浅析周界入侵探测技术Word文件下载.docx

1、值得一提的是，新出现的传输层介质光纤。 信号处理、分析 当信号传输到主机应以滤波、放大等处理，主机根据用户设定的参数对信号进行分析，决定是否需要报警。控制部分 控制部分相当于整个系统的大脑，负责整个系统任务的调配，根据用户的参数设置控制探测的灵敏度和报警输出。执行机构 执行机构是系统的最后部分，它直接告诉用户是否有入侵行为，在那个防区？3.、入侵探测系统分类 目前国际上应用的周界探测报警器材及系统主要有以下几种：主动红外报警系统 微波墙式报警系统 泄露电缆式周界探测 /振动电缆报警系统 光纤传感器周界报警系统 激光对射 张力铁丝 静电感应 移动视频 振动检测按*分类独立式空间式依附围栏式4、系

2、统设计原则及性能指标2、目前国际主流技术综述主动红外入侵探测系统 目前国内主动红外产品发展迅速，厂家众多，品牌令人眼花缭乱令广大用户难以选择。这里简单介绍一下对射产品的特点。主动红外探测器由红外发射机、红外接收机和报警控制器组成，分别置于收、发端的光学系统一般采用的是光学透镜，起到将红外光束聚焦成较细的平行光束的作用，以使红外光的能量能够集中传送。红外光在人眼看不见的光谱范围，有人经过这条无形的封锁线，必然全部或部分遮挡红外光束。接收端输出的电信号的强度会因此产生变化，从而启动报警控制器发出报警信号。使用的红外线是波长在700nm至 1000um之间的电磁波（比红外波长长的是微波，比红外波长短

3、的是可见光）。人眼是看不到红外线的，但特殊材料可以感应到，也可以成像。影响主动红外入侵探测器质量的关键技术指标：1 白光过滤能力 所谓白光，泛指人眼可感应的各种自然光和人造光。对主动红外入侵探测器产生干扰的白光，主要有如太阳光、雷光等自然光和水银灯、车头灯等人工光。主动红外入侵探测器采用的光学过滤系统应该具有将白光最大限度的过滤掉的作用。2探测距离余量中国国家标准规定在室外使用时，主动红外的探测距离余量至少为说明书上规定的探测距离的6倍以上，即在生产厂家规定lOOm的探测器，在良好测试条件下实际探测距离能力要达到600m。这样的指标是为了保障在恶劣气候条件下，探测器能够正常工作。3探测器的防雷

4、措施据调查数据显示，60以上的对射探测器故障由闪电或电涌所致。雷击是户外电子设备的老大难问题，雷电冲击有两种：直接冲击感应冲击。在直接雷电冲击中，电能的扩散量很大，大到迄今没有任何措施可以防止电气设备不受破坏，但其发生的概率相对很小。而感应冲击可能常常会是带电的云层运动或附近的雷电冲击而引起的，都会在电气回路中感应出电涌电压，引起设备受损与误报。如在产品中适当位置上安装一些EMI电涌吸收管，即使在雷电多发地区，仍可使探头稳定工作。因此，对射产品的防雷指标很重要，一般以千伏（Kv）表示。4、主动红外入侵探测器的光束数量与频率；当前市场上的主动红外入侵探测器按光束数量来分有；单光束、双光束、三光束

5、、四光束四种类型。按频率来分有；固定频率（单频率）、可选频率（有限不同频率）和可调频率（相对无限不同频率）三种类型。主动红外入侵探测器在实际应用中产品漏报较少，误报较多，特别是使用时间长，产品的材料、电路系统、电子元器件出现老化，功能衰减时，误报尤为严重。光束数量主要解决误报问题。光束数量越多，越难被异物（树叶、小动物等）同时遮断，就可有效排除因遮挡而产生的误报。像单光束就比较容易产生误报。当然光束数量增多，成本会相应增加。这主要取决于用户对系统的要求程度。不同频率的主动红外对射可有效解决因系统中对射的红外光散射而造成对其他对射的干扰而造成漏报的现象。实际应用中，一般采用可选频率对射就可解决问

