CN103247122A - 一缆式光缆振动探测报警系统 - Google Patents

Abstract

一种能够探测振动入侵信号将原始信号传输给接警中心服务器分析处理并将报警情况显示在接警中心服务器上的一缆式光缆振动探测报警系统，采用一缆式结构，一根振动传感光缆沿周界铺设，在各个防区节点上通过特殊的光路结构实现防区划分，最多可划分48个防区。由于整个周界区域都是由光路组成，所以不需要在周界区域铺设供电线路和信号线，有效地降低了施工的复杂性和系统的成本。，本系统适用于各种复杂地形，可实现对不规则防范区域的探测，采用振动传感光缆作为无源入侵探测器，适用于易燃易爆以及强电磁干扰等场所，由于振动传感光缆具有较高的灵敏度，既可以直接铺设在各种铁网铁艺上，也可直接埋设在各种地面下，形成隐蔽的防护系统。

Description

一缆式光缆振动探测报警系统

技术领域

本发明是一种能够探测到作用在振动传感光缆上的振动入侵信号，并能将原始信号传输给接警中心服务器分析处理，最后可将报警情况显示在接警中心服务器上的一缆式光缆振动探测报警系统。

技术背景

目前，市场上防入侵的报警系统中，很多光缆报警系统中的周界探测区域仍需要供电，不能做到完全无源，增加了施工成本，同时，市场上其它的防入侵报警系统，如红外对射、电子围栏非常不适用于易燃易爆的场所，且抗雷击性能差，红外对射是通过探测外界是否有物体遮挡红外信号来判断是否有人入侵，若有落叶、飞鸟、风吹树木摆动、或者较大的雨、雾气遮挡了红外线会导致系统误报警或者失效。红外对射和电子围栏用在不规则周界上的施工难度和成本也很高。

以上情况是当前防入侵报警设备所采用的探测装置普遍存在的问题。

发明内容

为了克服现有报警系统的上述缺点，本发明采用一缆式结构，一根振动传感光缆沿周界铺设，在各个防区节点上通过特殊的光路结构实现防区划分，最多可划分48个防区。由于整个周界区域都是由光路组成，所以不需要在周界区域铺设供电线路和信号线，有效地降低了施工的复杂性和系统的成本。另外，该系统采用单模多芯通信光缆作为振动传感光缆，具有防磁、防雷、防腐、防水、防紫外线等优点。系统使用工业控制计算机(以下简称工控机)对信号进行分析处理，可有效地排除各种干扰。该系统以振动传感光缆作为传感探测器，可实现高灵敏、长周界、大范围的周界保护，非常适合于机场、石油管线、铁路等区域的入侵防范要求。

振动传感光缆为无源探测器，内部传输的是光信号，在系统各个防区节点上实现防区划分的防区分割包也无需供电，因此系统在易燃易爆场所非常适用。此外，报警软件可以在特殊应用场所选择合适的判别模式和灵敏度，实现了以一种设备应对不同介质的防区探测报警要求，适应性强。在联动配置关系上由原来的一对一变成现在的多对多，避免一路报警无法联动多路设备的尴尬，实现联动灵活配置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用一种能够探测振动入侵信号将原始信号传输给接警中心服务器分析处理并将报警情况显示在接警中心服务器上的一缆式光缆振动探测报警系统来实现入侵探测报警。

由光缆信号采集装置、接警中心服务器、集线器和联动装置组成，光缆信号采集装置由光缆信号采集设备、光跳线、光缆转接盒、引导光缆、防区分割包、振动传感光缆、风雨传感器连接组成，接警中心服务器由工业控制计算机(以下简称工控机)、数据采集卡、报警软件、DB25连接线和网线组成，联动装置可由32路联动输出设备组成，当不需要联动功能时，可由光缆信号采集装置、接警中心服务器和集线器构成一缆式光缆振动探测报警系统。

