振动光缆在LNG厂区周界报警的应用

摘要：振动光缆能够实时监测LNG厂区边界的任何振动或震动。这些振动可能来自于非法入侵者的行为，如试图越过边界围墙或其他未经授权的活动。振动光缆能够敏锐地捕捉到这些细微的变化，并立即启动报警系统。振动光缆作为LNG厂区边界报警的重要部分，提供了高效、敏感和实时的监测手段，帮助防范潜在威胁，保障厂区的安全运行，该文就此进行研究。

关键词：振动光缆；LGN厂区；周界报警

doi：10.3969/J.ISSN.162-7274.2024.07.061

中图分类号：TN 818 文献标志码：B 文章编码：1672-7274（2024）07-0-03

The Application of Vibration Optical Cable in the Perimeter Alarm of LNG Plant Area

ZHUANG Lixian

（CNOOC Information Technology Co.， Ltd.， Shenzhen 518000， China）

Abstract： Vibration optical cables can monitor any vibration or vibration at the boundary of the LNG plant area in real time. These vibrations may come from the actions of illegal intruders， such as attempting to cross boundary walls or other unauthorized activities. The vibrating optical cable can sensitively capture these subtle changes and immediately activate the alarm system. As an important part of the LNG plant boundary alarm， vibration optical cables provide efficient， sensitive， and real-time monitoring methods to help prevent potential threats and ensure the safe operation of the plant. This article conducts research on this topic.

Keywords： vibration optical cable; LGN factory area; perimeter alarm

1 研究背景

液化天然气（LNG）因其易燃易爆的特性，决定了其安全管理中的重要性。通常情况下，LNG厂区往往建立在人口稀疏的地方，这样的选择是基于对潜在安全风险的考量，同时也是为了降低潜在的人员伤亡和财产损失。因此，LNG厂区的周界防范成为管理者极为重视的一项安全措施。LNG厂区的周界防范涉及多方面的安全措施和防范机制。首先是建立严密的安全围墙和监控系统，确保厂区的边界得到有效的隔离和管控。这可能包括高墙、栅栏、安全门等物理障碍，以及监控摄像头、红外线探测器、入侵报警系统等现代化安防设备的配置。通过多重层面的安全措施和周到的管理，最大限度地降低潜在的安全风险，确保人员和财产的安全。

振动光缆不受雷电、电磁干扰以及无线电频率的影响。这种抗干扰性使得系统在复杂多变的环境中能够持续稳定运行，保持高度可靠性。其次，振动光缆周界报警系统具备高探测率和低误报率的特点。系统对于周边环境的入侵或异常振动有高度敏感性，能够快速准确地识别潜在威胁，同时避免误报，确保对真正异常情况的快速响应。不论是在高温、低温、高湿度或者其他极端条件下，振动光缆周界报警系统都能保持良好的工作状态。振动光缆周界报警系统的故障率较低，这意味着系统能够长期稳定运行而无需频繁的维修。为此，本文对振动光缆在LNG厂区周界报警中的应用进行研究。

2 振动光缆工作原理

振动光缆系统是一种基于光学原理的安全监测系统，其基本原理涉及光纤传感技术和光学信号处理。这种系统由一根或多根光纤组成，通过利用光信号在光纤中传播的特性来监测外部环境的振动情况。这种光纤一般分为两部分：感应纤和接收纤。感应纤内部包含着光纤的核心和包层，而接收纤则负责接收和解析传感纤传来的信号。当系统工作时，光纤内部传输的光信号会受到外部环境的振动影响。这些振动会导致光纤内部的折射率发生变化，进而改变光信号的传输路径或频率。这样的变化会被感应纤捕捉到，并转化为相应的光学信号。这些变化后的光学信号会通过接收纤传输到系统的接收端，接收端内部的光学传感器会解析这些信号的变化。系统会对接收到的光学信号进行处理，根据振动对光信号的影响来识别外部环境的振动类型、强度和方向[1]。其基本原理如图1所示。

图1 振动光缆工作原理

在基本结构的基础上，可以组成振动光缆系统，如图2所示。

图2 振动光缆基本结构

如图2所示，振动光缆系统可以分为前端和后端两个主要部分。前端包括通信光缆、传感光缆、防区控制器和光终端。而后端则由防区型主机、继电器联动模块、工控机和相应的软件组成。每个组件都在系统的运行中扮演着特定的角色。前端的通信光缆负责将传感器采集到的数据传输到系统内部。这些通信光缆不仅仅传输光学信号，还可能承载着其他控制和数据传输的功能。传感光缆则是系统的核心，负责感知外部环境的振动情况，并将这些信号转换成光学信号传送到系统内部进行进一步处理。防区控制器在前端起到连接和控制传感光缆的作用，确保光学信号的有效采集和传输。光终端则是将传感器捕获的信号转化为数字信号的装置。后端的防区型主机是系统的核心控制单元，负责接收、解析和处理从前端传来的信号。继电器联动模块则根据主机的指令，控制着系统的响应动作，比如触发警报或激活其他安全机制。工控机作为数据处理和存储的中心，对传感器采集的大量数据进行处理分析，并能提供操作界面供人员交互使用。系统所需的软件包括对数据的处理、分析、存储以及对系统运行状态的监控和管理等功能。这些前端和后端的组件构成了一个完整的振动光缆系统，通过各个部分的协调配合，能够实现对周边环境振动的精准监测、数据采集、处理和响应，确保了对潜在威胁的及时感知和快速响应[2]。

