CN103606236B - 一种基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统，该实时安全监测系统包括有分布式光纤入侵报警单元、探测光缆、智能视频监控单元、摄像机和系统集成平台，分布式光纤入侵报警单元、智能视频监控单元和系统集成平台设置于监控室内，摄像机和探测光缆设置于室外的探测防护区；探测防护区的边界处安装有所述的摄像机，该摄像机通过电缆连接至智能视频监控单元，探测光缆以分布式布置于防护区域，该探测光缆连接于监控室内的分布式光纤入侵报警单元上；分布式光纤入侵报警单元和智能视频监控单元分别连接至系统集成平台上。本发明的实时安全监测系统可对探测防护区进行24小时监测，使用摄像头的数目少，误报率低，检测信息可靠性高。

Description

一种基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统

技术领域

本发明涉及到安全监控技术领域，特别涉及到基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统。

背景技术

随着社会不断进步，经济快速发展和技术突飞猛进，公共秩序安全、生产安全和财产安全等越来越受到人们的重视，安全监测系统广泛应用于各个行业。

目前，市场上监测系统的种类也来越多。分布式光纤传感技术是最能体现光纤分布伸展优势的传感测量方法，常使用分布式光纤入侵报警单元来实现安全监测。分布式光纤入侵报警单元最显著的优点是无需构成回路，只需一根长达几千米到几十千米的光纤、一台检测主机，就可以准确测出光纤链路上任一点的温度、应力、振动和损伤等信息。可以实时监测一根布防在安防周界上或安防区域内的连续光纤上的分布振动信号；可实现长距离、大范围的监控，并且可以准确定位。由于风雨等外界不相关因素的存在，虽然可以通过相关算法或调节阈值识别出来，但是仍然存在不确定性，这样就会使系统的误报率和漏报率都增加，降低系统的可靠性。

视频监控系统用于监测大范围的防护区域时，需要连接多个摄像头才能覆盖整个区域，使监控系统成本大大增加；另外，经过防护区栅栏外的人或车，并没有在防护区内，但是进入了监控系统的警戒区域，也会引起视频监控系统的报警，增加了误报率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种对入侵位置定位和检查的实时安全监测系统，本发明的实时安全监测系统要求能够对入侵事物的位置进行定位，并且能够检查分析入侵事物是否误报，节省摄像机的使用量，提高检测的精确度，减少不必要的劳动。

为了达到上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：

一种基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统，其特征在于，该实时安全监测系统包括有分布式光纤入侵报警单元、探测光缆、智能视频监控单元、摄像机和系统集成平台，所述的分布式光纤入侵报警单元、智能视频监控单元和系统集成平台设置于监控室内，所述的摄像机和探测光缆设置于室外的探测防护区；所述探测防护区的边界处安装有所述的摄像机，该摄像机通过电缆连接至智能视频监控单元，所述的探测光缆以分布式布置于探测防护区内，该探测光缆连接于监控室内的分布式光纤入侵报警单元上；所述的分布式光纤入侵报警单元和智能视频监控单元分别连接至系统集成平台上。

在本发明基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统中，所述的摄像机为红外智能球形摄像机，该红外智能球形摄像机至少设有两台，两台红外智能球形摄像机分别安装于探测防护区相对的边界处。

在本发明基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统中，所述的分布式光纤入侵报警单元包括有探测子单元和处理与控制子单元，探测子单元主要由硬件组成，用以完成震动信号的探测，处理与控制子单元主要对数据进行处理，并实现系统配置、结果呈现、操作维护和对外通信，所述的探测子单元包括有窄带激光器、光纤放大器、光电探测器和信号采集模块，所述的窄带激光器连接光纤放大器，光纤放大器连接探测光缆，探测光缆的一端铺设于防护区域，另一端连接于光电探测器，该光电探测器连接至所述的信号采集模块；所述的处理与控制子单元包括有通信接口模块、数据解调模块、算法模块和显示报警主模块，所述的通信接口模块连接探测子单元并接收其中信号采集模块传来的数据，通信接口模块连接数据解调模块、数据解调模块连接算法模块，算法模块连接显示报警主模块。

