CN115100804A - 一种多区域光纤周界入侵检测系统与方法 - Google Patents

一种多区域光纤周界入侵检测系统与方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115100804A
CN115100804A CN202210502509.0A CN202210502509A CN115100804A CN 115100804 A CN115100804 A CN 115100804A CN 202210502509 A CN202210502509 A CN 202210502509A CN 115100804 A CN115100804 A CN 115100804A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
preset power
reflected light
fiber
arm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210502509.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115100804B (zh
Inventor
俞沛宙
吴高波
杨继辉
何辅江
陈德军
屠荣平
吴设军
戴国栋
林雯瑜
刘亮泽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Ningbo Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd filed Critical Ningbo Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Priority to CN202210502509.0A priority Critical patent/CN115100804B/zh
Publication of CN115100804A publication Critical patent/CN115100804A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115100804B publication Critical patent/CN115100804B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/181—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems
    • G08B13/183—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems by interruption of a radiation beam or barrier
    • G08B13/186—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems by interruption of a radiation beam or barrier using light guides, e.g. optical fibres

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多区域光纤周界入侵检测系统，涉及光纤周界入侵检测领域，其通过第一光纤核芯将泵浦信号传输至第一个接线盒；并通过第一个接线盒中的第二光纤耦合器将泵浦信号的预设功率划分为第一预设功率与第二预设功率，所述第一预设功率泵浦信号通过第二光纤臂传输至第一光纤耦合器时，通过带通滤波器设定第一预设功率泵浦信号的波长，以泵浦第一掺铒光纤与第二掺铒光纤；所述第二预设功率泵浦信号通过第一光纤核芯依次传输至各个接线盒；在泵浦的过程中，根据各光纤环镜产生的反射光信号，检测反射光信号的光功率变化，以确定各周边区域是否存在入侵，其减少了光纤芯的使用数量，降低了入侵检测的成本。

Description

一种多区域光纤周界入侵检测系统与方法
技术领域
本发明涉及光纤周界入侵检测领域，尤其涉及一种多区域光纤周界入侵检测系统与方法。
背景技术
