CN107399342B - 一种铁路周界人为入侵确定方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了铁路周界人为入侵确定方法、装置及系统，该方法包括：采集用于铁路周界安全防护的设备输出的检测电信号，对该检测电信号进行信号解调处理，并确定解调后的检测电信号中冲击信号的至少一个特征值，根据该至少一个特征值，确定待监测防护防区内是否存在人为入侵。由于人为入侵与非人为入侵所引起的冲击信号的特征值存在一定的差异，因而，通过对检测电信号中冲击信号的至少一个特征值进行分析，参考冲击信号的至少一个特征值来判断是否存在人为入侵，并不是确定存在冲击信号即认为存在人为入侵，这样能够排除因非人为入侵引起的冲击信号，而出现误判的情况，进而提高了人为入侵识别的准确度，降低了误判的情况。

Description

一种铁路周界人为入侵确定方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及铁路周界安全防护技术领域，具体而言，涉及一种铁路周界人为入侵确定方法、装置及系统。

背景技术

目前，在铁路周界安全防护过程中，主要通过如下两种方式进行铁路周界安全防护的监测，一种方式为：安排专门的工作人员定期前去铁路周界防护防区现场巡视是否存在人为入侵；另一种方式为：在待监测铁路周界防护防区内安装多个摄像装置，通过该摄像装置采集防护防区内的视频信息，然后，由专门的工作人员针对该视频信息进行分析来确定铁路两侧防护防区内是否有人为入侵，为了降低人力监测成本、提高工作效率、保证监测结果的实时性，可以利用特定的检测设备采集现场信号，进而根据采集到的现场信号是否发生变化来确定是否存在人为入侵。

在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术中至少存在以下问题：由于非人为入侵(如，风雨等环境因素影响或者火车经过等等)同样能够引起待监测铁路周界防护防区内的现场信号发生变化，因而，无法准确地界定是人为入侵还是非人为入侵。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种铁路周界人为入侵确定方法、装置及系统，由于非人为入侵(如，风雨等环境因素影响或者火车经过等等)同样能够引起待监测铁路周界防护防区内的现场信号发生变化，因而，无法准确地界定是人为入侵还是非人为入侵。

第一方面，本发明实施例提供了一种铁路周界人为入侵确定方法，该方法包括：

采集用于铁路周界安全防护的设备输出的检测电信号，所述用于铁路周界安全防护的设备包括：激光发射器件、光耦合器件、光纤检测模块和光电探测器，所述光纤检测模块设置于铁路周界的待监测防护防区内，所述检测电信号为所述光电探测器对所述光耦合器件输出的干涉光进行光电转换处理后生成的，所述干涉光为所述光纤检测模块将所述激光发射器件发射的激光光束分为多束入射光且将各入射光对应的反射光之间干涉形成的；

对所述检测电信号进行信号解调处理，如果解调后的检测电信号中存在冲击信号，则从解调后的检测电信号中提取所述冲击信号；

确定所述冲击信号的至少一个特征值，所述特征值包括：相位极值点、相位瞬时升降时间、相位变化趋势、波动持续时间、出现时间间隔、波形中心频率、功率变化趋势、或功率极大值；

根据确定的所述至少一个特征值，确定所述待监测防护防区内是否存在人为入侵；

如果存在人为入侵，则生成用于表示人为入侵报警的第一提示信息，触发报警器发出警报，和/或将所述第一提示信息发送至指定管理终端。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述对所述检测电信号进行信号解调处理之前，还包括：

判断所述检测电信号对应的干涉光的光功率是否符合预设断纤条件，所述预设断纤条件为光功率小于预设光功率阈值且光功率小于预设光功率阈值的持续时间大于预设时间阈值；

如果是，则停止执行对所述检测电信号进行信号解调处理的步骤，并生成用于表示断纤报警的第二提示信息，触发报警器发出警报，和/或将所述第二提示信息发送至指定管理终端；

如果否，则对所述检测电信号进行信号解调处理，将解调后的检测电信号存入存储器，并判断解调后的检测电信号中是否存在冲击信号。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述根据确定的所述至少一个特征值，确定待监测防护防区内是否存在人为入侵，包括：

判断所述至少一个特征值是否满足该特征值对应的人为入侵判定条件；

如果所述至少一个特征值中任意一个或多个所述特征值满足该特征值对应的人为入侵判定条件，则确定待监测防护防区内存在人为入侵；

如果所述至少一个特征值中所有特征值均不满足该特征值对应的人为入侵判定条件，则确定待监测防护防区内不存在人为入侵。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：

预先存储每个特征值对应的人为入侵判定条件；

接收用户输入的更新信息，并根据所述更新信息调整该更新信息所指向的特征值对应的人为入侵判定条件。

第二方面，本发明实施例提供了一种铁路周界人为入侵确定装置，该装置包括：

信号采集模块，用于采集用于铁路周界安全防护的设备输出的检测电信号，所述用于铁路周界安全防护的设备包括：激光发射器件、光耦合器件、光纤检测模块和光电探测器，所述光纤检测模块设置于铁路周界的待监测防护防区内，所述检测电信号为所述光电探测器对所述光耦合器件输出的干涉光进行光电转换处理后生成的，所述干涉光为所述光纤检测模块将所述激光发射器件发射的激光光束分为多束入射光且将各入射光对应的反射光之间干涉形成的；

