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双技术周界探测器的研究
时间:2009-07-28  来源:互联网  作者:本站编辑   浏览次数:

   一、引言

    近年来,随着安全防范行业的迅速发展,周界防范的应用有了明显的增长。作为安防的重要组成部分,周界防范的应用还处在初级阶段,主要表现在技术和器材使用单一、工程经验缺乏、软件被广泛忽视、综合防范效益低等方面。周界防范技术和器材使用单一是防范水平不高的重要原因。因为各种年技术周界探测器都有各自的特点,有它的适用条件,也有它的局限性。但共同的缺点是:会受到各种不同因素的影响,在不间的恶劣工作环境下时因受到各种不同的误报源的干扰而产生误报警。在某些情况下,误报率甚至相当高。而且这类误报警是探测器处在正常工作状态下产生的,从原理上看是不可避免的。为了解决这一问题,可以借鉴微波——被动红外双技术探测器能有效降低误报率的成功经验,寻找合适的两种周界探测技术的组合方式,构成双技术周界探测器。

    双技术探测器是将两种探测技术的传感器封装在一个机壳内,由这两个不同原理的传感器输出的信号经过处理,共同决定是否输出报警信号的装置。对于双技术探测器来说,能组合的两种探测技术必须具有以下三个特点:技术相容性、性能互补性和封装集成性。本文将从这三个方面对周界探测技术进行分析和研究。

    二、技术相容性研究

    研究周界探测技术的技术相容性,主要从探测原理和适用环境两方面进行。两种探测技术能组成双技术探测器,它们的探测原理不同旦不互相干扰,适用环境也要大致相同。

    表1简要列出了目前应用较多的几种单技术周界探测器的探测原理和适用环境;据此可以对有可能组合在一起的两种探测技术在探测原理和适用环境上的相容性进行分析。


    从适用环境上来分,周界探测器可以分为以下三种情况:屏障安装的周界探测器、基干地面的周界探测器和开阔地的周界探测器。其中,屏障安装又可分为围墙安装和栅栏(铁丝网)安装两种。因此,下面结合这几种适用环境进行分析。

    这美探测器包括泄漏电缆探测器、利用光纤中先传输模式发生变化的光纤探测器、利用光纤中光路发生变化的探测器和地音探测器。

    泄漏电缆探测器探测入侵者干扰泄漏电缆间的耦合场,使接收电缆收到的电磁波的变化,不诠入侵者采用何种入侵方式均能探测到。

    利用光纤中光传输模式发生变化的光纤探测器和利用光纤中光路发生变化的探测器探测入侵者对地面的压力而导致的光纤中光传输模式变化或光纤中光路变化,入侵者产生的压强和光纤埋地深度会对探测灵敏度有影响。

    地音探测器探测入侵者行走产生的地震波,入侵者若采用爬行方式入侵不易探测到。

    所以,可以考虑泄漏电缆-光纤探测或泄漏电缆-地音探测的组合。不论入侵者站立行走或爬行等,还是采用何种运动速度,只要他经过探测区,就不会漏网。对于光纤一地音探测的组合.由于入侵者采用爬行方式入侵时,对地面产生的压强较小,两种探测器均不易探测到,效果不如泄漏电缆一光纤探测或泄漏电缆一地音探测的组合。

    2、围墙安装

    这类探测器包括泄漏电缆探测器、利用光纤断裂使光路中断的光纤探测器。振动电缆探测器.电场感应式探测器和电容变化式探测器。

    电场感应或探测器探测入侵者干扰电磁场使感应电压发生的变化,当检测出的信号变化幅度.速率或持续时间等方面变化超过规定阈值即发出报警信号。

    利用光纤断裂使光路中断的光纤探测器当人侵者破坏墙壁等时破坏埋入其中的光纤而发出报警信号。

    振动电缆探测器探测入侵者对墙体产生的振动。

    电容变化或探测器是通过测量敏感线和接地线之间的电容变化探测入侵者,但只有入侵者接触或很靠近敏感线时传感器电容才会发生变化。

    因此,泄漏电缆一振动电缆探测或电场感应一振动电缆探测的组合会有较好的技术相容性。光纤探测器和电容变化或探测器的触发报警条件较苛刻导致灵敏度不高,不利于和其他探测器组合。泄漏电缆探测器和电场感应式探测器产生的电磁场可能会相互干扰,也不利于组合。

