CN105825606A - 一种周界安防系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种周界安防系统，包括：光源、耦合器、光程调整部件、传感光纤以及光电探测器；光源的输出端与耦合器的第一端连接，耦合器的第二端和第三端分别与传感光纤的两端连接，形成一个萨格奈克环；光程调整部件设于耦合器的第二端和传感光纤之间，用于当萨格奈克环的传感光纤受到扰动时，增加经扰动调制的一路光信号的传输路程；光电探测器与耦合器的第四端连接，用于接收传感光纤中传输的两路光信号在耦合器处形成的干涉光信号，并将干涉光信号转换成电压信号。本发明实施例能够解决防区出现的盲区的问题，减少系统的漏报。

Description

一种周界安防系统

技术领域

本发明涉及光纤和安防技术领域，尤其涉及一种周界安防系统。

背景技术

随着科技的发展，安全防范的重要性越显突出，一些园区、铁路等关键场所等对安防技术的需求越来越高。

目前，国内外针对防区型的安防系统迅速的发展，基于各种光纤干涉仪的光学结构研究也越来越多，例如，将萨格奈克干涉仪光学结构应用到安防系统中，但是在安防系统中，由于形成的萨格奈克环中点受到扰动时，容易使安防系统防卫的防区出现盲区，导致出现系统的漏报，给监控人员造成了很大的困扰。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种周界安防系统，以解决防区出现的盲区的问题，减少系统的漏报。

本发明实施例提供了一种周界安防系统，包括：光源、耦合器、光程调整部件、传感光纤以及光电探测器；

所述光源的输出端与所述耦合器的第一端连接，所述耦合器的第二端和第三端分别与传感光纤的两端连接，形成一个萨格奈克环；

所述光程调整部件设于耦合器的第二端和所述传感光纤之间，用于当所述萨格奈克环的传感光纤受到扰动时，增加经扰动调制的一路光信号的传输路程；

所述光电探测器与耦合器的第四端连接，用于接收传感光纤中传输的两路光信号在耦合器处形成的干涉光信号，并将所述干涉光信号转换成电压信号。

进一步的，所述光程调整部件为光纤环。

进一步的，所述光纤环为传输光纤形成的圆环。

进一步的，所述系统还包括：第一保偏光纤和第二保偏光纤；

所述第一保偏光纤设于所述耦合器的第二端与光程调整部件之间；所述第二保偏光纤设于所述耦合器第三端和所述传感光纤之间，所述第一保偏光纤和所述第二保偏光纤，均用于保持传输的光信号偏振方向不变。

进一步的，所述系统还包括信号处理器和报警系统；

所述信号处理器分别与所述光电探测器和所述报警系统连接，用于接收光电探测器输出的电压信号，并根据所述电压信号向所述报警系统发出控制信号；

所述报警系统，用于根据接收的控制信号进行报警。

进一步的，当风、雨或声波对传感光纤进行扰动时，所述光电探测器接收的干涉光信号强度为0，输出的电压信号为0；所述信号处理器，还用于当接收到光电探测器输出的电压信号为0时，控制所述报警系统不进行报警。

进一步的，所述系统还包括围栏，所述围栏用于固定所述传感光纤。

进一步的，所述传感光纤为单芯光纤或双芯光纤。

进一步的，当所述传感光纤为双芯光纤时，所述系统还包括尾端保护装置；所述尾端保护装置设于所述围栏上，用于对传感光纤进行保护。

进一步的，所述尾端保护装置包括外壳和光纤热缩管；所述光纤热缩管设于外壳内，用于固定以及连接所述传感光纤。

本发明实施例提供的一种周界安防系统，通过设置光程调整部件，增加了经扰动调制的一路光信号的传输路程，使返回到耦合器的两路光信号在扰动前和扰动后相位差发生变化以使光电探测器能够探测出干涉光信号的变化，防止防区中出现盲区，减少系统的漏报。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例提供的一种周界安防系统的结构图；

图2是本发明实施例提供的另一种周界安防系统的结构图；

图3是本发明实施例提供的光纤干涉盒的结构图；

图4是本发明实施例提供的另一种周界安防系统的结构图；

图5是本发明实施例提供的尾端保护装置的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图1是本发明实施例提供的一种周界安防系统的结构图，本案中的周界安防系统适用于对铁路、园区、居民区等关键场所进行监控。如图1所示，所述的周界安防系统包括：光源101、耦合器102、光程调整部件103、传感光纤104以及光电探测器105。