冲击信号提取模块，用于对所述检测电信号进行信号解调处理，如果解调后的检测电信号中存在冲击信号，则从解调后的检测电信号中提取所述冲击信号；

特征值确定模块，用于确定所述冲击信号的至少一个特征值，所述特征值包括：相位极值点、相位瞬时升降时间、相位变化趋势、波动持续时间、出现时间间隔、波形中心频率、功率变化趋势、或功率极大值；

人为入侵判断模块，用于根据确定的所述至少一个特征值，确定所述待监测防护防区内是否存在人为入侵；

第一提示信息生成模块，用于如果存在人为入侵，则生成用于表示人为入侵报警的第一提示信息，触发报警器发出警报，和/或将所述第一提示信息发送至指定管理终端。

第三方面，本发明实施例提供了一种铁路周界人为入侵确定系统，该系统包括：主控制器和用于铁路周界安全防护的设备；

所述主控制器包括：如第二方面所述的确定装置，所述主控制器与所述用于铁路周界安全防护的设备之间信号连接，用于采集所述用于铁路周界安全防护的设备传输的检测电信号，并根据所述检测电信号确定待监测防护防区是否存在人为入侵。

结合第三方面，本发明实施例提供了第三方面的第一种可能的实施方式，其中，上述用于铁路周界安全防护的设备包括：激光发射器件、光耦合器件、光纤检测模块和光电探测器；

所述激光发射器件、所述光耦合器件、所述光纤检测模块依次连接，所述光纤检测模块设置于铁路周界的待监测防护防区内，所述光电探测器与所述光耦合器件相连接；

所述激光发射器件，用于发射传输至所述光耦合器件的预设频率的激光光束；

所述光耦合器件，用于将所述激光光束传输至所述光纤检测模块，以及输出所述光纤检测模块传输的干涉光；

所述光纤检测模块，用于将所述激光光束分为多束入射光，并输出各所述入射光对应的反射光之间干涉形成的干涉光，所述干涉光为多束所述入射光在光纤中传播预设几何路程后被反射且沿原路返回的多束反射光在所述入射光的发射点处干涉形成的；

所述光电探测器，用于采集所述光耦合器件输出的所述干涉光，并生成与所述干涉光对应的检测电信号，并将所述检测电信号传输至主控制器。

结合第三方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第三方面的第二种可能的实施方式，其中，所述光纤检测模块包括：依次连接的传感前端、传感光纤组和传感后端，所述传感前端与所述光耦合器件相连接；

所述传感前端，用于将所述激光光束分为至少两束入射光，将所述至少两束入射光均传输至所述传感光纤组，以及输出传输至所述光耦合器件的各所述入射光对应的反射光之间干涉形成的干涉光；

所述传感光纤组，用于将所述至少两束入射光传输至所述传感后端，以及将所述传感后端返回的各所述入射光对应的反射光传输至所述传感前端；

所述传感后端，用于输出各所述入射光对应的反射光，并将所述反射光传输至所述传感光纤组。

结合第三方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第三方面的第三种可能的实施方式，其中，所述设备还包括：光隔离器件，所述光隔离器件设置于所述激光发射器件和所述光耦合器件之间；

所述光隔离器件，用于隔离所述光耦合器件反向输出的所述干涉光，并正向传输所述激光发射器件发射的所述激光光束。

结合第三方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第三方面的第四种可能的实施方式，其中，所述用于铁路周界安全防护的设备还包括：分光器，所述分光器设置于所述光隔离器件和所述光耦合器件之间，所述光耦合器件、所述光纤检测模块、所述光电探测器均为多个且一一对应，每个所述光耦合器件与所述分光器的一个激光输出口相连接；

所述分光器，用于对所述光隔离器件传输的所述激光光束进行分光处理，得到多束激光光束，并将每束该激光光束通过所述激光输出口传输至一所述光耦合器件。

结合第三方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第三方面的第五种可能的实施方式，其中，所述设备还包括：光功率放大器，所述光功率放大器设置于所述光隔离器件和所述分光器之间；

所述光功率放大器，用于对所述光隔离器件传输的所述激光光束进行放大处理，并将放大后的激光光束传输至所述分光器。

结合第三方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第三方面的第六种可能的实施方式，其中，所述传感前端包括：分光耦合器，所述分光耦合器通过通信光纤与所述光耦合器件相连接；

所述通信光纤，用于将所述光耦合器件输出的所述激光光束传输至所述分光耦合器，以及将所述分光耦合器输出的所述干涉光传输至所述光耦合器件。

结合第三方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第三方面的第七种可能的实施方式，其中，所述传感光纤组包括：第一传感光纤和第二传感光纤，所述传感后端包括：第一反射镜和第二反射镜；