与使用有线或无线硬件的同类产品相比，光纤周界入侵检测(PID)系统具有一些优势，其可以检测和定位未经授权的地下管道挖掘与非法入侵事件，以保护用于个人、商业和公用事业目的的场所。
现有技术中，WDM多路复用技术是使用光纤芯数较少的PID系统，但该系统仍然需要在所使用的光缆中使用大量光纤芯，对于N(第1个周边区域、第2个周边区域、第3个周边区域、第4个周边区域、…、第N个周边区域)个周边区域，其中各区域对应使用的光纤芯数量为(5、7、9、11、…、2N+3)，光纤芯的大量使用，导致其检测成本过高。
另外，现有的光纤周界入侵检测(PID)系统不能很好的区分良好扰动事件与恶意入侵事件，例如，当鸟飞到光缆上振动时，当狗抓网振动光缆时，或者当大雨、冰雹敲击网振动光缆时，信号波动的幅度可能暂时很大。在这种情况下，系统可能会误认为是恶意入侵事件。为了解决上述技术问题，本发明提出了一种多区域光纤周界入侵检测系统与方法。
发明内容
为了在目前的多区域光纤周界入侵检测系统中降低光纤芯的使用数量，并避免入侵事件的误判断，本发明提出了一种多区域光纤周界入侵检测系统，所述系统包括：
各周边区域对应的接线盒，所述接线盒中形成有局部光纤激光腔，所述局部光纤激光腔中包括迈克尔逊干涉仪、光纤环镜、带通滤波器；所述迈克尔逊干涉仪包括第一光纤臂与第二光纤臂；所述第一光纤臂的第一端至第二端之间依次设置有带通滤波器、第一光纤耦合器、第一掺铒光纤，所述第一光纤臂的第一端与第二端均设置有光纤环镜；所述第二光纤臂的第一端至第二端之间依次设置有第二掺铒光纤、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器；所述第二光纤臂的第一端设置有光纤环镜；所述第一光纤臂与第二光纤臂之间通过第一光纤耦合器连接；
泵浦激光器，用于发出激光以提供带有预设功率的泵浦信号；
穿过各接线盒与周边区域的第一光纤核芯，所述第一光纤核芯的第一端与泵浦激光器连接；所述第一光纤核芯通过各个接线盒中的第二光纤耦合器与对应接线盒中迈克尔逊干涉仪的第二光纤臂连接；
设置在第一光纤核芯上的WDM耦合器；
所述泵浦激光器提供的泵浦信号传输至WDM耦合器后，通过第一光纤核芯传输至第一个接线盒；并通过第一个接线盒中的第二光纤耦合器将泵浦信号的预设功率划分为第一预设功率与第二预设功率，以得到第一预设功率泵浦信号与第二预设功率泵浦信号；所述第一预设功率泵浦信号通过第二光纤臂传输至第一光纤耦合器时，通过带通滤波器设定第一预设功率泵浦信号的波长，以利用该设定波长的第一预设功率泵浦信号泵浦第一掺铒光纤与第二掺铒光纤；所述第二预设功率泵浦信号通过第一光纤核芯依次传输至各个接线盒，并再次进行预设功率的划分，以泵浦各个接线盒中的第一掺铒光纤与第二掺铒光纤；
与各局部光纤激光腔对应设置的WDM薄膜滤波器与光电探测器；所述各WDM薄膜滤波器级联后连接于WDM耦合器，其用于在泵浦的过程中，接收各光纤环镜产生的反射光信号，并识别出该反射光信号对应的局部光纤激光腔，以传输至对应的光电探测器；
与光电探测器连接的处理器，用于获取光电探测器的反射光信号，并检测反射光信号的光功率变化，以确定各周边区域是否存在入侵。
进一步地，所述处理器具体包括：
采集模块，用于采集各光电探测器的反射光信号；
处理模块，用于根据采集的反射光信号，检测反射光信号的光功率变化，以确定各周边区域是否存在入侵。
进一步地，所述第二光纤臂中，第一光纤耦合器与第二光纤耦合器之间还设置有：
局部光纤激光腔的输出端，用于输出反射光信号。
进一步地，所述第一光纤核芯在穿过最后一个接线盒与周边区域后，其末端弯曲成线圈，以消除光纤核芯末端的反射。
进一步地，所述第二光纤臂的第二端弯曲成线圈，以消除光纤臂末端的反射。
本发明还提出了一种多区域光纤周界入侵检测方法，包括步骤：
S1：通过泵浦激光器得到带有预设功率的泵浦信号；
S2：通过WDM耦合器与第一光纤核芯将泵浦信号传输至第一个接线盒，并通过第一个接线盒中的第二光纤耦合器将泵浦信号的预设功率划分为第一预设功率与第二预设功率，以得到第一预设功率泵浦信号与第二预设功率泵浦信号；通过第二光纤臂将第一预设功率泵浦信号传输至第一光纤耦合器，以通过带通滤波器设定第一预设功率泵浦信号的波长，并利用该设定波长的第一预设功率泵浦信号泵浦第一掺铒光纤与第二掺铒光纤；
