CN106570999A - 一种光纤隔离网阵及光纤隔离网系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种光纤隔离网阵及光纤隔离网系统，所述系统包括光纤隔离网阵、光纤振动检测器及监控平台，所述光纤隔离网阵置于水下并与所述光纤振动检测器耦合，所述光纤振动检测器与所述监控平台耦合，所述光纤隔离网阵包括多个可拆卸连接的光纤子网及多个浮筒，所述每个光纤子网上均设置有一个浮筒，每个所述浮筒均设置有进水孔及充气管。所述系统可以实现远距离水下入侵监测，也无需专人值守，提高了整个系统的效率，进一步的，对异常振动信号能够实现自动识别和报警，可靠性增强。

Description

一种光纤隔离网阵及光纤隔离网系统

技术领域

本发明涉及光纤通信应用领域，具体而言，涉及一种光纤隔离网阵及光纤隔离网系统。

背景技术

近年来，随着科技的发展，各种潜水装备、水下自主机器人等技术得到了长足的发展，水下斗争呈现出新的态势。各国海军、情报机构、经济实体甚至国际恐怖组织等派遣蛙人、水下自主机器人和微型潜艇等深入港口、码头、舰艇基地等重要目标附近进行侦查、破坏、爆炸和布雷作业等活动，对国土安全和公共安全构成新的威胁。传统的水下安全防范措施主要有物理防护网、蛙人和水面警卫艇巡逻等，这些方式不仅工作强度大、耗时长，而且效率低、可靠性不高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种光纤隔离网阵及光纤隔离网系统，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种光纤隔离网系统，所述系统包括光纤隔离网阵、光纤振动检测器及监控平台，所述光纤隔离网阵置于水下并与所述光纤振动检测器耦合，所述光纤振动检测器与所述监控平台耦合，所述光纤隔离网阵包括多个可拆卸连接的光纤子网及多个浮筒，每个所述光纤子网上均设置有一个浮筒，每个所述浮筒均设置有进水孔及充气管；所述光纤隔离网阵，用于接收所述光纤振动检测器发送的光信号，并向所述光纤振动检测器返回所述光信号对应的背向散射光信号；所述光纤振动检测器，用于向所述光纤隔离网阵发送所述光信号，并接收所述光纤隔离网阵返回的所述背向散射光信号，对所述光纤隔离网阵发生振动的位置进行定位分析，并将定位结果发送到所述监控平台；所述监控平台，用于根据所述定位结果，获取所述光纤隔离网阵所处水域的振动情况，当满足预设报警条件时，进行报警处理。

进一步的，每个所述光纤子网包括一个输入端与一个输出端，将位于所述光纤隔离网阵一端的所述光纤子网的输入端作为所述光纤隔离网阵的输入端，所述光纤隔离网阵的输入端与所述光纤振动检测器耦合，每个所述光纤子网的输出端与相邻光纤子网的输入端通过连接头连接。

进一步的，所述连接头为海上光缆连接头。

进一步的，每个所述光纤子网与相邻光纤子网的连接边通过抗弯连接器连接。

进一步的，每个所述光纤子网的光纤交叉点采用非压迫式光缆交叉固定架固定。

进一步的，所述光纤子网还包括缆绳，所述浮筒通过所述缆绳固定在所述光纤隔离子网上。

进一步的，所述光纤子网包括第一侧边以及与所述第一侧边相对的第二侧边，所述缆绳由所述第一侧边向所述第二侧边延伸，并固定于所述第二侧边。

进一步的，所述浮筒固定在所述第一侧边，所述充气管由所述第一侧边向所述第二侧边延伸，并突出于所述第二侧边。

进一步的，每个所述光纤子网还包括另一个浮筒，所述浮筒固定于所述第二侧边。

第二方面，本发明实施例提供了一种光纤隔离网阵，所述光纤隔离网阵包括多个可拆卸连接的光纤子网及多个浮筒，所述每个光纤子网上均设置有一个浮筒，每个所述浮筒均设置有进水孔及充气管。

