激光探测技术在入侵报警领域的应用及未来趋势探讨-防爆触摸屏

  入侵报警系统是指运用各类探测技术对防范区域内的非法入侵行为进行及时威慑、报警的系统,在各种安防项目的周界、入口等场景中应用广泛,入侵报警系统主要是由前端探测设备、传输设备、控制设备以及平台等组成。目前,在入侵报警领域,常见的报警系统主要包括脉冲式电子围栏系统、张力式围栏系统、雷达探测系统、对射式红外探测系统、互射式红外光栅系统、振动光纤报警系统、激光探测报警系统等。各类入侵报警系统都有着各自的特点和优势,也能够在不同的应用领域发挥各自的作用以实现入侵报警的目的。本文我们主要着眼于激光探测技术,探讨其在入侵报警领域的应用现状以及未来的技术发展趋势。

  一、关于激光探测技术

  在传统的入侵报警应用中,常规采用红外光线作为探测源探测人或者物体信号。常见的红外对射、红外光栅等设备通过利用红外发光二极管发射的红外射线,经过光学透镜做聚焦处理,光线再由接收端的光敏晶体管接收,当人或者物体遮挡红外光束时触发报警机制,报警信号上报报警主机和平台,完成整个报警探测过程。红外线是一种不可见光,其从红外探测设备的发射端投射出来后会扩散,且信号会随着探测距离的增加逐步衰减,因此探测距离会有一定的约束。在实际的应用中,红外光线作为探测源还会受到温度变化、障碍物体、设备安装位置等外部环境的影响,导致存在一定的误报情况。当然,随着各大入侵报警企业在技术方面的逐步突破,红外探测设备在传输距离以及误报方面都有了很大的改善。

  步入21世纪,层出不穷的高新科技逐步渗透各行各业,安防报警行业也得益于新技术的推进迎来更大的技术革新与发展。激光技术作为我国重要的战略支撑技术,早在军工、医疗、工业、能源等领域都有着深入的应用,且发挥着重要作用,由于其光源具备方向性好、亮度高、单色性好、相干性好等优势,因此也被应用在入侵报警领域。

  当前,将激光作为探测光源的入侵报警产品主要是激光对射,由于激光光源的方向性好,也就意味着发射出去的光线更精确、探测的稳定性更好,在长距离的探测中也能实现更好的探测精度,因此相较于其他探测方式而言,激光探测能够实现远距离、高稳定性的探测。

  1.激光波长

  常规应用中的激光对射可以根据不同的激光波长分为可见激光探测和非可见激光探测,非可见激光是指波长为980nm的激光光源,是一种红外激光,由于波长更长所以它的穿透力会更好,对雾、雨、雪等环境的抗干扰能力更强,这种光为非可见光。当然,也有采用可见光的激光对射,这里的可见光指的是激光波长为660nm(人眼可以区分的激光波长在400nm-700nm之间)的激光光源,是一种肉眼可见的红色激光,它的方向性更好、探测更加精准,而且在对光中能够更加得心应手。

  2.激光安全等级

  在入侵报警领域的应用中,激光的波长对于设备前期的对光调试以及后期探测的抗干扰性能都会有一定的影响。除此之外,激光还有安全等级的分类,为了防止激光对使用者产生伤害,激光的安全等级在国际上也有一些标准,如IEC(国际电工委员会标准)中的60825-1部分;美国FDA(CDRH)中21CFR中Part1040.10部分。在IEC60825-1标准中,就根据激光的波长以及其最大的输出激光功率的不同,将其归类为四大安全等级和数个细分级别如图1所示。

  可以看出,其中CLASS1为最高安全级别,在任何条件下采用该级别激光光源的设备,眼睛都不会受到有危害的光学辐射。将激光作为探测源的激光红外对射就采用的是CLASS1等级的激光光源,无论是在对光环节还是工作状态,其发射出的激光都不会对人眼产生有危害的光学辐射。

  3.激光发散角度

  激光光源在发射时为了抑制激光本身的漂移(激光在直接发射时,也就是没有发散角度时,会受到风吹、地面振动等因素的影响,激光发射到距离比较远的地方时会产生较大范围的光斑漂移,不仅容易误报,还会影响对光效率)必须要调节设备的发散角度,增加探测的稳定性和可靠性。尤其是在激光对射这种对射式的设备中,发射出去的光产生的光斑越大,会遮挡或者覆盖相邻光束,不仅会增加对光的难度,在报警探测中也会产生干扰,增加误报的可能,当光束越多时,其对光难度越大,运行时更容易产生串光问题。针对激光的特性,艾礼安激光对射研发团队进行了深度开发,采用了多核高速CPU作为核心处理单元,多线程同时对激光信号进行采集,再通过算法解码来分析接收到的激光频率是否是有效频率,从而做到每个光束都有唯一频率。这就是将变频技术应用到激光对射中,将每一对激光光束都设置为相同的频率,对光时只用找准相同的频率便能快速对光,后期在运行探测时也能降低光束间相互干扰引起的误报或漏报。

  4.激光滤光片

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