6、题。5 使用温度：主动红外入侵探测器通常在户外使用。使用环境的温度变化很大。优良的对射设计的使用温度范围一般在负35度到55度之间，太低温与太高温度都会影响电子电路及部分元器件的正常工作，特别是低温状态下。因此在恶劣环境使用时，特别要注意选用优质品牌产品或带有加热器的产品。6元器件、材料、电子电路的老化、衰减：主动红外入侵探测器通常应用在户外，受风、雨、雷、电、光线、温度、酸碱等诸多因素的影响，优良的对射产品如果合理使用，定期保养维护，通常的使用寿命可达57年。这有赖于合理的光学系统和电路系统。产品的材质，例如：外壳材料、发光素子、镜片、电子元件等在恶劣环境下长期使用，功能会有不同程度的衰减，

7、寿命也受影响。因此影响到整个产品以及整个防盗系统的寿命。为什么通常对射产品在好天气安装调试时是可行，在恶劣环境下或使用一段时间后就出问题就是这个道理。国家在对产品进行3c认证时，对关键元器件都有专门的认定与要求。这点是客户在选用产品时，通常会忽视的，但又是很重要的。 激光入侵探测 激光入侵探测器属于主动入侵探测器类，主要由激光发射机和激光接收机组成。激光发射机由激光发射器、调制激励电源及相应的方向调整机构组成；激光接收机由激光接收器、光电信号处理器以及相应的支撑机构组成。激光发射机，将其发射出的定向强激光束,方向性好、频率单一、相位一致，是其它光源无可比拟的。以不可见调制激光光束（单束或多束）

8、形成警戒线，采用遮挡报警的方式对周界、平面和立体空间进行封闭布防的激光入侵方案系统。在防护区域的始端设置激光发射机，将其发射出的定向强激光束直接射向接收端。在接收机通过光电器件将接收到的光信号转换成开关量信号，并经鉴别器处理。当确认信号正常时，内部显示绿灯，保持监视状态；而当光束被遮断时，则信号失常，内部显示红灯，同时输出报警信号。从而实现对激光束所经过的全路程的监控。 激光入侵探测器的主要特点： 探测距离远，误报率低。激光束的方向性极好，因此光能集中，传输效率高。激光束发射功率密度大，发散角小，光束集中，方向性好，在使用同等功率器件的条件下，目标接收处激光束的功率密度是红外发光二极管光束功率

9、密度的数百至几千倍。因而在同样气候条件下，激光的传输衰减远小于其他同类探测器，穿透雨雾能力强，探测距离可达数百米至几公里。从而保证远距离的正常工作和减少恶劣天气时的误报率；闭路传输，无相互干扰。激光束属于闭路传输，因而不存在红外对射探测器在直线上连续布设或者邻近系统互相干扰的问题，可以长大距离连续直线布设或近距离交叉布设。同样也不存在红外光漏泄干扰周围其它敏感红外设备的问题；抗外界杂散光和电磁干扰的能力强。合理的光接收器和高功率密度发射器使得该系统具有很强的抗干扰能力。利用激光束的单色性极好、光斑大小可控的优势，可以使系统在严重干扰的环境下正常工作；防范性强。因激光系统不存在直线连续布设和小角

10、度布设时相互干扰的问题（遇长大距离时，采用激光中继器进行接续），因而可以根据需要在重要地段实施连续/交叉布防。激光系统可实施多道独立光束平面分布，因而可组成十分严密的警戒平面。连续布设无串扰各光束独立防范，遮挡任一束均报警因而可组成十分严密的警戒平面 、立体布设。可以十分隐蔽地固定设防，也可以临时流动设防或动态设防；现场调试快捷，检修方便。此类产品若配套专用激光定位仪，可以随时检测各处光斑的位置。传播过程中何处有树枝、叶子等障碍物遮挡，转折或接收处光斑偏离中心的方向和远近，都可以直接判定，因而能够准确迅速地指导调整工作；使用寿命长，维护成本低。充分利用激光系统的特点，可降低购置设备的费用，减少