与现有技术相比，本发明实施例提供的一种光纤隔离网阵及光纤隔离网系统，通过置于水下的光纤隔离网阵接收所述光纤振动检测器发送的光信号，并向所述光纤振动检测器返回所述光信号对应的背向散射光信号，所述光纤振动检测器根据所述背向散射光信号对所述光纤隔离网阵发生振动的位置进行定位分析，并将定位结果发送到所述监控平台，所述监控平台根据所述定位结果，获取所述光纤隔离网阵所处水域的振动情况，当满足预设报警条件时，进行报警处理，通过这种方式，可以实现远距离水下入侵监测，也无需专人值守，提高了整个系统的效率，进一步的，对异常振动信号能够实现自动识别和报警，可靠性增强。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的一种光纤隔离网系统的结构框图。

图2是本发明实施例提供的一种光纤隔离网阵的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的一种光纤子网的结构示意图。

图4是本发明实施例提供的一种光纤子网的局部Ⅰ示意图。

图5是本发明实施例提供的一种光纤子网的局部Ⅱ示意图。

图6是本发明实施例提供的一种光纤子网的细节示意图。

图标：500－光纤隔离网系统；200－光纤隔离网阵；300－光纤振动检测器；400－监控平台；100－光纤子网；110－浮筒；150－抗弯连接器；111－进水孔；112－充气管；113－缆绳；114－第一侧边；115－第二侧边；120－水上浮筒；130－输入端；140－输出端。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供的光纤隔离网系统主要用于水下安全防护，实现对海港入口水下区域的实时在线监测功能。

图1示出了本发明实施例提供的一种光纤隔离网系统500的结构框图。所述系统包括光纤隔离网阵200、光纤振动检测器300及监控平台400，所述光纤隔离网阵200置于水下并与所述光纤振动检测器300耦合，所述光纤振动检测器300与所述监控平台400耦合。所述光纤隔离网阵200，用于接收所述光纤振动检测器300发送的光信号，并向所述光纤振动检测器300返回所述光信号对应的背向散射光信号；所述光纤振动检测器300，用于向所述光纤隔离网阵200发送所述光信号，并接收所述光纤隔离网阵200返回的所述背向散射光信号，对所述光纤隔离网阵200发生振动的位置进行定位分析，并将定位结果发送到所述监控平台400。所述监控平台400，用于根据所述定位结果，获取所述光纤隔离网阵200所处水域的振动情况，当满足预设报警条件时，进行报警处理。

请参阅图2至图3，图2示出本发明实施例提供的一种光纤隔离网阵200的结构示意图。图3示出了本发明实施例提供的一种光纤子网100的结构示意图。

请参阅图2，所述光纤隔离网阵200包括多个可拆卸连接的光纤子网100及多个浮筒110。

请参阅图3，每个光纤子网100可以由一根光缆编织而成，并将所述光缆的两端分别作为所述光纤子网100的输入端130和输出端140。编织后形成的光纤子网100的网孔形状可以是正方形的，长方形，圆形或者菱形等，

作为另一种实施方式，每个光纤子网100也可以由多根光缆编织而成，并分别将各根光缆的两端分别作为各根光缆的输入端130和输出端140。分别对各根光缆进行编织，各根光缆编织后形成的网状结构的网孔形状可以相同，也可以不同，网孔形状可以是正方形的，长方形，圆形或者菱形等。当各根光缆编织完成多个网状结构后，将位于所述光纤子网100一端的所述网状结构的输入端130作为所述光纤子网100的输入端130，每个所述网状结构的输出端140与相邻网状结构的输入端130通过连接头连接。

进一步的，所述连接头为海上光缆连接头。通过海上光缆连接头，可以将相邻网状结构的信号连接起来，即将前一个网状结构接收到的光信号传递到下一个网状结构中，通过这种方式，完成整个所述光纤子网100的信号传递。

进一步的，所述光纤子网100可以采用铠装海洋光缆，其铠装海洋光缆表面采用自洁材料，能够防水生物附着。

请参阅图4，图4示出了光纤子网100的光纤交叉点的局部示意图。在对所述光纤子网100进行编织时，每个所述光纤子网100的光纤交叉点采用非压迫式光缆交叉固定架固定。通过这种方式，可以最大限度减少光缆的弯曲损耗。

请参阅图5，图5示出了光纤子网100的孔径的局部示意图。所述光纤子网100的孔径可以在用光缆编制所述光纤子网100的时候根据需要进行设置，可以理解的是，孔径的大小并不构成本发明的限制。作为一种所述方式，所述光纤子网100的孔径L小于0.5米并且大于0.1米。通过将孔径L设置小于0.5米并且大于0.1米，能够更加有效的防止水下目标穿过。

请参阅图6，所述每个光纤子网100上均设置有一个浮筒110，每个所述浮筒110均设置有进水孔111及充气管112。

所述浮筒110可以是漂浮在水面上的密闭金属筒，也可以是采用强韧高分子聚乙烯等材料制成浮筒，其具有良好的抗侯性及抗冲击破坏性，能防紫外线、防冻、抗海水化学剂油渍等侵蚀。

所述浮筒110与所述光纤子网100连接，例如，可以在编织所述光纤子网100时，直接用光缆缠绕在所述浮筒110上，以使所述浮筒110与所述光纤子网100连接，也可以通过其它连接件使所述浮筒110与所述光纤子网100连接，例如，绳子，魔术贴等。

作为一种实施方式，所述浮筒110通过所述缆绳113固定在所述光纤隔离子网上。

进一步的，所述光纤子网100包括第一侧边114以及与所述第一侧边114相对的第二侧边115，所述缆绳113由所述第一侧边114向所述第二侧边115延伸，并固定于所述第二侧边115。

当所述光纤子网100平铺于水平面时，所述浮筒110处于充气状态，漂浮在水平面上。当需要将所述光纤子网100沉入水中时，通过所述进水孔111，往浮筒110中注水，由于所述浮筒110通过所述缆绳113固定在所述光纤子网100的第一侧边114，当所述浮筒110中充满足够水量，所述浮筒110所在的第一侧边114方向的光纤子网100沉入水中，而第二侧边115由于没有浮筒110，则不会往下沉，此时，整个光纤子网100竖直于水平面。当需要将所述光纤子网100回收时，则往所述充气管112充气，并且可以通过给所述固定于所述第二侧边115的缆绳113施于一定的拉力，以使其慢慢上浮，直至完全漂浮于海面，呈现平铺的状态。整个过程，工作人员无需水下作业，只需要在水面完成，并且通过在所述缆绳113，一方面可以将所述浮筒110固定在上述光纤子网100上，一方面，在回收所述光纤子网100时，可以通过在水面对所述缆绳113施于拉力，使得所述光纤子网100的回收，更加方便以及更加快速。

所述浮筒110上设置所述充气管112，作为一种实施方式，当所述浮筒110固定在所述第一侧边114，所述充气管112由所述第一侧边114向所述第二侧边115延伸，并突出于所述第二侧边115。

可以理解的是，将所述充气管112设置为由所述第一侧边114向所述第二侧边115延伸，并突出于所述第二侧边115，这种方式，使得当回收光纤子网100时，当所述光纤还处于水面下方时，则可以无需通过所述缆绳113进行预拉，则可以直接给所述浮筒110进行充气，当给所述浮筒110充满足够的气体时，则所述光纤子网100会浮上水面。

当然，每个光纤子网100上也可以设置多个浮筒110。进一步的，请参阅图3，每个光纤子网100除了可以设置多个浮筒110外，还可以设置另一个水上浮筒120，所述水上浮筒120固定于所述第二侧边115。

