CN106297117A - 一种水下光电围栏 - Google Patents

Abstract

一种水下光电围栏，包括：浮体，所述浮体浮于水面之上，在所述浮体上设有水上连接盒；沉体，所述沉体沉于水面之下，在所述沉体上设有水下连接盒；光电缆栅栏，所述光电缆栅栏通过边框固定架连接在所述浮体与所述沉体之间；其中所述光电缆栅栏包括电缆和光缆，所述电缆和所述光缆相互交错设置形成网状结构；所述电缆和所述光缆分别与所述水上连接盒及所述水下连接盒连接。本发明水下光电围栏充分发挥了电缆和光缆各自的优势，电缆不但作为隔离栅栏，同时是周界传感载体，还为水下传感设备提供电源；光缆不但作为隔离栅栏，同时是周界传感元件，还为水下设备提供信息传输通道，从而不需要另外布设水下设备网络。

Description

一种水下光电围栏

技术领域

本发明涉及电学领域，尤其涉及一种应用在海洋环境的水下传感技术，特别是一种水下光电围栏。

背景技术

围栏又常被称为护栏、隔离栅（网）、防护网等，通常由金属和非金属的线材（或索）构成网状加上必要的构架组成。广泛应用于公路、铁路、桥梁、工矿企业、电站、仓库、建筑园区、机场、监狱、营房等各类民用和军用设施对外界的隔离、防卫和警戒。

如果将围栏中的金属线索以一定规则排列并与接地的构架绝缘，可以向线索施加高压电脉冲，如同时向线索施加一定的张力并配以张力传感器，就成了“张力式电子围栏”，不但可以通过高压电脉冲威慑和阻挡非法入侵的人及动物，还可以通过检测张力变化把任何企图攀爬，切割线线索的人力、机械力转换成电子信号并传送到控制中心，从而实现警戒和报警。

如果将常规的围栏作为承载物，把光缆以一定形状接触并固定之上，缆内的光纤就能感受到围栏的振动，就成了“振动式光纤围栏”。通过采集围栏传递给光纤的各种扰动数据，经过后端分析处理和识别，可判断出不同的扰动类型，如攀爬、按压、切割围栏等直接行为和在围栏周界一定范围内的人和动物的行走、挖掘等间接行为，从而实现警戒和预警。所以，又被称为“光纤周界报警系统”。

对处于海边和海上及海底的港口、核电站、岛礁基地、油气平台、海底电缆及油气管道等水下的警戒和防卫，则难度要大得多，它们受到的攻击和破坏除了来之于水面舰艇外，还包括水下的蛙人、海豚、微型潜艇等的接近和入侵及鱼雷的破坏。

现有的技术之一是在水下布放类似于拦阻索的高抗张围栏，该围栏通常用耐海水腐蚀的高强度镀锌钢丝索组成，用于阻档、勾拉非法入侵的蛙人和设备。但该技术不能阻挡蛙人对围栏切割后的入侵和破坏，也不能判定入侵具体位置。

现有的技术之二是采用带绝缘护套的镀锌钢丝索组成围栏，向钢丝索施加脉冲电压并检测回波，用于判定直接入侵（如切割和撞击等）的具体方位，但该技术不能提供周界预警。由于钢芯的直流电阻较大，除警戒的范围受限制外，对于入侵者（物）的接近，还需要另外在水底布放以电缆和光缆及水下设备组成的传感器网络（如有源或无源的声呐和磁传感器等），从而提供预警。

发展中的技术之三是采用光缆组成围缆，利用光纤分析设备，可判定直接入侵的具体位置和入侵者（物）在一定范围的接近（通过水声信号）。但由于光缆中的光纤相对较脆弱且不能提供电源，为了向水下的有源设备供电，往往仍还需要在水底另外布放以电缆，从而提供预警。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能同时提供光通道和电通道的水下光电围栏。

为解决上述技术问题，本发明水下光电围栏，包括：浮体，所述浮体浮于水面之上，在所述浮体上设有水上连接盒；沉体，所述沉体沉于水面之下，在所述沉体上设有水下连接盒；光电缆栅栏，所述光电缆栅栏通过边框固定架连接在所述浮体与所述沉体之间；其中所述光电缆栅栏包括电缆和光缆，所述电缆和所述光缆相互交错设置形成网状结构；所述电缆和所述光缆分别与所述水上连接盒及所述水下连接盒连接。

所述光电缆栅栏包括：框架，所述框架通过所述边框固定架连接在所述浮体与所述沉体之间；电缆固定夹组件及光缆固定夹组件，所述电缆固定夹组件及所述光缆固定夹组件设置在所述框架上；所述电缆及所述光缆分别通过所述电缆固定夹组件及所述光缆固定夹组件固定在所述框架上。

