CN105225381B - 一种基于光纤栅栏的入侵检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光纤栅栏的入侵检测系统，包括感应模块(100)和反馈模块(200)，其中：脉冲光激光光源(101)的一端与光学耦合器(103)的一端相连；光学耦合器(103)的另一端与双芯光缆(106)相连；双芯光缆(106)另一端与光电转换板(102)相连；光电转换板(102)另一端与数据处理部分(201)相连；双芯光缆(106)外包裹栅栏(104)和门磁开关(105)；栅栏(104)两端分别与门磁开关(105)一端相连；门磁开关(105)另一端与固定介质相连；反馈模块(200)包括：数据处理部分(201)、数据储存部分(202)、三维成像部分(203)、警报器(204)和反馈界面部分(205)。该系统稳定性高，漏报、错报率低，适合应用于各种安全入口的入侵检测。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术在安防领域应用的技术，尤其涉及一种基于光纤栅栏的入侵检测系统的技术。
背景技术
光纤栅栏防入侵系统是一种高效的，防入侵光纤探测栅栏，用于电力、石油、监狱、智能小区等防入侵监测。该光纤栅栏防入侵系统代替了传统的物理围栏，增强保护能力。任何切割、拆除围栏的部件或整个围栏的行为，都能立刻被密封(不锈钢材质)内置的光电转换设备感知。该系统最独特，最显著的特点是任何入侵企图，哪怕仅仅拉弯一根栅栏，都能立刻被探测到。用于保护水管、通风口、窗户等位置而特别设计的栅栏，即使完全淹没在水下也能工作；栅栏的弯曲、切断都会触发报警；免维护。但是，采用Michelson干涉结构或Mach-Zehnder干涉结构的防入侵系统，由于检测过于敏感，时常造成错报误报，导致检测系统的可信度下降。但如果采用Sagnac干涉结构又会造成检测系统的漏报，因此，如何提高检测系统的可信度，降低漏报、错报率，成为光纤防入侵系统急需解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于光纤栅栏的入侵检测系统，该系统包括感应模块100和反馈模块200，其中：感应模块100包括：脉冲激光光源101、光电转换板102、光学耦合器103、栅栏104、门磁开关105、双芯光缆106；所述脉冲光激光光源101的一端与光学耦合器103的一端相连；光学耦合器103的另一端与双芯光缆106相连；双芯光缆106另一端与光电转换板102相连；光电转换板102另一端与数据处理部分201相连；双芯光缆106外包裹栅栏104和门磁开关105；栅栏104两端分别与门磁开关105一端相连；门磁开关105另一端与固定介质相连；反馈模块200包括：数据处理部分201、数据储存部分202、三维成像部分203、警报器204和反馈界面部分205；门磁开关105与警报器204相连。
所述数据处理部分对信号的处理过程为：
(1)接收感应模块传回的信号。
(2)分析异常点信号，所述分析为反向计算异常点位置。
(3)判断异常点形变幅度：
a.如有光纤信号中断则向警报器发出指令。
b.如信号出现某一区域的连续突变则向警报器发出指令。
c.如信号出现一次小幅度突变则记录该突变点位置，但不向报警器发出指令。
形变情形不符合上述判断标准，则不发送警报指令，向报警器发出警报指令的同时将异常点位置信息反馈至三维成像部分。
所述数据储存部分：分为实时数据库和历史数据库，其中实时数据库储存实时的检测数据，历史数据库记录经过处理后的数据和异常点位置信息。
所述三维成像部分：接收数据处理部分发送的信息，形成异常点的三维图像。
该入侵检测系统采用Michelson干涉结构或Mach-Zehnder干涉结构。
进一步的，多个感应模块之间通过固定杆109连接。
进一步的，固定杆109外可以另外设置门磁开关105b。
进一步的，感应模块100还可以包括压力感应器107，压力感应器107装于固定杆109的低端。
进一步的，感应模块加装压力感应器后数据处理部分对信号的处理过程为：
(1)`接收感应模块传回的信号。