S3：通过第一光纤核芯将第二预设功率泵浦信号依次传输至各个接线盒，并再次进行预设功率的划分，以泵浦各个接线盒中的第一掺铒光纤与第二掺铒光纤；
S4：在泵浦的过程中，通过级联的各WDM薄膜滤波器实时接收各光纤环镜产生的反射光信号，并识别出该反射光信号对应的局部光纤激光腔，以传输至对应的光电探测器；
S5：通过处理器获取光电探测器的反射光信号，并检测反射光信号的光功率变化，以确定各周边区域是否存在入侵。
进一步地，所述步骤S5中确定各周边区域是否存在入侵的方法具体为：
S51：通过处理器获取光电探测器的反射光信号，根据反射光信号获取其对应的电压幅度值与光强度值；
S52：判断电压幅度值是否大于预设归一化电压幅度阈值，若是，则判断光强度值是否大于预设阈值，若是，则表示该反射光信号对应局部光纤激光腔的周边区域存在入侵。
进一步地，所述步骤S52中，预设归一化电压幅度阈值的获取方法为：
通过处理器获取检测时段内各反射光信号对应的电压值，以得到其中的最大电压值与最小电压值；
根据最大电压值与最小电压值利用预设公式获取预设归一化电压幅度阈值；所述预设公式的表达式为：
NVA＝(VMAX-Vmin)/Vavg；
式中，VMAX表示最大电压值；Vmin表示最小电压值，Vavg表示检测时段，NVA表示预设归一化电压幅度阈值。
进一步地，所述步骤S51中，光强度值的获取公式为：
I＝1-τcosδ；
式中，δ为第一光纤臂与第二光纤臂受到扰动时，第一光纤臂与第二光纤臂之间的相位偏移，τ为反射光信号对应的偏振系数，I为光强度值。
与现有技术相比，本发明至少含有以下有益效果：
(1)本发明在一个接线盒中使用一条光纤核芯作为迈克尔逊干涉仪的第一光纤臂(即传感臂)，一条尾纤作为第二光纤臂，并通过穿过各接线盒与周边区域的第一光纤核芯传输信号，即可实现对各周边区域入侵事件的检测，其极大的减少了光纤的使用量，降低了检测的成本；
(2)本发明中各局部光纤激光腔对应设置有WDM薄膜滤波器与光电探测器(一个局部光纤激光腔对应设置一个WDM薄膜滤波器与光电探测器，且各WDM薄膜滤波器之间级联)，各局部光纤激光腔中光纤环镜产生的反射光信号通过WDM薄膜滤波器传输至对应的光电探测器，完全避免了周边区域之间信号的交叉干扰，提高了入侵事件判断的准确率；
(3)本发明在判断出反射光信号对应的电压幅度值大于预设归一化电压幅度阈值后，继续判断光强度值是否大于预设阈值，若是，则表示该反射光信号对应局部光纤激光腔的周边区域存在入侵事情，其通过对反射光信号进行双重判断，完全区分出了良好扰动事件与恶意入侵事件，避免了入侵事件的误判断。
附图说明
图1为一种多区域光纤周界入侵检测系统的结构图；
图2为一种多区域光纤周界入侵检测系统的局部结构图；
图3为一种多区域光纤周界入侵检测方法的流程图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
为了在目前的多区域光纤周界入侵检测系统中降低光纤芯的使用数量，并避免入侵事件的误判断，如图1及图2所示，本发明提出了一种多区域光纤周界入侵检测系统，所述系统包括：
各周边区域对应的接线盒，所述接线盒中形成有局部光纤激光腔，所述局部光纤激光腔中包括迈克尔逊干涉仪、光纤环镜、带通滤波器；所述迈克尔逊干涉仪包括第一光纤臂与第二光纤臂；所述第一光纤臂的第一端至第二端之间依次设置有带通滤波器、第一光纤耦合器、第一掺铒光纤，所述第一光纤臂的第一端与第二端均设置有光纤环镜；所述第二光纤臂的第一端至第二端之间依次设置有第二掺铒光纤、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器；所述第二光纤臂的第一端设置有光纤环镜；所述第一光纤臂与第二光纤臂之间通过第一光纤耦合器连接；
泵浦激光器，用于发出激光以提供带有预设功率的泵浦信号；
穿过各接线盒与周边区域的第一光纤核芯，所述第一光纤核芯的第一端与泵浦激光器连接；所述第一光纤核芯通过各个接线盒中的第二光纤耦合器与对应接线盒中迈克尔逊干涉仪的第二光纤臂连接；
设置在第一光纤核芯上的WDM耦合器；
