CN109427161A - 一种三维立体交叉防护的新型光缆安防系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三维立体交叉防护的新型光缆安防系统，属于监控技术领域。系统包括3根传感光缆和周界围栏，其中一根传感光缆用扎带固定在围栏上呈直线平行于围栏走向，另外2根光缆分别埋在围栏内外的地下。通过计算机交叉识别算法，对3根光缆产生的信号进行相互比对确认，可以在大幅提高系统灵敏度的同时把系统误报率降到很低，可靠性比常规的光缆围栏有显著提升。该系统能够识别来自围栏攀爬、地下挖掘等多种入侵方式，抵御狂风暴雨等恶劣气候条件的能力较强。本发明对于对机场、监狱、军事基地等安防级别要求较高的各类设施的周界入侵报警防护比较适用。
Description
技术领域
本发明属于监控技术领域，具体涉及到一种三维立体交叉防护的新型光缆安防系统。
背景技术
安全防护监控系统主要的任务之一就是实时识别各种周界入侵事件。
光缆围栏代表目前最先进的安防技术，通过传感光缆对围栏周界异常微扰的感知进行模式识别，从而可判断是否有入侵行为发生并精确定位入侵位置。传感光缆是用于感知入侵者存在或者感知所述的围栏否被破坏的传感器，传感光缆与信号接收器相连接，将其采集到的信号及时输出给所述的信号接收器。计算机通过分析信号特征判断是由入侵者引发的，还是风雨鸟兽等自然环境因素导致的扰动，然后决定是否发出警报。光缆围栏具有较长的监控范围，监控距离可达几十公里，并且具有定位精确、灵敏度高、可靠性高、抗干扰能力强、适应性强、抗电磁干扰等优点，可以监控边防线、重要大型建筑群等。
常见的光缆围栏系统的传感光缆一般是安装于围栏的网格上。网格可放大入侵信号，因此不需要直接触动光缆，而被传感光缆感知。对于一些安防级别规格较高的重点机密设施，要求光缆围栏系统具有高灵敏度的同时，还要保持很低的误报率。而对于干扰因素较多的安装环境，漏报率与误报率很难同时兼顾。例如：机场周界安防面临着防护范围广(通常10-20公里周长)、干扰多(飞机起降、风雨等)、人流量大、要求高(不允许出现任何意外)等特殊情况。同时，上述安装方法很容易被人注意，从而被入侵者设法避开或被破坏。入侵者可能故意触发报警然后迅速离开，误导安防人员，或先期破坏光缆并离开，事后在光缆修复前再次入侵，或干脆通过直接挖掘地道侵入，完全避开地面上的所有入侵报警系统。
如何能够同时兼顾漏报率与误报率、同时兼顾地面与地下入侵、兼顾安防系统的隐蔽性与抗破坏能力，以提高系统的稳定可靠性及生存能力，保护机密要害设施免于入侵破坏，具有很重要的意义。
以传统的光学闭合回路干涉环为例，激光器发出的光经2x2耦合器分顺时针和逆时针两个方向进入光学闭合回路，经过扰动信号感应光纤及2x2耦合器再汇合到探测器形成干涉信号。任何扰动施加到光学闭合回路上，都会引起传播光的相位的变化Φ(t)，而这个变化到达探测器的时间差由扰动发生在光学闭合回路上的位置和光学闭合回路的长度决定。时间差越大，探测器探测到的干涉电流变化越大
I(t)＝I0(2-2cos(ΔΦ(t)+Φ0))，
上式中ΔΦ(t)＝Φ(t-t1)-Φ(t-t2),L为光学闭合回路的长度，x为中扰动点顺时针方向到2x2耦合器的距离，L-x为光学闭合回路中扰动点逆时针方向到2x2耦合器的距离，c为光在光纤中传播的速度，I0为无干涉时探测器从耦合器的一个输出端接受到的光强，Φ0是初始相位差，2x2耦合器将带来π的相差。
假设t＝0时施加于传感光纤上的扰动发生于x处；探测器将在扰动发生后时间点观测到相干信号的变化，而另一探测器将在时间点观测到相干信号的变化。计算出(t1-t2)后，扰动发生的位置可由x＝(L-c(t1-t2))/2求出；同时，扰动发生位置的信号特征可以通过高速数据采集设备实时获得I(t)，然后通过特殊的信号模式识别算法来进一步解调出扰动信号的相位变化ΔΦ(t)。