3 基于振动光缆的LNG厂区周界报警系统架构

LNG（液化天然气）厂区的设计需要多方面的安全防护措施，包括防止入侵、防盗和防止破坏等。首先，针对厂区安全，多层防护是至关重要的。这包括物理防范措施，如围墙、栅栏、安全门、道路隔离等，用以限制未经授权人员或车辆的进入。此外，还可以采用智能监视和监控系统，如闭路电视（CCTV）监控、红外线传感器、智能报警设备等，对周界和重要区域进行实时监测和预警。其次，针对易燃易爆性质，智能化的系统结合监视监控与周界报警是必不可少的。这种智能系统结合了人防和技防，能够实现对厂区内外环境的全面监测。周界报警系统可以通过振动光缆、红外传感器或其他感应装置，对厂区周边进行高效监控，一旦检测到任何异常情况，能够快速触发警报，以及时应对潜在的威胁。此外，针对燃气厂区的特殊需求，应考虑采用气体检测系统，实时监测气体泄漏情况，及时发出警报并采取应对措施，以最大限度地保护人员和设施安全。总体而言，对于LNG厂区，从物理防范到智能化监控系统的应用，通过多手段的综合应用，可以提高厂区安全防范级别，降低风险，确保人员和设施的安全。其物理结构如图3所示。

图3 振动光缆LNG厂区周界报警系统物理架构

如图3所示，该系统的基本结构包含了多个关键组件，每个组件都在确保储罐区域安全方面发挥着重要作用。首先，光学振动感应系统是系统的核心部分，它利用光学原理来感知并转换外部环境的振动情况。感应光缆作为传感器的载体，被布设在储罐区域的围墙上，持续地监测着压力、振动等情况。这种系统具有高灵敏度和实时性，一旦检测到任何异常活动，即刻发出预警信号。警报信号触发后，与视频监控系统进行联动，监控摄像头立即对可能受到入侵的区域进行监视。同时，系统利用预先设置在场区的交换机传输信号，或者通过光缆传输信号以覆盖较长距离，确保警报信息快速、稳定地传送至监控中心的以太网系统。在监控中心，安全人员可立即收到警报信息，并通过全面监控平台展示的实时数据进行快速、精准的决策。系统不仅仅提供了实时监控和预警功能，还是一套集成了技防和人防的智能化安全系统。它的设计不仅仅是为了应对入侵，也考虑了各种可能的安全威胁，包括盗窃、破坏等。通过多重防线和全面监控平台的配合，系统能够及时发现、定位并响应任何潜在威胁，最大限度地保障了储罐区域的安全运行。这种系统设计的核心目标是确保在高风险环境下，能够迅速、有效地应对各种潜在威胁，保护储罐区域的安全稳定[3]。根据LGN厂区的特点，系统的基本基本架构如图4所示。

图4 振动光缆LNG厂区周界预警系统结构

振动光纤周界报警系统是由多个关键组件构成的，包括探测端和通信端，以及管理端。探测端包括多防区报警信号采集处理设备、防区分割包、终端盒和振动光缆。通信端可以采用第三方485总线模块或局域网络。管理端则包括周界报警系统软件、第三方标准报警主机平台和大型集成系统平台。周界报警系统的主要功能在于有效地探测和识别非法入侵。它具备在各种环境、气候和地貌特征下工作的能力，并能可靠地应对各种突发状况。一旦发生警情，系统会利用先进的特征分析技术对入侵信号进行分析。

报警信号采集处理设备在振动光纤周界报警系统中扮演着核心角色，其主要职责是捕获振动传感光缆因外部力量振动而产生的光信号，并对这些信号进行精确的分析和处理。这一设备能够提取信号的特征值，并通过网络传输将这些数据传送至工控机，以供进一步的深入分析和处理。设备内部采用了模块化设计，这样的设计使得维护工作变得更加简单和方便。模块化结构使得设备内部各组件可以相对独立地运作和维护，当需要维修或更换某一模块时，可以迅速而精确地进行操作，不会影响到整体系统的运行。针对工作环境中可能存在的极端寒冷情形，报警信号采集处理设备内部还配备了自加热模块。这个模块的作用是确保采集器内部的温度能够保持在一个恒定的水平。在低温环境下，这样的设施可以防止设备内部出现结冰导致性能受损，保障了设备运行稳定性。

同时，通过第三代环境智能模式分析技术，系统能够过滤和屏蔽误报信号，降低系统的误报率。此外，系统还能够迅速将报警信号传输到控制中心，并触发报警信号。它能够与现场的摄像机、广播和照明等设备联动，实现对现场情况的多方位监控和处理。这种系统不仅能够发出警报，还能够在探测到入侵情况时立即采取行动，提高了周界区域的安全保障水平，为建立周全的安全防护提供了重要支持。

4 结束语

振动光缆能够实时监测LNG厂区边界的任何振动或震动。这些振动可能来自于非法入侵者的行为，如试图越过边界围墙或其他未经授权的活动。振动光缆能够敏锐地捕捉到这些细微的变化，并立即启动报警系统。振动光缆作为LNG厂区边界报警系统的重要组成，提供了高效、敏感和实时的监测手段，可帮助防范潜在威胁，保障LNG厂区的安全运行。

参考文献

[1] 刘志伟，尚盈，王晨．基于多维空间数据融合算法的分布式光纤振动管道泄漏监测技术[J]．激光与光电子学进展，2023，3（9）：93-96．

[2] 张均伟，蓝波，黄嘉庚．基于分布式光纤传感的光缆防外破监测研究[J]．光通信研究，2022，1（5）：5-10．

[3] 牟越．分布式光纤振动传感系统在长输管道防挖掘破坏的应用[J]．石化技术，2022，29（10）：192-193．