光缆信号采集设备通过光跳线连接光缆转接盒，所述光缆转接盒通过引导光缆连接防区分割包，所述防区分割包与其相邻的防区分割包通过振动传感光缆连接起来，构成一个防区，每个防区分割包与其相邻的防区分割包之间通过振动传感光缆连接起来并构成一个防区，光缆信号采集装置采集振动入侵信号和风雨信号，振动传感光缆为单模多芯室外通信光缆的入侵探测器，当外界有振动、压力时振动传感光缆发生形变，光路的改变导致振动传感光缆传输的光信号发生改变，光缆信号采集设备采集变化的原始光信号并将变化的原始光信号转化成变化的原始电压信号，由于光缆信号采集设备放置在监控室内，所以使用引导光缆将光信号引入，引导光缆为单模多芯室外通信光缆，因采用特殊的光路结构做成无感光缆，即铺设引导光缆的区域内产生的振动不会被探测，引导光缆必须位于光缆转接盒与防区分割包之间或防区分割包与防区分割包之间，一般情况下，引导光缆所采用的光纤芯数约等于其所在光缆信号采集装置中振动传感光缆的最大芯数，防区分割包固定在防区节点上作为连接防区与防区之间的光路，光缆信号采集设备采集到风雨传感器传送的风雨信号后告知接警中心服务器的报警软件启动风雨模式，减少风雨天气引起的误报并能实现人入侵报警。

接警中心服务器接收光缆信号采集装置传送的原始电压信号，并通过报警软件在显示器上显示报警位置，工控机内安装了高速数据采集卡和数据分析处理报警软件，具有强大的数据分析处理能力，通过对应各种环境、介质设定报警参数，可有效排除各种干扰信号，减少误报，高配置的接警中心服务器可分析处理3台光缆信号采集装置传送的原始电压信号，每套数据采集卡可采集1至16个防区的原始电压信号，有较高的采集速率、精度和可长期稳定工作的特性，数据采集卡安装在接警中心服务器的PCI插槽上，它将光缆信号采集装置传送的原始电压信号转换成原始数字信号，最后交给报警软件处理提取出原始数字信号的特征值数据，报警软件分析出人入侵的信号时就发出报警。

光缆信号采集装置中的每一个防区都构成了一个光纤干涉系统，光缆信号采集装置中的每一个防区的光纤干涉系统由光发射器、前端光耦合器、振动传感光缆、末端光耦合器、光接收器连接构成，光缆信号采集装置中的每一个防区内的光纤干涉系统由光发射器(1)、前端1×2光耦合器(2)、振动传感光缆(3)、末端1×2光耦合器(4)、光接收器(5)连接构成，光路由光发射器(1)发出的光经前端1×2光耦合器(2)、振动传感光缆(3)中的第一根光纤(①)和第二根光纤(②)、末端1×2光耦合器(4)和振动传感光缆(3)中的第三根光纤(③)进入光接收器(5)。

对于一套接警中心服务器和一套光缆信号采集装置构成的一缆式光缆振动探测报警系统，数据采集卡安装在工控机里，用DB25连接线连接光缆信号采集设备和数据采集卡，用网线通过网络接口连接工控机和光缆信号采集设备，用引导光缆通过光缆转接盒连接光缆信号采集设备和防区分割包，若干个防区分割包将振动传感光缆分成若干段即构成若干个防区，一套光缆信号采集装置最多可构成16个防区，最少可构成1个防区。风雨传感器连接在光缆信号采集设备上。

联动装置由32路联动输出设备通过集线器接入一缆式光缆振动探测报警系统，当有多台32路联动输出设备或光缆信号采集设备时需增加集线器及网线实现32路联动输出设备及光缆信号采集设备与工控机之间的通信，同时，有几台光缆信号采集装置就要增加几条DB25连接线，用于光缆信号采集设备与数据采集卡的连接，32路联动输出设备通过报警软件设置实现防区报警后联动，可联动摄像机、声光报警设备等，联动配置非常灵活，可实现多对多联动配置，可设置一个防区联动多台摄像机，也可设置一台摄像机被多个防区联动。

光缆信号采集设备可分为四种，分别是4防区光缆信号采集设备、8防区光缆信号采集设备、12防区光缆信号采集设备和16防区光缆信号采集设备，由4防区光缆信号采集设备构成的光缆信号采集装置最多可采集4个防区的振动入侵信号，由8防区光缆信号采集设备构成的光缆信号采集装置最多可采集8个防区的振动入侵信号，由12防区光缆信号采集设备构成的光缆信号采集装置最多可采集12个防区的振动入侵信号，由16防区光缆信号采集设备构成的光缆信号采集装置最多可采集16个防区的振动入侵信号，在防区连续不间断的条件下，从1号防区开始到16号防区末端，总共需要17个防区分割包，防区分割包有4种，I型防区分割包离光缆信号采集设备最近，其含尾纤的数量为6，II型防区分割包在I型防区分割包和III型防区分割包之间，II型防区分割包含尾纤的数量为6，III型防区分割在II型防区分割包和IV型防区分割包之间，III型防区分割包含尾纤的数量为9，IV型防区分割包离光缆信号采集设备最远，其含尾纤的数量为3。连续不间断的4个防区的系统需要1台I型防区分割包、3台II型防区分割包和1台IV型防区分割包，连续不间断的8个防区的系统需要1台I型防区分割包、6台II型防区分割包、1台III型防区分割包和1台IV型防区分割包，连续不间断的12个防区的系统需要1台I型防区分割包、9台II型防区分割包、2台III型防区分割包和1台IV型防区分割包，连续不间断的16个防区的系统需要1台I型防区分割包、12台II型防区分割包、3台III型防区分割包和1台IV型防区分割包。

