摘要：目前通信、计算机、电子等科学技术的快速发展，各种智能的防盗报警系统不断的涌现。当前我国油田多、分布地方广，如何对油田进行防范成了当前需要解决的难题。本文结合激光围栏、晶盾GSM 自动感应拍照等现代科学技术，介绍一种新型的油田无人值守防盗报警系统的设计，该系统具有较强的实用价值和发展潜力。

关键词：无人值守；激光围栏；光栅；自动感应拍照

我国是石油大国也是缺油大国，每年的石油产量约2 亿吨， 但由于这些油田大都分布在野外导致盗贼有了可乘之机，造成国家巨大的损失。目前我国的油田防盗报警系统仍然存在很多的缺陷和不足，要么探测手段单一使得探测的准确率不高，误报率过高，必须配合人工巡视；要么系统价格昂贵，工程量大，受外界影响较大而且维护费用高昂。因此，如何通过现有的新技术设计出一套适合油田防盗使用的低误报率、低价格的无人值守自动防盗报警系统显得十分的重要。

一、油田防盗系统现状

由于各种类型的油田均采取了不同的保护防范措施，但效果却很不理想。目前油田所采用的防盗方法有以下几种：

（1）定时巡视油井：油田的工作人员每一个小时或半个小时巡视一次，防止盗贼和处理设备故障，但这是治标不治本的办法，偷盗分子在摸清油田生产规律后，可在两次巡视的间隙中，开车到油井从采油树上（一种采油设备），几分钟就可盗走一车原油。

（2）红外对射传感器：受外界环境影响较大，动物、鸟类、雨雾天气、扬沙、空中飞扬的落叶等都会引起误报而且误报率较高。防卫范围很窄、死角很大，效果不理想。

（3）地感应线圈：通过埋地电缆探测及泄漏电缆，这种设施对防区内流动的水和金属都会导致误报而且造价较高，工程量也很大，对整体的环境有较高要求。

（4）机械锁：在采油树上的阀门处安装机械锁，锁住阀门不让盗贼拧开，但机械锁再结实还是会被破坏，例如锰钢锁很硬， 钢锯锯不断，鎯头打不开，但微型汽割设备瞬间就可以割开这种结实的锁。

二、新防盗手段的提出

基于各种防盗手段失效的情况下，我们提出一种新的防盗手段——激光围栏。

激光围栏是一种新型的警戒装置, 可用于油田、军事重地、飞机场、监狱、水果蔬菜园、牧场、货运码头等场合, 用这个技术可建立一个无形的围栏, 这个围栏可以发现进入禁区中的一些物体, 比如人、动物、车辆等运动物体。

激光围栏可采用普通半导体激光器或红外激光器, 由于隐蔽性相当强可以使红外激光器具有不可见性。激光围栏具有很高的可靠性, 它能识别多个入侵物体, 同时还可以避免由一些小动物比如飞鸟所引起的误报。激光围栏成本低、可靠性高, 那么采用这种技术可以显著降低警戒设施的投资和保安人员的巡视费用, 更加有效的提高了警戒保卫的安全性。利用这种技术可以在采油井周围建立一个可大可小的无形围栏，将采油井围在中间，如果盗窃分子闯入了任何一个油井围栏，防盗报警系统就会自动启动。

三、新型油田无人值守防盗报警系统的设计

油田无人值守防盗报警系统采用红外激光围栏的形式，将油井包围在中间同时配备一套晶盾GSM 拍照防盗报警器。当没有异常情况发生时，激光围栏会发出正常的平安信号，但若出现激光围栏受阻的情况时，围栏会发出预警同时启动GSM 拍照防盗报警器并将入侵者的音像等资料传送到定向监控中心。油田防盗的激光围栏如图3-1 所示：

图3-1 激光围栏示意图

图3-1 中激光围栏由一个激光发生器、三个激光收发器和一个激光接收器组成，五个主要组件将油井围在中间形成“围栏” 模式。在正常状态下，激光发生器A 会发出激光，由激光收发器B 接收，再由收发器B 依次发送至C、D、E，接收器E 若能正常收到激光信号即会定时发出平安信号，若E 不能收到激光信号就会马上启动其报警系统。

3.1 激光发生控制器结构

激光发生器采用小功率半导体红外激光二极管，波长为850nm 的点状激光器，工作电流为10mA，连续工作方式寿命为三万小时，为了提高可靠性，激光二极管工作在恒流状态（而不是恒压状态），在外界环境温度变化或电源电压波动时，激光二极管仍能稳定可靠的工作。用三个激光二极器组成一个平行光线构成的光栅。平行光线的间距为10cm，整个光栅的宽度为20cm，长度可达50m。