所述传感前端，具体用于将所述激光光束分为传输至所述第一传感光纤的第一入射光和传输至所述第二传感光纤的第二入射光，以及输出所述第一反射镜返回的第一反射光与所述第二反射镜返回的所述第二反射光之间干涉形成的干涉光；

所述第一传感光纤，用于将所述第一入射光传输至所述第一反射镜，并将所述第一反射镜返回的所述第一入射光对应的第一反射光传输至所述传感前端；

所述第二传感光纤，用于将所述第二入射光传输至所述第二反射镜，并将所述第二反射镜返回的所述第二入射光对应的第二反射光传输至所述传感前端。

在本发明实施例提供的铁路周界人为入侵确定方法、装置及系统中，该方法包括：采集用于铁路周界安全防护的设备输出的检测电信号，对该检测电信号进行信号解调处理，并确定解调后的检测电信号中冲击信号的至少一个特征值，根据该至少一个特征值，确定待监测防护防区内是否存在人为入侵。由于人为入侵与非人为入侵所引起的冲击信号的特征值存在一定的差异，因而，通过对检测电信号中冲击信号的至少一个特征值进行分析，参考冲击信号的至少一个特征值来判断是否存在人为入侵，并不是确定存在冲击信号即认为存在人为入侵，这样能够排除因非人为入侵引起的冲击信号，而出现误判的情况，进而提高了人为入侵识别的准确度，降低了误判的情况。

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示出了本发明实施例所提供的铁路周界人为入侵确定方法的流程示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的铁路周界人为入侵确定装置的结构示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的铁路周界人为入侵确定系统的结构示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的用于铁路周界安全防护的设备的第一种结构示意图；

图5示出了本发明实施例所提供的用于铁路周界安全防护的设备的第二种结构示意图；

图6示出了本发明实施例所提供的用于铁路周界安全防护的设备的第三种结构示意图；

图7示出了本发明实施例所提供的用于铁路周界安全防护的设备的第四种结构示意图；

图8示出了本发明实施例所提供的用于铁路周界安全防护的设备的第五种结构示意图；

图9a示出了本发明实施例所提供的传感光纤未受到外界入侵的激光传播光路和干涉光的解调相位示意图；

图9b示出了本发明实施例所提供的传感光纤受到外界入侵的激光传播光路和干涉光的解调相位示意图。

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。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。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

考虑到相关技术中由于非人为入侵(如，风雨等环境因素影响或者火车经过等等)同样能够引起待监测铁路周界防护防区内的现场信号发生变化，因而，无法准确地界定是人为入侵还是非人为入侵。基于此，本发明实施例提供了一种铁路周界人为入侵确定方法、装置及系统，下面通过实施例进行描述。

如图1所示，一种铁路周界人为入侵确定方法的流程示意图，该方法包括如下步骤：

步骤S101：采集用于铁路周界安全防护的设备输出的检测电信号，

该用于铁路周界安全防护的设备包括：激光发射器件、光耦合器件、光纤检测模块和光电探测器，该光纤检测模块设置于铁路周界的待监测防护防区内，该检测电信号为上述光电探测器对上述光耦合器件输出的干涉光进行光电转换处理后生成的，该干涉光为上述光纤检测模块将上述激光发射器件发射的激光光束分为多束入射光且将各入射光对应的反射光之间干涉形成的；

步骤S102：对上述检测电信号进行信号解调处理，如果解调后的检测电信号中存在冲击信号，则从解调后的检测电信号中提取该冲击信号；

步骤S103：确定上述冲击信号的至少一个特征值，该特征值包括：相位极值点、相位瞬时升降时间、相位变化趋势、波动持续时间、出现时间间隔、波形中心频率、功率变化趋势、或功率极大值；具体的，对冲击信号进行时域和频域处理，得到该冲击信号相应的特征值；

步骤S104：根据确定的上述至少一个特征值，确定待监测防护防区内是否存在人为入侵；

步骤S105：如果存在人为入侵，则生成用于表示人为入侵报警的第一提示信息，触发报警器发出警报，和/或将该第一提示信息发送至指定管理终端；具体的，如果存在人为入侵，则生成用于表示人为入侵报警的第一提示信息，以及(1)触发报警器发出警报，或者(2)将该第一提示信息发送至指定管理终端，或者(3)触发报警器发出警报，并将该第一提示信息发送至指定管理终端。

在本发明提供的实施例中，考虑到由于人为入侵与非人为入侵所引起的冲击信号的特征值存在一定的差异，因而，通过对检测电信号中冲击信号的至少一个特征值进行分析，参考冲击信号的至少一个特征值来判断是否存在人为入侵，并不是确定存在冲击信号即认为存在人为入侵，这样能够排除因非人为入侵引起的冲击信号，而出现误判的情况，进而提高了人为入侵识别的准确度，降低了误判的情况。

