CN105989681A - 一种远距离光纤线路精准定位保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种远距离光纤线路精准定位保护系统，由三部分组成：第一部分包括含光源的前端光路组合单元、光纤、卫星定位模块、设有抗干扰装置的终端盒、末端光路组合单元；第二部分设在主机房中，第二部分包括光信号处理主机、光电转换模块、报警主机、智能联动驱动主机、信息发送装置、环境信息采集主机、稳压延时供电装置和电源；第三部分为外围设备，由无人机导航和现场定位巡更器组成。本发明通过报警主机内的坐标转换模块将地下光纤定位位置换算成地上坐标，解决了光纤线路防护中定位不准确的问题；智能联动驱动主机可自动发出联动命令，实现无人值守，节省了报警处置时间，使得巡更人员能及时到达现场，阻止破坏进行。

Description

一种 远距离光纤线路精准定位保护系统

技术领域

本发明涉及军事路线、油气管道、公路、铁路等领域，具体是一种远距离光纤线路精准定位保护系统。

背景技术

安防系统是以运用安全防范产品和其他相关产品所构成的入侵报警系统、视频安防监控系统、出入口控制系统、防爆安全检查等的系统，或者由这些系统为子系统组合或集成的电子系统或网络。现有的安防系统均采用物理防区划分方式，物理定位防区的定位距离短，即便使用了长距离定位防区，后续的数据分析部分也会因为长短距离产生的数据量不同而影响最终的防护效果。

现有的光纤感知定位报警系统的定位算法都是以距离发射光源位置或主机位置为定位初始参照点，报警显示的是报警点与机房之间的距离，即为地下光纤距离，与实际的地上距离之间的误差一般在50-400米，加之光缆的冗余长度，常常会出现即使精准定位出报警点位置，但按显示位置到现场也无法找到报警点的情况，更难找到地下光缆所在位置以及用光缆做预警防范的防护体位置（如管道）的具体位置，因此寻找到事故点位置并进行抢修的工作变得非常困难，需要做大量挖掘工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种远距离光纤线路精准定位保护系统，解决了光纤线路防护中定位不准确的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种远距离光纤线路精准定位保护系统，由三部分组成：第一部分包括含光源的前端光路组合单元、光纤、卫星定位模块、设有抗干扰装置的终端盒、末端光路组合单元，所述含光源的前端光路组合单元通过光纤与末端光路组合单元连接；第二部分设在主机房中，第二部分包括光信号处理主机、光电转换模块、报警主机、智能联动驱动主机、信息发送装置、环境信息采集主机、稳压延时供电装置和电源，所述光信号处理主机通过光电转换模块与报警主机连接，所述智能联动驱动主机、环境信息采集主机分别通过有线或无线的方式与报警主机连接，所述信息发送装置与智能联动驱动主机连接，所述智能联动驱动主机内设预案命令，所述电源通过稳压延时供电装置为主机房内设备供电；第三部分为外围设备，由无人机导航和现场定位巡更器组成。

作为本发明进一步的方案：所述含光源的前端光路组合单元的外部设有滤波防护罩A，所述末端光路组合单元的外部设有滤波防护罩B。

作为本发明进一步的方案：所述第二部分的报警主机内安装有数据采集、模型库、对比库、坐标转换模块、预案库、联动设备库模块、报警数据库、查询库、权限管理库、地图坐标库、上传比对模块、实时图像监管模块和参照物坐标模块。

作为本发明进一步的方案：所述联动设备库模块后设有设备连接口，用于连接第三部分。

作为本发明进一步的方案：所述第一部分埋设在地下，所述卫星定位模块安装在光纤的上方和光纤井中，所述设有抗干扰装置的终端盒安装在光纤的接头处。

作为本发明进一步的方案：所述含光源的前端光路组合单元包括发射模板，所述发射模板包括光源、分光器、反馈装置和探测器相位调制器。

作为本发明进一步的方案：所述环境信息采集主机连接的传感设备包括温度传感器、湿度传感器、入侵报警探测设备和机房现场传感器。

作为本发明进一步的方案：所述第一部分与第二部分之间的数据流的传输线路包括以下三种：第一种是由第一部分的含光源的前端光路组合单元发出光信号，经过光纤传送到末端光路组合单元，所述末端光路组合单元接收光信号并通过光纤传输给第二部分的光信号处理主机；第二种是由第一部分的含光源的前端光路组合单元发出光信号，经过光纤传送到末端光路组合单元，所述末端光路组合单元接收光信号并通过光纤将光信号输送回含光源的前端光路组合单元，再由含光源的前端光路组合单元通过光纤传输给第二部分的光信号处理主机；第三种是由第一部分的含光源的前端光路组合单元发出光信号，经过光纤传送到末端光路组合单元，所述末端光路组合单元接收光信号并通过光纤将光信号输送回含光源的前端光路组合单元，再由含光源的前端光路组合单元通过光纤传送到末端光路组合单元，所述末端光路组合单元接收光信号并通过光纤传输给第二部分的光信号处理主机。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用定位准确的现场定位巡更器，能够准确找到线路的位置，误差在一米以内；本发明还可以通过3G或者4G连接现场定位巡更器、无人机，实现指挥中心调度人员实时看到现场情况并与现场进行语音对讲，实现实时指挥，现场定位巡更器、无人机通过与报警主机实时数据交换可以准确地实现导航及路径规划。本发明中的报警主机可以兼容各种报警器件，报警主机内的坐标转换模块通过将地下光纤定位位置换算成地上坐标，解决了光纤线路防护中定位不准确的问题，从而更好地进行准确的导航路线及路径规划。智能联动驱动主机可自动发出联动命令，实现无人值守，节省了处置报警时间，使得巡更人员能够及时到达现场，阻止破坏进行，减少损失，另外通过实现无人值守可以大量节约线路运营维护成本。

附图说明

图1是一种远距离光纤线路精准定位保护系统的结构框图；

图中：1-含光源的前端光路组合单元、2-光纤、3-卫星定位模块、4-设有抗干扰装置的终端盒、5-末端光路组合单元、6-滤波防护罩A、7-滤波防护罩B、8-光信号处理主机、9-光电转换模块、10-报警主机、11-智能联动驱动主机、12-信息发送装置、13-环境信息采集主机、14-稳压延时供电装置、15-电源、16-无人机导航、17-现场定位巡更器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例及附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中，一种远距离光纤线路精准定位保护系统，由三部分组成：

第一部分包括含光源的前端光路组合单元1、光纤2、卫星定位模块3、设有抗干扰装置的终端盒4、末端光路组合单元5，卫星定位模块3安装在光纤2的上方和光纤井中，设有抗干扰装置的终端盒4安装在光纤2的接头处，含光源的前端光路组合单元1的外部设有滤波防护罩A6，末端光路组合单元5的外部设有滤波防护罩B7，滤波防护罩A6和滤波防护罩B7的作用在于提高对路线的感知灵敏度从而提高定位精确度；第一部分通常是埋在地下；含光源的前端光路组合单元1通过光纤2与末端光路组合单元5连接，含光源的前端光路组合单元1包括发射模板，发射模板内部集成有光源、分光器、反馈装置、探测器相位调制器等器件；

第二部分设在主机房中，第二部分包括光信号处理主机8、光电转换模块9、报警主机10、智能联动驱动主机11、信息发送装置12、环境信息采集主机13、稳压延时供电装置14和电源15；光信号处理主机8通过光电转换模块9与报警主机10连接，智能联动驱动主机11、环境信息采集主机13分别通过有线或无线的方式与报警主机10连接，信息发送装置12与智能联动驱动主机11连接，智能联动驱动主机11内设预案命令，根据客户危机处理预案手册设定不同处理预案发出动作命令给现场和前端以及相关负责人，智能联动驱动主机11可通过红外射频、Zibbe、Z-Wave等协议启动现场智能设备（如电源控制，温湿度控制设备，机房现场报警器）完成预案命令动作；环境信息采集主机13连接有温度传感器、湿度传感器、入侵报警探测设备和机房现场传感器等；电源15与稳压延时供电装置14连接，从而为主机房内所有设备提供稳定可靠的供电；

第三部分为外围设备，由无人机导航16和现场定位巡更器17组成，无人机导航16用于引导无人机到现场发出语音警告，以阻止破坏继续，同时无人机还实时采集视频图像并发送到主机房，现场定位巡更器17则由工作人员佩带，可以采集现场图像、声音，可以定位线路位置，可以实现与指挥中心调度人员进行实时对讲，接受指挥中心调度人员的实时指挥。

在第二部分的报警主机13内安装有数据采集、模型库、对比库、坐标转换模块、预案库、联动设备库模块、报警数据库、查询库、权限管理库、地图坐标库、上传比对模块、实时图像监管模块和参照物坐标模块共13个软件，是整个系统的核心，实现了报警数据的智能学习处理；其中联动设备库模块后设有设备连接口，用于连接第三部分；各个软件的作用如下：对比库和上传比对模块，根据上传比对模块上传的实际发生的报警事件中的相位、波型等报警特征指标，将特征指标阀值综合设定为某事件模型，便于以后出现类似报警事件能够及时作出判断，比如：挖掘机挖掘，可将它相位的阀值、波型的阀值等一系列特征阀值进行捕捉建立模型库；坐标转换模块和地图坐标库，通过在接收到的地下光纤定位位置与地图坐标库中的地上坐标之间建立对应点，再利用转换算法算出GPRS、北斗的卫星坐标，从而标志出地面现实报警位置；预案库，针对不同的报警事件预先设立处置预案，如挖掘机挖掘通过专属网络发射信号为无人机提供导航坐标，使得巡更人员可直接到达事件发生点；联动设备库模块，在接收到经坐标转换模块转换后的坐标后，与联动设备库模块连接的外围设备通过与报警主机10进行数据对接后，自动引导无人机、巡更员快速准确到达报警位置，处理报警事件；报警数据库，把所有实际发生的报警事件进行存储备案；查询库，便于值班人员根据权限进行查询；权限管理库，用于对值班人员进行权限管理，分级管理；实时图像监管模块，用于对现场、关键部位、无人值守机房等前端图像进行采集，转发，录像查询，智能分析；参照物坐标模块是以某一点或者某个地标建筑为参照物进行各个方向的定位。

本发明实施例中，由于其应用原理算法，不同的数据流会有所区别，第一部分与第二部分之间的数据流的传输线路大致包括但不限于以下三种：第一种是由第一部分的含光源的前端光路组合单元1发出光信号，经过光纤2传送到末端光路组合单元5，末端光路组合单元5接收光信号并通过光纤2传输给第二部分的光信号处理主机8；第二种是由第一部分的含光源的前端光路组合单元1发出光信号，经过光纤2传送到末端光路组合单元5，末端光路组合单元5接收光信号并通过光纤2将光信号输送回含光源的前端光路组合单元1，再由含光源的前端光路组合单元1通过光纤2传输给第二部分的光信号处理主机8；第三种是由第一部分的含光源的前端光路组合单元1发出光信号，经过光纤2传送到末端光路组合单元5，末端光路组合单元5接收光信号并通过光纤2将光信号输送回含光源的前端光路组合单元1，再由含光源的前端光路组合单元1通过光纤2传送到末端光路组合单元5，末端光路组合单元5接收光信号并通过光纤2传输给第二部分的光信号处理主机8。

所述远距离光纤线路精准定位保护系统的工作原理如下：第一部分的含光源的前端光路组合单元1发出光信号，采用上述数据流的传输路线之一通过光纤2传输给第二部分的光信号处理主机8；光信号处理主机8对光信号进行分析处理后经过光电转换模块9转换为电信号并传输到报警主机10中，报警主机10根据接收的电信号中的相位、波形等报警特征指标建立模型库，再与预案库进行比对后，自动判断报警事件的类型，同时，将地下光纤定位位置转换成地上坐标后，与报警主机10内的联动设备库模块连接的外围设备引导无人机、巡更员快速准确到达报警位置，处理报警事件；此外，为了更加智能化更加节约处置时间，本发明实施例中还采用了智能联动驱动主机11和环境信息采集主机13，环境信息采集主机13将采集到的环境信息传输给报警主机10，通过借助报警主机10内的软件，与报警主机10连接的智能联动驱动主机11根据内设预案命令，自动发出动作命令给现场和指挥中心的工作人员及相关负责人，具体地，智能联动驱动主机11可通过红外射频、Zibbe、Z-Wave等协议启动现场智能设备（如电源控制，温湿度控制设备，警号，警灯，窗帘，智能开关等）完成预案命令动作，实现了无人值守。

