JP4748981B2 - Intrusion detection sensor and intrusion detection system - Google Patents

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Description

本発明は、光ファイバー検知センサーによって建物や敷地内への侵入を検知する侵入検知センサー、およびこの侵入検知センサーを利用した侵入検知システムに関する。   The present invention relates to an intrusion detection sensor that detects an intrusion into a building or site using an optical fiber detection sensor, and an intrusion detection system using the intrusion detection sensor.

近年、空港、港湾、防衛施設やその他の重要施設におけるテロや不法侵入に対するセキュリティに関心がもたれており、建物や敷地内への侵入を検知する侵入検知装置や侵入検知システムが種々提案され、実施もされている。   In recent years, there has been an interest in security against terrorism and illegal intrusions at airports, harbors, defense facilities and other important facilities, and various intrusion detection devices and intrusion detection systems that detect intrusions into buildings and sites have been proposed and implemented. It has also been.

この種の装置、システムに使用される検知センサーには、振動センサー、赤外線遮断センサー、電界センサー、機械的なテンションセンサー、監視モニタによる監視画像の状態変異センサーが知られている。さらに、光ファイバーを利用した光ファイバーセンサーが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
検知センサーと連携させる監視システムとしては、ITVカメラによる画像での記録と遠隔モニタ、さらには画像解析を行う方式、警報器による警報発生と無線通報する方式などが知られている。
As detection sensors used in this type of apparatus and system, there are known vibration sensors, infrared cut-off sensors, electric field sensors, mechanical tension sensors, and state variation sensors for monitoring images by monitoring monitors. Furthermore, an optical fiber sensor using an optical fiber has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
As a monitoring system linked with a detection sensor, there are known a system for recording an image by an ITV camera and a remote monitor, a system for performing image analysis, a system for generating an alarm by an alarm device, and a radio report.

上記の文献1による検知センサーは、光ファイバーから発射させる光信号が検知対象で反射されるか否か(検知対象が所定位置にあるか否か)を反射光の有無として検知する。このため、広域の検知対象敷地に多数の検知箇所(検知ポイント)を設け、監視室等で一括監視しようとすると、監視室等から膨大な本数および長さをもつ光ファイバーを敷設することが必要となる。   The detection sensor according to Document 1 detects whether the optical signal emitted from the optical fiber is reflected by the detection target (whether the detection target is at a predetermined position) as the presence or absence of reflected light. For this reason, if a large number of detection points (detection points) are set up in a wide area to be detected and an attempt is made to monitor in a monitoring room, etc., it is necessary to install an optical fiber having a huge number and length from the monitoring room. Become.

光ファイバーを利用した他の検知センサーとして、FBG(ファイバー・ブラッグ・グレーティング)方式による光ファイバー検知センサー、およびOTDR(オプティカル・タイム・ドメイン・レフレクトメトリー)方式による光ファイバー検知センサーがある。   As other detection sensors using an optical fiber, there are an optical fiber detection sensor based on an FBG (fiber Bragg grating) system and an optical fiber detection sensor based on an OTDR (optical time domain reflectometry) system.

図7は、FBG方式による光ファイバー式検知センサーを原理的に説明するものである。同図に示すように、光ファイバー100の長さ方向に一定間隔でファイバーガラスの屈折率が異なるグレーティング部(FBG)101を設ける。グレーティング部101は、光パルス発生器102から入射されたパルス光のうち、間隔λLの2倍の波長成分のみを共振反射させる。この反射光は、グレーティング部101の伸び歪み量に比例して波長がシフトすることを利用し、この反射光をハーフミラー103で導出し、さらに狭帯域可変フィルタ104を通して光検出器105で検知することで、波長シフト(周波数シフト)の度合いから光ファイバーの伸び歪み量が一定値を越えたか否かを検知することができる。この検知がなされたときは、当該グレーティング部101の位置を侵入箇所として識別することができる。   FIG. 7 illustrates in principle an optical fiber type detection sensor based on the FBG method. As shown in the figure, grating portions (FBG) 101 having different refractive indexes of fiber glass are provided at regular intervals in the length direction of the optical fiber 100. The grating unit 101 resonantly reflects only the wavelength component twice the interval λL in the pulsed light incident from the optical pulse generator 102. This reflected light utilizes the fact that the wavelength shifts in proportion to the amount of elongation distortion of the grating unit 101, and this reflected light is derived by the half mirror 103 and further detected by the photodetector 105 through the narrow-band variable filter 104. Thus, it is possible to detect whether or not the elongation distortion amount of the optical fiber exceeds a certain value from the degree of wavelength shift (frequency shift). When this detection is made, the position of the grating unit 101 can be identified as an intrusion location.

図8は、OTDR方式による光ファイバー式検知センサーを原理的に説明するものである。光ファイバーは、その内部に光屈折率の異なる部分が存在し、この部分を光が通過するときに屈折率の違いにより光が屈折、散乱され、入射光と同じ波長の光が入射端に反射されてくる。OTDR方式の検知センサーは、このレーリ散乱光を利用し、光パルス発生器106から光ファイバー107に入射し、レーリ散乱光をハーフミラー108で導出し、光検出器109で受光し、この光の量や反射時間から光ファイバーの歪みや変位さらには断線位置を検知することができる。   FIG. 8 illustrates in principle an optical fiber type detection sensor based on the OTDR method. An optical fiber has a portion with a different optical refractive index inside, and when the light passes through this portion, the light is refracted and scattered due to the difference in refractive index, and light having the same wavelength as the incident light is reflected to the incident end. Come. The OTDR detection sensor uses this Rayleigh scattered light, enters the optical fiber 107 from the optical pulse generator 106, derives the Rayleigh scattered light by the half mirror 108, receives it by the photodetector 109, and the amount of this light Further, it is possible to detect the distortion and displacement of the optical fiber and the position of the disconnection from the reflection time.

上記のFBG方式による光ファイバー検知センサーやOTDR方式による光ファイバー検知センサーを利用した侵入検知装置では、光ファイバーを検知対象とする敷地や施設のフェンスや塀に沿って敷設しておくことで侵入検知が可能となる。特に、FBG方式による光ファイバー検知センサーでは、反射波長の異なる複数のFBGを1本の光ファイバーのコア部に組み込んでおくことで、多数箇所の同時侵入検知が可能となり、特許文献1の方式に比べて光ファイバーの必要敷設本数を十数分の1に減らすことができる。
特開2001−296111
Intrusion detection devices using the above-mentioned FBG optical fiber detection sensor and OTDR optical fiber detection sensor enable intrusion detection by laying along the fence or fence of the site or facility where the optical fiber is to be detected. Become. In particular, in the optical fiber detection sensor based on the FBG method, by incorporating a plurality of FBGs having different reflection wavelengths into the core portion of one optical fiber, simultaneous intrusion detection at a large number of locations becomes possible, compared with the method of Patent Document 1. The required number of optical fibers can be reduced to one-tenth.
JP 2001-296111 A

前記のように、FBG方式やOTDR方式による光ファイバー検知センサーを利用した侵入検知装置やシステムでは、1本の光ファイバーによって複数箇所での侵入検知が可能となる。また、光ファイバーによる検知センサーは、耐EMI、耐候性、メンテナンスフリーなどで他の検知センサーに比べて優れており、侵入検知および監視のためのセンサーとして好適となる。   As described above, intrusion detection devices and systems that use optical fiber detection sensors based on the FBG method or the OTDR method can detect intrusions at a plurality of locations using a single optical fiber. An optical fiber detection sensor is superior to other detection sensors in terms of EMI resistance, weather resistance, maintenance-free, and the like, and is suitable as a sensor for intrusion detection and monitoring.