在本发明基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统中，所述的智能视频监控单元中设有三维监控、跟踪和识别模块。

在本发明基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统中，所述的系统集成平台中设有联动模块，该联动模块分别接收和选择启用分布式光纤入侵报警单元和智能视频监控单元。

基于上述发明的内容，本发明的一种基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统与现有技术相比具有如下技术优点：

1.本发明的一种基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统，视频监控为智能视频监控，具有三维监测、跟踪和识别能力，可以识别目标的大小、远近和空间位置关系，可以进行入侵、消失、徘徊、运动趋势、警戒线等多种行为模式的检测。

2. 本发明的一种基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统，当检测到入侵事物的区域后，只要控制该区域的两台摄像头对其进行实时监控、检查分析，并且可以根据监控区域的形状调整摄像头的个数，减少了监控系统的成本。

3. 本发明的一种基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统，采用分布式光纤入侵报警单元与视频联动的方式，不仅可以对入侵事物进行定位检测，而且还能通过智能视频监控对入侵事物进行检查分析。降低了单独使用分布式光纤入侵报警单元时由于风、雨等出现的误报率，提高了安全监测系统的可靠性。

附图说明

图1是本发明一种基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统的原理图。

图2是本发明一种基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统的硬件连接示意图。

图3是本发明的实时安全监测系统中分布式光纤入侵报警单元的组成示意图。

图4是本发明一种基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统的工作流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的实时安全监测系统做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的实时安全监测系统可应用于庭院的安全监测，也可以应用于博物馆内展览物的安全监测上。

先请看图1，图1是本发明一种基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统的原理图。本发明的实时安全监测系统包括分布式光纤入侵报警单元1、探测光缆2、智能视频监控单元3、系统集成平台4以及摄像机5、6、7、8；分布式光纤入侵报警单元1的一端和智能视频监控单元3的一端分别连接在系统集成平台4上，铺设在探测防护区域周围的探测光缆2与分布式光纤入侵报警单元1通过光纤相连，智能视频监控单元3与摄像机5、6、7、8通过电缆相连。

在本发明的实时安全监测系统中的各个部件连接如图2所示，所述的光纤分布式入侵报警单元1是一种基于分布式光纤振动传感技术的入侵报警设备，将光纤上由瑞利散射和菲涅尔反射产生的后向扰动光信号经由光电探测单元转换为电信号，再经信号采集电路将模拟信号转换为数字信号并作降噪处理，从而实时监测一根布设在安防周界上或安防区域内的连续光纤上的分布振动信号。

请看图3，图3是本发明的实时安全监测系统中分布式光纤入侵报警单元的组成示意图。上述的分布式光纤入侵报警单元包括有探测子单元和处理与控制子单元，探测子单元主要由硬件组成，用以完成震动信号的探测，处理与控制子单元主要对数据处理，并实现系统配置、结果呈现、操作维护和对外通信，所述的探测子单元包括有窄带激光器、光纤放大器、光电探测器和信号采集模块，所述的窄带激光器连接光纤放大器，光纤放大器连接探测光缆，探测光缆的一端铺设于防护区域，另一端连接于光电探测器，该光电探测器连接至所述的信号采集模块；所述的处理与控制子单元包括有通信接口模块、数据解调模块、算法模块和显示报警主模块，所述的通信接口模块连接探测子单元并接收其中信号采集模块传来的数据，通信接口模块连接数据解调模块、数据解调模块连接算法模块，算法模块连接显示报警主模块。

其中，窄带激光器、光纤放大器和光电探测器等光学部分用来完成振动信号的探测，处理与控制子单元实现信号放大和采集、转换、报警指示，信号处理模块还将与上位机进行通信，解调相干信号，分析扰动信号，并进行算法处理。所述的探测光缆2以分布式敷设在防护区域，若用于管线安全监测时，探测光缆2可以随管线埋设、穿管、穿隧道布设在桥架或管线上；若用于周界入侵报警监测时，探测光缆2可以设置在铁丝网围栏上或埋设在裸露地面下。