    3、栅栏(铁丝网)安装

    这类探测器包括利用光纤断裂使光路中断的光纤探测器、振动电缆探测器、电场感应或探测器和电容变化或探测器。

    电容变化或探测器是通过测量敏感线和接地线之间的电容变化探测入侵者,但只有入侵者接触或很靠近敏感线时传感器电容才会发生变化。

    振动电缆探测器探测入侵者对栅栏(铁丝网)产生的振动。
   
    利用光纤断裂使光路中断的光纤探测器探测入侵者切断铁丝或因攀登、翻越铁丝网而造成的过度压力使光纤断裂导致的光路中断触发报警。

    故电场感应探测、振动电缆探测和光纤探测中任意两种的组合均可能组成双鉴系统。

    4、开阔地

    这类探测器包括微波墙式探测器、主动红外探测器和激光探测器。另外,单波未被动红外探测器也可应用于开阔的狭长周界。

    微波墙式探测器、主动红外探测器和激光探测器都是通过光线或波来是否被阻断来判断是否有入侵者,并以此来触发报警。

    单波束被动红外探测器通过探测红外热辐射能量的变化判断是否有入侵者,并发出报警。

    微波墙式探测器、主动红外探测器和激光探测器因为探测原理的类似,具有类似的缺点,而且警戒范围也不同,不利于形成互补和组合。由于主动红外探测器和激光探测器的波长都在红外波段,不利于和单波未被动红外探测器组成双鉴系统。类似现有的室内微波一被动红外双技术探测器,可以考虑将微波墙式一被动红外双技术应用于周界防范。

    此外,考虑到视频探测器自身的特点,一般不使用其与其他探测器组合构成双鉴系统。

    综上所述,技术上相容的同界探测技术组合方式如下:

    (1)基于地面:泄漏电缆—光纤探测、泄漏电缆—地音探测;
    (2)围墙安装:泄漏电缆-振动电缆探测、电场感应—振动电缆探测;
    (3)栅栏(铁丝网)安装:电场感应探测、振动电缆探测、光纤探测的两两组合;
    (4)开阔地:微波墙式—被动红外探测。

    三、性能互补性研究

    构成双技术探测的两种技术既要各有所长又要能够互补。上面已经根据技术相容性对周界探测的坝技术组合方式进行了初步的筛选。下面再根据性能互补性,从各种周界探测技术的影响因素方面,对上面的结果进行进一步的筛选。

    表2列出了主要干扰因素对光纤、泄漏电缆和地音探测器埋入地下使用时的影响情况。从中可以看出,泄漏电缆—光纤探测和泄漏电缆—地音探测的组合在抗影响因素方面都具有较好的互补性,不易同时失效。相对而言,泄漏电缆—地音探测的组合效果在一定程度上优于泄漏电缆—光纤探测的组合。对于泄漏电缆—光纤探测,一方面,灵敏度调节不当时,小动物会造成泄漏电缆探测器与光纤探测器的同时误报;另一方面,当泄漏电缆探测器受到电磁干扰时,若入侵者距离光纤探测器的距离较远而且爬行,对光纤产生的压强不足以触发报警时,这种组合方式可能失效。虽然也可以通过技术调节减小误报率,但泄漏电缆探测器与地音探测器的组合就不存在以上两方面的问题。