しかしながら、FBG方式による光ファイバー検知センサーは、以下に詳細を説明するように、1本の光ファイバーによって検知できる箇所は、最大で十数箇所に制約されるため、広域の検知対象敷地に多数の検知箇所(検知ポイント)を設定し、監視室等で一括監視しようとすると、多数本の光ファイバーの敷設が必要となってしまう。   However, as described in detail below, the FBG optical fiber detection sensor is limited to a maximum of a dozen locations that can be detected by a single optical fiber. If a (detection point) is set and monitoring is performed in a monitoring room or the like, a large number of optical fibers must be installed.

FBG方式検知センサーでは、FBGからの反射波長の波長シフトを侵入検知に利用するため、図9に示すように、光ファイバー110のコア部に適当な間隔でグレーティング部111A〜111Nを組み込み、これら各グレーティング部111A〜111Nの反射波長をλn、λn+1、λn+2、λn+3、…と互いに異なるものにしておき、検出装置112では各グレーティング部111A〜111Nの反射波について個別に弁別およびその波長シフトの有無を検出することで伸び歪みが生じたグレーティング部を検出、つまり侵入箇所を検知する。   In the FBG type detection sensor, in order to use the wavelength shift of the reflected wavelength from the FBG for intrusion detection, as shown in FIG. 9, grating portions 111A to 111N are incorporated at appropriate intervals in the core portion of the optical fiber 110, and each of these gratings is incorporated. The reflection wavelengths of the portions 111A to 111N are made different from λn, λn + 1, λn + 2, λn + 3,..., And the detection device 112 individually detects the reflected waves of the grating portions 111A to 111N and detects the presence or absence of the wavelength shift. By doing so, the grating portion where the elongation strain is generated is detected, that is, the intrusion portion is detected.

ここで、光検出器112は、例えば、反射波長の検出帯域として、1528nm〜1568nmになる比較的狭い40nmの帯域になり、この狭い帯域で多数の波長λn、λn+1、λn+2、λn+3、…の弁別および波長シフトを確実に検出するにはせいぜい十数チャンネル分しか確保できない。   Here, for example, the photodetector 112 has a relatively narrow 40 nm band of 1528 nm to 1568 nm as a detection band of the reflected wavelength, and discriminates a large number of wavelengths λn, λn + 1, λn + 2, λn + 3,. In order to reliably detect the wavelength shift, only a few dozen channels can be secured.

この検知可能なチャンネル数を増やすため、光ファイバーに入力するパルス光および反射光を広帯域にすることが考えられるが、FBGには波長の種類が異なる多数のものを必要とし、さらに光ファイバーや光検出器等には多数チャンネルの伝送帯域および弁別機能が要求され、光ファイバーや光検出器が高価なものになるし、チャンネル別の分離検出が不安定になるおそれがある。   In order to increase the number of channels that can be detected, it is conceivable that the pulsed light and reflected light input to the optical fiber have a wide band. However, the FBG requires a large number of different types of wavelengths, and further, an optical fiber and a photodetector. Etc. require a transmission band and a discrimination function of a large number of channels, optical fibers and photodetectors become expensive, and separation detection for each channel may become unstable.

同様に、OTDR方式による光ファイバー検知センサーでは、1本の光ファイバーにより多数箇所での侵入検知が可能であるが、多点検知しようとするとチャンネル別の分離検出が不安定になる。   Similarly, in the OTDR type optical fiber detection sensor, intrusion detection at a large number of locations can be performed with a single optical fiber, but separation detection for each channel becomes unstable when trying to detect multiple points.

本発明の目的は、FBG方式の検知センサーを使用して検知可能な位置を飛躍的に拡張でき、しかも比較的安価で高い安定性を有して侵入を検知できる侵入検知センサー、およびこのセンサーを利用した侵入検知システムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide an intrusion detection sensor capable of dramatically expanding the position that can be detected using an FBG type detection sensor, and that can detect an intrusion with relatively low cost and high stability. It is to provide a used intrusion detection system.

本発明は、前記の課題を解決するため、FBG方式による侵入検知センサーとして、複数種類の反射波長を呈する複数のFBGを組み込んだ少なくとも2本の光ファイバーを束ねて一本のケーブルに組み込み、検知対象範囲に沿って敷設し、かつ各光ファイバーの長さ方向で同じ位置の各FBGの反射波長が同一及び異なる組み合わせ構成とし、各光ファイバーへの光入力に対する反射波に波長シフトが生じた各FBGを検出し、当該FBGの反射波長の違いの組み合わせから侵入位置を検知するようにし、さらにこの侵入検知センサーを利用して侵入検知システムを構築するものであり、以下の構成を特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention, as an intrusion detection sensor using the FBG method, bundles at least two optical fibers incorporating a plurality of FBGs exhibiting a plurality of types of reflection wavelengths, and incorporates them into a single cable. Each FBG that is laid along the range and has the same or different combination of reflection wavelengths of the FBGs at the same position in the length direction of each optical fiber, and detects each FBG having a wavelength shift in the reflected wave with respect to the optical input to each optical fiber Then, an intrusion position is detected from a combination of differences in reflection wavelengths of the FBGs, and an intrusion detection system is constructed using the intrusion detection sensor, and is characterized by the following configuration.

(侵入検知センサーの発明)
(1)光ファイバーの長さ方向に一定間隔でファイバーガラスの屈折率が異なる複数種類のFBG(グレーティング部)を設け、この光ファイバーを検知対象範囲に沿って敷設し、前記光ファイバーへの光入力に対して前記各FBGからの反射波を導出し、この反射波のうち波長シフトを呈したFBGの位置を侵入箇所として検知するFBG方式による侵入検知センサーであって、
前記光ファイバーを少なくとも2本を束ねて一本のケーブルに組み込み、かつ各光ファイバーの長さ方向で同じ位置の各FBGの反射波長が同一及び異なる組み合わせとし、各光ファイバーへの光入力に対する反射波に波長シフトが生じた各FBG位置を検出したときに、当該FBGの反射波長の違いの組み合わせから侵入位置を検知する検知手段を設けたことを特徴とする。
(Invention of intrusion detection sensor)
(1) A plurality of types of FBGs (grating portions) having different refractive indexes of fiber glass are provided at regular intervals in the length direction of the optical fiber, and the optical fiber is laid along a detection target range to respond to light input to the optical fiber. An intrusion detection sensor based on the FBG method for deriving a reflected wave from each FBG and detecting the position of the FBG exhibiting a wavelength shift among the reflected waves as an intrusion location,
A bundle of at least two optical fibers is incorporated into a single cable, and the reflection wavelengths of the FBGs at the same position in the length direction of each optical fiber are the same and different combinations. When detecting each FBG position where a shift has occurred, a detection means for detecting an intrusion position from a combination of differences in reflection wavelengths of the FBG is provided.

(2)前記検知手段は、前記各FBGからの反射波を、各FBGが持つ反射波長を包含する帯域の光信号の光入力が発生する場合は電気信号の周波数として一括して検出し、または各FBGが持つ反射波長を個々にもつ光パルス信号の光入力が発生する場合は電気信号の周波数として選択的に検出し、各周波数信号と基準周波数信号との周波数比較によって波長シフトした各光ファイバーのFBGの位置をそれぞれパルス出力信号のタイミングの違いとして検出し、各パルス出力信号の論理和演算によって侵入位置を判定する構成にしたことを特徴とする。 (2) The detection means collectively detects a reflected wave from each FBG as an electric signal frequency when an optical input of an optical signal in a band including a reflection wavelength of each FBG is generated, or When an optical input of an optical pulse signal having an individual reflection wavelength of each FBG is generated, it is selectively detected as the frequency of the electrical signal, and the wavelength of each optical fiber shifted by comparing the frequency of each frequency signal with a reference frequency signal. The present invention is characterized in that the position of the FBG is detected as a difference in timing of each pulse output signal, and the intrusion position is determined by the logical sum operation of each pulse output signal.