进一步的，考虑到上述光纤检测模块长期处于比较恶劣的环境下，可能存在断纤的情况，基于此，上述对上述检测电信号进行信号解调处理之前，还包括：

判断上述检测电信号对应的干涉光的光功率是否符合预设断纤条件，该预设断纤条件为光功率小于预设光功率阈值且光功率小于预设光功率阈值的持续时间大于预设时间阈值；

如果是，则停止执行对上述检测电信号进行信号解调处理的步骤，并生成用于表示断纤报警的第二提示信息，触发报警器发出警报，和/或将该第二提示信息发送至指定管理终端；具体的，如果确定断纤，则停止执行对上述检测电信号进行信号解调处理的步骤，并生成用于表示断纤报警的第二提示信息，以及(1)触发报警器发出警报，或者(2)将该第二提示信息发送至指定管理终端，或者(3)触发报警器发出警报，并将该第二提示信息发送至指定管理终端；

如果否，则对上述检测电信号进行信号解调处理，将解调后的检测电信号存入存储器，并判断解调后的检测电信号中是否存在冲击信号。

具体的，上述根据确定的上述至少一个特征值，确定待监测防护防区内是否存在人为入侵，包括：

判断上述至少一个特征值是否满足该特征值对应的人为入侵判定条件；例如，针对特征值为相位极值点的情况，该相位极值点对应的人为入侵判定条件为大于预设相位阈值，也就是说，当确定出的冲击信号的相位极值点大于预设相位阈值时，说明该特征值满足其对应的人为入侵判定条件；当确定出的冲击信号的相位极值点比较小时，说明该入侵可能为非人为入侵。

如果上述至少一个特征值中任意一个或多个上述特征值满足该特征值对应的人为入侵判定条件，则确定待监测防护防区内存在人为入侵；

如果上述至少一个特征值中所有特征值均不满足该特征值对应的人为入侵判定条件，则确定待监测防护防区内不存在人为入侵。

进一步的，考虑到可能需要对特征库中的特征值对应的人为入侵判定条件进行调整，或者在特征库中增加新的特征值及该特征值对应的人为入侵判定条件，基于此，上述方法还包括：

预先存储每个特征值对应的人为入侵判定条件；

接收用户输入的更新信息，并根据上述更新信息调整该更新信息所指向的特征值对应的人为入侵判定条件。

在本发明实施例提供的铁路周界人为入侵确定方法中，该方法包括：采集用于铁路周界安全防护的设备输出的检测电信号，对该检测电信号进行信号解调处理，并确定解调后的检测电信号中冲击信号的至少一个特征值，根据该至少一个特征值，确定待监测防护防区内是否存在人为入侵。由于人为入侵与非人为入侵所引起的冲击信号的特征值存在一定的差异，因而，通过对检测电信号中冲击信号的至少一个特征值进行分析，参考冲击信号的至少一个特征值来判断是否存在人为入侵，并不是确定存在冲击信号即认为存在人为入侵，这样能够排除因非人为入侵引起的冲击信号，而出现误判的情况，进而提高了人为入侵识别的准确度，降低了误判的情况。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种铁路周界人为入侵确定装置，由于这些装置所解决问题的原理与前述确定方法相似，因此该装置的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。

本发明实施例还提供了一种铁路周界人为入侵确定装置，如图2所示，该装置包括：

信号采集模块201，用于采集用于铁路周界安全防护的设备输出的检测电信号，该用于铁路周界安全防护的设备包括：激光发射器件、光耦合器件、光纤检测模块和光电探测器，该光纤检测模块设置于铁路周界的待监测防护防区内，上述检测电信号为上述光电探测器对上述光耦合器件输出的干涉光进行光电转换处理后生成的，上述干涉光为上述光纤检测模块将上述激光发射器件发射的激光光束分为多束入射光且将各入射光对应的反射光之间干涉形成的；

冲击信号提取模块202，用于对上述检测电信号进行信号解调处理，如果解调后的检测电信号中存在冲击信号，则从解调后的检测电信号中提取该冲击信号；

特征值确定模块203，用于确定上述冲击信号的至少一个特征值，该特征值包括：相位极值点、相位瞬时升降时间、相位变化趋势、波动持续时间、出现时间间隔、波形中心频率、功率变化趋势、或功率极大值；

人为入侵判断模块204，用于根据确定的上述至少一个特征值，确定待监测防护防区内是否存在人为入侵；

第一提示信息生成模块205，用于如果存在人为入侵，则生成用于表示人为入侵报警的第一提示信息，触发报警器发出警报，和/或将上述第一提示信息发送至指定管理终端。

在本发明实施例提供的铁路周界人为入侵确定装置中，由于人为入侵与非人为入侵所引起的冲击信号的特征值存在一定的差异，因而，通过对检测电信号中冲击信号的至少一个特征值进行分析，参考冲击信号的至少一个特征值来判断是否存在人为入侵，并不是确定存在冲击信号即认为存在人为入侵，这样能够排除因非人为入侵引起的冲击信号，而出现误判的情况，进而提高了人为入侵识别的准确度，降低了误判的情况。

上述各模块的功能可对应于上述人为入侵确定方法的相应处理步骤，在此不再赘述。

本发明实施例还提供了一种铁路周界人为入侵确定系统，如图3所示，该系统包括：主控制器20和用于铁路周界安全防护的设备10；

上述主控制器20包括：如图2所示的确定装置，上述主控制器20与上述用于铁路周界安全防护的设备10之间信号连接，用于采集上述用于铁路周界安全防护的设备10传输的检测电信号，并根据该检测电信号确定待监测防护防区是否存在人为入侵。