所述电缆固定夹组件包括第一电缆固定夹单元及第二电缆固定夹单元，所述第一电缆固定夹单元及所述第二电缆固定夹单元分别设置在所述框架上相向的侧边上；所述第一电缆固定夹单元包括多个间隔设置的第一电缆固定夹；所述第二电缆固定夹单元包括多个间隔设置的第二电缆固定夹；所述第一电缆固定夹与所述第二电缆固定夹间隔设置；所述电缆交替地从所述第一电缆固定夹及所述第二电缆固定夹中穿过。

所述光缆固定夹组件包括第一光缆固定夹单元及第二光缆固定夹单元，所述第一光缆固定夹单元及所述第二光缆固定夹单元分别设置在所述框架上相向的侧边上；所述第一光缆固定夹单元包括多个间隔设置的第一光缆固定夹；所述第二光缆固定夹单元包括多个间隔设置的第二光缆固定夹；所述第一光缆固定夹与所述第二光缆固定夹间隔设置；所述光缆交替地从所述第一光缆固定夹及所述第二光缆固定夹中穿过。

由所述电缆和所述光缆组成的网状结构的网孔尺寸为250毫米×250毫米。

所述电缆和所述光缆的外径小于等于8毫米。

所述电缆的导体为多股软铜线绞合而成；所述光缆至少包括四根通信用常规光纤或四根传感光纤。

在所述电缆与所述光缆的交叉点处设有十字固定夹。

所述光电缆栅栏的数量为多个，多个所述光电缆栅栏之间通过所述水上连结盒连接。

所述水上连接盒外接检测控制中心；所述水下连接盒外接水下设备。

本发明水下光电围栏充分发挥了电缆和光缆各自的优势，电缆不但作为隔离栅栏，同时是周界传感载体，还为水下传感设备提供电源；光缆不但作为隔离栅栏，同时是周界传感元件，还为水下设备提供信息传输通道，从而不需要另外布设水下设备网络。当单片的栅栏受攻击或遭损坏后，可方便地拆卸相关连接件进行更换和维护并通过连接盒直新连接，具有组网成本低、运行维护方便、功能强大、灵敏度高、智能化的特点。适用于处于海边和海上及海底的港口、核电站、岛礁基地、油气平台、海底电缆及油气管道等水下的警戒和防卫。

附图说明

图1为本发明水下光电围栏光电缆栅栏结构示意图；

图2为本发明水下光电围栏结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明水下光电围栏作进一步详细说明。

如图1所示，单片光电缆栅栏12，包括光缆1、电缆2、框架3、缆线十字夹定夹5、边框固定架6、浮体7、水上连接盒8、沉体9、水下连接盒10。

电缆2因强度相对较高故纵向布置，光缆1因强度相对较低故横向布置，电缆2和光缆1均不中断地在框架3上通过第一电缆固定夹13、第二电缆固定夹14、第一光缆固定夹15和第二光缆固定夹16弯曲折回，电缆2和光缆1在相交处紧密接触并用缆线十字固定夹5固定，从而组成单片光电缆栅栏12。传感的基本原理是：光缆1作为周界传感元件依附在作为传感载体的电缆2上。

单片光电缆栅栏12的具体尺寸根据被防卫的水域条件（如警戒线面积和水深等）而定，用边框固定架6分别固定在浮体7和沉体9上，水上连接盒8固定在浮体7上，水下连接盒10固定在沉体9上。

电缆2和光缆1的外径通常不大于8毫米，以相互垂直的方向在框架3内通过第一电缆固定夹13、第二电缆固定夹14、第一光缆固定夹15和第二光缆固定夹16不中断地往返布成十字相交的网格，组成的网孔尺寸通常为250毫米×250毫米或不大于防卫对象的尺寸，电缆与光缆的相交处由缆线十字固定夹5固定。

光缆1中至少含有4根通信用常规光纤或特种传感光纤，电缆2中的导体通常采用多股软铜线绞合而成，它们的外护套的材料和厚度应满足相应的绝缘（与工作电压有关）和在海水中工作的耐腐蚀要求。

第一电缆固定夹13、第二电缆固定夹14、第一光缆固定夹15和第二光缆固定夹16对光缆和电缆的夹持部分应根据所用缆的直径和允许弯曲半径有控制弯曲的孤型，包括缆线十字夹5、框架3、边框固定架6在内，均用耐海水腐蚀的金属或非金属材料制成，所使用的紧固件均釆用耐海水腐蚀的不锈钢，且都具有防盗卸结构。

浮体7是耐海水腐蚀的金属或非金属可充气的封闭腔体，根据防卫区域的平面布置可采用多段浮体，各段浮体用管道连接并可充气，其下端通过边框固定架6连接接单片光电缆栅栏12，水上连接盒8安装于浮体7的适当位置。