所述的智能视频监控单元具有三维监测、跟踪和识别能力，可以识别目标的大小、远近和空间位置关系，可以进行入侵、消失、徘徊、运动趋势、警戒线等多种行为模式的检测，可以在24小时对防区进行监控，能支持并自动识别云镜控制协议。智能视频监控单元将实时采集到的视频图像，自动分析图像内容，通过对前端摄像机获取的视频图像序列自动分析，将其中的人、车、动物或其他物体从背景中分离出来，根据行为特征分析，与预设的安全规则比较，如果违规则立刻报警，从而实现对场景内的目标进行定位、识别和跟踪。获取视频图像的摄像机使用红外智能球形摄像机，安装在探测防护区边界位置，对进入探测防护区的事物进行跟踪摄像，每个探测防护区至少配备2台摄像机，根据探测防护区的形状和大小决定摄像机的使用数量。

分布式光纤入侵报警单元1、智能视频监控单元3和系统集成平台4设于监控室内，方便工作人员进行观察，确认探测防护区的入侵事物的位置。

系统集成平台4主要是一个控制、决策、显示的部分，分别通过网线与分布式光纤入侵报警单元1和智能视频监控单元3相连。分布式光纤入侵报警单元1中的探测子单元DU探测到扰动信号，该信号经过处理与控制子单元PCU形成的初步预警信息，上传给系统集成平台4，再由系统集成平台4下达命令给智能视频监控单元3，由智能视频监控单元3调动摄像头去监控确认，监控回来的视频图像再经过智能视频监控单元3内部智能识别算法的分析处理，将分析结果上传给系统集成平台4。由系统集成平台4进行决策，给出最终结果。

如图4所示，图4是本发明一种基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统的工作流程图。首先，铺设在探测防护区周围的局部光缆探测到扰动信号，分布式光纤入侵报警单元接收扰动信号，并对其进行分析、定位，判断发生了振动事件，产生预警；同时，分布式光纤入侵报警单元将预警信息，包括振动事件所在的区域编号、入侵类型（爬墙、剪网、打洞）等上报给系统集成平台4。系统集成平台4根据预警信息确定振动事件所在的区域，发送命令给智能视频监控单元3；智能视频监控单元3自动启动监控振动事件所在区域的两个摄像头，同时对入侵区域进行拍摄；视频流通过网络传给智能视频监控单元3，在内部使用智能识别算法分析图像，确认是否有入侵事件发生。如果有，产生报警，并把报警信息传送给系统集成平台4；如果没有，则忽略预警，球机回到默认的航行轨迹，继续进行监测。

若探测防护区为长方形，并且探测防护区周围没有其他遮掩时，需要在探测防护区的四个边的中间位置分别安装一个摄像机。系统安装好后，首先在系统集成平台4上设置好每个摄像机的预置位，如图1所示，摄像机5的预置位是A、B，摄像机6的预置位是A、C，摄像机7的预置位是C、D，摄像机8的预置位是B、D。这样，每个探测防护区都由两台摄像机共同监控，增强可靠性。

当探测光缆2上局部受到扰动或破坏时，分布式光纤入侵报警单元1采集到的后向瑞利散射光相位发生变化，从而导致散射光光强的变化。通过实时检测光强，将前后两个信号光强度进行对比，当光强有变化时，给出实时报警信号,并通过计算注入光脉冲和接收到反射信号的时间差来判断引起光强发生变化的扰动位置及所在防区。

分布式光纤入侵报警单元1采用对入侵和风雨干扰进行分等级的思想，根据接收到的扰动信号获取入侵和风雨级别参数以及告警参数，运用智能识别算法，判断出扰动信号所属的入侵类型，如爬墙、剪网、打洞等，或是否为风雨干扰，并根据防区配置参数执行报警计算，做出预警判断。