发明内容
本发明的目的在于采用分布式光纤传感技术，提供一种三维立体交叉防护的新型光缆安防系统，能够同时兼顾漏报率与误报率、同时兼顾地面与地下入侵、兼顾安防系统的隐蔽性与抗破坏能力，以提高系统的稳定可靠性及生存能力，解决上述背景技术中提出的问题。
具体而言，本发明所采用的技术方案是：
1.一种三维立体交叉防护的新型光缆安防系统，用于周界围栏的入侵报警防护，其特征在于：把#1感应光缆用扎带捆绑在围栏上；#2感应光缆与#3感应光缆(分别呈Ω型埋在围栏的内外两侧的地下，其下方垫以土工格栅，埋地的感应光缆用扎带固定在土工格栅上，土工格栅与土层之间是碎石层；埋地光缆上方用一层草加以掩盖，以增加隐蔽性；#1～#3感应光缆附近环境变化产生的震动信号，对光纤中的激光信号进行调制，调制后的光学信号通过光缆本身传回到监控室内的信号分析识别主机系统，通过解调算法得出的信号，经过预设的相互间的逻辑关系进行交叉识别对比确认后，产生相应的报警信号提醒工作人员。
2.本发明的进一步特征在于：#1～#3感应光缆均为单模铠装光缆，分别与独立的分布式光纤传感器相连结，各自的光学信号输入到同一台计算机内分别独立进行解调。
3.本发明的进一步特征在于：#1～#3感应光缆解调后的事件信号，其相互间的逻辑关系需要根据具体的安装使用环境来确定。例如：如果#3-#1-#2感应光缆先后在20秒钟内在同一地理位置检测到入侵信号，则很大可能是有人正在进行接近围栏外侧—翻越围栏—经过围栏内侧的地面的入侵动作。通常这种逻辑关系需要仔细评估并经实地验证，以免造成误判。
4.本发明的进一步特征在于：实现三维立体交叉防护需要的独立光缆数目，根据实际情况，地埋部分的光缆可能只需要1根，也有可能超过2根。
5.本发明的进一步特征在于：实现三维立体交叉防护，可以只用1根光缆即可实现--通过将同一根光缆虚拟分成ABC三段--A段作为#1感应光缆捆绑在围栏上，B段作为#2感应光缆埋在围栏内侧地下，C3段作为#1感应光缆埋在围栏外侧地下。
6.本发明的进一步特征在于：实现三维立体交叉防护，不仅可以利用感应光缆之间的逻辑关系来提高系统可靠性，而且还可以与视频监控、红外感应、生物认证识别等其它安防设备有机结合起来，联动报警、交叉验证，进一步提升系统的综合性能。
7.本发明的进一步特征在于：利用土工格栅来保持埋地感应光缆的信号稳定性及可重复性。
8.本发明的进一步特征在于：利用碎石层来增强埋地感应光缆的信号灵敏度及抗干扰能力。
9.本发明的进一步特征在于：#1感应光缆也可以安装在实体墙的顶部、水下等等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.这种三维立体交叉防护系统，利用不同信号源从多个角度对潜在入侵行为进行交叉识别对比，提高了系统的可靠性与准确性。
2.能够同时监测地面与地下入侵。
3.提高了系统的隐蔽性与抗破坏能力。
4.在大幅提高系统灵敏度的同时把系统误报率降到很低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为发明的简化结构示意图。
图中：1#1感应光缆、2围栏、3扎带、4#2感应光缆、5#3感应光缆、6土工格栅、7扎带、8碎石层、9土层、10草皮、11、摄像头
具体实施方式
实施例一：