所述泵浦激光器提供的泵浦信号传输至WDM耦合器后，通过第一光纤核芯传输至第一个接线盒；并通过第一个接线盒中的第二光纤耦合器将泵浦信号的预设功率划分为第一预设功率与第二预设功率，以得到第一预设功率泵浦信号与第二预设功率泵浦信号；所述第一预设功率泵浦信号通过第二光纤臂传输至第一光纤耦合器时，通过带通滤波器设定第一预设功率泵浦信号的波长(具体为在图1中第一光纤臂上λi(i＝1…N)位置处设定第一预设功率泵浦信号的波长)，以利用该设定波长的第一预设功率泵浦信号泵浦第一掺铒光纤与第二掺铒光纤；所述第二预设功率泵浦信号通过第一光纤核芯依次传输至各个接线盒，并再次进行预设功率的划分，以泵浦各个接线盒中的第一掺铒光纤与第二掺铒光纤(掺铒光纤用于为局部光纤激光腔中的光传播提供光学增益)；
与各局部光纤激光腔对应设置的WDM薄膜滤波器与光电探测器；所述各WDM薄膜滤波器级联后连接于WDM耦合器，其用于在泵浦的过程中，接收各光纤环镜产生的反射光信号，并识别出该反射光信号对应的局部光纤激光腔，以传输至对应的光电探测器；
与光电探测器连接的处理器，用于获取光电探测器的反射光信号，并检测反射光信号的光功率变化，以确定各周边区域是否存在入侵。
需要说明的是，所述迈克尔逊干涉仪具体为有源不平衡迈克尔逊干涉仪(AUMI)；本实施例中，所述第一光纤耦合器为3dB光纤耦合器，所述第二光纤耦合器为10:90光纤耦合器；所述接线盒中的第一光纤臂横穿其对应的周边区域。
本发明在一个接线盒中使用一条光纤核芯作为迈克尔逊干涉仪的第一光纤臂(即传感臂)，一条尾纤作为第二光纤臂，并通过穿过各接线盒与周边区域的一条光纤核芯(第一光纤核芯)传输信号，即可实现对各周边区域入侵事件的检测，其极大的减少了光纤的使用量，降低了检测的成本。
所述处理器具体包括：
采集模块，用于采集各光电探测器的反射光信号；
处理模块，用于根据采集的反射光信号，检测反射光信号的光功率变化，以确定各周边区域是否存在入侵。
需要说明的是，WDM薄膜滤波器、光电探测器、采集模块与处理模块合为检测站点。
所述第二光纤臂中，第一光纤耦合器与第二光纤耦合器之间还设置有：
局部光纤激光腔的输出端，用于输出反射光信号。具体为，局部光纤激光腔的输出端用于输出各光纤环镜产生的反射光信号，所述反射光信号依次通过第二光纤臂、第二光纤耦合器、第一光纤核芯、WDM薄膜滤波器、光电探测器、采集模块直至到达处理模块。
所述第一光纤核芯在穿过最后一个接线盒与周边区域后，其末端弯曲成线圈，以消除光纤核芯末端的反射。如图1所示，所述第一光纤核芯弯曲成线圈的末端与最后一个接线盒中第一光纤臂其第二端的光纤环镜设置在尾盒中。
所述第二光纤臂的第二端弯曲成线圈，以消除光纤臂末端的反射。
本发明中各局部光纤激光腔对应设置有WDM薄膜滤波器与光电探测器(一个局部光纤激光腔对应设置一个WDM薄膜滤波器与光电探测器，且各WDM薄膜滤波器之间级联)，各局部光纤激光腔中光纤环镜产生的反射光信号通过WDM薄膜滤波器传输至对应的光电探测器，完全避免了周边区域之间信号的交叉干扰，提高了入侵事件判断的准确率。
图1及图2中，Pump Laser表示泵浦激光器；WDM表示WDM耦合器；Detection Site表示检测站点；Computer表示处理模块；DAQ表示采集模块；PD1至PDN表示与各局部光纤激光腔对应设置的光电探测器；检测站点中的λ1至λN表示与各局部光纤激光腔对应设置的WDM薄膜滤波器；X表示末端弯曲成线圈；FC2表示第二光纤耦合器；FLM表示光纤环镜；FC1表示第一光纤耦合器；EDF1表示第一掺铒光纤；EDF2表示第二掺铒光纤；Filter表示带通滤波器；Filter atλi(i＝1…N)表示在λi位置处设定第一预设功率泵浦信号的波长；upper arm表示第一光纤臂；lower arm表示第二光纤臂；output end of the fiber laser cavity表示局部光纤激光腔的输出端。
实施例二
如图3所示，本发明还提出了一种多区域光纤周界入侵检测方法，包括步骤：
S1：通过泵浦激光器得到带有预设功率的泵浦信号；
S2：通过WDM耦合器与第一光纤核芯将泵浦信号传输至第一个接线盒，并通过第一个接线盒中的第二光纤耦合器将泵浦信号的预设功率划分为第一预设功率与第二预设功率，以得到第一预设功率泵浦信号与第二预设功率泵浦信号；通过第二光纤臂将第一预设功率泵浦信号传输至第一光纤耦合器，以通过带通滤波器设定第一预设功率泵浦信号的波长，并利用该设定波长的第一预设功率泵浦信号泵浦第一掺铒光纤与第二掺铒光纤；
S3：通过第一光纤核芯将第二预设功率泵浦信号依次传输至各个接线盒，并再次进行预设功率的划分，以泵浦各个接线盒中的第一掺铒光纤与第二掺铒光纤；