(2)`分析异常点信号，所述分析为反向计算异常点位置。
(3)`判断异常点的形变幅度及应力大小：
a`.如有区域光纤信号中断则向警报器204发出三级警报指令。
b`.如栅栏104某一区域出现一次形变且形变超过预设值则结合受力进行分析；如受力超过最大值则向报警器204发出警报指令；如受力低于最大值高于警戒值且在同一感应模块的不同区域受力则向报警器204发出一级指令。
c`.如栅栏104某一区域出现多次形变且形变超过预设值则结合其受力情况进行分析，如有间断的数次受力超过警戒值则向警报器204发出一级警报指令；如有某一次受力超过最大值则向警报器204发出二级指令。
d`.如栅栏104某一区域出现持续形变则结合其受力情况进行分析，如持续受力超过警戒值或超过预设时间则向警报器发出一级警报指令；如持续受力超过警戒值且超过预设时间则向警报器204发出二级警报指令；如持续的受力超过最大值则向警报器204发出三级警报指令。
形变值小于等于预设值或受力情形不符合上述判断标准，则不发送警报指令，向警报器204发出指令的同时将异常点位置信息反馈至三维成像部分；警报器204根据警报指令的等级不同会相应发出不同的警报警示。如门磁开关脱离工作守候状态，则立即向警报器发出三级警报指令。
进一步的，警报器发出的警报可以是：灯光变色提示、灯光闪烁提示、警报声、强制突显入侵位置三维图形等方式。
进一步的，所述预设形变值、受力警戒值、受力最大值均根据用户需要结合栅栏材质、工作负荷等条件预先设置。
进一步的，感应模块100还可以包括红外探测器器108，红外探测器108装于固定杆109的顶端。
进一步的，感应模块包括红外感应器后三维成像部分包括：接收数据处理部分发送的信息，形成异常点的三维图像；同时根据红外探测器感应信号，实时显示异常点位置处的三维红外图像。
进一步的，感应模块包括红外感应器和压力探测器后三维成像部分包括：接收数据处理部分发送的信息，形成异常点的三维图像；同时根据红外探测器感应信号，实时显示异常点位置处的三维红外图像；结合防入侵系统的受力情形、热红图像、栅栏形变曲线模拟计算可能的入侵客体，并提示用户。
本发明所采用的技术方案优点在于：
1.采用Michelson干涉结构或Mach-Zehnder干涉结构，防止漏报问题。
2.光纤信号进过转变和数据处理，排除了大部分可能的错报情形。
3.结合压力感应器可以防止漏报现象的出现，减少错报的可能性。
4.分级的警报系统可以向用户明确反映受入侵的程度。
5.结合红外感应器和三维成像系统，可以直观的向用户反映栅栏受入侵时的具体形貌及入侵物的热红图形，用户可以据此形成直观的判断，减少危险情况发生的可能性。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为室外防入侵系统外部结构示意图。
具体实施例
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，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图1和附图2对本发明所述的一种基于光纤栅栏的入侵检测系统作出详细说明。
如图1所示，该入侵检测系统，感应模块100包括：脉冲激光光源101、光电转换板102、光学耦合器103、栅栏104、门磁开关105、门磁开关105、双芯光缆106、压力感应器107和红外探测器108；所述脉冲光激光光源101的一端与光学耦合器103的一端相连；光学耦合器103的另一端与双芯光缆106相连；双芯光缆106另一端与光电转换板102相连；双芯光缆106外包裹栅栏104和门磁开关105a；栅栏104两端分别与门磁开关105a一端相连；门磁开关105a另一端与固定介质相连；反馈模块200包括：数据处理部分201、数据储存部分202、三维成像部分203、警报器204和反馈界面部分205；门磁开关105与警报器204相连；感应模块100外设压力感应器107、红外探测器108和门磁开关105b，压力感应器107与数据处理部分201相连；红外探测器108与三维成像部分203相连；门磁开关105a和门磁开关105b均与警报器204相连。