11、施工量及对环境美观的影响；激光管的更换很方便，维护成本低。系统稳定，可靠性好，灵敏度高。整体采用钢、铝材质。系统机械结构精密，激光系统及光学部件按精密仪器加工，内部结构稳定。系统安装全面牢固可靠。激光入侵探测系统是固定在钢管及焊成一体的法兰盘座上，并用化学锚固方法安装于水泥基础上。除了内防护罩防风沙和雨水外，还加有外防护罩分离固定，因而可以隔断大风对系统机构稳定性的影响微功耗节能设计，工作电流50A。外接12VDC 的直流电源供电，可在-40C70C的环境下正常工作，无需任何电加热器。灵敏度高，激光报警系统输出为无电位触点，可与其他各种系统兼容。防宠物干扰，小动物干扰，误报平极低。激光入侵探测

12、器响应时间在5ms-1000ms之间可调（同类主动探测器响应时间在50ms-500ms之间），可根据设备安装的不同现场环境调整响应时间，适应环境范围更广。 微波入侵探测系统 微波入侵探测系统可分为两种：回置型（收发一体）和对置型（收发一体）。回置型微波探测的原理是微波收发器想探测区发射微波能量，探测区内的物体将微波反射到接收器。当防范区域内无移动目标时，接收器接收到的微波信号频率与发射信号频率相同。当有移动目标时，由于多普勒效应，目标反射的微波信号频率将发生偏移，接收机经过分析以产生报警信号。对置型探测器包含一个 发射器和接收器。发射器向接收器发射某一波段调幅微波，并被接收器所接受。接收到的电

13、磁波被放大处理。当防范区域内无移动目标时，接收器接收到的微波能量与发射的相同。当有移动目标时，由于能量发生变化，接收机经过分析以产生报警信号。 微波入侵探测系统的主要特点： 微波探测器属于电磁能量场探测方式，具有高探测概率、高探测范围、高可靠性、全天候工作的特点。微波探测器能实现空间的运动探测，从探测原理上可以看出，只要探测目标和微波源之间存在径向的相对运动，探测器就能根据多普勒效应判断出目标的存在。这说明微波入侵探测技术对于径向运动有很好的探测效果。由于微波辐射能覆盖的整个探测空间所以不存在探测盲区。 受环境因素小。微波入侵探测器在各种气候和环境下的探测性能都很稳定。 微波入侵探测技术也存在

14、一定的缺点，主要是安装调整探测器时注意事项比较多，不易达到理想的效果。在安装微波入侵探测器时，要注意不应对大型金属物体或者有金属镀层的物体、不应对准日光灯等气体放电灯光源。不注意这些因素会导致探测区外的汽车、树枝、行人等的运动和探测区的移动的物体的运动很容易造成误报。此外，微波辐射对人体具有一定的伤害，因此必须将辐射能量控制在对人体无害的水平。但如果发射的微波的功率和能量太小也会影响到探测器的性能。 由于上面提到微波入侵探测技术的优缺点，目前微波入侵探测技术在安全防范领域的应用有一个很突破的特点：绝大多数情况下，微波入侵探测技术和被动红外探测技术结合使用构成微波-被动红外双技术入侵探测系统，而

15、一般不单独使用。微波-被动红外探测具有很好的技术相容性和性能互补性，发挥了微波对于径向运动和被动红外切向运动探测灵敏的优势，又克服了各自的缺点，提高了探测和工作的可靠性。泄露电缆式周界探测系统 泄漏同轴电缆（Leaky Coaxial Cable）通常又简称为泄漏电缆或漏泄电缆，其结构与普通的同轴电缆基本一致，由内导体、绝缘介质和开有周期性槽孔的外导体三部分组成。电磁波在泄漏电缆中纵向传输的同时通过槽孔向外界辐射电磁波；外界的电磁场也可通过槽孔感应到泄漏电缆内部并传送到接收端。目前，泄漏电缆的频段覆盖在450MHz2GHz以上，适应现有的各种无线通信体制。 泄漏电缆作为周界入侵检测传感器应用时