若入侵事件发生在A区，分布式光纤入侵报警单元1将预警信息（包括事件位置、入侵类型等）上报给系统集成平台4，系统集成平台4保存信息并传送给智能视频监控单元3，智能视频监控单元3控制预警区域A区的两个摄像头5和6同时对A区进行拍摄。获取的视频流通过网络传回智能视频监控单元3，通过智能识别算法处理图像，确认是否有入侵事件发生。智能识别算法进行图像处理是指在智能视频监控单元3中应用计算机视觉、人工智能等技术，自动分析图像内容，将其中的人、动物或其他物体从复杂背景中分离出来，并与预设的安全规则进行比较，如果违规，立刻产生报警。

若是在B、C、D区域发生扰动信号，分别启动发生扰动区域相对应的两个摄像机。当长方形防护区中A、B、C、D四个区域只需要对其中一个区域进行监控时，只需在该防护区域的周边设置探测光缆2，并且只设置与该区域对应的两个摄像机，减少摄像机数量。

当长方形防护区中A、B、C、D四个区域只需要对其中两个区域进行监控时，只需在这两个防护区域的周边设置探测光缆2，并且只设置与这两个区域所对应的三个摄像机，减少摄像机数量

当长方形防护区中A、B、C、D四个区域只需要对其中三个区域进行监控时，只需在这三个防护区域的周边设置探测光缆2，防护区的四个边上均设置摄像机，其中不需要监测的区域所对应的两个摄像机只监测需要监测的区域，减少错误的入侵信号导致的报警。

当防护区很小，或者使用拍摄距离较远的摄像机时，可以将摄像机安装在长方形防护区的四个角落里。当防护区为其它形状，例如三角形，可以在防护区三个边界的中间位置安装摄像机。防护区为圆形时，将摄像机均匀设于防护区的边界位置，使防护区域中的每个位置点均位于临近的两个摄像机的摄像范围内。

毫无疑问，本发明的一种基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统，除了上述实施例列举以外，还有其他类似形式替代，例如改变摄像机的型号及配置数量、改变探测光缆的排布方式等。总而言之，本发明的保护范围还包括其他对于本领域技术人员来讲显而易见的变换和替代。

Claims (1)

1.一种基于分布式光纤入侵报警单元的实时安全监测系统，其特征在于，该实时安全监测系统包括有分布式光纤入侵报警单元、探测光缆、智能视频监控单元、摄像机和系统集成平台，所述的分布式光纤入侵报警单元、智能视频监控单元和系统集成平台设置于监控室内，所述的摄像机和探测光缆设置于室外的探测防护区；所述探测防护区的边界处安装有所述的摄像机，该摄像机通过电缆连接至智能视频监控单元，所述的摄像机为红外智能球形摄像机，该红外智能球形摄像机至少设有两台，两台红外智能球形摄像机分别安装于探测防护区相对的边界处；所述的探测光缆以分布式布置于探测防护区内，该探测光缆连接于监控室内的分布式光纤入侵报警单元上，所述的分布式光纤入侵报警单元包括有探测子单元和处理与控制子单元，所述的探测子单元包括有窄带激光器、光纤放大器、光电探测器和信号采集模块，所述的窄带激光器连接光纤放大器，光纤放大器连接探测光缆，探测光缆的一端铺设于防护区域，另一端连接于光电探测器，该光电探测器连接至所述的信号采集模块；所述的处理与控制子单元包括有通信接口模块、数据解调模块、算法模块和显示报警主模块，所述的通信接口模块连接探测子单元并接收其中信号采集模块传来的数据，通信接口模块连接数据解调模块、数据解调模块连接算法模块，算法模块连接显示报警主模块，所述的分布式光纤入侵报警单元和智能视频监控单元分别连接至系统集成平台上；所述的智能视频监控单元中设有三维监控、跟踪和识别模块。