图2所示为室外防入侵系统外部结构示意图，该系统由多个感应模块组成，其中红外探测器108置于固定杆109的顶端，相邻的红外探测器之间形成交叉探测网络；压力感应器107置于栅栏104与固定杆109之间的连接处，感应每一跟栅栏的受力情况；门磁开关105a置于压力感应器107和栅栏104之间，检测栅栏104是否被整体移除；门磁开关105b埋于地底，置于固定杆109和地面之间，检测感应模块是否被整体移除；双芯光纤106藏于栅栏104的内部，激光脉冲不仅可以避免受到外界环境的腐蚀，而且可以避免光纤因为风吹等自然因素造成震动而产生误报的现象；脉冲激光光源101、光电转化板102、光学耦合器103内装于固定杆109内部，脉冲光激光光源101的一端与光学耦合器103的一端相连；光学耦合器103的另一端与双芯光缆106相连；双芯光缆106另一端与光电转化版102相连。
该入侵检测系统采用Michelson干涉结构。预设形变值为5％，预设受力警戒值为400N，预设受力最大值为2000N，预设持续受力时间不高于3分钟。
感应模块的脉冲激光光源会产生周期性脉冲激光，脉冲的频率和脉宽预先设定。光源发出的光信号经由光学耦合器分流为两个相互垂直方向的偏振光，两个相互垂直方向的偏振光分别输入双芯光缆的一条光纤中；双芯光缆埋藏于栅栏内部，发送当入侵行为发生时，栅栏因为受力而发生形变，埋藏于栅栏中的光缆也相应发生形变，两条光纤中的光信号因此而发生不同程度和的位移。光电转化板将持续接收到的光信号转化为电信号发送至反馈模块的数据处理部分。如门磁开关脱离工作守候状态，则立即向警报器发出三级警报指令。
数据处理部分对信号的处理过程为：
(1)接收感应模块传回的信号；
(2)分析异常点信号，所述分析为通过分析两条相互垂直方向的偏振光信号反向计算异常点位置；
(3)判断异常点的形变幅度及应力大小：
a.如有区域光纤信号中断则向警报器发出三级警报指令；
b.如某一区域出现一次形变且形变值大于5％则结合受力进行分析；如受力超过2000N则向报警器发出二级警报指令；如受力为400N至2000N之间且在同一感应模块的不同区域受到受力情形则向报警器发出一级警报指令；
c.如某一区域出现多次形变且形变值大于5％则结合受力进行分析；如每次受力均未超过400N则不向警报器发出警报指令；如3分钟内有间断的数次受力超过400N则向警报器发出一级警报指令；如有一次受力超过2000N则向警报器发出二级警报指令；
d.如某一区域出现持续形变则结合其受力情况进行分析，如持续受力超过400N或持续受力超过3分钟则向警报器发出一级指令；如持续受力超过400N且持续受力超过3分钟则向警报器发出二级指令；如持续的受力超过2000N则向警报器发出三级指令。
形变值小于等于5％或受力情形不符合上述判断标准，则不发送警报指令，此时，记录异常点受力和形变信息并保存至历史数据库，如用户查询所有异常点信息时调取该异常点受力和形变信息。
数据处理部分在向警报器发出警报指令的同时会将异常点位置信息反馈至三维成像部分。
数据储存部分分为实时数据库和历史数据库，其中实时数据库储存实时的检测数据，历史数据库记录经过处理后的数据和异常点位置信息；
三维成像部分接收数据处理部分发送的信息，形成异常点的三维图像；同时根据红外探测器感应信号，实时显示异常点位置处的三维热红图像；结合热红图像、栅栏形变曲线、受力情形调取智库信息进行拟合，并将拟合结果反馈至热红图像一侧，提示用户可能存在的风险，例如拟合结果显示入侵客体可能为人、大型动物、小型动物、落石等，用户可以根据拟合结果进行相应的应急准备，避免不必要的风险。
警报器根据收到的警报指令发出相应级别的警报，其中，一级警报为受入侵部分栅栏防护状态指示灯由正常防护状态时的绿色变为防护状态异常时的红色；二级警报为受入侵部分栅栏防护状态指示灯变色并发出持续的灯光闪烁，同时三维图像上提示用户有区域防护异常；三级警报为受入侵部分栅栏防护状态指示灯变色并发出持续的灯光闪烁，发出尖锐的警报声同时在三维图像上提示用户有区域防护异常并强制显示异常区域图像。
