CN109768828A - 一种针对振动光缆智能终端设备的标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种针对振动光缆智能终端设备的标定方法，包括：S1、采集模块接收光功率并自动校准；S2、在没有入侵发生时，根据现场环境，自动收集当前干扰样本，形成样本库，完成基线校准；S3、模拟入侵，自动设置抗干扰因子系数。本发明实现对针对振动光缆智能终端设备进行标定，通过对接收光功率进行校准，实现接收光功率与设定的光功率一致，并通过基线校准，在没有入侵发生时，形成当前环境样本库，作为后期入侵告警发生时判断入侵模式的匹配，从而给出一个相对比较适应当前环境特征的基准值，精确度更高。通过标定，消除了当前环境对告警设备的影响，提高告警精度，减小误差。

Description

一种针对振动光缆智能终端设备的标定方法

技术领域

本发明涉及周界防护技术领域，特别是一种针对振动光缆智能终端设备的标定方法。

背景技术

随着近十年来光纤技术的不断探索与研制，以光纤感知为探测手段的光纤探测报警系统已经逐步成熟与稳定，它与传统报警探测技术相比具有抗电磁波干扰、适用范围广泛、灵敏度高、隐蔽性高、抗干扰性强等诸多优势，并被运用到机场、重要仓库、监狱、金融等领域以及高档建筑的安全防范系统。

传统的安防技术主要有红外对射、激光探测、静电感应等，这些技术都存在着系统稳定性差、安装受环境限制、错报和误报率高的缺点。

视频监控作为目前非常流行的一种监控手段，虽然能够对入侵进行监控和取证，但是却存在着误报率高，需要工作人员24小时值守等缺点。光纤围栏周界入侵检测设备用光纤传感器作为入侵探测的一种新型安防手段，具有全程无源、抗电磁干扰、抗绝缘性好、定位能力强、灵敏度高、隐蔽性好以及可实现大范围检测等诸多优点。但现有的一些入侵检测设备技术落后，误报率高，不能准确对外界扰动进行识别，智能化程度低。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对振动光缆智能终端设备的标定方法，旨在解决现有技术中光纤周界报警设备告警精度低，误差大的问题，通过标定，消除当前环境对告警设备的影响，提高告警精度，减小误差。