具体的，上述主控制器20具体用于：

采集用于铁路周界安全防护的设备输出的检测电信号；

对上述检测电信号进行信号解调处理，得到干涉光的解调相位，判断在不同时刻干涉光的解调相位是否发生变化，如果发生变化，则确定检测电信号中存在冲击信号；

如果解调后的检测电信号中存在冲击信号，则从解调后的检测电信号中提取该冲击信号；

确定上述冲击信号的至少一个特征值，该特征值包括：相位极值点、相位瞬时升降时间、相位变化趋势、波动持续时间、出现时间间隔、波形中心频率、功率变化趋势、或功率极大值；具体的，对冲击信号进行时域和频域处理，得到该冲击信号相应的特征值；

根据确定的上述至少一个特征值，确定待监测防护防区内是否存在人为入侵；

如果存在人为入侵，则生成用于表示人为入侵报警的第一提示信息，触发报警器发出警报，和/或将上述第一提示信息发送至指定管理终端。

具体的，如图4所示，上述用于铁路周界安全防护的设备10包括：激光发射器件101、光耦合器件102、光纤检测模块103和光电探测器104；

上述激光发射器件101、上述光耦合器件102、上述光纤检测模块103依次连接，上述光纤检测模块103设置于铁路周界的待监测防护防区内，上述光电探测器104与上述光耦合器件102相连接；

上述激光发射器件101，用于发射传输至上述光耦合器件102的预设频率的激光光束；

上述光耦合器件102，用于将上述激光光束传输至上述光纤检测模块103，以及输出上述光纤检测模块103传输的干涉光；

上述光纤检测模块103，用于将上述激光光束分为多束入射光，并输出各入射光对应的反射光之间干涉形成的干涉光，其中，该干涉光为多束入射光在光纤中传播预设几何路程后被反射且沿原路返回的多束反射光在入射光的发射点处干涉形成的；

上述光电探测器104，用于采集上述光耦合器件102输出的干涉光，并生成与该干涉光对应的检测电信号，并将该检测电信号传输至主控制器。

其中，通过在待监测防护防区内设置光纤检测模块103，且激光发射器件101发射出的激光光束通过光耦合器件102传输至光纤检测模块103，该光纤检测模块103将激光光束分为多束入射光，并输出各入射光对应的反射光之间干涉形成的干涉光，由于当存在外界入侵时，将引起光纤检测模块103输出的干涉光的特性发生变化，另外，考虑到外界入侵分为人为入侵和非人为入侵，由于人为入侵与非人为入侵所引起的冲击信号的特征值存在一定的差异，因而，不仅由主控制器自动判断干涉光的特性是否发生变化即是否存在冲击信号，还由主控制器对检测电信号中冲击信号的至少一个特征值进行分析，参考冲击信号的至少一个特征值来判断是否存在人为入侵，并不是确定存在冲击信号即认为存在人为入侵，这样即能够大大降低人工成本，提高检测效率，保证监测结果的实时性；同时，还能够排除因非人为入侵引起的冲击信号，而出现误判的情况，进而提高了人为入侵识别的准确度，降低了误判的情况。

其中，如图5所示，上述光纤检测模块103包括：依次连接的传感前端1031、传感光纤组1032和传感后端1033，该传感前端1031与上述光耦合器件102相连接；

上述传感前端1031，用于将上述激光光束分为至少两束入射光，将至少两束入射光均传输至上述传感光纤组1032，以及输出传输至上述光耦合器件102的各上述入射光对应的反射光之间干涉形成的干涉光，其中，该传感光纤组1032包含并排设置的多根传感光纤；

上述传感光纤组1032，用于将上述至少两束入射光传输至上述传感后端1033，以及将上述传感后端1033返回的各入射光对应的反射光传输至上述传感前端1031；

上述传感后端1033，用于输出各入射光对应的反射光，并将该反射光传输至上述传感光纤组1032。

具体的，由传感前端1031将光耦合器件102传输的激光光束分为分别传输至传感光纤组1032内多根传感光纤的入射光，每束入射光在相应的传感光纤中全反射传播至传感后端1033，传感后端1033分别对各入射光反射后形成反射光，该反射光沿其对应的入射光的传播方向原光路反向传播，在传感光纤中全反射传播至传感前端1031，在传感前端1031处多束反射回的反射光之间干涉，形成干涉光，最后，由传感前端1031输出该干涉光，以将该干涉光传输至光耦合器件102，再由光耦合器件102输出该干涉光，以将该干涉光传输至光电探测器104。

进一步的，考虑到光耦合器件102输出的干涉光的传播方向为沿激光光束传输方向的反向传播，这样该干涉光很可能对激光发射器件101造成干扰，基于此，如图6所示，上述设备还包括：光隔离器件105，该光隔离器件105设置于上述激光发射器件101和上述光耦合器件102之间；

