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第六届中国民用机场安全(安保)大会安防黑科技盘点-世界领先的激光声振动传感技术,助力机场周界安全

随着公共交通事业的快速发展,飞机出行已经成为人们方便快捷旅行的最佳选择,机场也成为倍受关注的公共场所。而机场作为一个主要交通枢纽的公共场所,公共安全显得尤为重要。由于机场进出口都采取了大量密集的防范措施,如人脸识别、探头监控、X光机扫描、人工搜检等,很大程度防范了危险事件的发生,但是在机场广阔的周界,由于不可能采取如此密集的防范措施导致一系列危险事件在机场周界时有发生,警醒了人们对其安全认识的重要性。如何利用现代安防科学技术手段,对机场周界进行地上、地下全方位防护,并具有准确及时报警、可视化以及智能联动能力,从而让危险事件在机场周界杜绝,是长期以来困扰着安防厂商和集成商、机场用户的难题。中通胜安(北京)轨道交通科技有限公司(以下简称中通胜安)通过对机场周界的现场考察了解,针对机场智能可视化监控的需求,引进了世界顶级光纤传感监测技术——英国Optasense公司激光声振动传感技术。

近日,该项技术在第六届中国民用机场安全(安保)大会期间正式亮相,并参与了由云南机场集团联合蓝盾智慧(深圳)安防咨询有限公司共同组织的芒市机场“平安机场,智慧安保”示范项目,获得了与会人员的一致认可。

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机场的周界防范系统主要用于飞行区的围界,首先系统不能对飞机起飞和降落过程中的通信联络产生干扰,必须与飞行区的视频监控系统密切配合,当边界受到入侵、破坏,系统发生报警时,能同时利用视频监控看到报警边界的情况,帮助及时处理问题。同时,由于飞行区围界远离候机楼和停机坪,夜间很暗,为此,系统还应与围界处的照明系统或者喇叭系统进行联动,以保证必要的照度,同时,在报警的同时打开灯光对入侵者也是一种威慑。随着安全信息技术的发展,传统的监控设备由于受恶劣气候影响能力差、解晰度低、能耗高、漏报高、误报高等问题已经不能满足周界大面积防范需求,激光声振动传感技术刚好可以有效满足上述需求。

据了解,该技术用一套光纤传感监测系统便能监测50公里左右的区域,由于采用激光及纳米感应技术,系统具有灵敏度高、稳定性好、反应迅速、误报低、不受恶劣气候影响、能地上地下兼测、能耗低、无辐射、无信号发射等特点,目前该项技术已经广泛运用于50多个国家石化、核电、机场、边界、市政、电力、轨道交通等多个行业的周界安防、石油勘探、灾害预警等领域。

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中通胜安还在该项技术的基础上与天津大学光研所合作开发了摄像头联动系统,实现了一整套全面的解决方案即DAS光纤传感可视化报警监测系统。

激光声振动传感技术技术优越性

据了解,Optasense公司声振动产品所有世界领先的八大优势:

1、全信息分段处理“瀑布图”技术

激光打入光纤后,Optasense公司运用精密的解析硬件能将信息分段(分10米甚至5米)处理并在软件处理上以“瀑布图”形式显示出来,这种处理技术是对激光瑞利反射带回信息的全处理,因此能对一根光纤同时发生多种扰动全记录。

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(Optasense公司安防界面及瀑布图、分段水平线图)

2、算法抓取扰动技术

Optasense公司运用算法对20多种典型的扰动如人员靠近、车辆靠近、人工挖掘、机械挖掘等建立数学模型,能精准识别,大大降低了误报率。

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(Optasense公司算法抓取扰动图形)

3、声呐大数据比对分析

Optasense公司从上世纪80年代就开始各类光纤监测到的声振动信息采集,即今已建立了近10亿条声振动信息大数据库,对于光纤采集的即时信息只需与大数据库比对就能精准飞速识别,做到纳秒感应0.1秒识别,这点对于追踪高速运动的物体尤为重要。   

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(Optasense公司同时抓取2列列车运行速度、轨迹图)

4、强大的平台联动技术

Optasense公司工程技术人员在产品设计伊始就设计了与其它系统如摄像、移动通讯、无人机、耳机监听等联动的平台功能,Optasense公司光纤传感监测到的信息能通过与摄像系统联动进行进一步确认,能通过耳机监听进一步确认,也能通过网络通讯设置发送到用户手机或移动通讯设备上。  

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 (Optasense公司强大的平台功能)

5、细腻的软件控制系统

Optasense公司软件界面能让客户通过卫星定位清晰看到光纤布防的整个周界,能通过颜色标定区分不同区域特点甚至能屏蔽不必要监测区域降低误报率,通过多种图标精准显示扰动类型以及扰动地点,通过即时记录表显示及记录所有扰动以及发生时间、地点、类型、次数、速度等,通过瀑布图显示扰动频率、速度及幅度,通过频谱图显示扰动的激光波形变化,从而让客户对于各种周界扰动的细微特征一目了然。

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(一次典型挖掘产生的各种图形、波形)

6、对扰动点监听技术

Optasense公司光纤传感技术还融合了声呐探测技术,光纤所到之处不但像人的神经一样能感应外界的振动,还像一个串联了无数个麦克风的音响系统,能10米分段监听外界的声音。一般的民用精度下能听到发生扰动处效大的声音,如汽车、机械、枪炮声等,在科研精度下能监听光纤埋设处5米内的人员讲话声,关于这一点在斯坦福大学做的5英里光纤周界就能很好的测试。   

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(Optasense公司在斯坦福大学的测试堪称完美)

7. 地震监测技术

Optasense公司光纤传感技术对地震具有一定的探测能力,于2015年7月曾经探测到土耳其沙漠里氏3.8级地震,现在是美国加州地质局的重要地震监测合作伙伴。

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(Optasense对当次地震的记录)