为达到上述技术目的，本发明提供了一种针对振动光缆智能终端设备的标定方法，包括以下步骤：

S1、采集模块接收光功率并自动校准；

S2、在没有入侵发生时，根据现场环境，自动收集当前干扰样本，形成样本库，完成基线校准；

S3、模拟入侵，自动设置抗干扰因子系数。

优选的，所述采集模块接收光功率并自动校准具体操作如下：

先将信号放大系数调到基数值k0，根据最初几次采集的光功率的平均光功率p0和线性放大的特性，逐渐使光功率达到期望值的80％，获得信号放大系数k1；

再逐次递增调整信号放大系数，当光功率达到最大值时，保存当前的信号放大系数值K。

优选的，所述信号放大系数值K的计算公式如下：

k1＝(0.8*p1*k0)/p0

K＝k1+m*n

p0为平均光功率，p1为预设光功率，k0为信号放大基数值，k1为信号放大系数中间值，m为信号放大步进系数值，n为步进的次数。

优选的，所述基线校准的具体操作如下：

采集一个采样周期内的光能量分布，得到每个频率对应的能量值，并获取本采样周期中的能量最大值E_m1和平均能量值

采集n个采样周期，获取每个采样周期平均能量值的平均值到当前采样周期内的能量最大值E_mn之间的差值Δ_n，所述差值Δ_n的计算公式为：

其中为第n个采样周期的平均能量值；

所述差值Δ_n以1为步进阶数，统计每个阶数中超过的频率点的个数Cm，其中m为阶数，将Cm存入队列；

查找每个采样周期中频率点个数统计分布情况，找出频率点个数满足预设的区间分布的阶数m，出现次数最多的阶数m即为新的能量基准参数值；

计算得到一段时间内的能量基准值，更新能量基准值参数。

优选的，所述自动设置抗干扰因子系数具体操作如下：

根据入侵动作，提取入侵时的样本特征，并根据样本确定灵敏度参数；

继续提取入侵时的样本信息，并与之前设置的灵敏度参数比对，自动设置响应灵敏度系数；

统计入侵时的能量样本信息，自动设置抗干扰因子系数。

优选的，所述方法还包括光源初始化自动调试。

优选的，所述光源初始化自动调试的具体操作如下：

给定初始的光功率值，根据AD采集器模块实时采集发光功率，并与设定的光功率预值进行比较，在通过信号放大后，对光源发光光功率进行调节，直到满足要求，使其采集光功率与预设初始功率一致。

优选的，所述接收光功率的调整通过设备端与管理软件之间的数据通信来完成，所述设备端与管理软件之间的传感信号数据通信采用TCP协议，参数的查询和设置采用UDP协议通讯。

本发明具有如下优点或有益效果：

本发明实现对针对振动光缆智能终端设备进行标定，通过对接收光功率进行校准，实现接收光功率与设定的光功率一致，并通过基线校准，在没有入侵发生时，形成当前环境样本库，作为后期入侵告警发生时判断入侵模式的匹配，从而给出一个相对比较适应当前环境特征的基准值，精确度更高。通过标定，解决了现有技术中光纤周界报警设备告警精度低，误差大的问题，通过标定，消除了当前环境对告警设备的影响，提高告警精度，减小误差。

附图说明

图1为本发明实施例中所提供的一种针对振动光缆智能终端设备的标定方法流程图；

图2为本发明实施例中所提供的干涉结构工作原理示意图。

具体实施方式

为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

如图1所示，本发明实施例公开了一种针对振动光缆智能终端设备的标定方法，包括以下步骤：

S1、采集模块接收光功率并自动校准；

S2、在没有入侵发生时，根据现场环境，自动收集当前干扰样本，形成样本库，完成基线校准；

S3、模拟入侵，自动设置抗干扰因子系数。

本发明实施例采用干涉结构，其原理如下：

如图2所示，激光器出射的相干光通过光隔离器后被1：1耦合器均分为两束，分别进入传感光纤和参考光纤中传输。传感光纤和参考光纤达到末端无源光模块后，使得两光纤内的光沿原线路返回，经耦合器耦合后发生干涉，从而被光电探测器检测到。

在传感光纤不受外界扰动时，传感光纤和参考光纤内传输的光具有稳定的相位差，光电探测器将探测到稳定的干涉强度，输出趋于稳定，当有外界扰动作用于传感光纤时，由光弹效应可知传感光纤内的信号光会产生一个与扰动相关的附加相位，而参考光纤内的参考光由于未感知到外界扰动，不会有附加相位产生，所以传感光纤内信号光由于外界扰动导致的相位改变将通过干涉反应在探测器接收到的光强变化上。

为保证设备开机时光功率的一致性，需要进行光源初始化自动调试，在经过分光器分光后，确保每个通道结构光路的光功率的一致性，从而保证整个系统光路的稳定。

在给定初始的光功率值，根据AD采集器模块实时采集发光功率，并与设定的光功率预值进行比较，在通过信号放大模块后，对光源发光光功率进行调节，直到满足要求，使其采集光功率与预设初始功率一致。

针对单个防区，通过前端传感器感知光信号，通过光接收次模块进行数据采集，经过信号放大模块传输至设备端DSP模块，所述设备端DSP模块与MS系统管理软件进行数据通讯，判断接收光功率数据信息是否与预设值一致，如果不一致则通过管理软件发送控制命令到设备端DSP模块，DSP模块通过信号调节器，即信号放大模块调整接收光功率。