16、通常采用埋地敷设方式。埋地敷设方式可取得隐形连续复盖周界防区和免维护的实用效果。实验研究表明：采用两根平行敷设的泄漏电缆，一根接入发信机，另一根接入受信机，入侵者进入两根电缆中间区域时，由于处在“漏泄场”中的人体对无线电射频能量的散射，将引起受信机端口接收信号电平的波动。采用各种信号分析手段检测出这个变动，即可对入侵者在防护周界范围内作出定性和定位判断。在各种泄漏电缆周界入侵防范系统中，无一例外地都采用泄漏电缆作为入侵检测传感器。泄漏电缆的一端接入发信机后，无线电射频能量在泄漏电缆内部一方面以同轴波模式向电缆终端传输的同时，另一方面通过电缆外导体开孔的表面沿电缆径向长度以准TEM波模式向前方传

17、播可称之为表面波。同轴波模式的传输速度和传输衰减决定于同轴电缆的结构参数，基本上与安装环境无关;表面波模式的传输速度和传输衰减则与安装环境有关，如果泄漏电缆以埋地方式安装，与地面以上的空气环境中安装相比，表面波的传输速度减慢且传输衰减增大。上述沿电缆长度上存在着的表面波是一种近场波，其作用场仅及距电缆若干公尺以内，这种电磁漏泄场的能量将随其与电缆纵向距离增大而迅速衰减直至消失。这意味着泄漏电缆作为入侵检测传感器应用时，仅包含一个有限距离的检测区域，对无线电空间秩序不构成为一种有害的干扰源。 泄漏电缆的主要特点： 泄漏电缆周界入侵防范系统在本质上具有不受气候影响、免维护、周界形状任意、无盲区隐形

18、布防无碍观瞻等服务特性方面的优势。由于在敷设的两个泄漏电缆之间形成了一个看不见的柱形电磁场防护区域，当人体和金属体在这个区域移动时，就引起了电磁场扰动而被探测器检测到，产生报警信号。对于非金属体或非人体，比如树枝等，由于对电磁场的干扰极弱，虽然在该防护区域移动，却不能引起电磁场的扰动，因此不会报警。通过对探测器灵敏度的调整，可以将小动物，如小狗、小猫等在防护区域移动的干扰滤掉，达到有效防护的目的。光纤传感器周界报警系统现在有两类光纤周界探测方案，一类为：把防区分为几个小区域，每个区域用一个光纤传感单元监测，这个传感单元没有定位能力，只能判断有无入侵事件发生。通过复用技术，把多个光纤传感单元构成

19、一个网络，就可能判断入侵事件发生在哪个区域中，从而达到定位目的。这类方案的单个传感单元的监测区域一般在100m以内。另一类为：单个光纤传感系统的监测区域很长，一般为几公里到几十公里，它能判断事件在系统上的发生位置。 第一类方案中的传感单元由光源，传感光纤，探测器组成。入侵信号改变了在光纤中传播的光的性质，探测器探测到这些性质的改变就知道有入侵发生，但不知道具体发生在光纤的哪个位置。根据探测的光的不同性质，该类方案有三种实现方法：一是探测多模光纤受到扰动时激光偏振态的变化，这种方法灵敏度高，信号处理部分可以重用传统电缆探测的信号处理模块，升级成本低。其缺点为探测距离短。一是多模光纤受到扰动时，其