本发明所述入侵检测系统采用Michelson干涉结构，可以灵敏的感应光纤震动情况，光纤信号进过转变和数据处理，排除了大部分可能的错报情形；结合压力感应器的压力判断不仅可以防止漏报现象的出现，还可以防止错报现象的发生；分级的警报系统可以向用户明确反映受入侵的程度；结合红外感应器和三维成像系统，可以直观的向用户反映栅栏受入侵时的具体形貌及入侵物的热红图形，用户可以据此形成直观的判断，减少危险情况发生的可能性。
应该注意到并理解，在不脱离本发明权利要求所要求的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。
Claims (6)
1.一种基于光纤栅栏的入侵检测系统，其特征在于，包括感应模块(100)和反馈模块(200)，其中：感应模块(100)包括：脉冲激光光源(101)、光电转换板(102)、光学耦合器(103)、栅栏(104)、门磁开关(105)、双芯光缆(106)；所述脉冲激光光源(101)的一端与光学耦合器(103)的一端相连；光学耦合器(103)的另一端与双芯光缆(106)相连；双芯光缆(106)另一端与光电转换板(102)相连；光电转换板(102)另一端与数据处理部分(201)相连；双芯光缆(106)外包裹栅栏(104)和门磁开关(105)；栅栏(104)两端分别与门磁开关(105)一端相连；门磁开关(105)另一端与固定介质相连；反馈模块(200)包括：数据处理部分(201)、数据储存部分(202)、三维成像部分(203)、警报器(204)和反馈界面部分(205)；门磁开关(105)与警报器(204)相连；
多个感应模块之间通过固定杆(109)连接；所述感应模块(100)还包括压力感应器(107)，压力感应器(107)装于栅栏(104)与固定杆(109)的连接处；
所述数据处理部分对信号的处理过程包括：
(1)′接收感应模块传回的信号；
(2)′分析异常点信号，所述分析为反向计算异常点位置；
(3)′判断异常点的形变幅度及应力大小：
a′.如有区域光纤信号中断则向警报器(204)发出警报指令；
b′.如栅栏(104)某一区域出现一次形变且形变值大于预设值则结合受力进行分析；如受力超过最大值则向报警器(204)发出警报指令；如受力低于最大值高于警戒值且在同一感应模块的不同区域受力则向报警器(204)发出一级指令；其余情形不发送警报指令；
c′.如栅栏(104)某一区域出现多次形变且形变值大于预设值则结合其受力情况进行分析，如有间断的数次受力超过警戒值则向警报器(204)发出一级警报指令；如有某一次受力超过最大值则向警报器(204)发出二级警报指令；
d′.如栅栏(104)某一区域出现持续形变且形变值大于预设值则结合其受力情况进行分析；如持续受力超过预设时间则向警报器发(204)出一级警报指令；如持续受力超过警戒值则向警报器(204)发出一级警报指令；如有持续的受力超过最大值情形则向警报器(204)发出三级警报指令：
形变值小于等于预设值或受力情形不符合上述判断标准，则不发送警报指令，向警报器(204)发出指令的同时将异常点位置信息反馈至三维成像部分；警报器(204)根据警报指令的等级不同会相应发出不同的警报警示。
2.根据权利要求1所述基于光纤栅栏的入侵检测系统，其特征在于，所述数据储存部分：分为实时数据库和历史数据库，其中实时数据库储存实时的检测数据，历史数据库记录经过处理后的数据和异常点位置信息。
3.根据权利要求1所述基于光纤栅栏的入侵检测系统，其特征在于，所述三维成像部分：接收数据处理部分发送的信息，形成异常点的三维图像。
4.根据权利要求1所述基于光纤栅栏的入侵检测系统，其特征在于，感应模块(100)还包括红外探测器(108)，红外探测器(108)装于固定杆(109)的顶端。
5.根据权利要求1所述基于光纤栅栏的入侵检测系统，其特征在于，所述三维成像部分包括：接收数据处理部分发送的信息，形成异常点的三维图像；同时根据红外感应信号，实时显示异常点位置处的三维红外图像。
6.根据权利要求1至5任一所述基于光纤栅栏的入侵检测系统，其特征在于，该入侵检测系统采用Michelson干涉结构或Mach-Zehnder干涉结构。
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