如图1及图2所示，一种三维立体交叉防护的新型光缆安防系统，用于周界围栏的入侵报警，其特征在于：把#1感应光缆(1)用扎带(3)捆绑在围栏(2)上；#2感应光缆(4)与#3感应光缆(5)分别呈Ω型埋在围栏(2)的内外两侧的地下，其下方垫以土工格栅(6)，埋地的感应光缆(4、5)用扎带(7)固定在土工格栅(6)上，土工格栅(6)与土层(9)之间是碎石层(8)；埋地光缆(4、5)上方用一层草皮(10)加以掩盖，以增加隐蔽性；#1～#3感应光缆(1、4、5)附近环境变化产生的震动信号，对光纤中的激光信号进行调制，调制后的光学信号通过光缆本身传回到监控室内的信号分析识别主机系统，通过解调算法得出的信号，经过预设的相互间的逻辑关系进行交叉识别对比确认后，产生相应的报警信号提醒工作人员。
实施例二：
实施例二与实施例一略有不同，其主要区别在于:
只保留围栏上的#1感应光缆及围栏外侧的#3埋地感应光缆,不安装内侧的#2感应光缆，这种方式适用于探测从外向内的入侵，例如机场。
实施例三：
实施例三与实施例一略有不同，其主要区别在于:
只保留围栏上的#1感应光缆及围栏内侧的#2埋地感应光缆,不安装外侧的#3感应光缆，这种方式适用于探测从内向外的移动，例如越狱。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种三维立体交叉防护的新型光缆安防系统，用于周界围栏的入侵报警，其特征在于：把#1感应光缆(1)用扎带(3)捆绑在围栏(2)上；#2感应光缆(4)与#3感应光缆(5)分别呈Ω型埋在围栏(2)的内外两侧的地下，其下方垫以土工格栅(6)，埋地的感应光缆(4、5)用扎带(7)固定在土工格栅(6)上，土工格栅(6)与土层(9)之间是碎石层(8)；埋地光缆(4、5)上方用一层草皮(10)加以掩盖，以增加隐蔽性；#1～#3感应光缆(1、4、5)附近环境变化产生的震动信号，对光纤中的激光信号进行调制，调制后的光学信号通过光缆本身传回到监控室内的信号分析识别主机系统，通过解调算法得出的信号，经过预设的相互间的逻辑关系进行交叉识别对比确认后，产生相应的报警信号提醒工作人员。
2.根据权利要求1所述的光缆安防系统，其特征是：#1～#3感应光缆(1、4、5)均为单模铠装光缆，分别与独立的分布式光纤传感器相连结，各自的光学信号输入到同一台计算机内分别独立进行解调。
3.根据权利要求1所述的光缆安防系统，其特征是：#1～#3感应光缆解调后的事件信号，其相互间的逻辑关系需要根据具体的安装使用环境来确定。
4.根据权利要求1所述的光缆安防系统，其特征是：实现三维立体交叉防护需要的独立光缆数目，根据实际情况，地埋部分的光缆可能只需要1根，也有可能超过2根。
5.根据权利要求1所述的光缆安防系统，其特征是：实现三维立体交叉防护，可以只用1根光缆即可实现--通过将同一根光缆虚拟分成ABC三段--A段作为#1感应光缆捆绑在围栏上，B段作为#2感应光缆埋在围栏内侧地下，C3段作为#1感应光缆埋在围栏外侧地下。
6.根据权利要求1所述的光缆安防系统，其特征是：实现三维立体交叉防护，不仅可以利用感应光缆之间的逻辑关系来提高系统可靠性，而且还可以利用视频摄像头(11及其它报警输入设备作为附加的交叉识别信号源来进一步完善上述逻辑关系及系统可靠性。
7.根据权利要求1所述的光缆安防系统，其特征是：利用土工格栅(6)来保持埋地感应光缆(4、5)的信号稳定性及可重复性。
8.根据权利要求1所述的光缆安防系统，其特征是：利用碎石层(8)来增强埋地感应光缆(4、5)的信号灵敏度及抗干扰能力。
9.根据权利要求1所述的光缆安防系统，其特征是：#1感应光缆(1)也可以安装在实体墙的顶部，也可以安装在水下。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2017
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190305 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |