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近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)的飛速發(fā)展，周界報(bào)警產(chǎn)品發(fā)展迅猛，逐步形成電子圍欄、振動(dòng)光纖為主流的產(chǎn)品格局。其中，振動(dòng)光纖系統(tǒng)以振動(dòng)傳感光纜作為探測(cè)傳感器，因其靈活線纜狀且無(wú)源等特點(diǎn)，特別適用于地形復(fù)雜、易燃易爆、電磁干擾大、不規(guī)則周界、防范距離長(zhǎng)、報(bào)警功能兼具美觀特性的項(xiàng)目場(chǎng)所使用，成為備受市場(chǎng)青睞的周界報(bào)警類產(chǎn)品之一。

區(qū)域型振動(dòng)光纖入侵探測(cè)器技術(shù)現(xiàn)狀分析

目前，振動(dòng)光纖產(chǎn)品主要分為區(qū)域型（防區(qū)型）振動(dòng)光纖入侵探測(cè)器和定位型振動(dòng)光纖入侵探測(cè)器兩大類，兩者在前端入侵探測(cè)原理上稍有差別，但關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展方向明顯不一。由于定位型振動(dòng)光纖入侵探測(cè)器技術(shù)尚處于探索階段，后端算法尚不完善，因此，本文著重關(guān)注已基本成熟的區(qū)域型振動(dòng)光纖入侵探測(cè)器產(chǎn)品技術(shù)。

區(qū)域型振動(dòng)光纖入侵探測(cè)器主要運(yùn)用“光彈效應(yīng)”的機(jī)理，并以極高的靈敏度探測(cè)外界的擾動(dòng)。具體來說，在無(wú)外界干擾情況下，激光信號(hào)按照有規(guī)律的傳播途徑傳輸，系統(tǒng)正常運(yùn)行；而當(dāng)外界擾動(dòng)作用在光纜上時(shí)，會(huì)引起感應(yīng)光纜中傳輸光相位、波長(zhǎng)等參量變化，而系統(tǒng)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換采集解析變化量之后得到振動(dòng)信息，從而判斷是否有入侵行為發(fā)生。

由區(qū)域型振動(dòng)光纖入侵探測(cè)器工作原理不難看出，作為探測(cè)單元，傳感光纖需兼具極高的靈敏度，則可有效探測(cè)到各類入侵行為。而實(shí)踐證明，高的靈敏度在成就產(chǎn)品的同時(shí)，部分廠家技術(shù)實(shí)力不足，也導(dǎo)致了高靈敏度與高誤報(bào)同行。當(dāng)然，部分區(qū)域型振動(dòng)光纖入侵探測(cè)器產(chǎn)品漏誤報(bào)率高是多種因素共同造成的結(jié)果。當(dāng)下如何革新技術(shù)，既保持其高靈敏度探測(cè)，又有效降低漏誤報(bào)率，成為大部分廠家有待解決的問題。

四大關(guān)鍵性因素如何解決漏誤報(bào)？

高靈敏度導(dǎo)致區(qū)域型振動(dòng)光纖入侵探測(cè)器誤報(bào)率高是技術(shù)表象，內(nèi)里實(shí)則與產(chǎn)品無(wú)法精確區(qū)分干擾信號(hào)與入侵信號(hào)相關(guān)，結(jié)合其工作原理，探測(cè)光源、光路結(jié)構(gòu)、頻譜分析、智能算法成為影響系統(tǒng)準(zhǔn)確區(qū)分信號(hào)的四大關(guān)鍵性因素，從中也可窺探緣何大部分區(qū)域型振動(dòng)光纖入侵探測(cè)器產(chǎn)品漏誤報(bào)率高的原因。

·源頭直擊區(qū)域型振動(dòng)光纖入侵探測(cè)器核心性能

實(shí)驗(yàn)證明，探測(cè)光源是決定區(qū)域型振動(dòng)光纖入侵探測(cè)器核心性能的關(guān)鍵因素之一，在源頭處收集信號(hào)時(shí)，既可精確收集完整信號(hào)又初步區(qū)分識(shí)別信號(hào)，可輔助后端更為精準(zhǔn)區(qū)分干擾信號(hào)與入侵信號(hào)。而目前，市面上絕大多數(shù)產(chǎn)品技術(shù)觀念狹隘，忽略前端產(chǎn)品選材，在前端使用普通的光源干涉，事實(shí)上，廠商前端產(chǎn)品的選材與本身的技術(shù)結(jié)合，對(duì)產(chǎn)品的性能影響有著天壤之別，一般造價(jià)幾百元的普通厘米級(jí)線寬光源，經(jīng)過干涉后光纖的相位差很小，幾乎沒有，無(wú)疑該種造價(jià)低的線寬光源根本無(wú)法收集完整信號(hào)，對(duì)敲擊、攀爬、鉆孔等入侵信號(hào)響應(yīng)也不靈敏，強(qiáng)風(fēng)暴雨環(huán)境下無(wú)法區(qū)分干擾信號(hào)和入侵信號(hào)，產(chǎn)品無(wú)法正常穩(wěn)定使用。廣拓F5系列分布式多防區(qū)振動(dòng)光纖的探測(cè)光源采用造價(jià)高的窄線寬激光光源，線寬窄，接收到的信號(hào)特征更明顯，干擾信號(hào)和入侵信號(hào)的區(qū)別更大，可明顯區(qū)分。其在源頭采集信號(hào)的同時(shí)，更注重對(duì)擾動(dòng)信息波形的識(shí)別，其相干長(zhǎng)度是普通光源的幾百倍，既延長(zhǎng)了傳感距離，又提高了信噪比，從源頭處更全面而精確地收集信號(hào)波形并分析，與智能算法共同作用極大降低了系統(tǒng)漏誤報(bào)。