3.2 激光接收控制器结构

激光接收控制器是一个圆柱形暗盒，里面安装一只接收激光信号的光电三极管，圆柱型接收器的激光入口处有一个滤光器，选择性的接收发射器发出的光束。对光线的频率有很强的选择性， 让有效的光线进入，而屏蔽外界的干扰信号，大大提高了接收器的信噪比，从而可靠的接收到有效信号。图3-1 中E 为此接收器。

3.3 激光收发过程

图3-2 光栅收发模组电路示意图

图3-2 中IC1、IC2、R1、R2、R3、Q1 和D1、D2、D3 构成一组激光光栅。D1、D2、D3 为激光组件（它由激光二极管和聚光器件及外壳构成）激光组件通过的电流是恒定电流约10mA。三个激光组件发出的三束光构成的一个平行光栅。激光光束射向远处，最远距离为50m， A 为起始光栅，形成第一个光栅，第一个光栅A 发出的激光，被第二个光栅B 接收后，B 随即发出三束激光发送到第三个光栅C，B 光栅受到A 光栅的控制，只有收到A 光栅的光电信号后，B 光栅才工作并发出激光。如果A 光栅被阻断或受到破坏，B 光栅收不到A 光栅信号时，B 光栅Q1、Q2 均不能导通，IC3 无工作电流，IC4 输出低电平。Q4 截止激光组件D4 、D5 、D6 不工作不发出激光，第三个光栅C 和第四个光栅D 和第二个光栅B 结构相同，第四个光栅D 发出的三束激光信号传递到第五个光栅E 接收器。

在正常情况下E 接收器源源不断的接收到激光信号，比较器IC10 同相端电平低于反相端电平，比较器输出低电平，场效应管Q 截止，继电器j1 不动作，相闭触点j1-1 未断开，平安信号通过常闭触点定时送给发迅机发出平安信号，一旦激光接收器E 收不到激光信号，比较器IC10 输出高电平继电器j1 动作，常开触点J1-2 接通，控制录音录像设备工作并控制发讯机发出各种报导的音图信号，由于此时J1-1 切断，不再发出平安信息。激光接收控制器E 电路结构如图3-3 所示：

图3-3 激光接收控制器E 电路结构示意图

3.4 晶盾GSM 自动感应拍照防盗报警器

每个油井配备一套晶盾GSM 拍照防盗报警器。该产品实现监控现场，接到启动信号后能自动拍照（如配上云台可360 度环绕拍照），当彩色图像存储后，通过GSM 无线网络将现场信息发送至监控中心，夜间里在红外照明条件下也可以拍摄，在夜间抓拍的图像效果更好。根据需要当发现入侵者时可以启动录相、录音设备，启动GSM 无线通信系统，将闯入围栏的入侵者的音像资料发送到监控中心，也可在现场启动警报器发出强度很高的光电声音信号，对盗贼进行阻吓，如果无人入侵则定时向监控中心发布平安信息。

四、新型油田无人值守防盗报警系统的特点

采用激光围栏配套GSM 防盗报警器来防止原油被盗，从而实现油田无人值守防盗报警是本设计的主要目的，这种设施有下列四个特点：

（1）采用的是红外激光光栅构成的围栏，由于激光光线的频率单一，光束能量集中不发散，发光体发出的光束照射到50m 外形成的光斑直径可小于1cm，光信号仍很强，接收时不易造成误码，由激光光栅造成的光围栏的面积可从几平方米扩大到二千平方米，所用的器材不多且成本较低因而性价比很高。

（2）GSM 无线网络到处都可接入而且收费低，系统与监控中心通过无线网络通信，不用自建网络非常经济实用。

（3）现场监测系统不怕破坏，如果系统被破坏通信终断，监控中心可及时发现并进行处理，不会让犯罪分子得逞。

（4）每天24 小时连续不断的工作，即使停电时，其备用蓄电池电源仍可支撑系统工作12 小时以上。

激光围栏引入了一个全新的应用概念，不仅仅在油田防盗方面，在机场、建筑工地和军事警戒区等都可以推广，它具有广泛的社会应用价值和基础。激光围栏配套GSM 报警器将现代化的智能围栏和高科技的通信手段融合在一起为油田防盗甚至社会的平安和和谐提供了有力的保障。

参考文献:

[1] 方大千，方亚敏，张正昌. 实用电源及报警电路详解[M]. 北京：化学工业出版社，2010.

[2] 雷雨权. 多媒体电视监控与报警系统[M]. 北京：国防工业出版社，2004.

[3] 周中艳．基于GSM 的智能防盗报警系统[J]. 建筑智能化安防科技，2006.