所述设备端与管理软件传感信号数据流采用TCP协议通讯，参数的查询和设置采用UDP协议通讯。在设备端与管理软件建立TCP链接后，传感信息数据流由设备向管理软件端实时推送，无需应答回复。管理软件需要查询或是设置设备端参数时，发送UDP命令包即可，同时设备端根据具体的命令进行不同的响应，发送响应报文。

对防区列表中的防区进行调试，选中防区后，弹出防区的相关指标数据的实时波形显示，进行自动标定。

开始采集模块的接收光功率自动校准。

开始校准时，在信号放大系数调到基数值k0下，根据开始时初次几次采集的光功率的平均光功率p0，根据信号调节模块的线性调节功能，调到期望预值的80％，得到信号的放大系数k1，再逐次调整信号放大系数(k1+m*n)，当达到需要满足的功率值(最大光功率)时，保存当前的信号放大系数值。

信号放大系数值K的计算公式如下：

k1＝(0.8*p1*k0)/p0

K＝k1+m*n

p0为平均光功率，p1为预设光功率，k0为信号放大基数值，k1为信号放大系数中间值，m为信号放大步进系数值，n为步进的次数。

进行基线校准，并模拟入侵，测试能否正常产生告警。

此阶段为标定的第二阶段，根据一段时间的环境变化的特征，给出一个相对比较适应当前环境特征的基准值，用于后期有其他干扰以及入侵时进行特征对比，达到探测入侵动作的要求。

该阶段的主要作用是系统部署后运行的过程中，在没有入侵发生时，能根据现场的环境，自动将当前的干扰样本进行收集，形成样本库，作为后期入侵告警时判断入侵模式时的匹配，同时自动设置相关参数，避免人为设置的因为不同人员操作引起的参数配置错误。

开始标定时，持续统计实时能量分布，和调整具体相对参考能量基准，并将统计情况和相对参考能量基准信息存入数据库，当达到标定条件数据量之后，更新能量基准参数。其具体流程如下：

采集一个采样周期内的光能量分布，得到每个频率对应的能量值，并获取本采样周期中的能量最大值E_m1和平均能量值将上述三个参量保存至队列中，

采集n个采样周期，获取每个采样周期平均能量值的平均值到当前采样周期内的能量最大值E_mn之间的差值Δ_n，所述差值Δ_n的计算公式为：

其中为第n个采样周期的平均能量值；通过获取当前能量最大值和基准值的差，可求出相对能量基准值的最大能量变化幅度，以便于统计之后的数据。

对已经存入队列的需要标定的点进行标定，在标定前需要停止外界的所有动作，以免引入干扰，之后定位需要标定的数据缓存的起始位置。因为上述能量值是经过处理的，所以获取的差值为整数，数据大小可表示能量从均值步进到最大值的阶数，所述差值Δ_n以平均值为基准，以能量最大值E_mn为止数，步进阶数为1，统计每个阶数中超过的频率点的个数Cm，其中m为阶数，将Cm存入队列；经过一段时间的标定后，可以获得关键参数数据库。

查找每个采样周期中频率点个数统计分布情况，通过查表的方式找出频率点个数满足(5，15)的区间分布的阶数m，出现次数最多的阶数m即为新的能量基准参数值；所述能量基准参数值的确定方式不唯一，也可以使用求平均值或者加权值的方式确定。

在安静或是实际没有入侵时的一段时间内，从保存的关键参数的数据库中，提取这段时间的所有关键数据，通过将此段时间的所有转换中获取的平均能量值再取平均的方式，获取最终所需能量基准值，同时更新能量基准值参数，完成基线校准。

模拟入侵操作。

在开始前，需要先设置好入侵报警响应时间参数。

开始后，持续模拟入侵动作，首先根据入侵动作，提取入侵时的样本特征，并根据样本确定灵敏度参数；然后，继续提取入侵时的样本信息，并与之前设置的灵敏度参数比对，自动设置响应灵敏度系数；最后统计入侵时的能量样本信息，自动设置抗干扰因子系数。