沉体9通常是水泥预制件或其他重物，它通过边框固定架6连接接单片光电缆栅栏12，水下连接盒10安装于沉体9的适当位置。

水上连结盒8和水下连接盒10均是多端口的连接保护器（接头盒），用于连接或引出光缆和电缆，其光学、电气、机械性能应符合接头盒相关标准的要求，它们的外壳体和密封件采用耐海洋环境、耐海水腐蚀的材料制成。除此外，水上连接盒8应具有耐紫外老化性能，水下连接盒10应具有相应工作水深的耐水压性能。

图2是水下光电缆智能围栏的一种应用，如图2所示，多个单片光电缆栅栏12悬挂在浮体7、由沉体9定位于海床上，若干个单片光电缆栅栏12中的电缆2和光缆1通过水上连接盒8连接起来形成连续的围缆，并连接至岸上的检测控制中心4。

如果有必要，水上连接盒8也可引出为水面安防设备（如雷达、照明、声光警报、摄像等）所需的电源（由电缆提供）和传输通道（由光缆提供）。

水下连接盒10固定在沉体9上，可用于连按多个单片光电栅栏中的电缆和光缆，它更重要的功能是可直接接入并向各类水下设备11（包括声学、电学、化学和磁场传感器和水下照明及摄像器材等）提供所需的电源和传输通道。

检测控制中心4包括光纤和电缆分析仪器，并向水下设备11供电。水下信息通过专用计算处理并在地理屏上显示，对于蛙人、海豚、微型潜艇、水面快艇的接近和入侵和提供了一道全天候的安全屏障，对在光电缆栅栏任意位置的撞击或截断围栏，系统可以立即给出警报并提供准确方位。

以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种水下光电围栏，其特征在于，包括：浮体，所述浮体浮于水面之上，在所述浮体上设有水上连接盒；沉体，所述沉体沉于水面之下，在所述沉体上设有水下连接盒；光电缆栅栏，所述光电缆栅栏通过边框固定架连接在所述浮体与所述沉体之间；其中所述光电缆栅栏包括电缆和光缆，所述电缆和所述光缆相互交错设置形成网状结构；所述电缆和所述光缆分别与所述水上连接盒及所述水下连接盒连接。

2.根据权利要求1所述的水下光电围栏，其特征在于，所述光电缆栅栏包括：

框架，所述框架通过所述边框固定架连接在所述浮体与所述沉体之间；

电缆固定夹组件及光缆固定夹组件，所述电缆固定夹组件及所述光缆固定夹组件设置在所述框架上；

所述电缆及所述光缆分别通过所述电缆固定夹组件及所述光缆固定夹组件固定在所述框架上。

3.根据权利要求2所述的水下光电围栏，其特征在于，所述电缆固定夹组件包括第一电缆固定夹单元及第二电缆固定夹单元，所述第一电缆固定夹单元及所述第二电缆固定夹单元分别设置在所述框架上相向的侧边上；

所述第一电缆固定夹单元包括多个间隔设置的第一电缆固定夹；所述第二电缆固定夹单元包括多个间隔设置的第二电缆固定夹；所述第一电缆固定夹与所述第二电缆固定夹间隔设置；

所述电缆交替地从所述第一电缆固定夹及所述第二电缆固定夹中穿过。

4.根据权利要求3所述的水下光光围栏，其特征在于，所述光缆固定夹组件包括第一光缆固定夹单元及第二光缆固定夹单元，所述第一光缆固定夹单元及所述第二光缆固定夹单元分别设置在所述框架上相向的侧边上；

所述第一光缆固定夹单元包括多个间隔设置的第一光缆固定夹；所述第二光缆固定夹单元包括多个间隔设置的第二光缆固定夹；所述第一光缆固定夹与所述第二光缆固定夹间隔设置；

所述光缆交替地从所述第一光缆固定夹及所述第二光缆固定夹中穿过。

5.根据权利要求1所述的水下光光围栏，其特征在于，由所述电缆和所述光缆组成的网状结构的网孔尺寸为250毫米×250毫米。

6.根据权利要求1所述的水下光光围栏，其特征在于，所述电缆和所述光缆的外径小于等于8毫米。

7.根据权利要求1所述的水下光光围栏，其特征在于，所述电缆的导体为多股软铜线绞合而成；所述光缆至少包括四根通信用常规光纤或四根传感光纤。

8.根据权利要求1所述的水下光光围栏，其特征在于，在所述电缆与所述光缆的交叉点处设有十字固定夹。

9.根据权利要求1所述的水下光光围栏，其特征在于，所述光电缆栅栏的数量为多个，多个所述光电缆栅栏之间通过所述水上连结盒连接。

10.根据权利要求1所述的水下光光围栏，其特征在于，所述水上连接盒外接检测控制中心；所述水下连接盒外接水下设备。