某学校周界安全防范系统设计方案.docx
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某学校周界安全防范系统设计方案
某学校
周界安全防范系统设计方案
杭州安远科技有限公司
二零一三年九月十三日
1、概述
1.1某学校概况
学校是培养人才的摇篮，不同于其它企事业单位和社会组织。
它是为学子的成长和未来事业奠定良好品德及文化科学知识的第一基础阵地。
因此，努力提高教学质量，全面落实教育目标，领导必须实现学校的科学管理，运用和掌握实现科学管理的策略及方法。
而学校的安全工作，是全社会安全工作的一个十分重要的组成部分。
它直接关系到青少年学生能否安全、健康地成长，关系到千千万万个家庭的幸福安宁和社会稳定。
结合近几年频发的学校周界入侵事件，故而学校安防显得尤为重要，它既是确保在校师生的人身安全，更是维护社会和谐稳定的重要因素；在物防，人防的基础上增加一套合理先进的技术防范系统就很有必要！
根据某学校所提供资料，周界为800米，其中约300米左右为铁艺围栏，其余500米周界形态大多为水泥墙，由于未做现场勘查，以下部分为假设的理想情况（周界假设为理想的矩形，机房拟定于校园内），应甲方要求做出相应的振动光纤探测入侵系统方案设计。
周界情况如图所示：
校园区域是师生学习活动的场所，对于周界防范的需求是非常迫切的。
如果不通过技术手段对周界进行一个全面防范，而是简单地通过人防去实现，那对于校园区域的安全是一个非常大的潜在威胁。
本文档是结合甲方学校的安防需求、安防特点，以及根据提供的现场资料具体情况分析，来制定的解决方案。
1.2某学校对周界安全防范系统的建设要求
1、对学校的周界区域进行技术防范，主要防无关人员入侵、翻越、破坏等行为，并实现提前预警，整个系统做到简约、高效。
2、前端设备须无源，对师生不能产生人身安全隐患。
3、漏报情况坚决不允许，误报率控制到最小，减少人员的安排。
4、对学校周界区域进行24小时不间断监控，一旦发生入侵、翻越、破坏等情况监控中心及时发现并发出报警。
5、具备系统集成管理平台功能，通过平台统一管理、配置所有的其他子系统。
6、根据要求，产品必须具备环境适应能力强，无漏报、低误报的特点。
7、产品需具备自检功能，能对破坏前端产品和后端设备行为产生报警。
8、必须能适应多种自然天气，在恶劣天气下也能保证探测灵敏度。
9、具备客户端功能，满足领导检查的需要。
2、设计总则
2.1目的
根据某学校管理的需要，在学校周界建立周界安全防范系统，威慑和制止无关人员非法入侵、翻越、破坏等行为，避免学校区域内人员安全。
起到提前预警、争取处理时间；尽可能的将无关人员入侵、翻越、破坏行为制止在外围区域，保障学校周界的安全。
设计以防无关人员入侵、翻越、破坏为目的，对学校周界进行全天候24小时监控和记录。
2.2范围
本设计任务以防区型光纤入侵探测系统为主对某学校的周界进行整体全面的防范。
3、方案设计
3.1产品选型
拟采用杭州安远自主研发的ZFI-1004型防区型光纤入侵探测系统对某学校的周界进行布防，保障最重要的周界第一道防线的安全。
3.2系统工作原理
ZFI-1004型防区型光纤入侵探测系统工作原理是通过外界振动、应变等因素引起传感光缆中光信号的变化，这一变化被干涉光路探测到后，光信号经探测器光电转换后，成为电信号被系统采集，经过处理后,能判断出振动是否由入侵行为引起，如振动是由入侵引起的，则进行报警指示。
3.3设备选型说明
杭州安远公司的ZFI-1004型防区型光纤入侵探测系统采用光纤干涉技术，以光纤作为传感器探测振动信号，使用模式识别技术对振动信号的特征进行分析，能准确分辨出因为入侵行为产生的振动，对各种入侵行为进行探测。
系统由模式识别模块、控制单元和探测单元组成。
使用时，每个探测单元和光纤构成振动传感器，对一定范围内的振动信号进行探测，形成1个防区；若干防区的信号传输到控制单元进行处理，再由模式识别模块进行特征识别，以判断各防区是否有入侵发生。
ZFI-1004型防区型光纤入侵探测系统通过对产品技术、工程技术的研究，与其他光纤周界产品相比，具有以下特点：
1、探测信号灵敏度保持一致
传感器件采用消偏干涉技术，可避免环境变化引起探测信号变化；同时采用标准化工程体系对光纤进行安装和光纤安装后的检验，确保同一防区任何部位、任何时刻的探测信号都保持一致性。
2、能对信号特征进行实时完备的提取
采用多节点硬件计算框架，利用FPGA、DSP进行探测信号的实时采集与处理，能快速完成大量、多通道数据的计算工作，及时提取数据特征，为入侵行为提供充足的信号特征进行识别判断。
3、具有超强的模式识别能力
采用神经元网络技术，同时利用信号的频域特征和时域特征，对振动信号进行判断，极大提高了对信号的智能识别能力。
通过神经元网络的自适应学习功能，可以针对每个防区的环境进行学习，避免环境因素对入侵行为判断的干扰，提高系统在各种环境下无误报探测的能力。
4、对防区设备采用防拆设计
采用专利技术，设备无论处于布防还是撤防状态，均能有效察觉外界对设备的损坏，确保设备始终处于正常运转状态。
5、防紫外设计