(3)前記検知手段は、前記各FBGからの反射波の検出を複数回の平均値演算で求める構成にしたことを特徴とする。   (3) The detection means is characterized in that the detection of the reflected wave from each FBG is obtained by a plurality of average value calculations.

(4)前記検知手段は、複数回の侵入検知で侵入位置の判定を行うことを特徴とする。 (4) The detection means determines an intrusion position by intrusion detection a plurality of times.

(侵入検知システムの発明)
(5)複数種類の反射波長を呈する複数のFBGを組み込んだ少なくとも2本の光ファイバーを束ねて一本のケーブルに組み込み、検知対象範囲に沿って敷設し、かつ各光ファイバーの長さ方向で同じ位置の各FBGの反射波長が同一及び異なる組み合わせ構成とし、各光ファイバーへの光入力に対する反射波に波長シフトが生じた各FBGを検出し、当該FBGの反射波長の違いの組み合わせから侵入位置を検知するFBG方式の侵入検知センサーと、
監視室側に設けられ、前記侵入検知センサーからTCP/IP通信インターフェースおよび構内LANを介して侵入検知信号を取得してモニタに画面表示する侵入検知サーバと、
ITV監視システムを中枢部として監視室側に設けられ、構内LANを介して前記侵入検知センサーやITVカメラ等と連携した検知と監視のための情報入出力手段を設けた監視バックアップ設備と、
を備えたことを特徴とする。
(Invention of intrusion detection system)
(5) Bundle at least two optical fibers incorporating multiple FBGs exhibiting multiple types of reflection wavelengths into one cable, lay along the detection target range, and at the same position in the length direction of each optical fiber The reflection wavelengths of the FBGs are the same or different, and each FBG having a wavelength shift in the reflected wave with respect to the optical input to each optical fiber is detected, and the intrusion position is detected from the combination of the differences in the reflection wavelengths of the FBGs. An FBG-type intrusion detection sensor;
An intrusion detection server that is provided on the monitoring room side, acquires an intrusion detection signal from the intrusion detection sensor via a TCP / IP communication interface and a local area LAN, and displays the screen on a monitor;
A monitoring backup facility provided on the monitoring room side with the ITV monitoring system as a central part, and provided with information input / output means for detection and monitoring in cooperation with the intrusion detection sensor, ITV camera, etc. via the local area LAN;
It is provided with.

(6)前記FBG方式の侵入検知センサーは、検知対象範囲に沿って設けられるフェンスの上部に光ファイバーを張設し、フェンスの下部にはOTDR方式による光ファイバー検知センサーの光ファイバーを張設した構成を特徴とする。   (6) The FBG-type intrusion detection sensor has a configuration in which an optical fiber is stretched over the fence provided along the detection target range, and an optical fiber detection sensor of the OTDR system is stretched under the fence. And

(7)前記監視バックアップ設備は、監視室と監視現場のITVカメラとの間を前記構内LANを情報伝送手段として、IP電話、LAN端末、無線LANサテライトと無線LAN端末による内外部との通信を可能にし、さらに監視室のIP−BOXを通したインターネット通信を可能にした構成を特徴とする。   (7) The monitoring backup facility performs communication between the monitoring room and the ITV camera at the monitoring site using the local LAN as an information transmission means, and communication between the inside and outside by an IP phone, a LAN terminal, a wireless LAN satellite, and a wireless LAN terminal. Further, it is characterized by a configuration that enables Internet communication through an IP-BOX in a monitoring room.

(8)前記検知対象範囲に沿った前記光ファイバーの敷設構造は、
適当な幅と高さをもつ四角形の枠体と、この枠体で構成される平面に沿ってジグザグ(千鳥足状)に張設した光ファイバーと、前記枠体の両側枠で光ファイバーの両端を光接続する光接続函とによって構成したフェンスユニットと、
前記検知対象範囲に沿って配列させた前記各フェンスユニットのうち、隣接するフェンスユニット同士の前記光接続函の間を接続する光接続コードと、
前記光接続したフェンスユニット配列の先頭または最後尾の接続函と、前記光ファイバーに光入出力する光入出力手段との間を接続する光ファイバーとによって構成したことを特徴とする。
(8) The laying structure of the optical fiber along the detection target range is:
A rectangular frame with an appropriate width and height, an optical fiber stretched in a zigzag pattern along the plane formed by this frame, and both ends of the optical fiber are optically connected to both sides of the frame. A fence unit composed of an optical connection box
Among the fence units arranged along the detection target range, an optical connection cord that connects between the optical connection boxes of adjacent fence units, and
It is characterized by comprising a connecting box at the beginning or the end of the optically connected fence unit array and an optical fiber connecting the light input / output means for inputting / outputting light to / from the optical fiber.

(9)前記少なくとも2本の光ファイバーを束ねて一本のケーブルに組み込み、組み込んだ光ファイバーケーブルに、その長手方向に沿って合成樹脂製または金属製の刺部材を適当な間隔で取付けまたは貫通させて有刺線を構成し、この有刺線をフェンスに沿って張設した構成を特徴とする。 (9) The at least two optical fibers are bundled and incorporated into one cable, and a synthetic resin or metal piercing member is attached or penetrated at an appropriate interval along the longitudinal direction of the incorporated optical fiber cable. A barbed wire is formed, and this barbed wire is stretched along a fence.

以上のとおり、本発明による侵入検知センサーによれば、複数種類の反射波長を呈する複数のFBGを組み込んだ少なくとも2本の光ファイバーを束ねて一本のケーブルに組み込み、検知対象範囲に沿って敷設し、かつ各光ファイバーの長さ方向で同じ位置の各FBGの反射波長が同一及び異なる組み合わせ構成とし、各光ファイバーへの光入力に対する反射波に波長シフトが生じた各FBGを検出し、当該FBGの反射波長の違いの組み合わせから侵入位置を検知するようにしたため、検知可能な位置を飛躍的に拡張でき、しかも比較的安価で高い安定性を有して侵入検知ができる。 As described above, according to the intrusion detection sensor of the present invention, at least two optical fibers incorporating a plurality of FBGs exhibiting a plurality of types of reflection wavelengths are bundled and assembled into a single cable and laid along a detection target range. In addition, the reflection wavelength of each FBG at the same position in the length direction of each optical fiber has the same or different combination, and each FBG in which a wavelength shift occurs in the reflected wave with respect to the optical input to each optical fiber is detected, and the reflection of the FBG is detected. Since the intrusion position is detected from a combination of different wavelengths, the detectable position can be greatly expanded, and intrusion detection can be performed with relatively low cost and high stability.

また、本発明による侵入検知センサーを利用して侵入検知システムを構築することにより、空港、港湾、防衛施設など広域になる検知範囲が要求される場合にも光ファイバーの必要敷設本数を大幅に削減でき、システム構築のコストダウン、信頼性の向上を図ることができる。   In addition, by constructing an intrusion detection system using the intrusion detection sensor according to the present invention, the required number of installed optical fibers can be significantly reduced even when a wide detection range is required such as airports, harbors, and defense facilities. It is possible to reduce the cost of system construction and improve reliability.

また、光ファイバーの敷設構造として、フェンスユニットの配列方式とするため、システム構築の工事期間短縮等を図ることができる。   Further, since the optical fiber laying structure is the fence unit arrangement method, the construction period of system construction can be shortened.