上述光隔离器件105，用于隔离上述光耦合器件102反向输出的干涉光，并正向传输上述激光发射器件101发射的激光光束。

其中，由于光隔离器件105是一种只允许光束沿一个方向通过而在相反方向阻挡光束通过的光无源器件。它通过光纤回波反射的光能够被光隔离器105很好的隔离。该光隔离器件105被使用在光路中用来避免光路中的回波对光源，泵浦源以及其他发光器件造成的干扰和损害。

进一步的，考虑到存在多个待监测的防护防区需要同时监测的情况下，由于如果为每个防护防区配备一个激光发射器件101，这样将增加监测成本，为了解决因激光发射器件101的成本而导致监测成本增加的问题，能够通过将一激光反射器件发射出的激光光束分光处理，得到多束激光光束，每束激光光束分别作为不同防护防区的检测激光，基于此，如图7所示，上述设备还包括：分光器106，该分光器106设置于上述光隔离器件105和上述光耦合器件102之间，上述光耦合器件102、上述光纤检测模块103、上述光电探测器104均为多个且一一对应，每个光耦合器件102与分光器106的一个激光输出口相连接；

上述分光器106，用于对上述光隔离器件105传输的激光光束进行分光处理，得到多束激光光束，并将每束该激光光束通过上述激光输出口传输至一上述光耦合器件102。

其中，多个光纤检测模块103可以分别设置在不同的防护防区内，采集各防护防区内的干涉光变化情况。

进一步的，考虑到光电探测器104接收到的光信号达到其自身的灵敏度时，这样光电探测器104才能准确地对光信号进行识别，并转换为对应的电信号，为了提高光电探测器104的识别准确度，基于此，如图8所示，上述设备还包括：光功率放大器107，该光功率放大器107设置于上述光隔离器件105和上述分光器106之间；

上述光功率放大器107，用于对上述光隔离器件105传输的激光光束进行放大处理，并将放大后的激光光束传输至上述分光器106。

其中，在对激光发射器件101发射出的激光光束进行分光处理前，先对该激光光束进行放大处理，这样能够使得最终传输至光电探测器104的干涉光的光功率不低于光电探测器104的灵敏度下限，进而保证光电探测器104的对光信号的识别准确度。

其中，在图8中，上述传感前端1031包括：分光耦合器10311，该分光耦合器10311通过通信光纤与上述光耦合器件102相连接；

上述通信光纤，用于将上述光耦合器件102输出的激光光束传输至上述分光耦合器10311，以及将上述分光耦合器10311输出的干涉光传输至上述光耦合器件102。

其中，当传感光纤组1032中包含两根传感光纤时，上述传感光纤组1032包括：第一传感光纤10321和第二传感光纤10322，对应的，上述传感后端1033包括：第一反射镜10331和第二反射镜10332；

上述传感前端1031，具体用于将上述激光光束分为传输至上述第一传感光纤10321的第一入射光和传输至上述第二传感光纤10322的第二入射光，以及输出上述第一反射镜10331返回的第一反射光与上述第二反射镜10332返回的上述第二反射光之间干涉形成的干涉光；

上述第一传感光纤10321，用于将上述第一入射光传输至上述第一反射镜10331，并将上述第一反射镜10331返回的第一入射光对应的第一反射光传输至上述传感前端1031；

上述第二传感光纤10322，用于将上述第二入射光传输至上述第二反射镜10332，并将上述第二反射镜10332返回的第二入射光对应的第二反射光传输至上述传感前端1031。

进一步的，考虑到当在传感光纤组1032中多根传感光纤收到外界作用力相同的情况下，因第一传感光纤10321中传播的第一反射光的光程变化和第二传感光纤10322中传播的第二反射光的光程变化相同，此时可能导致第一反射光与第二反射光干涉形成的干涉光的特性不变，进而无法准确地识别出人为入侵行为，为了避免这种情况，基于此，上述第一传感光纤10321的长度与上述第二传感光纤10322的长度不相等，且上述第一传感光纤10321的长度与上述第二传感光纤10322的长度之间的长度差值小于预设阈值。

进一步的，为了保证入射光光束在第一传感光纤10321和第二传感光纤10322中能够以全反射方式进行传输，基于此，上述第一传感光纤10321和上述第二传感光纤10322的外层材料均为高反射率材料。

其中，采用上述设备进行防护防区的监测，具有如下效果：

(1)采用光纤传感进行铁路周界安全防护，具有灵敏度高、实时性好、检测准确率高的特点，且可实现全天候不间断监测；

(2)采用光纤传感进行铁路周界安全防护，具有防爆、防漏电、防雷击、防电磁干扰的特点，且能够消除对环境的影响；

(3)光纤传感系统易于实现分布式测量，同时安装工艺简单，适合铁路周界安全防护的场景。

如图9a所示，给出了传感光纤未受到外界入侵的激光传播光路和干涉光的解调相位示意图，其中，由于传感光纤未受到外界入侵，入射光在传感光纤中均匀全反射传播，入射光在传感光纤中任意一点的入射角保持不变，且该入射光对应的反射光沿原路返回并在传感光纤中传播过程中入射角也保持不变，此时，第一反射光与第二反射光达到传感前端1031时两束入射光之间的光程差保持不变，从而在传感前端1031中第一反射光与第二反射光干涉形成的干涉光的光功率保持不变，进而根据该干涉光的光功率解调出的相位保持不变。