对室外设备进行防紫外设计，有效防止紫外线等因素对设备的老化、损害，确保设备能长期工作在室外环境。
6、“星型”网络架构
系统为星型结构，每个防区传感器与处理器独立通信，任意防区发生故障不会影响
其他防区正常工作。
ZFI-1004系统参数规格如下：
系统性能
1
报警响应时间
≦2S
2
频率响应范围
500Hz~100KHz
3
报警概率
99%（平均值）
4
误报警率
≦2%
5
最大探测距离
1500m*4
6
工作状态
在线24小时实时监测
7
报警灵敏度
10m/s2，用户可调
8
断纤报警
光纤断裂报警，响应时间小于2S
9
防拆报警
处理器开盖报警，响应时间小于2S
10
光源寿命
10年以上
11
最大输出光功率
10mW
其他关键信息
1
模式识别
采用神经元网络技术，能准确排除自然界风、雨、雪、动植物等各种干扰引起的误报，系统智能可靠。
2
模式切换功能
能够切换布防、撤防模式，在撤防模式下，仍具有断纤报警功能。
3
3C认证
满足国家对振动入侵探测器规定的强制性要求，包括功能、性能、接口、电源、环境、安全、EMC等方面的要求
4
军工认证
满足中国人民解放军军用安全技术防范产品安全要求，包括功能、性能、安全、EMI等方面的要求
5
数据处理
采用FPGA+DSP硬件框架进行计算，并行处理大量实时数据，实时提取充足的特征进行行为分析
6
专利技术及方法
具备专利保护光波控制技术；具备专利保护标准化安装调试工具及方法；保证信号输出的一致性。
7
机箱
标准3U机箱，可安装到标准机柜上，其尺寸（l×w×h，单位mm）：
440×363×132.5
8
插槽式结构
4个插槽，一个插槽对应一块信号处理板，可带4个防区，可根据客户需求，灵活配置信号处理板
9
光源部分
分布反馈式特定波长激光器,波长1550nm,输出光功率：
≥10.00mw,内置光隔离器、制冷器,14脚蝶形封装,尾纤类型：
单模尾纤、900um紧套管,尾纤长度：
1.00+0.10m，连接器类型：
FC/APC；
输出光功率稳定性优于0.5%；
激光器输出光功率可调：
0~10mW，以满足不同防区长度的需求；
10
信号转换、采集、处理部分
光电转换效率：
0.1V/uW；
信噪比：
30dB，客户可通过调节提高信噪比；
电源：
±5V；
带宽：
500Hz~100KHz；
AD：
12位，采样速率：
250K/S；
3.4系统设计
未做现场勘查，以下情况为示意，实际情况以当地具体情况为准（机房位置为拟定位置，如下图所示）。
某学校周界总长约为800米；基于信号可靠性考虑，防区划分示意图如下：
防区划分图
某学校周界的形态比较多样，包括300米左右的铁艺围栏，以及有500米左右高低不等的水泥墙，在周界周围也有比较多树木。
杭州安远科技也是针对各式各样的周界形态都会有对应的部署方式，针对学校的此类情况，我们在300米铁艺围栏上采用挂网的方式进行部署，另外500米左右的水泥墙上采用扣网式部署，挂网式布署示意图如下：
挂网式安装
挂网式安装时将传导光缆在栅栏上用专业的不锈钢扎带进行固定，特殊区域例如立柱等部分采用环绕的方式增加受力面积。
另外一种在围墙上扣网式安装示意图如下：
扣网式安装
我们在栅栏上敷设两道传感光缆。
高低不等的两处墙面上，以下为不同高度的两面墙的连接图，部署方式如下：
针对栅栏终端的立柱等特殊区域，需加强效果防护效果，采用在立柱上进行光缆环绕，会相应的增加受力面积，加强传感光缆的探测效果。
针对不同的周界形态，我们会有相对应的部署形式。
不会改变现有的周界形态，适合复杂周界的部署，产品环境适应能力是非常强。
与其他周界产品相比，光纤周界产品具有以下特点：
1、实时探测周界振动状况，监控入侵、翻越、破坏等行为的发生；
2、前端设备无源，与有源产品相比，不会对人体产生危害。
相关人员无意触碰不会导致的人身伤害。
3、具有卓越的探测灵敏度，无漏报；
4、具有极强的入侵行为判断能力，产品可以通过学习功能，在各种环境下摈除干扰对探测的影响，对各种入侵进行准确识别；比如现场树木比较多的情况，滤除树枝等自然因素的干扰；
5、具有卓越的环境适应性和长期可靠性，可以适用在各种严酷的自然和人工环境中；
6、具有自检功能，识别对设备的破坏；断纤报警功能，各防区独立，互不影响；设备开盖报警；
7、不受强电磁干扰，避免雷电袭击；
4、方案效果
本方案采用的光纤振动产品，前端均为无源设备，不会对人体产生危害，前端无源产品自然也无需做防雷处理。
振动光纤探测系统对某学校进行周界全面防范。
能对周界发生的非法无关人员入侵、跨越、破坏等事件进行探测。
安远科技通过神经元网络算法等专利算法，模拟动物神经网络行为，学习并掌握给定的样本数据之间潜在的规律，达到智能识别的效果。
另外还有超强的模式识别技术和自适应学习功能，自动将一些天气干扰、环境干扰等进行滤除，并将误报率控制在%2以内。
振动光纤产品维护简单方便，使用年限在十年以上。
通过本方案，对学校周界安全做了一个整体的防范，不能仅仅通过人防，而是要通过人防、物防、技防来保证学校师生的安全，维护一个安全的教育环境。
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