また、少なくとも2本の光ファイバーを組み込んだ光ファイバーケーブルに、その長手方向に沿って合成樹脂製または金属製の刺部材を適当な間隔で取付けまたは貫通させて有刺線を構成するため、侵入防止と侵入検知の両機能を一括したフェンス構造を得ることができる。   In addition, since a barbed wire is constructed by attaching or penetrating a synthetic resin or metal piercing member at an appropriate interval along the longitudinal direction of an optical fiber cable incorporating at least two optical fibers, A fence structure in which both functions of intrusion detection are integrated can be obtained.

(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態を示す侵入検知センサーの構成図である。2本の光ファイバー10A,10Bは、異なる波長の反射波を得る複数種類のFBGが組み込まれ、それらが束ねられて1本のケーブルに組み込まれ、又は一体となるように処理をし、敷地の塀など侵入検知対象経路に沿って敷設される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of an intrusion detection sensor showing an embodiment of the present invention. The two optical fibers 10A and 10B are incorporated with a plurality of types of FBGs that obtain reflected waves of different wavelengths, and are bundled into a single cable, or are processed so as to be integrated into a single unit. Etc. are laid along the intrusion detection target route.

光信号発生器11は、光ファイバー10A,10Bに組み込まれた各FBGがもつ反射波長を包含する帯域の光信号を連続的または間欠的(パルス的)に発生する。ハーフミラー12A,12Bは、光信号発生器11からの光信号をそれぞれ光ファイバー10A,10Bへの光入力とし、これら光ファイバー10A,10Bの各FBGからの反射光をそれぞれ狭帯域可変フィルタ13A,13Bに光導出する。狭帯域可変フィルタ13A,13Bは、各FBGからの各反射波を一括して透過させ、これら反射波をそれぞれ光検出器14A,14Bに出力する。光検出器14A,14Bは、それぞれフィルタ13A,13Bを透過した光入力を、それと同じ周波数をもつ電気信号に一括して変換する。   The optical signal generator 11 continuously or intermittently (pulse-like) generates an optical signal in a band that includes the reflection wavelength of each FBG incorporated in the optical fibers 10A and 10B. The half mirrors 12A and 12B use the optical signals from the optical signal generator 11 as optical inputs to the optical fibers 10A and 10B, respectively, and the reflected lights from the FBGs of the optical fibers 10A and 10B to the narrow-band variable filters 13A and 13B, respectively. Deriving light. The narrow-band variable filters 13A and 13B collectively transmit the reflected waves from the FBGs and output the reflected waves to the photodetectors 14A and 14B, respectively. The photodetectors 14A and 14B collectively convert the optical inputs transmitted through the filters 13A and 13B into electric signals having the same frequency as the optical inputs.

波長シフト検出器15A,15Bは、光検出器14A,14Bに得る周波数信号と基準周波数発生器16からの基準周波数信号との周波数比較を行い、周波数シフトが発生した反射波長別のタイミングをもつパルス信号(以下、λa,λbとする)を得る。論理和演算部17は、両パルス信号λa,λbの論理和をとったパルス信号(λa OR λb)を得る。侵入位置判定部18は、パルス信号(λa OR λb)を基に反射波長がシフトしたFBGの位置、つまり侵入位置を判定し、その出力を得る。   The wavelength shift detectors 15A and 15B perform frequency comparison between the frequency signal obtained by the photodetectors 14A and 14B and the reference frequency signal from the reference frequency generator 16, and a pulse having a timing for each reflected wavelength at which the frequency shift has occurred. Signals (hereinafter referred to as λa and λb) are obtained. The OR operation unit 17 obtains a pulse signal (λa OR λb) obtained by taking the logical sum of both pulse signals λa and λb. The intrusion position determination unit 18 determines the position of the FBG whose reflection wavelength is shifted based on the pulse signal (λa OR λb), that is, the intrusion position, and obtains its output.

以上の構成になる侵入検知センサーの動作を説明する。まず、2本の光ファイバー10A,10Bは、図1に例を示すように、それぞれ8種類の反射波長λ1〜λ8を呈するFBGを昇順(または降順、もしくはランダムな順)で組み込んだものとする。但し、両光ファイバー10A,10Bの同じ位置になる各FBGの反射波長は互いに異なる組み合わせになるよう、各FBGの組み込み位置を変えている。例えば、図1では、光ファイバーの長手方向の位置P1では、一方のFBGが反射波長λ1になり、他方が反射波長λ1になる。また、位置P9では、一方のFBGが反射波長λ1になり、他方が反射波長λ2になる。   The operation of the intrusion detection sensor configured as above will be described. First, as shown in the example of FIG. 1, the two optical fibers 10A and 10B are assumed to incorporate FBGs each having eight kinds of reflection wavelengths λ1 to λ8 in ascending order (or descending order or random order). However, the installation positions of the FBGs are changed so that the reflection wavelengths of the FBGs at the same positions of the optical fibers 10A and 10B have different combinations. For example, in FIG. 1, at the position P1 in the longitudinal direction of the optical fiber, one FBG has a reflection wavelength λ1, and the other has a reflection wavelength λ1. At the position P9, one FBG has a reflection wavelength λ1, and the other has a reflection wavelength λ2.

上記の同じ位置になる各FBGの反射波長が互いに異なるものにする組み合わせは、両光ファイバー10A,10Bにそれぞれ8種類のFBGを組み込む場合、その組み合わせ数は8×8=64になる。一般式では、N種類の反射波長をもつFBGによる組み合わせは、最大で「種類数Nの二乗」にまで拡張される。   The combination in which the reflection wavelengths of the FBGs at the same position are different from each other is 8 × 8 = 64 when 8 types of FBGs are incorporated in both optical fibers 10A and 10B. In the general formula, the combination of FBGs having N kinds of reflection wavelengths is expanded to “the square of the number of kinds N” at the maximum.

このような構造をもつ一対の光ファイバー10A,10Bに対して、図2に示すように、光信号発生器11から波長λ1〜λ8を包含する帯域をもつ光信号を入射する。これにより、光ファイバー10A,10Bからの反射波は、それぞれ波長λ1〜λ8をもち、各反射波がハーフミラー12A,12Bを介してそれぞれフィルタ13A,13Bに導出され、光検出器14A,14Bで波長λ1〜λ8に対応する周波数f1〜f8をもつ信号に変換される。   As shown in FIG. 2, an optical signal having a band including wavelengths λ1 to λ8 is incident on the pair of optical fibers 10A and 10B having such a structure as shown in FIG. As a result, the reflected waves from the optical fibers 10A and 10B have wavelengths λ1 to λ8, respectively, and the reflected waves are led out to the filters 13A and 13B via the half mirrors 12A and 12B, respectively. The wavelengths are detected by the photodetectors 14A and 14B. It is converted into a signal having frequencies f1 to f8 corresponding to λ1 to λ8.

なお、同じ光ファイバーには同じ反射波長を呈するFBGが複数組み込まれるため、それぞれの同じFBGからの反射波は光ファイバー上のFBGの位置の違いによって時間的に僅かのずれを伴うが、光検出器側では同じ反射波が重畳したものとして導出することができる。   Since a plurality of FBGs having the same reflection wavelength are incorporated in the same optical fiber, reflected waves from the same FBG are slightly shifted in time due to the difference in the position of the FBG on the optical fiber. Then, it can derive | lead-out as the same reflected wave superimposed.