其中，光源101的输出端与耦合器102的第一端a连接，耦合器102的第二端b和第三端c分别与传感光纤104的两端连接，形成一个萨格奈克环；光程调整部件103设于耦合器102的第二端b和传感光纤104之间，用于当萨格奈克环的传感光纤104受到扰动时，增加经扰动调制的一路光信号的传输路程；光电探测器105与耦合器102的第四端d连接，用于接收传感光纤104中传输的两路光信号在耦合器102处形成的干涉光信号，并将干涉光信号转换成电压信号。

在本实施例中，通过在耦合器的第二端和传感光纤之间设置光程调整部件，增加经扰动调制的一路光信号的传输路程，返回到耦合器的两路光信号在扰动前和扰动后的相位差发生变化以使光电探测器能够探测出干涉光信号的变化，防止防区内出现盲区，达到减少系统漏报的目的。

可选的，光源101采用FP同轴激光器或者DFP同轴激光器，且采用SFP模块封装。本实施例中光源采用FP同轴激光器或者DFP同轴激光器价格成本低，能够降低整个系统的制作成本。其中，可选的，光源的谱线宽度为4nm，使光电探测器精确地探测干涉光信号，减少系统的漏报。

可选的，耦合器102为2×2耦合器，通过2×2耦合器可以将光源101发出的光信号耦合成两路光信号，图1中箭头的方向为经耦合器102耦合的光信号的方向。

进一步，可选的，光程调整部件103为光纤环，光纤环为传输光纤形成的圆环。在本实施例中，光纤环的半径大小根据需要进行设置，能够使返回到耦合器的两路光信号在扰动前、扰动后的相位差产生变化即可。或者从节省材料的角度，将光纤环的半径尽量设置较小，能够调整经扰动调制的两路光信号的光程差以实现返回耦合器处的两路光信号在扰动前和扰动后的相位差发生变化的目的即可，且光纤环制作成本较低，能够进一步降低整个系统的制作成本。其中光程调整部件103并不局限于光纤环，还可以是其他具有调整经扰动调制的两路光信号的光程差功能的部件。

在上述实施例的基础上，在图1中，所述的周界安防系统还包括第一保偏光纤106和第二保偏光纤107。其中，第一保偏光纤106设于耦合器102的第二端b与光程调整部件103之间；第二保偏光纤107设于耦合器102第三端c和传感光纤104之间，第一保偏光纤106和第二保偏光纤107，均用于保持传输的光信号偏振方向不变。通过第一保偏光纤和第二保偏光纤能够防止光信号偏振态的衰落，保证干涉光信号的一致性，解决系统中漏报的问题。

在使用图1所示的周界安防系统进行安防时，光源101发出的光信号经耦合器102分成两路，其中第一路光信号从耦合器102的第二端b输出，经第一保偏光纤106、光程调整部件103、传感光纤104、第二保偏光纤107后，由耦合器102的第三端c进入耦合器102。第二路光信号从耦合器102的第三端c输出，经第二保偏光纤107、传感光纤104、光程调整部件103、第一保偏光纤106后，由耦合器102的第二端b进入耦合器102。两路光信号在耦合器102处形成干涉光信号，干涉光信号被光电探测器105接收。当传感光纤104没有受到外界扰动时，因分别从耦合器102输出到再一次回到耦合器102的两路光信号(第一路光信号和第二路光信号)的光程相同，两路光信号在耦合器102处干涉相消，所以光电探测器105接收的干涉光信号的强度为0或者较弱。

在图1所示的周界安防系统中，如果没有设置光程调整部件103，则e点为周界安防系统中的萨格奈克环的中点。当萨格奈克环的中点e受到外界扰动时，经扰动调制后的第一路光信号和第二路光信号由萨格奈克环的中点e分别回到耦合器102的光程相同，所以经扰动调制后且返回到耦合器102处的第一路光信号和第二路光信号的相位差没有变化，故经扰动调制后的第一路光信号和第二路光信号在耦合器处形成的干涉光信号和扰动调制前形成的干涉光信号相同(扰动前和扰动后干涉光信号的强度均为0)。因此光电探测器105不能够检测出干涉光信号的变化，萨格奈克环的中点e成为防区中的盲区，系统不能准确预报。