本发明适用于各种复杂地形，可实现对不规则防范区域的探测，采用振动传感光缆作为无源入侵探测器，有效避免了雷电干扰，适用于易燃易爆以及强电磁干扰等场所，由于振动传感光缆具有较高的灵敏度，既可以直接铺设在各种铁网铁艺上，也可直接埋设在各种地面下，形成隐蔽的防护系统。

附图说明

下面结合附图与实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明每防区构成的光纤干涉系统。

图2是本发明使用1台光缆信号采集设备构成的一缆式光缆振动探测报警系统的结构示意图。

图3是本发明使用3台光缆信号采集设备和若干台32路联动输出设备构成的一缆式光缆振动探测报警系统的结构示意图。

图4是本发明中由4防区光缆信号采集设备构成的光缆信号采集装置。

图5是本发明中由8防区光缆信号采集设备构成的光缆信号采集装置。

图6是本发明中由12防区光缆信号采集设备构成的光缆信号采集装置。

图7是本发明中由16防区光缆信号采集设备构成的光缆信号采集装置。

图中1.光发射器，2.前端1×2光耦合器，3.振动传感光缆，4.末端1×2光耦合器，5.光接收器，6.光缆信号采集装置，7.接警中心服务器，8.集线器，9.联动装置，10.光缆信号采集设备，11.光跳线，12.光缆转接盒，13.引导光缆，14.I型防区分割包，15.振动传感光缆，16.II型防区分割包，17.III型防区分割，18.IV型防区分割包，19.风雨传感器，20.工控机，21.数据采集卡、22.DB25连接线，23.网线，24.32路联动输出设备，25.4防区光缆信号采集设备，26.8防区光缆信号采集设备，27.12防区光缆信号采集设备，28.16防区光缆信号采集设备L为振动传感光缆的长度，①为振动传感光缆(3)中的第一根光纤，②为振动传感光缆(3)中的第二根光纤，③为振动传感光缆(3)中的第三根光纤。

具体实施方式

图1中，光缆信号采集装置(6)中的每一个防区都构成了一个光纤干涉系统，光缆信号采集装置中的每一个防区内的光纤干涉系统由光发射器(1)、前端1×2光耦合器(2)、振动传感光缆(3)、末端1×2光耦合器(4)、光接收器(5)连接构成，光路由光发射器(1)发出的光经前端1×2光耦合器(2)、振动传感光缆(3)中的第一根光纤(①)和第二根光纤(②)、末端1×2光耦合器(4)和振动传感光缆(3)中的第三根光纤(③)进入光接收器(5)。

图2中，一套光缆信号采集装置(6)和一个接警中心服务器(7)构成的一缆式光缆振动探测报警系统，数据采集卡(21)安装在工控机(20)里，用DB25连接线(22)连接光缆信号采集设备(10)和数据采集卡(21)，用网线(23)通过网络接口连接工控机(20)和光缆信号采集设备(10)，光缆信号采集设备(10)通过光跳线(11)连接光缆转接盒(12)，用引导光缆(13)和光缆转接盒(12)连接光缆信号采集设备(10)和I型防区分割包(14)，若干个I型防区分割包(14)、II型防区分割包(16)、III型防区分割(17)和IV型防区分割包(18)将振动传感光缆(15)分成若干段，即构成若干个防区，一套光缆信号采集装置最多可构成16个防区，最少可构成1个防区。风雨传感器(19)连接在光缆信号采集设备(10)上。防区分割包、振动传感光缆的位置根据防护周界的形状来放置。

图3中，此一缆式光缆振动探测报警系统主要由光缆信号采集装置(6)、接警中心服务器(7)、集线器(8)和联动装置(9)组成，光缆信号采集装置(6)由光缆信号采集设备(10)、光跳线(11)、光缆转接盒(12)、引导光缆(13)、防区分割包、振动传感光缆、风雨传感器(19)连接组成，接警中心服务器(7)由工控机(20)、数据采集卡(21)、报警软件、DB25连接线(22)和网线(23)组成，联动装置可由32路联动输出设备(24)组成，当不需要联动功能时，可由光缆信号采集装置(6)、接警中心服务器(7)和集线器(8)构成一缆式光缆振动探测报警系统。