其中，所述水上浮筒120可以是漂浮在水面上的密闭金属筒，也可以是采用强韧高分子聚乙烯等材料制成浮筒，其具有良好的抗侯性及抗冲击破坏性，能防紫外线、防冻、抗海水化学剂油渍等侵蚀。可以与所述浮筒110相同，也可以不同，即所述水上浮筒120可以不用设置缆绳113，也可以不用设置进水孔111和/或充气管112。

当所述光纤子网100平铺于水平面时，所述浮筒110及所述水上浮筒120均处于充气状态，漂浮在水平面上。当需要将所述光纤子网100沉入水中时，通过所述进水孔111，往所述浮筒110中注水，当所述浮筒110中充满足够水量，则沉入水中，而由于所述水上浮筒120仍然处于充气状态，依然悬浮于水面，此时，整个光纤子网100竖直于水平面。当需要将所述光纤子网100回收时，则往所述充气管112充气，以使其慢慢上浮，直至完全漂浮于海面，呈现平铺的状态。整个过程，工作人员无需水下作业，只需要在水面完成。

所述光纤子网100的宽度H可以根据需要进行设置，作为一种实施方式，所述光纤子网100的宽度H可以设置为小于20米并且大于10米，这样设置更有利于光纤子网100的运输和安装，并且也能减少光路的损耗。

请参阅图2，在光纤隔离网阵200中，多个光纤子网100可以相互连接。具体的，每个所述光纤子网100与相邻光纤子网100的连接边可以通过抗弯连接器150连接，能够证不增加光缆损耗，且不容易破坏。

每个所述光纤子网100与相邻光纤子网100通过连接头连接。作为一种实施方式，将位于所述光纤隔离网阵200一端的所述光纤子网100的输入端130作为所述光纤隔离网阵200的输入端130，所述光纤隔离网阵200的输入端130与光源耦合，每个所述光纤子网100的输出端140与相邻光纤子网100的输入端130通过连接头连接。

进一步的，所述连接头为海上光缆连接头。通过海上光缆连接头，可以将相邻光纤子网100的信号连接起来，即将前一个光纤子网100接收到的光信号传递到下一个光纤子网100中，通过这种方式，完成整个光纤隔离网阵200的信号传递。

对于整个光纤隔离网阵200而言，通过所述光纤隔离网阵200的输入端130接收所述光纤振动检测器300中脉冲激光器发出的光信号，并依次将所述光信号在各个光纤子网100中进行传递，并向所述光纤振动检测器300返回所述光信号对应的背向散射光信号。将所述光纤隔离网阵200置于水下，将水下区域隔离成一个封闭的保护区域，并实时感受水域的振动情况，当水域的振动情况不同时，会导致所述光源产生的光信号通过所述光纤隔离网阵200进行传输时发生改变。

所述光纤振动检测器300接收所述光纤隔离网阵200传输的所述光信号，根据所述光信号对所述光纤隔离网阵200发生振动的位置进行定位分析。具体的，所述光纤振动检测器300可以是采用采用Φ－OTDR技术的光纤振动检测器300。通过Φ－OTDR技术可以实现高速信号采集与数据处理，准确的定位发生扰动的位置并给出实时的报警信息。并且由于采用了Φ－OTDR技术，使得所述光纤振动检测器300的定位可以精确到1米，检测周期可达秒级。进一步的，使得光纤隔离网系统500的可靠性增强，并可以通过光开关进行扩展，不受风雨影响。

当所述光纤振动检测器300接收到所述光纤隔离网阵200传输的所述光信号时，可以根据所述光信号的信号强度等参数进行分析，从而定位所述光纤隔离网阵200发生振动的位置，并将定位结果发送到所述监控平台400。

所述监控平台400根据所述定位结果，获取所述光纤隔离网阵200所处水域的振动情况，当满足预设报警条件时，进行报警处理。具体的，所述监控平台400可以由中控机、报警器、数据库服务器及用户软件构成。通过所述用户软件实现据采集、计算、分析、报警预警、历史数据查看、网络协议等功能。程序可根据采集的数据和设置的报警规则对报警源准确判断和定位，并可进行各种声、光报警，方便实用，功能强大。系统从软件上对探测区域在长度上进行分区，同时系统具备完善的自诊断功能，当出现如光纤断裂等情况时，会自动提示工作人员进行维护。