20、模间干涉形成的模斑发生变化，通过探测模斑的变化来判断入侵情况。还有一种方法就是探测多模光纤端面一定区域的光强，通过光强的变化判断事件的发生。探测灵敏度与光纤中光功率成正比，与光纤芯径、光纤数值孔径成反比。这种方法没有前一种探测模斑图的灵敏度高。 第二类方案包括Optical Time-domain Reflectometry（OTDR）和Brillouin Op-tical Time-domain Analasis（BOTDA）技术。 传统的OTDR技术一般用于故障点或者光纤的长度检测。经过改造可使用于周界检测。在发射端输入放大的脉冲光，利用瑞利散射，检测其背向散射光的功率。如果光纤某一点发生

21、扰动，其返回的散射光相位发生变化，把这次散射光曲线与以前存储的散射光曲线进行比较，得出其不同点。由于光纤不同位置的散射光返回时间与此位置到光电探测器距离成正比，所以知道散射曲线相位不同点发生的时间，就知道了事件发生地点。OTDR技术的特点是）只需采用单根光纤，在同一端进行测量。有成熟的类似方案可以借鉴。缺点是对光源要求较高。光纤的背向瑞利散射信号一般较弱，因此，对光探测器要求比较高，要获得高的信噪比，一般需要对多个探测脉冲进行平均，这样会影响监测的实时性。对于多点扰动，识别比较困难。 BOTDA技术原理是传感光纤一端入射脉冲光作为泵浦光（频率为v1），另一端入射连续信号光（频率为v2），当两者

22、的频率满足v1-v2=vB （ vB为布里渊频移）时，脉冲光能量转移给连续光，得到布里渊增益信号，即连续光能量的增加；在脉冲光侧用光电探测器记录下脉冲光进入后连续光的光强，不同时刻探测的光强对应不同位置的布里渊增益信号。当某处有入侵事件时，布里渊频移变为VB（VB!=VB），这时V1-V2!B，连续光不能得到增强，在光强曲线上就会有一个低谷。低谷发生的时间对应传感光纤不同的位置，由此可以定位。 光纤探测器应用到周界探测上，主要有以下优点： 灵敏度高，结构简单，适合各种场合，尤其适合于埋入地面和墙体中。监测距离长，且可以精确定位。抗电磁干扰，抗腐蚀，能在恶劣的环境下工作。可复用性强。此外光纤价格

23、已很低，用于长距离探测有一定价格优势。用于周界探测的光纤系统属于分布式光纤传感系统，但它与传统的分布式光纤传感技术相比，主要有以下特点：监测距离长，一般为几公里到几十公里。定位精度要求较低，一般为几十米。对事件的判别时间短。对事件的性质有一定判别能力。 张力围栏报警探测系统张力围栏报警探测系统是利用破坏张力平衡的原理进行探测的。其核心部件是探测器。这些探测器可以采集张力围栏报警探测系统结构中任一水平探测线上破坏平衡的张力变化，并通过一个现场处理器网络与计算机控制中心（CCC）或中央管理系统相连接。张力围栏报警探测系统每个防区通过两个锚柱水平拉起很多根探测钢丝线，在防区的中间是探测器柱。在探测器

24、柱上装有探测器，每个探测器能够独立监视60米的围栏；而在每个柱子上又竖直拉紧一根采集线。这根采集线与所有水平的探测钢丝线的交点用夹片夹紧。探测器固定在这根不锈钢的探测采集线上从而与本区内的所有水平探测钢丝线相连。这样在实际应用中每个系统防区的探测器都可以监测到这一防区内所有的探测钢丝线。平常状态下，位于探测器柱两侧所有拉紧的探测钢丝线安装后会处于一种张力平衡状态，当有入侵者试图用超过设定的力拉动、蹬踏或破坏任何一根拉紧的探测钢丝线时，都会破坏中问采集线上的张力平衡，这时里面的传感器会将这个变化转换成电信号并发送给基于微处理器的现场处理器。现场处理器经过分析和识别并发出报警。张力围栏报警探测系统

