CN103544796A - 一种光纤周界入侵报警系统及其分区方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤周界入侵报警系统及其分区方法，其中光纤周界入侵报警系统包括防区报警装置、报警主机、光电转换装置、光源、反馈延时回路、光纤配线架和光纤，其中，所述光纤按不同防区被划分为若干段。所述位于相邻两防区内的光纤之间设置有延时光纤。此报警装置结构简单、制造和使用成本低。同时本发明提供的上述报警系统的分区方法，其仅需要布置一根光纤，根据入侵点距离光纤末端的距离来确定防区，可见此方法简化了现有报警系统的结构，无论防区的范围多大，均不会增加额外的施工成本，并且具有更高的可靠性和维护性。

Description

一种光纤周界入侵报警系统及其分区方法

技术领域

本发明涉及周界防护技术领域，尤其涉及一种光纤周界入侵报警系统及其分区方法。

背景技术

现有的光纤周界入侵报警系统多采用硬件进行分区。硬件分区的是将周界划分为多个独立的防区，在每个周界上安装独立的传感光缆，这样的方式现场施工十分复杂，并且成本较高；硬件分区的周界形式施工量会随着防区的数量增加呈几何倍数增加，不仅对施工质量要求较高，而且系统的可靠性、维护性都会降低。

如中国专利申请提供的一种基于相位载波复用的光纤周界安防系统及其实现方法，其通过在单芯反馈式全白光干涉系统的若干传感端分别串接一工作于不同频率的在线相位调制器，通过调制，将不同感应端的触发信号从频域上分开；通过解调技术，最终从同一干涉系统输出信号中获得相应于不同感应端的独立时域信号。

上述基于相位载波复用的光纤周界安防系统及其实现方法虽然通过相位载波复用技术，可以实现不同传感(感应)端共用一套干涉系统，显著降低周界安防分区所涉及的干涉系统的数量，有利于实际系统的实施。但是其设置有多个感应端，其结构比较复杂，且制造和使用成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提出一种光纤周界入侵报警系统，其结构简单，制造和使用成本较低。

本发明的另一个目的是提供一种光纤周界入侵报警系统的分区方法，其通过定位划分多个分区，不会增加施工和使用成本，且具有更高的可靠性和维护性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种光纤周界入侵报警系统，包括：包括防区报警装置、报警主机、光电转换装置、光源、反馈延时回路、光纤配线架和光纤，其中，所述光纤按不同防区被划分为若干段。

作为上述光纤周界入侵报警系统的一种优选方案，所述位于相邻两防区内的光纤之间设置有延时光纤。

作为上述光纤周界入侵报警系统的一种优选方案，所述延时光纤的长度不小于200m。

作为上述光纤周界入侵报警系统的一种优选方案，所述光纤反射端的反射率不大于70%。

作为上述光纤周界入侵报警系统的一种优选方案，所述光源包括超辐射发光二极管和3X3耦合器，且所述3X3耦合器呈品字形排列的。

一种如以上所述的光纤周界入侵报警系统的分区方法，沿周界布置一根光纤，将光纤按不同的防区划分若干段，若光纤中某点被入侵，通过预设在计算机中的设定程序计算入侵点距离光纤末端的距离L，并根据距离L确定入侵点所处的防区。

作为上述光纤周界入侵报警系统的分区方法的一种优选方案，所述设定程序包括计算公式：

其中：L是入侵点到光纤末端的距离，c为光纤在真空中传播的速度，n_eff为光线在光纤中折射率，f为陷波点的频率。

作为上述光纤周界入侵报警系统的分区方法的一种优选方案，

所述陷波点为光纤输出光功率为0的点，即cos（v_st_s）=0的点，通过相位频谱寻找使得cos（v_st_s）=0的角频率v_s，进而能够得到陷波点的频率。

本发明的有益效果为：本申请提供了一种光纤周界入侵报警系统及其分区方法，其通过确定扰动点距离光纤末端的距离来确定防区，通过此方法确定防区的报警装置结构简单，制造和使用成本低，并且不会增加施工成本，具有更高的可靠性和便于维护性。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的光纤周界入侵报警系统的接线结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的具有延时光纤的光纤周界入侵报警系统的接线结构示意图；

图3是本发明具体实施方式提供的光纤周界入侵报警系统的工作原理图；

其中：

1：防区报警装置；2：报警主机；3：光电转换装置；4：光源；5：反馈延时回路；6：光纤配线架；7：光纤；8：延时光纤。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明提供了一种光纤周界入侵报警系统及其分区方法，其适用于通过定位的方式将光纤周界划分为多个防区，无论有多少个防区，都不会增加现场的施工，同时提高了系统的可靠性和维护性。

如图1所示，其为本实施方式提供的光纤周界入侵报警系统，包括防区报警装置1、报警主机2、光电转换装置3、光源4、反馈延时回路5、光纤配线架6和光纤7，其中，光纤7按不同防区被划分为若干段，即光纤7位于至少一个防区内。

如图2所示，由于系统存在定位误差，因此位于相邻两防区内的光纤7之间设置有延时光纤，用于消除定位误差的影响。如果系统的最大定位误差是100m，则需要相邻两防区之间的延时光纤8的长度不小于200m。