将所述光纤隔离网阵200置于水下，所述光纤隔离网阵200的输入端130接收光纤振动检测器300中脉冲激光器发出的光信号，并向所述光纤振动检测器300返回所述光信号对应的背向散射光信号，所述光纤振动检测器300接收所述光纤隔离网阵200传输的背向散射光信号，并根据所述背向散射光信号的信号强度等参数，对所述光纤隔离网阵200发生振动的位置进行定位分析，并将定位结果发送到所述监控平台400，所述监控平台400根据所述定位结果，获取所述光纤隔离网阵200所处水域的振动情况，当满足预设报警条件时，进行报警处理。

本发明实施例提供的一种光纤隔离网阵200及光纤隔离网系统500，通过置于水下的光纤隔离网阵200接收所述光源的光信号，并将所述光信号传输到所述光纤振动检测器300，所述光纤振动检测器300根据所述光信号对所述光纤隔离网阵200发生振动的位置进行定位分析，并将定位结果发送到所述监控平台400，所述监控平台400根据所述定位结果，获取所述光纤隔离网阵200所处水域的振动情况，当满足预设报警条件时，进行报警处理，通过这种方式，可以实现远距离水下入侵监测，也无需专人值守，提高了整个系统的效率，进一步的，对异常振动信号能够实现自动识别和报警，可靠性增强。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光纤隔离网系统，其特征在于，所述系统包括光纤隔离网阵、光纤振动检测器及监控平台，所述光纤隔离网阵置于水下并与所述光纤振动检测器耦合，所述光纤振动检测器与所述监控平台耦合，所述光纤隔离网阵包括多个可拆卸连接的光纤子网及多个浮筒，每个所述光纤子网上均设置有一个浮筒，每个所述浮筒均设置有进水孔及充气管；

所述光纤隔离网阵，用于接收所述光纤振动检测器发送的光信号，并向所述光纤振动检测器返回所述光信号对应的背向散射光信号；

所述光纤振动检测器，用于向所述光纤隔离网阵发送所述光信号，并接收所述光纤隔离网阵返回的所述背向散射光信号，对所述光纤隔离网阵发生振动的位置进行定位分析，并将定位结果发送到所述监控平台；

所述监控平台，用于根据所述定位结果，获取所述光纤隔离网阵所处水域的振动情况，当满足预设报警条件时，进行报警处理。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述光纤子网包括一个输入端与一个输出端，将位于所述光纤隔离网阵一端的所述光纤子网的输入端作为所述光纤隔离网阵的输入端，所述光纤隔离网阵的输入端与所述光纤振动检测器耦合，每个所述光纤子网的输出端与相邻光纤子网的输入端通过连接头连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述连接头为海上光缆连接头。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述光纤子网与相邻光纤子网的连接边通过抗弯连接器连接。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述光纤子网的光纤交叉点采用非压迫式光缆交叉固定架固定。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光纤子网还包括缆绳，所述浮筒通过所述缆绳固定在所述光纤隔离子网上。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述光纤子网包括第一侧边以及与所述第一侧边相对的第二侧边，所述缆绳由所述第一侧边向所述第二侧边延伸，并固定于所述第二侧边。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述浮筒固定在所述第一侧边，所述充气管由所述第一侧边向所述第二侧边延伸，并突出于所述第二侧边。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，每个所述光纤子网还包括另一个浮筒，所述浮筒固定于所述第二侧边。

10.一种光纤隔离网阵，其特征在于，所述光纤隔离网阵包括多个可拆卸连接的光纤子网及多个浮筒，每个所述光纤子网上均设置有一个浮筒，每个所述浮筒均设置有进水孔及充气管。