·持續(xù)創(chuàng)新改良光路結(jié)構(gòu)

目前，市面上區(qū)域型（防區(qū)型）振動(dòng)光纖入侵探測(cè)器主要采用兩種光路結(jié)構(gòu)（光纖光柵已逐步被淘汰）：馬赫增德爾（M-Z）、薩格納克（Sagnac），不同的光路結(jié)構(gòu)，信號(hào)響應(yīng)靈敏度明顯不同，直接影響著產(chǎn)品可適用的安裝環(huán)境和安裝形式。另外，在周界數(shù)十公里，長(zhǎng)距離探測(cè)的末端防區(qū)，光路結(jié)構(gòu)還會(huì)影響光傳輸損耗，導(dǎo)致報(bào)警信號(hào)傳輸受損，造成漏報(bào)現(xiàn)象。當(dāng)下，上述兩種光路結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)，同樣需要揚(yáng)長(zhǎng)避短，加緊改進(jìn)創(chuàng)新。廣拓F5創(chuàng)新性改進(jìn)馬赫增德爾（M-Z）光路結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)對(duì)振動(dòng)信號(hào)響應(yīng)的靈敏度，搭配窄線寬激光光源，有效支撐F5在掛墻、嵌墻、埋地安裝環(huán)境下報(bào)警性能依然穩(wěn)定。革新性的光路探測(cè)技術(shù)，從原理上解決了環(huán)境溫度、偏振變化、相位變化不敏感帶來的干涉信號(hào)不穩(wěn)定問題，最大化降低光損耗，在長(zhǎng)距離探測(cè)的末端防區(qū)，報(bào)警信號(hào)傳輸強(qiáng)勁，不會(huì)造成漏報(bào)現(xiàn)象，且因其耐高溫、耐腐蝕，不受各種惡劣氣象環(huán)境干擾，系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性也極強(qiáng)。

·后端智能頻譜分析+智能算法強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合

振動(dòng)光纖入侵探測(cè)器安裝的環(huán)境往往極具復(fù)雜性，與人為因素、環(huán)境干擾因素相關(guān)的情況十分復(fù)雜，因此單一維度的數(shù)據(jù)絕不可能精準(zhǔn)分析出入侵與干擾信號(hào)，多維度的頻譜分析技術(shù)與智能算法是目前最為可行的處理方法。

復(fù)雜的環(huán)境下，F5首創(chuàng)全頻譜分析技術(shù)，運(yùn)用高、中、低全頻譜分析技術(shù)，從三個(gè)維度全面分析振動(dòng)信號(hào)，即便是在七級(jí)風(fēng)環(huán)境下有入侵行為，也可直觀區(qū)分入侵信號(hào)和干擾信號(hào)。具體來說，對(duì)于外界干擾（風(fēng)、雨、小動(dòng)物等）造成的振動(dòng)，在頻率域最直觀的反應(yīng)就是頻率響應(yīng)集中在低頻部分，而實(shí)際入侵動(dòng)作造成的頻率響應(yīng)集中高頻部分，再結(jié)合其它處理分析，可準(zhǔn)確識(shí)別入侵事件，提高報(bào)警準(zhǔn)確率。

結(jié)合數(shù)萬(wàn)實(shí)際案例中的信號(hào)源，F5振動(dòng)光纖系統(tǒng)模擬海量環(huán)境干擾信號(hào)特征，建立模型數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)存在風(fēng)、雨、雪、車輛經(jīng)過、小動(dòng)物等一系列可能出現(xiàn)的干擾信號(hào)時(shí)，智能算法全方位地融合多種算法，系統(tǒng)自動(dòng)匹配數(shù)據(jù)模型調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)閾值，有效區(qū)分出周邊干擾信號(hào)，辨別是否有入侵行為，極大地減少漏誤報(bào)率，這也是其它廠商在降低產(chǎn)品漏誤報(bào)率上很難實(shí)現(xiàn)的客觀技術(shù)實(shí)力因素。

表1 F5與其它區(qū)域型光纖振動(dòng)入侵探測(cè)器產(chǎn)品對(duì)比

不可否認(rèn)，區(qū)域型振動(dòng)光纖入侵探測(cè)器因其無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，極具實(shí)用價(jià)值和推廣前景，然區(qū)域型振動(dòng)光纖入侵探測(cè)器產(chǎn)品技術(shù)也需持續(xù)升級(jí)和突破，F5從前端探測(cè)傳感器到后端智能算法，在各個(gè)關(guān)鍵因素上逐一突破，既保留了振動(dòng)光纖入侵探測(cè)器的高靈敏度探測(cè)，又將漏誤報(bào)率降到最低，無(wú)疑改善了用戶體驗(yàn)，擴(kuò)大了產(chǎn)品應(yīng)用市場(chǎng)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，面向未來城市建設(shè)，兩大類光纖振動(dòng)入侵探測(cè)器產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程都將逐步加快，運(yùn)用場(chǎng)所也將不斷完善，市場(chǎng)需求對(duì)產(chǎn)品功能和穩(wěn)定性提出了更高的要求，比如實(shí)現(xiàn)更大的檢測(cè)范圍、更高的響應(yīng)帶寬、搭載更多的防區(qū)、防區(qū)定位更為準(zhǔn)確等，有望振動(dòng)光纖廠家持續(xù)不斷探索。

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