如图9b所示，给出了传感光纤受到外界入侵的激光传播光路和干涉光的解调相位示意图，其中，由于传感光纤受到外界入侵，入射光在传感光纤中全反射传播过程中，入射光在传感光纤中外界入侵点的入射角发生变化，且该入射光对应的反射光沿原路返回并在传感光纤中传播过程中入射角也发生变化，此时，第一反射光与第二反射光达到传感前端1031时两束入射光之间的光程差发生变化，从而在传感前端1031中第一反射光与第二反射光干涉形成的干涉光的光功率发生变化，进而根据该干涉光的光功率解调出的相位发生变化，当外界入侵消失后，根据第一反射光与第二反射光干涉形成的干涉光的光功率解调出的相位将恢复至外界入侵前的状态。

其中，图9b中曲线波动部分表示冲击信号，需要进一步对该冲击信号的特征值进行分析，才能准确地确定出该外界入侵是否为人为入侵。

需要说明的是，上述铁路周界人为入侵确定方法及确定装置中的用于铁路周界安全防护的设备可对应于图4至图8所示结构示意图中的相应结构，在此不再赘述。

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。

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。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种铁路周界人为入侵确定方法，其特征在于，所述方法包括：

采集用于铁路周界安全防护的设备输出的检测电信号，所述用于铁路周界安全防护的设备包括：激光发射器件、光耦合器件、光纤检测模块和光电探测器，所述光纤检测模块设置于铁路周界的待监测防护防区内，所述检测电信号为所述光电探测器对所述光耦合器件输出的干涉光进行光电转换处理后生成的，所述干涉光为所述光纤检测模块将所述激光发射器件发射的激光光束分为多束入射光且将各入射光对应的反射光之间干涉形成的，所述光纤检测模块包括：依次连接的传感前端、传感光纤组和传感后端，所述传感前端与所述光耦合器件相连接；所述传感前端，用于将所述激光光束分为至少两束入射光，将所述至少两束入射光均传输至所述传感光纤组，以及输出传输至所述光耦合器件的各所述入射光对应的反射光之间干涉形成的干涉光；所述传感光纤组，用于将所述至少两束入射光传输至所述传感后端，以及将所述传感后端返回的各所述入射光对应的反射光传输至所述传感前端；所述传感后端，用于输出各所述入射光对应的反射光，并将所述反射光传输至所述传感光纤组；

对所述检测电信号进行信号解调处理，如果解调后的检测电信号中存在冲击信号，则从解调后的检测电信号中提取所述冲击信号；

确定所述冲击信号的至少一个特征值，所述特征值包括：相位极值点、相位瞬时升降时间、相位变化趋势、波动持续时间、出现时间间隔、波形中心频率、功率变化趋势、或功率极大值；

根据确定的所述至少一个特征值，确定所述待监测防护防区内是否存在人为入侵；

如果存在人为入侵，则生成用于表示人为入侵报警的第一提示信息，触发报警器发出警报，和/或将所述第一提示信息发送至指定管理终端。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述检测电信号进行信号解调处理之前，还包括：

判断所述检测电信号对应的干涉光的光功率是否符合预设断纤条件，所述预设断纤条件为光功率小于预设光功率阈值且光功率小于预设光功率阈值的持续时间大于预设时间阈值；

如果是，则停止执行对所述检测电信号进行信号解调处理的步骤，并生成用于表示断纤报警的第二提示信息，触发报警器发出警报，和/或将所述第二提示信息发送至指定管理终端；

如果否，则对所述检测电信号进行信号解调处理，将解调后的检测电信号存入存储器，并判断解调后的检测电信号中是否存在冲击信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据确定的所述至少一个特征值，确定待监测防护防区内是否存在人为入侵，包括：

判断所述至少一个特征值是否满足该特征值对应的人为入侵判定条件；

如果所述至少一个特征值中任意一个或多个所述特征值满足该特征值对应的人为入侵判定条件，则确定待监测防护防区内存在人为入侵；

如果所述至少一个特征值中所有特征值均不满足该特征值对应的人为入侵判定条件，则确定待监测防护防区内不存在人为入侵。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

