CN106228719A - 一种基于光纤传感的周界入侵探测系统 - Google Patents

一种基于光纤传感的周界入侵探测系统 Download PDF

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刘广贺
楼志斌
周军
罗巧梅
张静
赵浩
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Shanghai Bandweaver Technology Co Ltd
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    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/181—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems
    • G08B13/183—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems by interruption of a radiation beam or barrier
    • G08B13/186—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems by interruption of a radiation beam or barrier using light guides, e.g. optical fibres

Abstract

本发明涉及一种基于光纤传感的周界入侵探测系统，该系统包括探测光缆、探测主机、信号处理主机和综合监控平台，所述探测光缆铺设在围栏上，所述探测光缆包括主探测光纤和备用探测光纤，所述探测光缆用于探测感应入侵信号；在所述探测主机上设有主通道和备用通道，所述探测主机用于接收探测光缆传输过来的模拟信号，对模拟信号进行去噪和滤波，并将模拟信号转变为数字信号；所述信号处理主机用于接收探测主机传输过来的数字信号，并对数字信号进行分析；所述综合监控平台用于接收信号处理主机传输过来的分析结果，并在综合界面显示和发出报警提示。本发明能够在断纤情况下继续探测，并具有良好的监测效果和精确的入侵位置定位功能。

Description

一种基于光纤传感的周界入侵探测系统
技术领域
本发明涉及光纤传感领域，尤其是涉及一种基于光纤传感的周界入侵探测系统。
背景技术
在一些重要的区域，如机场、军事基地、武器弹药库、监狱、银行金库、博物馆、发电厂、油库、等处，为了防止非法的入侵和各种破坏活动，传统的防范措施是在这些区域的外围周界处设置一些（如铁栅栏、围墙、钢丝篱笆网等）屏障或阻挡物，安排人员加强巡逻。在目前犯罪分子利用先进的科学技术，犯罪手段更加复杂化、智能化的情况下，传统的防范手段己难以适应要害部门、重点单位安全保卫工作的需要。人力防范往往受时间、地域、人员素质和精力等因素的影响，亦难免出现漏洞和失误。因此，安装应用先进的周界探测系统就成为一种必要措施。
目前国际上应用的周界探测系统主要有以下几种：电子围栏、红外对射、振动电缆、泄露电缆、振动光缆等。其中振动光缆由于其无源、抗电子干扰能力强、敏感度高等优势如今广泛应用于周界探测系统。
振动光缆周界报警系统根据其工作模式又可细分为分布式光纤振动探测系统和防区式光纤振动探测系统。在周界入侵探测时需要均将探测光缆布设在围栏上以探测攀爬、敲墙等入侵行为。然而，同时作为传感和传输所用的光缆一旦受损或被折断，则后续的入侵探测无法继续，给周界安防探测带来隐患，特别是对于重点军事基地、金融机构等场所来说，后果不堪设想。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于光纤传感的周界入侵探测系统，该系统不仅能够在断纤情况下，能够及时对受损点或折断点进行报警，同时该系统依然能够继续进行入侵探测，而且该系统具有良好的监测效果和精确的入侵位置定位功能。
为了实现上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：
一种基于光纤传感的周界入侵探测系统，该系统包括探测光缆、探测主机、信号处理主机和综合监控平台，
所述探测光缆铺设在围栏上，所述探测光缆包括主探测光纤和备用探测光纤，所述探测光缆用于探测感应入侵信号；
在所述探测主机上设有主通道和备用通道，所述主通道与主探测光纤相连接，所述备用通道与备用探测光纤相连接，所述探测主机用于接收探测光缆传输过来的模拟信号，对模拟信号进行去噪和滤波，并将模拟信号转变为数字信号；
所述信号处理主机与探测主机连接，所述信号处理主机包括信号处理分析单元、算法识别单元、威胁事件探测单元和事件定位单元，所述信号处理分析单元用于接收探测主机传输过来的数字信号，并对数字信号进行分析，所述算法识别单元用于对数字信号进行模式识别算法分析，所述威胁事件探测单元和事件定位单元用于对入侵位置进行定位；
所述综合监控平台与信号处理主机连接，所述综合监控平台用于接收信号处理主机传输过来的分析结果，并在综合界面显示和发出报警提示；
在上述的本发明一种基于光纤传感的周界入侵探测系统中，所述信号处理主机根据数字信号的不同强度、频率和间隔进行分析，判断是否有入侵行为。
进一步地，当判定有入侵行为时，所述信号处理主机对数字信号的强弱、持续时间和信号间隔进行模式识别算法分析，判断入侵行为模式。
进一步地，所述入侵行为模式包括人员攀爬、人员翻越和人员砸墙。
进一步地，当判定入侵行为模式时，所述信号处理主机根据基于相位的光时域发射技术对入侵位置进行定位，入侵位置根据下式计算得到：
Z=ct/(2n)
其中，Z为入侵位置；t为入射信号与其返回信号的时间差；c 为光在真空中的速度；n为光纤纤芯的有效折射率。
在上述的本发明一种基于光纤传感的周界入侵探测系统中，该系统进行探测时，若无断纤行为发生，所述探测主机只有主通道工作；若发生断纤行为，所述探测主机同时启用主通道和备用通道，所述主通道探测从主通道口到断纤点的位置，所述备用通道探测从断纤点到备用通道口的位置。
进一步地，当发生断纤行为时，所述探测主机采集信号的方式有两种：将主通道和备用通道上探测到信号数据相结合，其中主通道上使用从主通道口到断纤点的信号数据，所述备用通道使用从断纤点到备用通道口的信号数据；或者将备用通道上的信号数据填补到主通道上，虚拟上一直使用主通道。
进一步地，在定位入侵位置时，若入侵行为发生在主通道上，则直接使用主通道设置的位置；若入侵行为发生在备用通道上，则进行位置关系映射，映射的计算关系为总探测长度减去备用通道口至断纤点的长度。
基于上述技术方案，相比于现有技术本发明具有以下优点：
1、本发明能够在断纤情况下（光缆受损或被折断的情况下），对光缆受损或折断情况及时报警,并精确定位受损或折断点。
2、本发明能够在断纤情况下（光缆受损或被折断的情况下）仍能继续监测时，当发生入侵行为时，仍可以对入侵位置进行精确定位，使管理人员更熟悉现场情况，及时作出应对。
3、本发明通过位置映射校准方法，不断优化入侵位置报警，实现更精确地定位。
附图说明
图1是本发明一种基于光纤传感的周界入侵探测系统的工作流程图。
图2是本发明的系统架构图。
图3是本发明的探测光缆和探测主机的连接示意图。
图4是断纤情况下本发明的探测光缆和探测主机的工作方式示意图。
其中，1—探测光缆 2—探测主机 3—信号处理主机 4—综合监控平台 5—主通道 6—备用通道 7—主探测光纤 8—备用探测光纤 9—待探测周界 10—断纤点。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例来对本发明一种基于光纤传感的周界入侵探测系统做进一步地详细阐述，以便更为清楚明了地理解其结构组成和使用方式，但不能以此来限制本发明专利的保护范围。
如图1、图2、图3和图4所示，一种基于光纤传感的周界入侵探测系统，该系统包括探测光缆1、探测主机2、信号处理主机3和综合监控平台4。
所述探测光缆1铺设在围栏上，所述探测光缆1包括主探测光纤7和备用探测光纤8，所述探测光缆1用于探测感应入侵信号。
在所述探测主机2上设有主通道5和备用通道6，所述主通道5与主探测光纤7相连接，所述备用通道6与备用探测光纤8相连接，所述探测主机2用于接收探测光缆1传输过来的模拟信号，对模拟信号进行去噪和滤波，并将模拟信号转变为数字信号。
所述信号处理主机3与探测主机2连接，所述信号处理主机3包括信号处理分析单元、算法识别单元、威胁事件探测单元和事件定位单元，所述信号处理分析单元用于接收探测主机2传输过来的数字信号，并对数字信号进行分析，所述算法识别单元用于对数字信号进行模式识别算法分析，所述威胁事件探测单元和事件定位单元用于对入侵位置进行定位。
所述信号处理主机3根据数字信号的不同强度、频率和间隔进行分析，判断是否有入侵行为，当判定有入侵行为时，所述信号处理主机3对数字信号的强弱、持续时间和信号间隔进行模式识别算法分析，判断入侵行为模式，所述入侵行为模式包括人员攀爬、人员翻越和人员砸墙当判定入侵行为模式时，所述信号处理主机3根据基于相位的光时域发射技术对入侵位置进行定位，入侵位置根据下式计算得到：
Z=ct/(2n)
其中，Z为入侵位置；t为入射信号与其返回信号的时间差；c 为光在真空中的速度；n为光纤纤芯的有效折射率。
所述综合监控平台4与信号处理主机3连接，所述综合监控平台4用于接收信号处理主机3传输过来的分析结果，并在综合界面显示和发出报警提示；
该系统进行探测时，若无断纤行为发生，所述探测主机2只有主通道5工作；若发生断纤行为，所述探测主机2同时启用主通道5和备用通道6，所述主通道5探测从主通道口到断纤点10的位置，所述备用通道3探测从断纤点10到备用通道口的位置。
如图4所示，虚线部分表示光纤不可用，当发生断纤行为时，所述探测主机2采集信号的方式有两种：将主通道5和备用通道6上探测到信号数据相结合，其中主通道5上使用从主通道口到断纤点10的信号数据，所述备用通道6使用从断纤点10到备用通道口的信号数据；或者将备用通道6上的信号数据填补到主通道5上，虚拟上一直使用主通道5。
在定位入侵位置时，若入侵行为发生在主通道5上，则直接使用主通道5设置的位置；若入侵行为发生在备用通道6上，则进行位置关系映射，映射的计算关系为总探测长度减去备用通道口至断纤点的长度。
毫无疑问，本发明一种基于光纤传感的周界入侵探测系统除了上述实施例中讲述的类型和方式以外，还包括其他类似的结构组成方式和固定连接方式。总而言之，本发明还包括其他对于本领域技术人员显而易见的变换和替代。

Claims (8)

1.一种基于光纤传感的周界入侵探测系统，其特征在于，该系统包括探测光缆(1)、探测主机(2)、信号处理主机(3)和综合监控平台(4)，
所述探测光缆(1)铺设在围栏上，所述探测光缆(1)包括主探测光纤(7)和备用探测光纤(8)，所述探测光缆(1)用于探测感应入侵信号；
在所述探测主机(2)上设有主通道(5)和备用通道(6)，所述主通道(5)与主探测光纤(7)相连接，所述备用通道(6)与备用探测光纤(8)相连接，所述探测主机(2)用于接收探测光缆(1)传输过来的模拟信号，对模拟信号进行去噪和滤波，并将模拟信号转变为数字信号；
所述信号处理主机(3)与探测主机(2)连接，所述信号处理主机(3)包括信号处理分析单元、算法识别单元、威胁事件探测单元和事件定位单元，所述信号处理分析单元用于接收探测主机(2)传输过来的数字信号，并对数字信号进行分析，所述算法识别单元用于对数字信号进行模式识别算法分析，所述威胁事件探测单元和事件定位单元用于对入侵位置进行定位；
所述综合监控平台(4)与信号处理主机(3)连接，所述综合监控平台(4)用于接收信号处理主机(3)传输过来的分析结果，并在综合界面显示和发出报警提示。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的周界入侵探测系统，其特征在于，所述信号处理主机(3)根据数字信号的不同强度、频率和间隔进行分析，判断是否有入侵行为。
3.根据权利要求2所述的一种基于光纤传感的周界入侵探测系统，其特征在于，当判定有入侵行为时，所述信号处理主机(3)对数字信号的强弱、持续时间和信号间隔进行模式识别算法分析，判断入侵行为模式。
4.根据权利要求3所述的一种基于光纤传感的周界入侵探测系统，其特征在于，所述入侵行为模式包括人员攀爬、人员翻越和人员砸墙。
5. 根据权利要求3所述的一种基于光纤传感的周界入侵探测系统，其特征在于，当判定入侵行为模式时，所述信号处理主机(3)根据基于相位的光时域发射技术对入侵位置进行定位，入侵位置根据下式计算得到：
Z=ct/(2n)
其中，Z为入侵位置；t为入射信号与其返回信号的时间差；c 为光在真空中的速度；n为光纤纤芯的有效折射率。
6.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的周界入侵探测系统，其特征在于，该系统进行探测时，若无断纤行为发生，所述探测主机(2)只有主通道(5)工作；若发生断纤行为，所述探测主机(2)同时启用主通道(5)和备用通道(6)，所述主通道(5)探测从主通道(5)口到断纤点(10)的位置，所述备用通道(6)探测从断纤点(10)到备用通道(6)口的位置。
7.根据权利要求6所述的一种基于光纤传感的周界入侵探测系统，其特征在于，当发生断纤行为时，所述探测主机(2)采集信号的方式有两种：将主通道(5)和备用通道(6)上探测到信号数据相结合，其中主通道(5)上使用从主通道(5)口到断纤点(10)的信号数据，所述备用通道(6)使用从断纤点(10)到备用通道(6)口的信号数据；或者将备用通道(6)上的信号数据填补到主通道(5)上，虚拟上一直使用主通道(5)。
8.根据权利要求6所述的一种基于光纤传感的周界入侵探测系统，其特征在于，在定位入侵位置时，若入侵行为发生在主通道(5)上，则直接使用主通道(5)设置的位置；若入侵行为发生在备用通道(6)上，则进行位置关系映射，映射的计算关系为总探测长度减去备用通道(6)口至断纤点(10)的长度。
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