在设置光程调整部件103之后，如图1所示，当萨格奈克环的中点e受到外界扰动时，第一路光信号和第二光信号均会受到扰动调制，第一路光信号和第二路光信号的相位均发生变化，且相位变化相同。所以经扰动调制的第一路光信号和第二路光信号在萨格奈克环中点e时的相位差不发生变化。

经扰动调制后的第一路光信号和第二路光信号由萨格奈克环的中点e分别回到耦合器102的光程不相同，所以经扰动调制后的第一路光信号和第二路光信号在耦合器处102的相位差与扰动前相比，发生了变化。故经扰动调制后的第一路光信号和第二路光信号在耦合器102处形成的干涉光信号和扰动调制前形成的干涉光信号不同，因此光电探测器能够探测出干涉光信号的变化，防止了防区中出现的盲区，减少了周界安防系统的漏报。

图2是本发明实施例提供的另一种周界安防系统的结构图，在上述实施例的基础上，如图2所示，所述的周界安防系统还包括围栏108，围栏108用于固定传感光纤104。其中，可选的，传感光纤104为单芯光纤，且周界安防系统采用环形安装的形式。在本发明实施例中，如图2所示，可以将耦合器、第一保偏光纤、光程调整部件以及第二保偏光纤设置在一个装置内，形成光纤干涉盒109。图3为光纤干涉盒的结构图，如图2和图3所示，光纤干涉盒109内的耦合器102通过第一传输光纤110分别与光源101和光电探测器105连接，其中第一传输光纤110为双芯的传输光纤。光纤干涉盒109内连接光程调整部件103的单芯传输光纤111和第二保偏光纤107分别与第二传输光纤115中的双芯连接，第二传输光纤115的双芯分别与传感光纤104的两端连接。

需要说明的是，本实施例示例性的将光纤干涉盒中各个部件设置成如图3所示的连接方式及结构，但是本实施例只是一种示例，在本发明其他的实施例中，光纤干涉盒中各个部件还可以是其他的连接方式或者其他的结构设置，例如，图3中的双芯的第一传输光纤110还可以是两根单芯的传输光纤，或者第一传输光纤110可以由光纤干涉盒109的其他面进行输出，例如，第一传输光纤110与第二传输光纤115在光纤干涉盒109上的输出方向相同。另外，需要说明的是，图3中示例性将光纤干涉盒109中包括了第二传输光纤115，用于通过单芯传输光纤111将光程调整部件103和第二保偏光纤107分别与传感光纤104的两端连接，但是本实施例只是一种示例，在本发明的其他实施例中，光纤干涉盒中可以不包括第二传输光纤115，直接通过单芯传输光纤111将光程调整部件103和第二保偏光纤107与传感光纤的两端连接。

在上述实施例的基础上，在图2中，所述的周界安防系统还包括信号处理器112和报警系统113；信号处理器112分别与光电探测器105和报警系统113连接，用于接收光电探测器105输出的电压信号，并根据电压信号向报警系统113发出控制信号；报警系统113，用于根据接收的控制信号进行报警。其中，当风、雨或声波对传感光纤进行扰动时，光电探测器105接收的干涉光信号强度为0，输出的电压信号为0；信号处理器112，还用于当接收到光电探测器105输出的电压信号为0时，控制报警系统113不进行报警。具体的，由于风、雨、声波对传感光纤104作用区域范围较大，在传感光纤104上存在多对相互对称的点，其中每对对称的点到耦合器102的距离是相同的，所以经风、雨、声波扰动调制的两路光信号在耦合器102处干涉相消，使光电探测器105探测到的干涉光信号的强度为0，报警系统113不进行报警，防止系统误报的情形。

当采用图2所示的周界安防系统进行安防时，如果安装于围栏108上的传感光纤104受到外界扰动，传感光纤104上将会有两点受到扰动。例如，如图2所示，当周界安防系统中增设光程调整部件之后，形成的萨格奈克环的中点为f点，当f点受到外界扰动时，则在萨格奈克环上与f点相对应的点g点也会受到扰动，因f点是萨格奈克环的中点，经f点扰动调制的两路光信号产生的干涉光信号与扰动前相比，没有发生变化，但是因g点不是萨格奈克环的中点，经g点扰动调制的两路光信号产生的干涉光信号与扰动前相比，发生了变化。所以光电探测器可以探测到干涉光信号的变化。因此，增加的光程调整部件，解决了存在盲区的问题，能够减少系统的误报。

