振动光纤周界报警系统方案

光纤是一种常用的通讯传导媒介，在5G技术迅速发展的时代，光纤在物联网技术及社会安防变得越来越重要。光纤工作环境的影响可能会直接影响光纤功能的实现。因此对光纤振动的探测，特别是发生破坏性事件时，进行入侵信号报警对光纤的使用是必要。但是各种入侵信号的相似性以及复杂性，使振动信号的检测与分类报警有相当的困难，如何将各种入侵信号进行准确识别，降低误报率，是光纤振动探测系统入侵信号检测首先要解决的技术难题。

光纤振动传感器一般使用在周界安防领域，典型应用场所包括 ：博物馆、体育场馆、国防通讯光缆、通信基站、飞机场、火车站、铁路沿线、油气管道等。

光纤既是传感器又是传输通道，与传统电学传感器相比，光纤传感器具有测量精度高、抗电磁干扰强、材质轻便、通道安全性好、测量距离远、连续分布式测量等优点。将探测光纤埋设或敷设在被监测结构中，通过光信号获得该结构体的温度、应力、应变等多种物理信息，从而实现异常状况的实时监测。

整个系统由分布式光纤振动传感监测主机、解析主机以及防外破监测系统平台组成，主机设备全部安装在变电站通信室的同一屏柜内。监测主机利用管道内已铺设含通信业务光缆内的 1 芯空余单模光纤，即可实现同沟敷设高压电缆沿线外破隐患的全天候监测，不需再重新敷设 1 条多模光纤用于传输和传感振动信号。

1、线路沿途免安装，取通信光缆中的 1 芯空余光纤作为传感和传输通道接入监测主机;

2、全线施工无盲点，实现全线高压电缆的外力破坏监测;

3、系统架构简单，仅需在变电站通信室内安装监测主机和解析主机，无需在线路上安装任何额外的传感器;

4、完善的预警体系，光缆附近有正在作业的大型机械时，系统即发出预警，并根据不同阈值设定区分告警级别，若大型机械在光缆附近行进或与光缆路由短时相交，系统仅进行外破隐患事件记录，而不发出预警短信;

5、可识别破碎机、挖掘机、顶管机、勘探机、打桩机、手持机械 ( 风镐等) 及井下穿管作业的振动信号，大型施工机械行进与作业信号可被精准区分。

振动光纤电缆防破坏监测预警系统的后台软件界面展示内容主要包括光缆路径图和事件信息。光缆路径图为系统标定的光缆路由和标记外力破坏事件等级以及具体位置; 事件信息为相应外破事件的详细信息列表，包括历史事件信息查询、统计分析等功能。

系统利用采集信号参数值 ( 频率、幅值、区间等) 与统计学方法相结合的方式建立智能识别分析模型。首先通过判断信号幅值，过滤出强度比较大的信号，这些信号可能由大型机械施工的外力破坏事件引起; 然后通过对上述可能存在外破隐患的信号进行频谱和信号宽度分析，根据频域信号的特征，以及与历史信号特征对比，对信号分类; 最后对已完成分类的信号，即为识别过程已经完成，对于未能够识别的信号，可进一步通过统计特征值分析，得到信号类别。系统规划通过内网或外网布置该展示平台，以电力内网展示平台为例，在变电站通信室安装主机设备后，通过站内综合数据网连接，即可实现电力监控中心的WEB 网页访问防外破监测预警系统平台，查看外破隐患详细信息。

同时通过在系统通信模块上配置专网卡，即可向该防外破监测系统使用班组的运维人员手机发送预告警短信，运维人员根据告警级别给出处理办法。该系统不仅实现了全线高压电缆的状态监测，也起到了外破预警作用，有利于及时掌握高压电缆是否遭受外破以及危险级别。

基于分布式光纤振动传感的高压电缆防外破监测预警系统能够准确识别高压电缆是否遭受外力破坏并定位其位置点，同时通过模式识别可判断其外力破坏隐患类型和级别，能够实现提前预警高压电缆外破事件。

振动光纤电缆防破坏监测预警系统系统利用 Φ－OTDR技术可实现外破振动信号的精准定位，能根据识别结果分等级进行预告警，尽可能避免短时无效事件的误告警，形成了完善的外破信息可视可控。通过应用该系统，高压电缆线路运维人员在日常巡视的基础上，增加了全天候高压电缆线路状态的特殊监测手段，运维管理人员可依据系统提示的预告警信息级别做出决策，并快速抵达现场进行安全排查或通知现场人员停止破坏性施工，有效提高了防外破效率，在一定程度上也提升了高压电缆的运维管理水平。随着城市更新改造及城区范围的扩张，架空线路改造为高压电缆的需求越来越大，与此同时，市政工程施工改造也逐年增多，高压电缆遭受外破的环境愈加恶劣，针对特定情况应用有效的高压电缆防外破监测预警很关键。