25、的主要特点和优势：张力围栏报警探测系统实现了物理屏障（围栏）和高级入侵探测系统既物防和技防的真正有机结合从而减少了用户建设额外的周界围栏的费用。任何试图拉动、抬起、攀爬、剪断围栏线的行为都会触发报警。张力围栏报警探测系统不但具有高度的敏感性和极高的探测概率，同时还具有极低的误报率。它不受任何环境条件的影响。如风、温度变化、雨、冰雹、雪、土地的缓慢移动等都不会使它误报；另外系统设定公斤数以下的力量将不会触发系统报警。从而避免了兔子、小鸟、猫、狗等小动物引起系统误报。 电子围栏周界入侵探测系统电子围栏是由脉冲发生器（主机）和前端围栏组成的智能型周界系统。现代公共安全用电子围栏经过演变和改进，成为一

26、种新型的周界报警产品，它一改以前周界防范中单纯的事后报警的传统模式，强调了以阻挡（有形围栏，制造入侵障碍）为主，报警（声光报警并可与其他安防系统联动）为辅兼有威慑（降低作案欲望）作用的国际周界安防新概念，同时产品克服了交流电网致命、影响美观的缺点，与传统的红外、微波、静电感应等周界安防系统相比，具有误报率低、不受地形和环境限制、安全性高等明显优点。电子围栏工作原理：脉冲发生器（主机）通电后发射端口向前端围栏发出脉冲电压，时间间隔大约1.5秒发射1次，脉冲在围栏上停留的时间大约0.1秒，前端围栏上形成回路后把脉冲回到主机的接收端口，此端口接收反馈回来的脉冲信号；同时主机还会探测两个发射端之间的电

27、阻值。如果前端围栏遭到破坏造成断路或短路，脉冲主机的接收端口接收不到脉冲信号或两个发射端之间的电阻太小，主机都会发出报警。脉冲电子围栏系统虽然脉冲电压达6000-10000V，但是脉冲的重复频率极低，每秒仅1次。脉冲的持续时间0.1秒。脉冲最大能量5焦耳，脉冲最大电量2.5毫库伦。由此可见，其能量很小，不会伤人，仅给予入侵者较难受的警告，动摇其攀越围栏的能力与动机，达到了安全阻挡的目的。该系统把阻挡和报警二大功能有机地集成在一起。既具有完整的、有明确分界的电子围栏，有强大的阻挡作用和威慑作用。又具有智能报警功能。偶然入侵者因见到警告或受到电刺激而离开，报警器不发出报警。强行闯入者为获得入侵通道

28、而破坏电子围栏，在这种情况下，系统会发出报警。这样，区别情况、该报则报、该不报则不报，有效地消除对偶然入侵的虚假报警。 振动电缆周界入侵探测系统该系统由探测器和一根专用传感电缆组成。传感电缆按直线或曲线安装，其首端由馈线接入探测器，馈线每根标称长度为3米，传感电缆每根最大长度为400米。传感电缆由芯线、压敏膜、屏蔽层、外套组成。这种电缆的特性是感测压力和形变。当这种电缆按设计要求附在金属护栏网上时，就能感测到由电缆表面传来的微弱压力和形变，当这种信号的幅度、频率等条件满足设定要求时，探测器立即往主机（通常选用多防区报警主机）送出通或断的信号进行报警。该系统特点：可全天候工作，不受阳光、温度、雨雾等因素的影响。适用于各种复杂地形，不受地形的高低、曲折、转角等限制，不留死角，振动电缆可按周界形状轮廓固定在有一定强度的护栏网上隐蔽安装。由于电缆呈无源分布式，特别适宜在不规则周界、易燃易爆等不宜电源进入场所使用，亦可作为野外营地警戒线使用。 智能视频移动探测系统 智能视频移动探测系统通常由视频移动探测器等前端设备、传输系统和主控分析显示记录设备三大部分组成。 视频移动探测器（Video Motion Detec