等。首先，針對(duì)廠區(qū)安全，多層防護(hù)是至關(guān)重要的。這包括物理防范措施，如圍墻、柵欄、安全門、道路隔離等，用以限制未經(jīng)授權(quán)人員或車輛的進(jìn)入。此外，還可以采用智能監(jiān)視和監(jiān)控系統(tǒng)，如閉路電視（CCTV）監(jiān)控、紅外線傳感器、智能報(bào)警設(shè)備等，對(duì)周界和重要區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。其次，針對(duì)易燃易爆性質(zhì)，智能化的系統(tǒng)結(jié)合監(jiān)視監(jiān)控與周界報(bào)警是必不可少的。這種智能系統(tǒng)結(jié)合了人防和技防，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)廠區(qū)內(nèi)外環(huán)境的全面監(jiān)測(cè)。周界報(bào)警系統(tǒng)可以通過振動(dòng)光纜、紅外傳感器或其他感應(yīng)裝置，對(duì)廠區(qū)周邊進(jìn)行高效監(jiān)控，一旦檢測(cè)到任何異常情況，能夠快速觸發(fā)警報(bào)，以及時(shí)應(yīng)對(duì)潛在的威脅。此外，針對(duì)燃?xì)鈴S區(qū)的特殊需求，應(yīng)考慮采用氣體檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣體泄漏情況，及時(shí)發(fā)出警報(bào)并采取應(yīng)對(duì)措施，以最大限度地保護(hù)人員和設(shè)施安全?？傮w而言，對(duì)于LNG廠區(qū)，從物理防范到智能化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，通過多手段的綜合應(yīng)用，可以提高廠區(qū)安全防范級(jí)別，降低風(fēng)險(xiǎn)，確保人員和設(shè)施的安全。其物理結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 振動(dòng)光纜LNG廠區(qū)周界報(bào)警系統(tǒng)物理架構(gòu)

如圖3所示，該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)包含了多個(gè)關(guān)鍵組件，每個(gè)組件都在確保儲(chǔ)罐區(qū)域安全方面發(fā)揮著重要作用。首先，光學(xué)振動(dòng)感應(yīng)系統(tǒng)是系統(tǒng)的核心部分，它利用光學(xué)原理來(lái)感知并轉(zhuǎn)換外部環(huán)境的振動(dòng)情況。感應(yīng)光纜作為傳感器的載體，被布設(shè)在儲(chǔ)罐區(qū)域的圍墻上，持續(xù)地監(jiān)測(cè)著壓力、振動(dòng)等情況。這種系統(tǒng)具有高靈敏度和實(shí)時(shí)性，一旦檢測(cè)到任何異?；顒?dòng)，即刻發(fā)出預(yù)警信號(hào)。警報(bào)信號(hào)觸發(fā)后，與視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，監(jiān)控?cái)z像頭立即對(duì)可能受到入侵的區(qū)域進(jìn)行監(jiān)視。同時(shí)，系統(tǒng)利用預(yù)先設(shè)置在場(chǎng)區(qū)的交換機(jī)傳輸信號(hào)，或者通過光纜傳輸信號(hào)以覆蓋較長(zhǎng)距離，確保警報(bào)信息快速、穩(wěn)定地傳送至監(jiān)控中心的以太網(wǎng)系統(tǒng)。在監(jiān)控中心，安全人員可立即收到警報(bào)信息，并通過全面監(jiān)控平臺(tái)展示的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、精準(zhǔn)的決策。系統(tǒng)不僅僅提供了實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警功能，還是一套集成了技防和人防的智能化安全系統(tǒng)。它的設(shè)計(jì)不僅僅是為了應(yīng)對(duì)入侵，也考慮了各種可能的安全威脅，包括盜竊、破壞等。通過多重防線和全面監(jiān)控平臺(tái)的配合，系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)、定位并響應(yīng)任何潛在威脅，最大限度地保障了儲(chǔ)罐區(qū)域的安全運(yùn)行。這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心目標(biāo)是確保在高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境下，能夠迅速、有效地應(yīng)對(duì)各種潛在威脅，保護(hù)儲(chǔ)罐區(qū)域的安全穩(wěn)定[3]。根據(jù)LGN廠區(qū)的特點(diǎn)，系統(tǒng)的基本基本架構(gòu)如圖4所示。

圖4 振動(dòng)光纜LNG廠區(qū)周界預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

振動(dòng)光纖周界報(bào)警系統(tǒng)是由多個(gè)關(guān)鍵組件構(gòu)成的，包括探測(cè)端和通信端，以及管理端。探測(cè)端包括多防區(qū)報(bào)警信號(hào)采集處理設(shè)備、防區(qū)分割包、終端盒和振動(dòng)光纜。通信端可以采用第三方485總線模塊或局域網(wǎng)絡(luò)。管理端則包括周界報(bào)警系統(tǒng)軟件、第三方標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警主機(jī)平臺(tái)和大型集成系統(tǒng)平臺(tái)。周界報(bào)警系統(tǒng)的主要功能在于有效地探測(cè)和識(shí)別非法入侵。它具備在各種環(huán)境、氣候和地貌特征下工作的能力，并能可靠地應(yīng)對(duì)各種突發(fā)狀況。一旦發(fā)生警情，系統(tǒng)會(huì)利用先進(jìn)的特征分析技術(shù)對(duì)入侵信號(hào)進(jìn)行分析。

報(bào)警信號(hào)采集處理設(shè)備在振動(dòng)光纖周界報(bào)警系統(tǒng)中扮演著核心角色，其主要職責(zé)是捕獲振動(dòng)傳感光纜因外部力量振動(dòng)而產(chǎn)生的光信號(hào)，并對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行精確的分析和處理。這一設(shè)備能夠提取信號(hào)的特征值，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸將這些數(shù)據(jù)傳送至工控機(jī)，以供進(jìn)一步的深入分析和處理。設(shè)備內(nèi)部采用了模塊化設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)使得維護(hù)工作變得更加簡(jiǎn)單和方便。模塊化結(jié)構(gòu)使得設(shè)備內(nèi)部各組件可以相對(duì)獨(dú)立地運(yùn)作和維護(hù)，當(dāng)需要維修或更換某一模塊時(shí)，可以迅速而精確地進(jìn)行操作，不會(huì)影響到整體系統(tǒng)的運(yùn)行。針對(duì)工作環(huán)境中可能存在的極端寒冷情形，報(bào)警信號(hào)采集處理設(shè)備內(nèi)部還配備了自加熱模塊。這個(gè)模塊的作用是確保采集器內(nèi)部的溫度能夠保持在一個(gè)恒定的水平。在低溫環(huán)境下，這樣的設(shè)施可以防止設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)冰導(dǎo)致性能受損，保障了設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。

同時(shí)，通過第三代環(huán)境智能模式分析技術(shù)，系統(tǒng)能夠過濾和屏蔽誤報(bào)信號(hào)，降低系統(tǒng)的誤報(bào)率。此外，系統(tǒng)還能夠迅速將報(bào)警信號(hào)傳輸?shù)娇刂浦行模⒂|發(fā)報(bào)警信號(hào)。它能夠與現(xiàn)場(chǎng)的攝像機(jī)、廣播和照明等設(shè)備聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的多方位監(jiān)控和處理。這種系統(tǒng)不僅能夠發(fā)出警報(bào)，還能夠在探測(cè)到入侵情況時(shí)立即采取行動(dòng)，提高了周界區(qū)域的安全保障水平，為建立周全的安全防護(hù)提供了重要支持。

4 結(jié)束語(yǔ)

振動(dòng)光纜能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)LNG廠區(qū)邊界的任何振動(dòng)或震動(dòng)。這些振動(dòng)可能來(lái)自于非法入侵者的行為，如試圖越過邊界圍墻或其他未經(jīng)授權(quán)的活動(dòng)。振動(dòng)光纜能夠敏銳地捕捉到這些細(xì)微的變化，并立即啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。振動(dòng)光纜作為L(zhǎng)NG廠區(qū)邊界報(bào)警系統(tǒng)的重要組成，提供了高效、敏感和實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)手段，可幫助防范潛在威脅，保障LNG廠區(qū)的安全運(yùn)行。

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