基準周波数発生器16はこれら周波数f1〜f8をもつ周波数信号と同じ狭帯域になる基準周波数信号を一括して発生しておき、波長シフト検出器15A,15Bは基準周波数信号と光検出器14A,14Bで周波数信号との周波数比較を行い、周波数シフトが発生した周波数信号がある場合にはそれを出力パルスのタイミングに対応付けて出力する。図2の例では、光ファイバー10Aの反射波のうち、波長λ5に波長シフトが発生し、光ファイバー10Bの反射波のうち、波長λ4に波長シフトが発生した場合を示す。   The reference frequency generator 16 collectively generates a reference frequency signal having the same narrow band as the frequency signals having these frequencies f1 to f8, and the wavelength shift detectors 15A and 15B include the reference frequency signal and the photodetectors 14A and 14A, respectively. The frequency comparison with the frequency signal is performed at 14B, and if there is a frequency signal in which a frequency shift has occurred, it is output in association with the timing of the output pulse. In the example of FIG. 2, a wavelength shift occurs at the wavelength λ5 of the reflected wave of the optical fiber 10A, and a wavelength shift occurs at the wavelength λ4 of the reflected wave of the optical fiber 10B.

これら波長シフト検出器15A,15Bの出力λa,λbを、論理和演算部17で論理和演算することで、波長シフトしたFBGの組み合わせに対応するタイミングをもつパルス信号(λa OR λb)を得、侵入位置判定部18ではλa,λbのタイミングを2進数の桁位置に対応させて十進数に変換することで、侵入位置の判定出力を得ることができる。   A logical sum operation is performed on the outputs λa and λb of these wavelength shift detectors 15A and 15B by the logical sum operation unit 17 to obtain a pulse signal (λa OR λb) having a timing corresponding to a combination of wavelength shifted FBGs. The intrusion position determination unit 18 can obtain an intrusion position determination output by converting the timing of λa and λb into a decimal number corresponding to the binary digit position.

したがって、本実施形態になる侵入検知センサーによれば、両光ファイバー10A,10Bにはそれぞれが単独で検知できる侵入位置がN箇所に制約されるものを使用して、Nの二乗になる多数箇所での侵入検知、つまりチャンネル数を飛躍的に拡張可能となり、検知箇所(検知ポイント)が多数になる場合も敷設を必要とする光ファイバーの本数を大幅に削減できる。しかも、光ファイバーに入力する光信号および反射光の信号処理は、従来と同等のN種類の波長を分離抽出できるものであればよく、光ファイバーや光検出器が高価になることはないし、安定した侵入検知ができる。   Therefore, according to the intrusion detection sensor according to the present embodiment, both optical fibers 10A and 10B are used in which the intrusion positions that can be detected independently are limited to N places, and at many places where N squares. Intrusion detection, that is, the number of channels can be dramatically expanded, and the number of optical fibers that need to be laid can be greatly reduced even when there are many detection points (detection points). In addition, the optical signal input to the optical fiber and the signal processing of the reflected light only need to be able to separate and extract N types of wavelengths equivalent to the conventional one, and the optical fiber and the photodetector do not become expensive and stable intrusion. Can be detected.

なお、本実施形態は、2本の光ファイバーを使用したセンサー構成とする場合を示すが、一層の多チャンネル化を図るには、3本以上の光ファイバーとそれらの信号処理回路を使用すれば、FBGの種類数Nの3乗以上の多点検知センサーを実現できる。   Although this embodiment shows a case where a sensor configuration using two optical fibers is used, in order to further increase the number of channels, if three or more optical fibers and their signal processing circuits are used, the FBG is used. It is possible to realize a multi-point detection sensor having the number N of the number N of 3 or more.

また、本実施形態は、反射波長λ1〜λ8に対して一括して波長シフト判定を行う構成を示すが、時分割的に判定を行うこともできる。この場合、光信号発生器11は、光ファイバー10A,10Bに組み込まれた各FBGがもつ反射波長を包含する帯域の光信号を一定周期で発生するのに代えて、個々の反射波長をもつ光パルス信号に順次切り替えて発生し、フィルタ13A,13Bおよび光検出器14A,14Bでは個々の波長に対する反射波長の周波数信号を順次取り出し、波長シフト検出器15A,15Bで波長シフトしたものを順次検出する。   Moreover, although this embodiment shows the structure which performs wavelength shift determination collectively with respect to reflection wavelength (lambda) 1- (lambda) 8, it can also determine in a time division manner. In this case, the optical signal generator 11 generates optical pulses having individual reflection wavelengths instead of generating optical signals in a band including the reflection wavelengths of the FBGs incorporated in the optical fibers 10A and 10B. The filters 13A and 13B and the photodetectors 14A and 14B sequentially extract the frequency signals of the reflected wavelengths for the individual wavelengths, and sequentially detect the wavelength shifted signals by the wavelength shift detectors 15A and 15B.

また、光検出器14A,14Bによる信号変換に際して、周波数を1/nに逓倍した低い周波数帯域のものに変換すれば、これらの後段での信号処理回路では低い周波数による簡単処理機能をもつもので済む。さらに、受光部14A,14Bによる反射波信号の検出は、複数回の受光での平均値を得ることで、光ファイバーが敷設環境(風や温度)の変化で反射波長に周波数変動や揺れを起こす場合にも、侵入検知の信頼性を高めることができる。同様に、侵入位置判定部18による判定は、波長シフトが1回発生したときに侵入検知を判定する構成に限らず、複数回の侵入検知で最終的な判定を得ることで、侵入検知の信頼性を高めることもできる。   Further, when the signal is converted by the photodetectors 14A and 14B, if the signal is converted into a low frequency band obtained by multiplying the frequency by 1 / n, the signal processing circuit in the subsequent stage has a simple processing function at a low frequency. That's it. Furthermore, the detection of the reflected wave signal by the light receiving units 14A and 14B is performed when the average value obtained by a plurality of times of light reception is obtained, and the optical fiber causes frequency fluctuations or fluctuations in the reflected wavelength due to changes in installation environment (wind or temperature). In addition, the reliability of intrusion detection can be improved. Similarly, the determination by the intrusion position determination unit 18 is not limited to the configuration in which the intrusion detection is determined when the wavelength shift occurs once, but the intrusion detection reliability is obtained by obtaining a final determination by a plurality of intrusion detections. It can also improve sex.

また、反射波の検出からその波長シフトの反射波の判定までの各部の構成は、適宜設計変更することができる。   In addition, the configuration of each part from detection of the reflected wave to determination of the reflected wave having the wavelength shift can be appropriately changed in design.

(実施形態2)
図3は、本発明の実施形態を示す侵入検知システムの全体構成図であり、敷地外周部に設置したフェンスを乗り越えようとする侵入者を検知し、さらにフェンスを破壊しようとする侵入者を検知するシステムである。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is an overall configuration diagram of an intrusion detection system showing an embodiment of the present invention, which detects an intruder trying to get over the fence installed on the outer periphery of the site and further detects an intruder trying to destroy the fence System.

フェンス20の上部にはFBG方式による光ファイバー式検知センサー用光ファイバーケーブル21を敷設する。この光ファイバーケーブル21には、それぞれ反射波長の異なる複数種類のFBGを組み込んだ光ファイバーを少なくとも2本内蔵し、実施形態1における光検知センサー方式を実現する。   An optical fiber cable 21 for an optical fiber type detection sensor based on the FBG method is laid on the fence 20. This optical fiber cable 21 incorporates at least two optical fibers each incorporating a plurality of types of FBGs having different reflection wavelengths, thereby realizing the light detection sensor system in the first embodiment.