    表3列出了主要干扰因素对泄漏电缆、振动电缆和电场感应或探测器埋入墙体内使用时的影响情况。从中可以看出,泄漏电缆一振动电缆探测的组合在抗影响因素方面的互补性较好。而电场感应一振动电缆探测器的组合在受到非太慢性质的墙体振动干扰时很可能会问时误报。因为墙体振动会触发振动电缆探测器,并且导致电场感应式探测器的场线和感应钱之间的距离变化,从而可能使电场变化也触发报警。


    表4列出了主要干扰因素对电场感应或、振动电缆和光纤探测器安装在栅栏上使用时的影响情况。从中可以看出,光纤—电场感应探测的组合方式最佳。类似围墙应用时对电场感应—振动电缆探测组合的分析;铁丝网振动干扰同样会导致两种探测器同时误报。而对振动电缆—光纤探测的组合来说,足够大的小动物翻爬铁丝网会导致振动电缆探测器被触发报警和造成足够压力使光纤断裂触发光纤探测器报警,因而产生同时误报。

    表5列出了主要干扰因素对应用于开阔周界的微波墙式和单波束被动红外探测器的影响情况。虽然从表5中的抗影响因素方面的互补性上分析,微波墙式探测器和单波未被动红外探测器的组合效果不错,但由于被动红外探测器应用于室外时受环境口素的干扰影响很大,误报率高,一般不推荐用于室外。但是,这两种探测器在实际应用时的安装高度不一致。被动红外探测器一般安装在距地面2-3m的地方,微波壤或探测器安装到该高度则会对接近地面的入侵不灵敏;微波墙式探测器安装的最佳高度是7.5-10cm],被动红外探测器安装到该高度易受小动物等的干扰而产生误报警。所以这种组合方式在如果应用于实际,防范效果并不理想。

    因此,能同时满足技术相容性和性能互补性的周界探测组合方式有:
    (1)基于地面:泄漏电缆—光纤探测、泄漏电缆—地音探测;
    (2)围墙安装:泄漏电缆—振动电缆探测;
    (3)栅栏(铁丝网)安装:光纤—电场感应探测。

    四、封装集成性研究

    双技术周界探测器是否能投入实际应用,不仅要分析两种探测技术在性能上的互补性和技术上的相容性;还要研究在性能上互补和技术上相容的两种周界探测技术能否在结构上封装到一个产品外壳内,以便在实际应用中使用。

    (1)光纤%0线缆在$1)造工艺、材料、外径等方面有较大差异,不易封装到同一保护层内,因而泄漏电缆—光纤探测和光纤一电场感应探测的组合的封装集成性不佳。
    (2)地音探测器就是电动式振动探测器,与泄漏电缆外形差异较大,不能封装到同一壳体内。但由于地青探测器和报警控制器之间需要传输线,而泄漏电缆具有辐射和传输电磁信号的双重功能,所以可以考虑将泄漏电缆作为地音探测器的信号传输线,实现二者的集成。虽然二者不在同一外壳内,但同属于一个周界探测系统,可以看成“广义”的封装在了回一产品外壳内,也符合双技术探测器的条件。
    (3)泄漏电缆和振动电缆均属于电缆,在结构上具有一定的相似性,可以在生产制造时封装到同一聚乙烯护套内。特别是驻极作振动电缆和泄漏电缆都与普通的同轴电缆结构基本相同,具有很高的封装成功可能性。

    五、结束语

    通过上面的分析可知,泄漏电缆—振动电缆和泄漏电缆—地音可以组合成比较理想的双技术周界探测器,分别应用于围墙的防范和基于地面的周界防范。泄漏电缆—光纤探测和光纤—电场感应探测则不适合组成双技术周界探测器,但可以构成复合同界探测系统,提高周界防范系统的探测性能。当然,本文主要是从理论角度对双技术周界探测器进行了分析研究,这两种组合方式是否能用于实际的周界防范,还需要进一步的实验对其各种技术指标进行测试,检测其是否能达到实际应用的要求。”

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