本申请周界入侵报警系统采用干涉式光纤传感技术，利用光纤受到所检测物理场感应，如温度、压力或振动等，使导光相位产生延迟，经由相位的改变，造成输出光的强度改变，进而得知待测物理场的变化。如图3所示，入射光源包括超辐射发光二极管(SLD)光源和由呈品字形排列的3×3耦合器构成的反馈延时回路5，反馈延时回路5是一段延时为τ的光纤延时线；D是扰动源(扰动信号的位置，可为光纤上的任意位置)，反射端选用法拉第旋转镜，其反射率约为75％。

光电转换装置3接收到传感光信号后，对传感光信号进行调理、放大，转换为电信号，提供给报警主机2，报警主机2解调报警扰动信号的相位信息，定位扰动点位置，并通过防区报警装置1发出报警。

因为只有形成干涉的光才能够携带扰动点D的相位信息，根据3×3耦合器分光比为1：1：1的特点，确定光路路径如表1所示。

表1光路路径表

由表1可见，入射光经过反射被光电二极管接收，最强的一路光路为b-e-f-e-c，但是没有与其光程相近的另一路光，所以，这一路光的作用只是增大直流部分的光强，并不会影响最后的结果。而同为3次经过耦合器，因而，光振幅相同、且光程相近的b-d-a-e-f-c和b-e-f-e-a-d-c两路光线，后者比前者在受到扰动的时间上延时了τ，二者可形成干涉，并且，其相干光携带了D的扰动信息；其他光路的光线都需要3次以上经过耦合器，虽然存在可以相互干涉的成对的光，但是，其强度太小，因此，可以忽略不计。

为了对上述光纤周界入侵报警系统进行进一步的说明，本申请还提供了一种上述报警系统的分区方法，沿周界布置一根光纤，将光纤按不同的防区划分若干段，若光纤中某点被入侵，通过预设在计算机中的设定程序计算入侵点距离光纤末端的距离L，并根据距离L确定入侵点所处的防区。

设定程序包括计算公式：

其中：L是入侵点到光纤末端的距离，c为光纤在真空中传播的速度，n_eff为光线在光纤中折射率，f为陷波点的频率。

上述陷波点为光纤输出光功率为0的点，即cos（v_st_s）=0的点，通过相位频谱寻找使得cos（v_st_s）=0的角频率v_s，进而能够得到陷波点的频率。

上述公式具体的计算过程为：

当D点有扰动时，扰动使光纤的长度和折射率都发生变化，从而引起光相位的变化。光电探测器探测到的光强可表示为：

其中，P₀为输出光功率，φ(t)为外界扰动引起的相位变化，ΔΨ为系统的初始非互易相移，t1,、t2为光路b-d-a-e-f-e-c先后两次经过扰动点的时延，t3、t4为b-e-f-e-a-d-c先后两次经过扰动点的时延。

P(t)的交流部分为：

其中，

τ_T＝(t₁+t₂+t₃+t₄)/2，是光在传感回路中传播一周的时间；

是光从D到f所需的传播时间，L为D至f的距离，n_eff为光在光纤中的折射率，c为光在真空中的速度。

τ_D＝[(t₃+t₄)-(t₁+t₂)]/2，是光在反馈延时回路中的传播时间。

其振幅为：

当

为0时，输出功率的交流部分为0，表现为在相位的频谱上存在多个周期性陷落的点，称之为陷波点。

对于确定的系统，τ_D为定值，只要合理的实际，就可以避免

因此出现陷波点只有当：

N为自然数

则cos（v_st_s）=0的频率表示为：

则，D至f的距离L可表示为：

其中f是cos（v_st_s）=0的频率。

从而可以获得扰动点D的位置信息，将传感光缆按照距末端的位置进行防区区域设定，就可以通过定位位置来确定防区，从而实现与硬件分区同样的功能，而这种方式具有极大的灵活性，防区的调整完全通过软件实现，而不需要对前端进行修改。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光纤周界入侵报警系统，包括防区报警装置（1）、报警主机（2）、光电转换装置（3）、光源（4）、反馈延时回路（5）、光纤配线架(6)和光纤(7)，其特征在于，所述光纤(7)按不同防区被划分为若干段。

2.根据权利要求1所述的光纤周界入侵报警系统，其特征在于，所述位于相邻两防区内的光纤(7)之间设置有延时光纤(8)。

3.根据权利要求2所述的光纤周界入侵报警系统，其特征在于，所述延时光纤(8)的长度不小于200m。

4.根据权利要求1所述的光纤周界入侵报警系统，其特征在于，所述光纤(7)反射端的反射率不大于70%。

5.根据权利要求1所述的光纤周界入侵报警系统，其特征在于，所述光源(4)包括超辐射发光二极管和3X3耦合器，且所述3X3耦合器呈品字形排列。

6.一种如权利要求1所述的光纤周界入侵报警系统的分区方法，其特征在于，沿周界布置一根光纤，将光纤按不同的防区划分为若干段，若光纤中某点被入侵，通过预设在计算机中的设定程序计算入侵点距离光纤末端的距离L，并根据距离L确定入侵点所处的防区。

7.根据权利要求6光纤周界入侵报警系统的分区方法，其特征在于，所述设定程序包括计算公式：

其中：L是入侵点到光纤末端的距离，c为光纤在真空中传播的速度，n_eff为光线在光纤中折射率，f为陷波点的频率。

8.根据权利要求7光纤周界入侵报警系统的分区方法，其特征在于，

所述陷波点为光纤输出光功率为0的点，即cos（v_st_s）=0的点，通过相位频谱寻找使得cos（v_st_s）=0的角频率v_s，进而能够得到陷波点的频率。

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