调试完成后，参数即自动设置完毕。测试入侵，当能正常产生告警，则自动化调试完成。

本发明实施例实现对针对振动光缆智能终端设备进行标定，通过对接收光功率进行校准，实现接收光功率与设定的光功率一致，并通过基线校准，在没有入侵发生时，形成当前环境样本库，作为后期入侵告警发生时判断入侵模式的匹配，从而给出一个相对比较适应当前环境特征的基准值，精确度更高。通过标定，解决了现有技术中光纤周界报警设备告警精度低，误差大的问题，通过标定，消除了当前环境对告警设备的影响，提高告警精度，减小误差。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种针对振动光缆智能终端设备的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集模块采集光信号，计算光功率并自动校准；

S2、在没有入侵发生时，根据现场环境，自动收集当前干扰样本，形成样本库，完成基线校准；

S3、模拟入侵，自动设置抗干扰因子系数。

2.根据权利要求1所述的一种针对振动光缆智能终端设备的标定方法，其特征在于，所述采集模块接收光功率并自动校准具体操作如下：

先将信号放大系数调到基数值k0，根据最初几次采集的光功率的平均光功率p0和线性放大的特性，逐渐使光功率达到期望值的80％，获得信号放大系数k1；

再逐次递增调整信号放大系数，当光功率达到最大值时，保存当前的信号放大系数值K。

3.根据权利要求2所述的一种针对振动光缆智能终端设备的标定方法，其特征在于，所述信号放大系数值K的计算公式如下：

k1＝(0.8*p1*k0)/p0

K＝k1+m*n

p0为平均光功率，p1为预设光功率，k0为信号放大基数值，k1为信号放大系数中间值，m为信号放大步进系数值，n为步进的次数。

4.根据权利要求1所述的一种针对振动光缆智能终端设备的标定方法，其特征在于，所述基线校准的具体操作如下：

采集一个采样周期内的光能量分布，得到每个频率对应的能量值，并获取本采样周期中的能量最大值E_m1和平均能量值

采集n个采样周期，获取每个采样周期平均能量值的平均值到当前采样周期内的能量最大值E_mn之间的差值Δ_n，所述差值Δ_n的计算公式为：

其中为第n个采样周期的平均能量值；

所述差值Δ_n以1为步进阶数，统计每个阶数中超过的频率点的个数Cm，其中m为阶数，将Cm存入队列；

查找每个采样周期中频率点个数统计分布情况，找出频率点个数满足预设区间分布的阶数m，出现次数最多的阶数m即为新的能量基准参数值；

计算得到一段时间内的能量基准值，更新能量基准值参数。

5.根据权利要求1所述的一种针对振动光缆智能终端设备的标定方法，其特征在于，所述自动设置抗干扰因子系数具体操作如下：

根据入侵动作，提取入侵时的样本特征，并根据样本确定灵敏度参数；

继续提取入侵时的样本信息，并与之前设置的灵敏度参数比对，自动设置响应灵敏度系数；

统计入侵时的能量样本信息，自动设置抗干扰因子系数。

6.根据权利要求1所述的一种针对振动光缆智能终端设备的标定方法，其特征在于，所述方法还包括光源初始化自动调试。

7.根据权利要求6所述的一种针对振动光缆智能终端设备的标定方法，其特征在于，所述光源初始化自动调试的具体操作如下：

给定初始的光功率值，根据AD采集器模块实时采集发光功率，并与设定的光功率预值进行比较，在通过信号放大后，对光源发光光功率进行调节，直到满足要求，使其采集光功率与预设初始功率一致。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种针对振动光缆智能终端设备的标定方法，其特征在于，所述接收光功率的调整通过设备端与管理软件之间的数据通信来完成，所述设备端与管理软件之间的传感信号数据通信采用TCP协议，参数的查询和设置采用UDP协议通讯。