本发明采用定位准确的现场定位巡更器，能够准确找到线路的位置，误差在一米以内；本发明还可以通过3G或者4G连接现场定位巡更器、无人机，实现指挥中心调度人员实时看到现场情况并与现场进行语音对讲，实现实时指挥，现场定位巡更器、无人机通过与报警主机10实时数据交换可以准确地实现导航及路径规划。本发明中的报警主机10可以兼容各种报警器件，报警主机10内的坐标转换模块通过将地下光纤定位位置换算成地上坐标，解决了光纤线路防护中定位不准确的问题，从而更好地进行准确的导航路线及路径规划。智能联动驱动主机11可自动发出联动命令，实现无人值守，节省了处置报警时间，使得巡更人员能够及时到达现场，阻止破坏进行，减少损失，另外通过实现无人值守可以大量节约线路运营维护成本。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种远距离光纤线路精准定位保护系统，其特征在于，由三部分组成：第一部分包括含光源的前端光路组合单元（1）、光纤（2）、卫星定位模块（3）、设有抗干扰装置的终端盒（4）、末端光路组合单元（5），所述含光源的前端光路组合单元（1）通过光纤（2）与末端光路组合单元（5）连接；第二部分设在主机房中，第二部分包括光信号处理主机（8）、光电转换模块（9）、报警主机（10）、智能联动驱动主机（11）、信息发送装置（12）、环境信息采集主机（13）、稳压延时供电装置（14）和电源（15），所述光信号处理主机（8）通过光电转换模块（9）与报警主机（10）连接，所述智能联动驱动主机（11）、环境信息采集主机（13）分别通过有线或无线的方式与报警主机（10）连接，所述信息发送装置（12）与智能联动驱动主机（11）连接，所述智能联动驱动主机（11）内设预案命令，所述电源（15）通过稳压延时供电装置（14）为主机房内设备供电；第三部分为外围设备，由无人机导航（16）和现场定位巡更器（17）组成。

2.根据权利要求1所述的远距离光纤线路精准定位保护系统，其特征在于，所述含光源的前端光路组合单元（1）的外部设有滤波防护罩A（6），所述末端光路组合单元（5）的外部设有滤波防护罩B（7）。

3.根据权利要求1所述的远距离光纤线路精准定位保护系统，其特征在于，所述第二部分的报警主机（10）内安装有数据采集、模型库、对比库、坐标转换模块、预案库、联动设备库模块、报警数据库、查询库、权限管理库、地图坐标库、上传比对模块、实时图像监管模块和参照物坐标模块。

4.根据权利要求3所述的远距离光纤线路精准定位保护系统，其特征在于，所述联动设备库模块后设有设备连接口，用于连接第三部分。

5.根据权利要求1所述的远距离光纤线路精准定位保护系统，其特征在于，所述第一部分埋设在地下，所述卫星定位模块（3）安装在光纤（2）的上方和光纤井中，所述设有抗干扰装置的终端盒（4）安装在光纤（2）的接头处。

6.根据权利要求1所述的远距离光纤线路精准定位保护系统，其特征在于，所述含光源的前端光路组合单元（1）包括发射模板，所述发射模板包括光源、分光器、反馈装置和探测器相位调制器。

7.根据权利要求1所述的远距离光纤线路精准定位保护系统，其特征在于，所述环境信息采集主机（13）连接的传感设备包括温度传感器、湿度传感器、入侵报警探测设备和机房现场传感器。

8.根据权利要求1所述的远距离光纤线路精准定位保护系统，其特征在于，所述第一部分与第二部分之间的数据流的传输线路包括以下三种：第一种是由第一部分的含光源的前端光路组合单元（1）发出光信号，经过光纤（2）传送到末端光路组合单元（5），所述末端光路组合单元（5）接收光信号并通过光纤（2）传输给第二部分的光信号处理主机（8）；第二种是由第一部分的含光源的前端光路组合单元（1）发出光信号，经过光纤（2）传送到末端光路组合单元（5），所述末端光路组合单元（5）接收光信号并通过光纤（2）将光信号输送回含光源的前端光路组合单元（1），再由含光源的前端光路组合单元（1）通过光纤（2）传输给第二部分的光信号处理主机（8）；第三种是由第一部分的含光源的前端光路组合单元（1）发出光信号，经过光纤（2）传送到末端光路组合单元（5），所述末端光路组合单元（5）接收光信号并通过光纤（2）将光信号输送回含光源的前端光路组合单元（1），再由含光源的前端光路组合单元（1）通过光纤（2）传送到末端光路组合单元（5），所述末端光路组合单元（5）接收光信号并通过光纤（2）传输给第二部分的光信号处理主机（8）。