预先存储每个特征值对应的人为入侵判定条件；

接收用户输入的更新信息，并根据所述更新信息调整该更新信息所指向的特征值对应的人为入侵判定条件。

5.一种铁路周界人为入侵确定装置，其特征在于，所述装置包括：

信号采集模块，用于采集用于铁路周界安全防护的设备输出的检测电信号，所述用于铁路周界安全防护的设备包括：激光发射器件、光耦合器件、光纤检测模块和光电探测器，所述光纤检测模块设置于铁路周界的待监测防护防区内，所述检测电信号为所述光电探测器对所述光耦合器件输出的干涉光进行光电转换处理后生成的，所述干涉光为所述光纤检测模块将所述激光发射器件发射的激光光束分为多束入射光且将各入射光对应的反射光之间干涉形成的，所述光纤检测模块包括：依次连接的传感前端、传感光纤组和传感后端，所述传感前端与所述光耦合器件相连接；所述传感前端，用于将所述激光光束分为至少两束入射光，将所述至少两束入射光均传输至所述传感光纤组，以及输出传输至所述光耦合器件的各所述入射光对应的反射光之间干涉形成的干涉光；所述传感光纤组，用于将所述至少两束入射光传输至所述传感后端，以及将所述传感后端返回的各所述入射光对应的反射光传输至所述传感前端；所述传感后端，用于输出各所述入射光对应的反射光，并将所述反射光传输至所述传感光纤组；

冲击信号提取模块，用于对所述检测电信号进行信号解调处理，如果解调后的检测电信号中存在冲击信号，则从解调后的检测电信号中提取所述冲击信号；

特征值确定模块，用于确定所述冲击信号的至少一个特征值，所述特征值包括：相位极值点、相位瞬时升降时间、相位变化趋势、波动持续时间、出现时间间隔、波形中心频率、功率变化趋势、或功率极大值；

人为入侵判断模块，用于根据确定的所述至少一个特征值，确定所述待监测防护防区内是否存在人为入侵；

第一提示信息生成模块，用于如果存在人为入侵，则生成用于表示人为入侵报警的第一提示信息，触发报警器发出警报，和/或将所述第一提示信息发送至指定管理终端。

6.一种铁路周界人为入侵确定系统，其特征在于，所述系统包括：主控制器和用于铁路周界安全防护的设备；

所述主控制器包括：如权利要求5所述的确定装置，所述主控制器与所述用于铁路周界安全防护的设备之间信号连接，用于采集所述用于铁路周界安全防护的设备传输的检测电信号，并根据所述检测电信号确定待监测防护防区是否存在人为入侵。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述用于铁路周界安全防护的设备包括：激光发射器件、光耦合器件、光纤检测模块和光电探测器；

所述激光发射器件、所述光耦合器件、所述光纤检测模块依次连接，所述光纤检测模块设置于铁路周界的待监测防护防区内，所述光电探测器与所述光耦合器件相连接；

所述激光发射器件，用于发射传输至所述光耦合器件的预设频率的激光光束；

所述光耦合器件，用于将所述激光光束传输至所述光纤检测模块，以及输出所述光纤检测模块传输的干涉光；

所述光纤检测模块，用于将所述激光光束分为多束入射光，并输出各所述入射光对应的反射光之间干涉形成的干涉光，所述干涉光为多束所述入射光在光纤中传播预设几何路程后被反射且沿原路返回的多束反射光在所述入射光的发射点处干涉形成的；

所述光电探测器，用于采集所述光耦合器件输出的所述干涉光，并生成与所述干涉光对应的检测电信号，并将所述检测电信号传输至主控制器。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述用于铁路周界安全防护的设备还包括：光隔离器件，所述光隔离器件设置于所述激光发射器件和所述光耦合器件之间；

所述光隔离器件，用于隔离所述光耦合器件反向输出的所述干涉光，并正向传输所述激光发射器件发射的所述激光光束。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述用于铁路周界安全防护的设备还包括：分光器，所述分光器设置于所述光隔离器件和所述光耦合器件之间，所述光耦合器件、所述光纤检测模块、所述光电探测器均为多个且一一对应，每个所述光耦合器件与所述分光器的一个激光输出口相连接；

所述分光器，用于对所述光隔离器件传输的所述激光光束进行分光处理，得到多束激光光束，并将每束该激光光束通过所述激光输出口传输至一所述光耦合器件。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述用于铁路周界安全防护的设备还包括：光功率放大器，所述光功率放大器设置于所述光隔离器件和所述分光器之间；

所述光功率放大器，用于对所述光隔离器件传输的所述激光光束进行放大处理，并将放大后的激光光束传输至所述分光器。

11.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述传感前端包括：分光耦合器，所述分光耦合器通过通信光纤与所述光耦合器件相连接；

所述通信光纤，用于将所述光耦合器件输出的所述激光光束传输至所述分光耦合器，以及将所述分光耦合器输出的所述干涉光传输至所述光耦合器件。

12.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述传感光纤组包括：第一传感光纤和第二传感光纤，所述传感后端包括：第一反射镜和第二反射镜；

所述传感前端，具体用于将所述激光光束分为传输至所述第一传感光纤的第一入射光和传输至所述第二传感光纤的第二入射光，以及输出所述第一反射镜返回的第一反射光与所述第二反射镜返回的所述第二反射光之间干涉形成的干涉光；

所述第一传感光纤，用于将所述第一入射光传输至所述第一反射镜，并将所述第一反射镜返回的所述第一入射光对应的第一反射光传输至所述传感前端；

所述第二传感光纤，用于将所述第二入射光传输至所述第二反射镜，并将所述第二反射镜返回的所述第二入射光对应的第二反射光传输至所述传感前端。