光纖傳感技術

　　光纖傳感器(Fiber Optical Sensor)是20世紀70年代中期發展起來的一種基于光導纖維的新型傳感器。它是光纖和光通信技術迅速發展的產物，它與以電為基礎的傳感器有本質區別。光纖傳感器用光作為敏感信息的載體，用光纖作為傳遞敏感信息的媒質。因此，它同時具有光纖及光學測量的特點。

　　光纖傳感器的工作原理是，光纖中傳輸的光在外界因素的作用下，其光學特性(光強、相位、頻率、偏振態、模場形態等)隨之發生變化，利用各種手段對這些特性進行檢測，通過復雜的運算和分析，最終實現對外部因素的定性和定量地分析。

　　·光纖傳感器的特點：

　　①電絕緣性能好

　　②抗電磁干擾能力強

　　③非侵入性

　　④高靈敏度

　　⑤容易實現對被測信號的遠距離監控

　　光纖傳感器可測量位移、速度、加速度、液位、應變、壓力、流量、振動、溫度、電流、電壓、磁場等物理量。

　　·光纖傳感器分類

　　光纖傳感技術經過多年的發展，已日趨成熟，應用于國防、工業、民用等各種不同的領域，而光纖傳感器的種類也十分龐大，根據其光學現象和探測特點主要分為如下幾大類：

　　目前，世界各國都在大力進行光纖傳感技術的研發和應用。在光纖傳感安防應用領域，國外和國內許多公司都研制出了各種類型和各種功能的光纖探測器，其中美國Fiber Sensys Inc.(FSI)公司走在前例。

　　FSI公司成立于1990年，由美國著名的康寧公司創立，總部位于美國俄勒岡州波特蘭市。2010年，FSI歸入世界著名的安防產品公司Optex集團旗下。FSI公司研發的光纖傳感技術處于世界領先地位，特別是在安防領域已經得到廣泛應用，其產品性能優良，覆蓋短、中、長不同的應用范圍;FSI公司的光纖傳感技術已獲得多項權威認證，是世上唯一通過PL-1(最高軍事安全)認證的光纖傳感器，目前已有數百套產品成功地運用于各國政府、軍隊、銀行、機場、港口、石油公司、核電站等，涉及的領域包括：周界、管線、通信、市政、監獄安全監控等。

　 光纖傳感器在安防領域的應用

　　FSI公司的光纖傳感監控系統在安防領域的應用主要在如下三個方面：

　　* 周界安全監控系統

　　軍事基地、核電站、邊境線等重要設施通常都地處環境惡劣的地域，氣候條件復雜;同時這些設施的周界安全等級比較高，要求又比較嚴格，而且這些設施的基礎設施也比較差，甚至沒有野外供電的條件，這對周界安防系統提出了更高的要求，也是一個挑戰，常規的周界安防設備和手段很難適應這種環境。FSI周界安全監控系統有一款室外無源監控系統，可以將監控主機架設在監控室，通過引導光纜將傳感光纜受到的震動信息傳遞到監控中心，所有室外設備均為無源器件，無需野外供電，可以提供有效的周界安全監控。

　　* 管道安全監控系統

　　長期以來，管道安全監控是一項艱巨而復雜的任務，電視中經常報道某地管線因施工不當被破壞，造成重大污染和經濟損失，甚至出現大量人員傷亡。常規的檢測方法是派人員沿管線巡查，也有采用一些傳統的監測手段，但實踐證明效果有限，原有的探測、檢測技術也不十分可靠。FSI管道安全監控系統可以有效地解決上述問題，將傳感光纜沿管線埋設，通過光纖感受管線周圍的震動，并將此信息傳輸給監控主機進行分析、判斷，排除一般性干擾，最終產生報警，告知值班人員管線出現事故的區域。該系統特別適用于化工廠和大型油庫中的石油管線安全監控，以及大型社區市政設施中的天然氣管線、電力管線和飲水管線等的安全監控。

　　?* 骨干光纜安全監控系統

　　骨干光纜是現代通信的基礎和重要通道，光纜運營安全和信息內容安全關系著國民經濟和國家安全，因此骨干光纜的安全監測就顯的十分重要。傳感的光時域反射儀(OTDR)雖然可以對光纖進行檢測，但它也有局限性，存在盲區，不能進行實時監測，特別是通過高科技手段不用折斷光纖就可以神不知鬼不覺地盜竊光纖中傳輸的信息，而傳統的監測手段是無法發現的。FSI骨干光纜安全監控系統通過接入光纜豎井中的光纖，對整個光纜進行監控。當有不法分子企圖盜竊光纜內部的信息而觸碰光纜時，系統立即產生報警，可以有效地保證骨干光纜的信息安全。該系統特別適用于政府大樓、軍事機關、銀行，以及機要和通信部門對骨干光纜安全進行監控。

　　FSI公司于1991年就研發出了光纖傳感器，經過20多年的工程實踐和改進，其性能得到用戶的肯定，其工作原理是基于多模光纖模式干涉探測技術，其基本檢測原理如下：

　　光在多模光纖中產生一個隨機強度的光譜，形成光斑。如果光纖沒有受到外界擾動，則該光譜相對是不變的。當光纖受到外界擾動時，如：移動、振動或受到壓力時，這些光譜發生相應的改變，光纖檢測器可以檢測到光譜發生了變化，并可確定外界發生了什么事件。

　　經過多年研發與市場運作，FSI已開發出了適用于各種場合和領域的周界安防產品，既有防區式光纖傳感器，也有分布式定位光纖傳感器，形成適合于短、中、長三種周界系列監控系統。與Optex其它類型的安防產品配合使用，如：紅外探測器、激光掃描器、紅外冪簾等，采取由外到內的多層防護手段，可以為用戶提供全面安全、可靠的安全防護體系。

　　周界安防監控是安全保障系統中最重要的環節之一。FSI設計和制造的光纖傳感周界安全保障系統能夠滿足安全保障服務提供商的要求。周界安全保障系統為用戶提供了簡便可靠的操作方式，具有極強的可操作性，并且不會產生“虛警”。使用周界安全保障系統能夠提供廣泛的圍欄安全保障解決方案，適用于大多數類型的圍欄。

　　FSI光纖傳感周界安防產品

　　1. 光纖周界報警系統配置圖

　　2. 光纖傳感周界報警主機(APU)

　　根據周界安防的不同需求，FSI光纖傳感器產品主要包括兩大系列，即：FD300系列和FD500系列，具體功能和用途列表如下：

　　3. 產品特點

　　FSI光纖傳感器是一種防區式震動傳感器，它采用技術先進制造，具有全面的監測報警功能，能夠針對各種周界不法入侵行為進行7*24小時全實時監控，這些入侵行業包括：攀爬圍網、翻躍圍墻、剪斷圍網、借助梯子翻躍圍欄等等。

　　產品具有優良的性能，其報警概率大于90%，虛警概率小于5%，響應時間小于2s;每套系統根據不同的系列設立獨立的防區，從二防區、八防區到二十五個防區;根據周界不同的安防等級，每個防區的長度可以進行調整，一般情況下每個防區的長度為200米左右，對于軍事或高安防等級要求，防區的長度可以為100米甚至更短。

　　產品的最大特點就是抗干擾性強，誤報率低。它可以根據現場實際環境情況設置系統參數，并可以提供風力參數補償，通過特殊算法最大限度地降低誤報，報警率高，虛警率低，可以有效地排除自然界的各種干擾，如：暴風雨、來往車輛震動、飛機起降等。

　　產品采用系統管理軟件，提供圖形化操作界面，便于操作員使用;同進還可以對多套設備進行系統管理，實現遠距離監控，并可與第三方監控產品銜接，包括：攝像機、照明燈光和語音告警設備等;產品還提供SDK軟件包，將本系統作為一個子系統篏入到大的監控管理平臺。

　　系統設計靈活，除傳感光纖外，還設有傳輸光纖和引導光纖;通過結構優化，最大限度地減少引導光纖的使用，工程施工相對簡便;同時，系統還設有故障報警、光纖折斷報警功能，便于操作人員觀察和判斷。

　　4. 售后服務

　　系統出現問題有很多情況下不是設備本身的事，而是設備安裝、系統調試和使用不當造成的;同時，有些用戶還要求一旦系統出現故障，系統集成商必須提供緊急技術支持服務。因此，要充分發揮設備的優良性能，售后服務至關重要，FSI除為用戶提供技術培訓外，還制定了一套完備的售后服務與技術支持體系，共分為三級維修體制，對用戶提供充分、快速的技術保障與技術支持，其基本原則如下：

　　第一級：主要由用戶操作人員負責(操作員)

　　主要職責是日常系統操作，記錄事件，處理警情;觀測系統日常工作狀態，隨時觀察設備運行情況，一旦發現異常情況及時向本部責任人報告。

　　第二級：主要由用戶技術人員負責(工程師/技術經理)

　　主要職責是檢查系統運行情況，系統基本參數調整，隨時聽取操作人員的匯報，處理系統日常工作中出現的一般性問題;定期檢查周界環境，及時修復損毀的圍欄、圍墻;固定松脫的傳感光纜，清理圍欄兩側的樹枝等;遇到疑難問題及時與集成商或代理商聯系。

　　第三級：主要由系統集成商或代理商負責(集成商/代理商)

　　主要職責是隨時保持與用戶的聯系，提供必要的培訓和技術支持，協助排除系統一般性問題;與供應商/廠家保持聯系，以獲取更多的技術支持;到用戶現場處理系統疑難問題，排除系統故障;將有故障部件報供應商/廠家，并登記、備案，啟動備件收發程序，協助集成商完成設備維修。