フェンス20には、光ファイバーケーブル21の高さ位置から地面部分に亙って前記のOTDR方式による光ファイバー検知センサー用光ファイバー22を敷設する。このOTDR方式では、前記のように、複数箇所の同時検出ができないため、侵入検知エリア別にそれぞれ光ファイバーを敷設する。
各光ファイバー21と22は、1本または複数本の光ファイバーケーブルとして束ねられ、光パッチパネル23まで引き込む光伝送路としても利用する。ここで、光パッチパネル23は、外構に敷設される光ファイバーケーブルと構内光ケーブルを接続する光ケーブル用端子盤である。
The optical fiber 22 for the optical fiber detection sensor based on the OTDR method is laid on the fence 20 from the height position of the optical fiber cable 21 to the ground portion. In the OTDR method, as described above, since a plurality of locations cannot be detected simultaneously, an optical fiber is laid for each intrusion detection area.
Each of the optical fibers 21 and 22 is bundled as one or a plurality of optical fiber cables, and is also used as an optical transmission path that leads to the optical patch panel 23. Here, the optical patch panel 23 is an optical cable terminal board for connecting the optical fiber cable laid on the exterior and the local optical cable.

FBG方式の侵入検知器24は、光ファイバー21に接続され、実施形態1におけるFBG方式による光信号発生器11から侵入位置判定部18までの各検知要素を設け、侵入位置判定出力信号を得る。侵入検知器25は、光ファイバー22に接続され、OTDR方式による侵入位置判定出力信号を得る。   The FBG intrusion detector 24 is connected to the optical fiber 21 and includes detection elements from the FBG optical signal generator 11 to the intrusion position determination unit 18 in the first embodiment to obtain an intrusion position determination output signal. The intrusion detector 25 is connected to the optical fiber 22 and obtains an intrusion position determination output signal by the OTDR method.

TCP/IP通信インタフェース26は、通信ケーブル27を介して侵入検知器24、25と接続され、それぞれの侵入検知器24、25に侵入検知の判定出力が得られたときの入出力信号処理を行う。   The TCP / IP communication interface 26 is connected to the intrusion detectors 24 and 25 via the communication cable 27 and performs input / output signal processing when an intrusion detection determination output is obtained in each of the intrusion detectors 24 and 25. .

監視室に設けた侵入監視サーバ28は、構内LANを介してTCP/IP通信インタフェース26との間の情報伝送を可能にし、侵入検知器24、25との間でTCP/IP通信により侵入検知情報を取得可能にし、侵入検知情報を取得したときにはモニタ29に画面表示、すなわち侵入位置を監視員に認識させるための画面表示処理を行う。   The intrusion monitoring server 28 provided in the monitoring room enables information transmission to and from the TCP / IP communication interface 26 via the local area LAN, and intrusion detection information by TCP / IP communication with the intrusion detectors 24 and 25. When the intrusion detection information is acquired, screen display on the monitor 29, that is, screen display processing for allowing the observer to recognize the intrusion position is performed.

監視室に設けた監視バックアップ設備30は、ITV監視システムを中枢部とし、構内LANを介してFBG方式およびOTDR方式の侵入検知センサーやITVカメラ等と連携した検知と監視のための情報入出力手段を設ける。   The monitoring backup facility 30 provided in the monitoring room has an ITV monitoring system as a central part, and information input / output means for detection and monitoring in cooperation with FBG and OTDR intrusion detection sensors and ITV cameras via a local area LAN. Is provided.

例えば、ITV監視システムには、検知器24、25の検知信号(侵入位置信号も含む)をTCP/IP通信インタフェース26を通して割り込み信号として取り込み、さらに監視領域に設置するITVカメラからの監視映像信号を構内LANを通して受信し、複数台のITVモニタに警報表示とその画像表示を行う。   For example, in the ITV monitoring system, the detection signals (including the intrusion position signal) of the detectors 24 and 25 are fetched as interrupt signals through the TCP / IP communication interface 26, and further the monitoring video signal from the ITV camera installed in the monitoring area is received. Received through the local area LAN and displays alarms and their images on multiple ITV monitors.

このとき、侵入の報知と並行して、侵入を特定するために予め検知位置毎に最適な画像をモニタに表示させる。これにより、監視員には侵入に対する適確な判断をするための画像情報を与えることができる。また、侵入検知信号には検知位置情報を含ませることで、ITVカメラの撮影方向を検知位置に自動的に向け、その後の移動体追跡制御(画像解析による移動する物の特定と移動方向検出をする)で、侵入者が検知位置から移動した場合でもITVモニタの画像から外れてしまうことはない。   At this time, in parallel with the notification of the intrusion, an optimal image is previously displayed on the monitor for each detection position in order to identify the intrusion. As a result, the monitor can be provided with image information for making an accurate judgment on intrusion. Also, by including detection position information in the intrusion detection signal, the shooting direction of the ITV camera is automatically directed to the detection position, and the subsequent moving object tracking control (identification of moving objects and detection of movement direction by image analysis is performed. Therefore, even if the intruder moves from the detection position, the image is not deviated from the image on the ITV monitor.

また、ITV監視システムは、ITV操作盤のジョイスティック等の操作等で発生する操作信号を取り込み、この信号に従ってITVカメラの制御(撮影方向、ズームなど)を行うことにより、侵入の報知等に際して監視員によるITVカメラの手動操作を可能にし、より適確なモニタ画像取得を可能にする。   In addition, the ITV monitoring system takes in an operation signal generated by an operation of a joystick or the like on the ITV operation panel and controls the ITV camera (shooting direction, zoom, etc.) in accordance with this signal, so Enables manual operation of the ITV camera, and enables more accurate monitor image acquisition.

さらに、監視バックアップ設備30は、監視室と監視現場のITVカメラとの間を構内LANを情報伝送手段として、IP電話、LAN端末、無線LANサテライトと無線LAN端末による内外部との通信を可能にし、さらに監視室のIP−BOXを通したインターネット通信を可能にする。   Furthermore, the monitoring backup facility 30 enables communication between the monitoring room and the ITV camera at the monitoring site using the local LAN as an information transmission means, and communication between the inside and outside by the IP phone, the LAN terminal, the wireless LAN satellite, and the wireless LAN terminal. Furthermore, it enables Internet communication through the IP-BOX in the monitoring room.

このうち、IP電話は、監視領域の経路近くに設置した接続口にVoIP仕様の電話機をモジュラーコードで接続し、巡回監視等に際して監視室のみならず監視センターやシステム設計会社との通話を可能にし、システムメンテナンス作業でも専門技術者の支援を可能にする。同様に、LAN端末は、LAN(TCP/IP)を内蔵してIP電話の接続口へ接続することで、その場所から監視センターや警備会社等への情報の送受信を可能にする。また、無線LAN端末は、監視領域の経路近くに設置した無線LANサテライト経由で情報の送受信を可能とし、侵入検知システム本来の運用に付属したメンテンナンス情報や監視情報、計測情報の送受信に使用する。   Among these, IP telephones are connected to a connection port installed near the route of the monitoring area with a VoIP telephone using a modular cord, and it is possible to call not only the monitoring room but also the monitoring center and system design company for patrol monitoring. It also enables specialist engineers to support system maintenance work. Similarly, a LAN terminal has a built-in LAN (TCP / IP) and is connected to an IP telephone connection port, thereby enabling transmission and reception of information from the location to a monitoring center, a security company, or the like. The wireless LAN terminal can transmit and receive information via a wireless LAN satellite installed near the route of the monitoring area, and is used for transmission and reception of maintenance information, monitoring information, and measurement information attached to the original operation of the intrusion detection system.

なお、本実施形態において、光ファイバー22は、OTDR方式のものに代えて、FBG方式のものにし、光検出器もそれ用に変更したシステム構成とすることができる。この場合、光ファイバー22としては、その引き回し本数を大幅に削減できる。   In the present embodiment, the optical fiber 22 may be of the FBG system instead of the OTDR system, and the photodetector may be changed for that. In this case, the number of optical fibers 22 can be greatly reduced.