图4是本发明实施例提供另一种周界安防系统的结构图，与图2中所示的周界安防系统不同之处在于：传感光纤104为双芯光纤，周界安防系统采用线性安装的方式，并且所述的周界安防系统还包括尾端保护装置114。

如图4所示，尾端保护装置设于围栏108上，用于对传感光纤104进行保护。如图5所示，可选的，尾端保护装置114包括外壳1141和光纤热缩管1142；光纤热缩管1142设于外壳1141内，用于固定以及连接传感光纤104。

当采用图4所示的周界安防系统进行安防时，如果安装于围栏上的传感光纤104受到扰动，则传感光纤104中的双芯将同时受到扰动，由于增加的光程调整部件使系统中的萨格奈克环的中点在传感光纤104的其中一芯上，则在传感光纤104的另一芯与中点相对应的点并不是萨格奈克环的中点，所以当传感光纤104受到外界扰动时，光电探测器105可以探测到干涉光信号的变化，解决了存在盲区的问题，减少了系统的误报。

值得说明的是，本实施例中示例性的将单芯的传感光纤安装于直线型的围栏上(图2所示)或者将双芯的传感光纤安装于直线型的围栏上(图3所示)，但是本实施例只是一种示例，在本发明的其他实施例中，可以将单芯的传感光纤或者双芯的传感光纤安装于其他形状的围栏中，例如圆形、矩形等，使围栏环绕居民区、园区等。

需要说明的是，图4所示的安防系统中，光纤干涉盒109的结构与图3中的光纤干涉盒的结构可以是相同的，或者图4所示的安防系统中的光纤干涉盒109也可以将图3中的第二传输光纤115去掉，直接采用传感光纤的双芯分别与单芯传输光纤111和第二保偏光纤107连接，使系统的结构简单，节省制作成本。

需要说明的是，此外，还需要注意的是，图1-5提供的周界安防系统的结构示意图中，周界安防系统具有诸多相同之处，其相同之处在每幅附图中采用相同的附图标记进行说明，且周界安防系统的相同结构并非在每个具体实施方式中均有详细描述，本领域技术人员应该理解，周界安防系统中的相同结构的具体描述在说明书中不再赘述，本领域技术人员可参照相关具体描述对不同附图的周界安防系统进行理解。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种周界安防系统，其特征在于，包括：光源、耦合器、光程调整部件、传感光纤以及光电探测器；

所述光源的输出端与所述耦合器的第一端连接，所述耦合器的第二端和第三端分别与传感光纤的两端连接，形成一个萨格奈克环；

所述光程调整部件设于耦合器的第二端和所述传感光纤之间，用于当所述萨格奈克环的传感光纤受到扰动时，增加经扰动调制的一路光信号的传输路程；

所述光电探测器与耦合器的第四端连接，用于接收传感光纤中传输的两路光信号在耦合器处形成的干涉光信号，并将所述干涉光信号转换成电压信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光程调整部件为光纤环。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光纤环为传输光纤形成的圆环。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：第一保偏光纤和第二保偏光纤；

所述第一保偏光纤设于所述耦合器的第二端与所述光程调整部件之间；所述第二保偏光纤设于所述耦合器第三端和所述传感光纤之间，所述第一保偏光纤和所述第二保偏光纤，均用于保持传输的光信号偏振方向不变。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括信号处理器和报警系统；

所述信号处理器分别与所述光电探测器和所述报警系统连接，用于接收所述光电探测器输出的电压信号，并根据所述电压信号向所述报警系统发出控制信号；

所述报警系统，用于根据接收的所述控制信号进行报警。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，当风、雨或声波对所述传感光纤进行扰动时，所述光电探测器接收的干涉光信号强度为0，输出的电压信号为0；所述信号处理器，还用于当接收到所述光电探测器输出的电压信号为0时，控制所述报警系统不进行报警。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：围栏，所述围栏用于固定所述传感光纤。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述传感光纤为单芯光纤或双芯光纤。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，当所述传感光纤为双芯光纤时，所述系统还包括尾端保护装置；所述尾端保护装置设于所述围栏上，用于对所述传感光纤进行保护。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述尾端保护装置包括外壳和光纤热缩管；

所述光纤热缩管设于所述外壳内，用于固定以及连接所述传感光纤。