图3中的一缆式光缆振动探测报警系统采用了3台光缆信号采集设备，共使用了3条DB25连接线(22)和若干条网线(23)，通过报警软件设置实现防区报警后32路联动输出设备(24)联动其它设备，32路联动输出设备(24)可联动摄像机、声光报警设备等，联动配置非常灵活，可实现多对多联动配置，比如可设置一个防区联动多台摄像机，也可设置一台摄像机被多个防区联动。

图4中，由4防区光缆信号采集设备(25)构成的光缆信号采集装置(6)最多可采集4个防区的振动入侵信号，连续不间断的4个防区的系统需要1台I型防区分割包(14)、3台II型防区分割包(16)和1台IV型防区分割包(18)。

图5中，由8防区光缆信号采集设备(26)构成的光缆信号采集装置(6)最多可采集8个防区的振动入侵信号，连续不间断的8个防区的系统需要1台I型防区分割包(14)、6台II型防区分割包(16)、1台III型防区分割包和1台IV型防区分割包(18)。

图6中，由12防区光缆信号采集设备(27)构成的光缆信号采集装置(6)最多可采集12个防区的振动入侵信号，连续不间断的12个防区的系统需要1台I型防区分割包(14)、9台II型防区分割包(16)、2台III型防区分割包(17)和1台IV型防区分割包(18)。

图7中，由16防区光缆信号采集设备(28)构成的光缆信号采集装置(6)最多可采集16个防区的振动入侵信号，连续不间断的16个防区的系统需要1台I型防区分割包(14)、12台II型防区分割包(16)、3台III型防区分割包(17)和1台IV型防区分割包(18)。

Claims (8)

1.一种能够探测振动入侵信号将原始信号传输给接警中心服务器分析处理并将报警情况显示在接警中心服务器上的一缆式光缆振动探测报警系统，其特征在于，由光缆信号采集装置、接警中心服务器、集线器和联动装置组成，光缆信号采集装置由光缆信号采集设备、光跳线、光缆转接盒、引导光缆、防区分割包、振动传感光缆、风雨传感器连接组成，接警中心服务器由工业控制计算机(以下简称工控机)、数据采集卡、报警软件、DB25连接线和网线组成，联动装置可由32路联动输出设备组成，当不需要联动功能时，可由光缆信号采集装置、接警中心服务器和集线器构成一缆式光缆振动探测报警系统。

2.根据权利要求1所述的一缆式光缆振动探测报警系统，其特征在于，所述光缆信号采集设备通过光跳线连接光缆转接盒，所述光缆转接盒通过引导光缆连接防区分割包，所述防区分割包与其相邻的防区分割包通过振动传感光缆连接起来，构成一个防区，每个防区分割包与其相邻的防区分割包之间通过振动传感光缆连接起来并构成一个防区，光缆信号采集装置采集振动入侵信号和风雨信号，振动传感光缆为单模多芯室外通信光缆的入侵探测器，当外界有振动、压力时振动传感光缆发生形变，光路的改变导致振动传感光缆传输的光信号发生改变，光缆信号采集设备采集变化的原始光信号并将变化的原始光信号转化成变化的原始电压信号，由于光缆信号采集设备放置在监控室内，所以使用引导光缆将光信号引入，引导光缆为单模多芯室外通信光缆，因采用特殊的光路结构做成无感光缆，即铺设引导光缆的区域内产生的振动不会被探测，引导光缆必须位于光缆转接盒与防区分割包之间或防区分割包与防区分割包之间，一般情况下，引导光缆所采用的光纤芯数约等于其所在光缆信号采集装置中振动传感光缆的最大芯数，防区分割包固定在防区节点上作为连接防区与防区之间的光路，光缆信号采集设备采集到风雨传感器传送的风雨信号后告知接警中心服务器的报警软件启动风雨模式，减少风雨天气引起的误报并能实现人入侵报警。