(実施形態3)
図4は、実施形態2の侵入検知システム等におけるフェンスの構造例を示す。フェンスユニット40は、適当な幅と高さをもつ四角形の枠体41と、この枠体41で構成される平面に沿ってジグザグ(千鳥足状)に張設した光ファイバー42と、枠体41の両側枠で光ファイバー42の両端を光接続する光接続函43とによって構成される。
(Embodiment 3)
FIG. 4 shows an example of a fence structure in the intrusion detection system or the like according to the second embodiment. The fence unit 40 includes a rectangular frame 41 having an appropriate width and height, an optical fiber 42 stretched zigzag (staggered) along a plane formed by the frame 41, and both sides of the frame 41. It is comprised by the optical connection box 43 which optically connects the both ends of the optical fiber 42 with a frame.

この構成になるフェンスユニット40は、工場で予め組み立て、侵入検知対象となる現地まで必要個数を運搬し、これらを敷地のフェンス土台にそって取付け固定する。そして、隣接するフェンスユニット40同士の光接続函43の間を光接続コード44で光接続する。さらに、配列フェンスユニット40の先頭または最後尾の接続函と、光ファイバー42に光入出力する光入出力装置との間を光ファイバーで接続する。   The fence unit 40 having this configuration is assembled in advance at the factory, transports the necessary number to the site to be intrusion detection, and these are attached and fixed along the fence base of the site. Then, the optical connection cords 44 are optically connected between the optical connection boxes 43 of the adjacent fence units 40. Further, the connection box at the head or tail of the array fence unit 40 and the optical input / output device that inputs / outputs light to / from the optical fiber 42 are connected by an optical fiber.

したがって、本実施形態になるフェンス構造によれば、フェンスユニット40を工場で組み立てておくことができ、現地で全構造を製作する場合に比べて、工事期間の短縮、コストダウンを図ることができ、特に光ファイバーの張設工事と動作チェックを容易にし、信頼性向上に効果的となる。   Therefore, according to the fence structure according to the present embodiment, the fence unit 40 can be assembled at the factory, and the construction period can be shortened and the cost can be reduced as compared with the case where the entire structure is manufactured locally. In particular, it facilitates optical fiber installation work and operation check, and is effective in improving reliability.

また、図5は、フェンスユニット同士の接続の変形例を示すように、複数の警戒領域A,Bを分離構成するには、フェンスユニット40同士を光接続する光接続コード44の接続経路を変更することで済む。   FIG. 5 shows a modification example of the connection between the fence units. In order to separate and configure the plurality of warning areas A and B, the connection path of the optical connection cord 44 that optically connects the fence units 40 is changed. Just do it.

(実施形態4)
図6は、実施形態1〜3等における光ファイバーケーブルの構造例を示す。この構造は、光ファイバーケーブル50には、長手方向に沿って合成樹脂製または金属製の刺部材51を適当な間隔で取付けまたは貫通させて有刺線を構成し、この有刺線をフェンスに沿って張設する。
(Embodiment 4)
FIG. 6 shows an example of the structure of an optical fiber cable in the first to third embodiments. In this structure, a synthetic resin or metal piercing member 51 is attached or penetrated at an appropriate interval along the longitudinal direction of the optical fiber cable 50 to form a barbed wire, and the barbed wire runs along the fence. To stretch.

したがって、本実施形態になる光ファイバーケーブル構造によれば、有刺線機能ももつケーブルを実現できる。特に、実施形態3で示すフェンスユニットに適用して、光ファイバーケーブルと有刺線の張設を一括して行うことができるという優れた作用効果を得ることができる。   Therefore, according to the optical fiber cable structure according to the present embodiment, a cable having a barbed wire function can be realized. In particular, when applied to the fence unit shown in Embodiment 3, it is possible to obtain an excellent effect that the optical fiber cable and the barbed wire can be stretched together.

なお、以上までの各実施形態は、敷地に設備するフェンスを乗り越えようとする侵入者を検知し、さらにフェンスを破壊しようとする侵入者を検知する侵入検知センサーさらに侵入検知システムを示すが、敷地内外に敷設される下水路用マンホールや電源/通信用ケーブルピットを介して人や動物(ネズミ等の小動物)が侵入または破壊されるのを検知するセンサーおよびシステムを構築、または検知機能を追加したシステムを構築することができる。   Each of the embodiments described above shows an intrusion detection sensor that detects an intruder trying to get over the fence installed on the site, and further detects an intruder trying to destroy the fence. Established a sensor and system that detects the intrusion or destruction of humans and animals (small animals such as mice) through manholes for sewage channels and power / communication cable pits, and added a detection function. A system can be constructed.

本発明の実施形態を示す侵入検知センサーの構成図。The block diagram of the intrusion detection sensor which shows embodiment of this invention. 図1における侵入検知センサーの動作説明図。Operation | movement explanatory drawing of the intrusion detection sensor in FIG. 本発明の実施形態を示す侵入検知システムの構成図。The block diagram of the intrusion detection system which shows embodiment of this invention. 図3におけるフェンスの実施形態を示す構成図。The block diagram which shows embodiment of the fence in FIG. 図4におけるフェンスの変形例を示す構成図。The block diagram which shows the modification of the fence in FIG. 本発明の実施形態を示す光ファイバーケーブルの構成図。The block diagram of the optical fiber cable which shows embodiment of this invention. FBG方式の検知センサーの原理的な説明図。The principle explanatory drawing of the detection sensor of a FBG system. OTDR方式の検知センサーの原理的な説明図。FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of an OTDR detection sensor. FBG方式における波長と侵入位置検出関係の説明図。Explanatory drawing of the wavelength and intrusion position detection relationship in a FBG system.

符号の説明Explanation of symbols

10A,10B 光ファイバー
11 光信号発生器
12A,12B ハーフミラー
13A,13B 狭帯域可変フィルタ
14A,14B 光検出器
15A,15B 波長シフト検出器
16 基準周波数発生器
17 論理和演算部
18 侵入位置判定部
20 フェンス
21 光ファイバーケーブル(FBG方式)
22 光ファイバーケーブル(OTDR方式)
23 光パッチパネル
24、25 侵入検知器
26 TCP/IP通信インタフェース
27 通信ケーブル
28 侵入監視サーバ
29 モニタ
30 監視バックアップ設備
40 フェンスユニット
41 枠体
42 光ファイバー
43 光接続函
50 光ファイバーケーブル
51 刺部材
10A, 10B Optical fiber 11 Optical signal generator 12A, 12B Half mirror 13A, 13B Narrow band variable filter 14A, 14B Photo detector 15A, 15B Wavelength shift detector 16 Reference frequency generator 17 OR operation section 18 Intrusion position determination section 20 Fence 21 Optical fiber cable (FBG method)
22 Optical fiber cable (OTDR system)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 23 Optical patch panel 24, 25 Intrusion detector 26 TCP / IP communication interface 27 Communication cable 28 Intrusion monitoring server 29 Monitor 30 Monitoring backup equipment 40 Fence unit 41 Frame 42 Optical fiber 43 Optical connection box 50 Optical fiber cable 51 Stitch member

Claims (9)