8. 石油勘探技术

Optasense公司光纤传感具有世界独到的石油勘探技术,预埋到地下能探测20米的地下有没有石油流动,正因为如此壳牌、BP、美孚等石油公司是Optasense光纤传感的战略合作伙伴。

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(Optasense与BP合作的长距离石油勘探项目)

具体方案设计思路与目标

机场及其周界安防设计思想应该从“周遭监测中心管理、24小时全天候全方位无死角无盲区监测、可监听可视化自动报警自动驱离以及多功能监测”切入。

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所有的安防系统都基于中心控制平台进行管理,这是安防系统发展的趋势,也是最适合航空基地安防系统的管理方式。中心管理控制平台首先是对各系统的信息进行收集、汇总,掌握现场情况,由控制中心人员对紧急情况进行处理,合理分配资源,进行处理。基于中心管理机制,提高安防系统的效率,有效防止意外事件的发生,因此安防系统的核心是“中心管理”。DAS光纤传感可视化报警监测系统中心控制很简单,主要由集成了激光发射器、检波器、数据处理器的大小如电脑机箱的I/O处理器以及一台手提台式电脑+液晶显示屏构成,电脑软件能将光纤围绕的周界用GPS卫星定位图显示出来,任何侦测到的危险事件如人员靠近、人工挖掘、车辆靠近、机械挖掘、人员攀爬、偷盗等都能以算法锁定从而避免误报、以图形定位显示并且报警,联动摄像头系统,一旦光纤系统报警电脑软件控制系统就能驱动摄像头照射报警点并分屏显示该报警点情况。安保人员只需通过报警图形及摄像头显示情况很快判断是那种程度的危险,从而采取相应措施如喇叭喊话、探照灯直射驱离或者派人前往处理等,真正做到“周遭监测,中心管理”。 

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(与摄像头系统联动后可监听、可视化监控)

“24小时全天候全方位无死角无盲区监测”要做到这点就需要先进的光纤传感技术,该技术利用激光在光纤中产生全反射传播探测光纤本身以及光纤分子对外界元素的反应来工作的,光纤分子直径是纳米级,光纤分子对外的反应是纳秒级,因此光纤传感是真正的纳米科技对外界反应极为灵敏;其次它状态稳定受外界干扰小,这是由于激光及光纤分子对外界电场、磁场、酸碱等变化不受影响非常稳定决定的,它的工作也不受雨雪雾霜的影响。第三,它的监测距离长,一台设备能监测五十公里,多台联动能监测成千上万公里;同时,属于连续无死角监测,光纤就像一根人的神经一样,它身上每个点都是传感器都能对外连续反应,没有断点盲区;而且系统结构简单,施工、维护方便,除了监控室里输入输出分析解调器(相当于电脑主机)及显示屏以及光纤终端器外,外围设备只是一根小小的光纤埋在地里就可测地面人车靠近、地下挖掘地洞、空中低空飞行器或绑在栅栏上就可测人畜攀爬翻越,达到地下、地面、围栏、空中四维监测的效果。此外,产品是绿色环保科技,对外无辐射无污染,所需电力很小每小时只有几十瓦的能耗因而节约能源;光纤不会疲劳,只要有小功率电源维持激光器运转就能24小时不间断工作。最为特别的是,即使有人切断光纤,控制系统也能立即定位切断点。

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(DAS某次光纤断裂后界面图像)

“可监听可视化自动报警自动驱离监测”则需要光纤传感与红外摄像头系统以及照射、喇叭喝止系统联动。为此,中通胜安与天津大学光纤传感研究所合作开发的光纤传感驱动系统,该系统能与国内大多数摄像头系统联动,能很好的做到光纤报警后、驱动摄像头联动直拍报警点,再经监管中心安保人员对该点通过DAS系统监听确认(DAS光纤传感可视化报警监测系统能监听预埋光纤附近20米内的声音)。如果真是危险事件可开启该报警点喇叭喊话或者探照灯直射驱离。

实现了光纤传感百分之百报警、远红外探头联动查明争相,喇叭、照射系统发出威慑驱离的高科技智能可视化周界安防系统。同时,可听可视化功能的实现也极大的减低了误报风险。

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(DAS中心监测图像显示)  

“多功能监测”光纤传感作为一门新兴的遥感监测技术相对于当前的遥感监测手段有着很多的技术特点。

首先它探测十分灵敏并且可探测元素多,无需接触就能探测与光纤相隔一定范围内的外界应变、温度、振动、压力、速度等20多种物理元素,这是目前所有其他的遥感监测手段无法比拟的。

在机场周界,DAS光纤传感能用算法分析加声呐比对方法精准的识别人员靠近、人工挖掘、车辆靠近、机械挖掘、枪炮声、爆炸及低空航空器靠近等典型外界危险事件,也能对偷盗、破坏、攀爬栅栏设施迅速识别,形成地下、地上、围栏甚至空中立体监测网,还能对山体滑坡、落石、地陷甚至地震进行一定监测。如果在光纤终端辅以其它光纤传感探测手段则还能对起火、温度变化、地面微变等进行监测。所以,在多功能监测方面,光纤传感有着现有监控手段无法比拟的优势。 

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(DAS能用算法精准识别的典型周界入侵危险避免误报)

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(DAS监测到的美国怀俄明州风峡谷山体滑坡)

综上可知,中通胜安引进的DAS光纤传感可视化报警监测系统光纤传感技术能为机场安防带来具有“周遭监测中心管理、24小时全天候全方位无死角无盲区监测、可监听可视化自动报警自动驱离以及多功能监测”的世界领先智能安防监控系统,让我国机场安防部门“胜在先感,安于预防”。

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