3.根据权利要求1所述的一缆式光缆振动探测报警系统，其特征在于，接警中心服务器接收光缆信号采集装置传送的原始电压信号，并通过报警软件在显示器上显示报警位置，工控机内安装了高速数据采集卡和数据分析处理报警软件，具有强大的数据分析处理能力，通过对应各种环境、介质设定报警参数，可有效排除各种干扰信号，减少误报，高配置的接警中心服务器可分析处理3台光缆信号采集装置传送的原始电压信号，每套数据采集卡可采集1至16个防区的原始电压信号，有较高的采集速率、精度和可长期稳定工作的特性，数据采集卡安装在接警中心服务器的PCI插槽上，它将光缆信号采集装置传送的原始电压信号转换成原始数字信号，最后交给报警软件处理提取出原始数字信号的特征值数据，报警软件分析出人入侵的信号时就发出报警。

4.根据权利要求1所述的一缆式光缆振动探测报警系统，其特征在于，光缆信号采集装置中的每一个防区都构成了一个光纤干涉系统，光缆信号采集装置中的每一个防区的光纤干涉系统由光发射器、前端光耦合器、振动传感光缆、末端光耦合器、光接收器连接构成，光缆信号采集装置中的每一个防区内的光纤干涉系统由光发射器(1)、前端1×2光耦合器(2)、振动传感光缆(3)、末端1×2光耦合器(4)、光接收器(5)连接构成，光路由光发射器(1)发出的光经前端1×2光耦合器(2)、振动传感光缆(3)中的第一根光纤(①)和第二根光纤(②)、末端1×2光耦合器(4)和振动传感光缆(3)中的第三根光纤(③)进入光接收器(5)。

5.根据权利要求1所述的一缆式光缆振动探测报警系统，其特征在于，对于一套光缆信号采集装置和一套接警中心服务器构成的一缆式光缆振动探测报警系统，数据采集卡安装在工控机里，用DB25连接线连接光缆信号采集设备和数据采集卡，用网线通过网络接口连接工控机和光缆信号采集设备，用引导光缆和光缆转接盒连接光缆信号采集设备和防区分割包，若干个防区分割包将振动传感光缆分成若干段即构成若干个防区，一套光缆信号采集装置最多可构成16个防区，最少可构成1个防区。风雨传感器连接在光缆信号采集设备上。

6.根据权利要求1所述的一缆式光缆振动探测报警系统，其特征在于，联动装置由32路联动输出设备通过集线器接入一缆式光缆振动探测报警系统，当有多台32路联动输出设备或光缆信号采集设备时需增加集线器及网线实现32路联动输出设备及光缆信号采集设备与工控机之间的通信，同时，有几台光缆信号采集设备就要增加几条DB25连接线，用于光缆信号采集设备与数据采集卡的连接，32路联动输出设备通过报警软件设置实现防区报警后联动，可联动摄像机、声光报警设备等，联动配置非常灵活，可实现多对多联动配置，可设置一个防区联动多台摄像机，也可设置一台摄像机被多个防区联动。

7.根据权利要求1所述的一缆式光缆振动探测报警系统，其特征在于，光缆信号采集设备可分为四种，分别是4防区光缆信号采集设备、8防区光缆信号采集设备、12防区光缆信号采集设备和16防区光缆信号采集设备，由4防区光缆信号采集设备构成的光缆信号采集装置最多可采集4个防区的振动入侵信号，由8防区光缆信号采集设备构成的光缆信号采集装置最多可采集8个防区的振动入侵信号，由12防区光缆信号采集设备构成的光缆信号采集装置最多可采集12个防区的振动入侵信号，由16防区光缆信号采集设备构成的光缆信号采集装置最多可采集16个防区的振动入侵信号，在防区连续不间断的条件下，从1号防区开始到16号防区末端，总共需要17个防区分割包，防区分割包有4种，I型防区分割包离光缆信号采集设备最近，其含尾纤的数量为6，II型防区分割包在I型防区分割包和III型防区分割包之间，II型防区分割包含尾纤的数量为6，III型防区分割在II型防区分割包和IV型防区分割包之间，III型防区分割包含尾纤的数量为9，IV型防区分割包离光缆信号采集设备最远，其含尾纤的数量为3。

8.根据权利要求1所述的一缆式光缆振动探测报警系统，其特征在于，连续不间断的4个防区的系统需要1台I型防区分割包、3台II型防区分割包和1台IV型防区分割包，连续不间断的8个防区的系统需要1台I型防区分割包、6台II型防区分割包、1台III型防区分割包和1台IV型防区分割包，连续不间断的12个防区的系统需要1台I型防区分割包、9台II型防区分割包、2台III型防区分割包和1台IV型防区分割包，连续不间断的16个防区的系统需要1台I型防区分割包、12台II型防区分割包、3台III型防区分割包和1台IV型防区分割包。

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