光ファイバーの長さ方向に一定間隔でファイバーガラスの屈折率が異なる複数種類のFBG(グレーティング部)を設け、この光ファイバーを検知対象範囲に沿って敷設し、前記光ファイバーへの光入力に対して前記各FBGからの反射波を導出し、この反射波のうち波長シフトを呈したFBGの位置を侵入箇所として検知するFBG方式による侵入検知センサーであって、
前記光ファイバーを少なくとも2本を束ねて一本のケーブルに組み込み、かつ各光ファイバーの長さ方向で同じ位置の各FBGの反射波長が、同一及び異なる組み合わせとし、各光ファイバーへの光入力に対する反射波に波長シフトが生じた各FBG位置を検出したときに、当該FBGの反射波長の違いの組み合わせから侵入位置を検知する検知手段を設けたことを特徴とする侵入検知センサー。
A plurality of types of FBGs (grating portions) having different refractive indexes of fiber glass are provided at regular intervals in the length direction of the optical fiber, and the optical fiber is laid along a detection target range. An intrusion detection sensor based on the FBG method that derives a reflected wave from the FBG and detects the position of the FBG that exhibits a wavelength shift in the reflected wave as an intrusion location,
At least two of the optical fibers are bundled into one cable, and the reflection wavelengths of the FBGs at the same position in the length direction of the optical fibers are the same and different combinations, so that the reflected waves corresponding to the light input to the optical fibers are reflected. An intrusion detection sensor provided with a detecting means for detecting an intrusion position from a combination of differences in reflection wavelengths of FBGs when detecting each FBG position where a wavelength shift has occurred.
前記検知手段は、前記各FBGからの反射波を、各FBGが持つ反射波長を包含する帯域の光信号の光入力が発生する場合は電気信号の周波数として一括して検出し、または各FBGが持つ反射波長を個々にもつ光パルス信号の光入力が発生する場合は電気信号の周波数として選択的に検出し、
各周波数信号と基準周波数信号との周波数比較によって波長シフトした各光ファイバーのFBGの位置をそれぞれパルス出力信号のタイミングの違いとして検出し、各パルス出力信号の論理和演算によって侵入位置を判定する構成にしたことを特徴とする請求項1に記載の侵入検知センサー。
The detection means collectively detects the reflected wave from each FBG as the frequency of the electric signal when an optical input of an optical signal in a band including the reflection wavelength of each FBG is generated, or each FBG When optical input of optical pulse signals with individual reflection wavelengths occurs, it is selectively detected as the frequency of the electrical signal,
The configuration is such that the position of the FBG of each optical fiber shifted in wavelength by comparing the frequency of each frequency signal and the reference frequency signal is detected as a difference in timing of each pulse output signal, and the intrusion position is determined by OR operation of each pulse output signal. The intrusion detection sensor according to claim 1.
前記検知手段は、前記各FBGからの反射波の検出を複数回の平均値演算で求める構成にしたことを特徴とする請求項1又は2に記載の侵入検知センサー。   The intrusion detection sensor according to claim 1, wherein the detection unit is configured to obtain a detection of a reflected wave from each FBG by a plurality of average value calculations. 前記検知手段は、複数回の侵入検知で侵入位置の判定を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の侵入検知センサー。   The intrusion detection sensor according to claim 1, wherein the detection unit determines an intrusion position by detecting intrusion a plurality of times. 複数種類の反射波長を呈する複数のFBGを組み込んだ少なくとも2本の光ファイバーを束ねて一本のケーブルに組み込み、検知対象範囲に沿って敷設し、かつ各光ファイバーの長さ方向で同じ位置の各FBGの反射波長が同一及び異なる組み合わせ構成とし、各光ファイバーへの光入力に対する反射波に波長シフトが生じた各FBGを検出し、当該FBGの反射波長の違いの組み合わせから侵入位置を検知するFBG方式の侵入検知センサーと、
監視室側に設けられ、前記侵入検知センサーからTCP/IP通信インタフェースおよび構内LANを介して侵入検知信号を取得してモニタに画面表示する侵入検知サーバと、
ITV監視システムを中枢部として監視室側に設けられ、構内LANを介して前記侵入検知センサーやITVカメラ等と連携した検知と監視のための情報入出力手段を設けた監視バックアップ設備と、
を備えたことを特徴とする侵入検知システム。
At least two optical fibers incorporating a plurality of FBGs exhibiting a plurality of types of reflection wavelengths are bundled into one cable, laid along the detection target range, and each FBG at the same position in the length direction of each optical fiber Of the FBG method that detects the intrusion position from the combination of the difference in the reflection wavelength of the FBG, detecting each FBG in which the wavelength shift occurs in the reflected wave with respect to the light input to each optical fiber. An intrusion detection sensor,
An intrusion detection server that is provided on the monitoring room side, acquires an intrusion detection signal from the intrusion detection sensor via a TCP / IP communication interface and a local area LAN, and displays the screen on a monitor;
A monitoring backup facility provided on the monitoring room side with the ITV monitoring system as a central part, and provided with information input / output means for detection and monitoring in cooperation with the intrusion detection sensor, ITV camera, etc. via the local area LAN;
An intrusion detection system characterized by comprising:
前記FBG方式の侵入検知センサーは、検知対象範囲に沿って設けられるフェンスの上部に光ファイバーを張設し、フェンスの下部にはOTDR方式による光ファイバー検知センサーの光ファイバーを張設した構成を特徴とする請求項5に記載の侵入検知システム。   The FBG intrusion detection sensor has a configuration in which an optical fiber is stretched on an upper portion of a fence provided along a detection target range, and an optical fiber of an OTDR optical fiber detection sensor is stretched on a lower portion of the fence. Item 6. The intrusion detection system according to Item 5. 前記監視バックアップ設備は、監視室と監視現場のITVカメラとの間を前記構内LANを情報伝送手段として、IP電話、LAN端末、無線LANサテライトと無線LAN端末による内外部との通信を可能にし、さらに監視室のIP−BOXを通したインターネット通信を可能にした構成を特徴とする請求項5又は6に記載の侵入検知システム。   The monitoring backup facility enables communication between the monitoring room and the ITV camera at the monitoring site using the local LAN as an information transmission means, and communication between the inside and outside by an IP phone, a LAN terminal, a wireless LAN satellite, and a wireless LAN terminal, The intrusion detection system according to claim 5 or 6, further comprising an internet communication through an IP-BOX in a monitoring room. 前記検知対象範囲に沿った前記光ファイバーの敷設構造は、
適当な幅と高さをもつ四角形の枠体と、この枠体で構成される平面に沿ってジグザグ(千鳥足状)に張設した光ファイバーと、前記枠体の両側枠で光ファイバーの両端を光接続する光接続函とによって構成したフェンスユニットと、
前記検知対象範囲に沿って配列させた前記各フェンスユニットのうち、隣接するフェンスユニット同士の前記光接続函の間を接続する光接続コードと、
前記光接続したフェンスユニット配列の先頭または最後尾の接続函と、前記光ファイバーに光入出力する光入出力手段との間を接続する光ファイバーとによって構成したことを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の侵入検知システム。
The laying structure of the optical fiber along the detection target range is:
A rectangular frame with an appropriate width and height, an optical fiber stretched in a zigzag pattern along the plane formed by this frame, and both ends of the optical fiber are optically connected to both sides of the frame. A fence unit composed of an optical connection box
Among the fence units arranged along the detection target range, an optical connection cord that connects between the optical connection boxes of adjacent fence units, and
8. The optical fiber connecting between the first or last connection box of the optically connected fence unit array and an optical input / output means for inputting / outputting light to / from the optical fiber. The intrusion detection system according to any one of the above.
前記少なくとも2本の光ファイバーを束ねて一本のケーブルに組み込み、組み込んだ光ファイバーケーブルに、その長手方向に沿って合成樹脂製または金属製の刺部材を適当な間隔で取付けまたは貫通させて有刺線を構成し、この有刺線をフェンスに沿って張設した構成を特徴とする請求項5〜8のいずれか1項に記載の侵入検知システム。 The at least two optical fibers are bundled and incorporated into a single cable, and a synthetic resin or metal piercing member is attached or penetrated at an appropriate interval along the longitudinal direction of the incorporated optical fiber cable. The intrusion detection system according to any one of claims 5 to 8, wherein the barbed wire is stretched along a fence.
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