S4：在泵浦的过程中，通过级联的各WDM薄膜滤波器实时接收各光纤环镜产生的反射光信号，并识别出该反射光信号对应的局部光纤激光腔，以传输至对应的光电探测器；
S5：通过处理器获取光电探测器的反射光信号，并检测反射光信号的光功率变化，以确定各周边区域是否存在入侵。
所述步骤S5中确定各周边区域是否存在入侵的方法具体为：
S51：通过处理器获取光电探测器的反射光信号，根据反射光信号获取其对应的电压幅度值与光强度值；
S52：判断电压幅度值是否大于预设归一化电压幅度阈值，若是，则判断光强度值是否大于预设阈值，若是，则表示该反射光信号对应局部光纤激光腔的周边区域存在入侵。
所述步骤S52中，预设归一化电压幅度阈值的获取方法为：
通过处理器获取检测时段内各反射光信号对应的电压值，以得到其中的最大电压值与最小电压值；
根据最大电压值与最小电压值利用预设公式获取预设归一化电压幅度阈值；所述预设公式的表达式为：
NVA＝(VMAX-Vmin)/Vavg；
式中，VMAX表示最大电压值；Vmin表示最小电压值，Vavg表示检测时段，NVA表示预设归一化电压幅度阈值。
所述步骤S51中，光强度值的获取公式为：
I＝1-τcosδ；
式中，δ为第一光纤臂与第二光纤臂受到扰动时，第一光纤臂与第二光纤臂之间的相位偏移，τ为反射光信号对应的偏振系数，I为光强度值。
当迈克尔逊干涉仪的光纤臂受到扰动时，光纤环镜会反向反射光，其功率(光强度)会随着第一光纤臂与第二光纤臂之间的相位偏移δ的变化而波动(即波动的反射光信号)。反射光的光强度取决于相位偏移δ与偏振系数τ，因此，当入侵者扰乱光纤臂时，输出的反射光的光强度会相应变化。
需要说明的是，当迈克尔逊干涉仪的光纤臂受到良好扰动(或周边区域被恶意入侵)时，NVA的值很大，而在非入侵情况下NVA小到可以忽略不计。低于预设归一化电压幅度阈值时，任何对迈克尔逊干涉仪光纤臂的扰动，甚至导致反射光信号的光功率出现一些波动时，都不会被视为入侵事件。但是，仅通过检查反射光信号的电压幅度值来判断一个事件是入侵还是非入侵是不准确的。例如，当鸟飞到光缆上振动时，当狗抓网振动光缆时，或者当大雨、冰雹敲击网振动光缆时，信号波动的幅度可能暂时很大，因此NVA有时可能会超过预先设置的预设归一化电压幅度阈值。在这种情况下，可能会发生入侵事件的误判。为了避免这个问题，本发明在判断出反射光信号对应的电压幅度值大于预设归一化电压幅度阈值后，继续判断光强度值是否大于预设阈值，若是，则表示该反射光信号对应局部光纤激光腔的周边区域存在入侵事情，其通过对反射光信号进行双重判断，完全区分出了良好扰动事件与恶意入侵事件，避免了入侵事件的误判断。
所述偏振系数的获取方法为：通过快速傅里叶变换获取反射光信号对应的预设高频范围内频谱分量的加权因子，即偏振系数；
所述加权因子具体为：检测时段内，各反射光信号对应的频带中，当前反射光信号对应预设高频范围内的积分频谱分量与剔除DC分量后整个频带上积分频谱分量的比值。由于小动物和环境因素(如风或雨)引起的滋扰信号在高信号频率分量处(高频范围)的幅度比入侵信号弱。基于该原理，则可以利用偏振系数将入侵信号与滋扰区分开来。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多区域光纤周界入侵检测系统，其特征在于，所述系统包括：
各周边区域对应的接线盒，所述接线盒中形成有局部光纤激光腔，所述局部光纤激光腔中包括迈克尔逊干涉仪、光纤环镜、带通滤波器；所述迈克尔逊干涉仪包括第一光纤臂与第二光纤臂；所述第一光纤臂的第一端至第二端之间依次设置有带通滤波器、第一光纤耦合器、第一掺铒光纤，所述第一光纤臂的第一端与第二端均设置有光纤环镜；所述第二光纤臂的第一端至第二端之间依次设置有第二掺铒光纤、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器；所述第二光纤臂的第一端设置有光纤环镜；所述第一光纤臂与第二光纤臂之间通过第一光纤耦合器连接；
泵浦激光器，用于发出激光以提供带有预设功率的泵浦信号；
穿过各接线盒与周边区域的第一光纤核芯，所述第一光纤核芯的第一端与泵浦激光器连接；所述第一光纤核芯通过各个接线盒中的第二光纤耦合器与对应接线盒中迈克尔逊干涉仪的第二光纤臂连接；
设置在第一光纤核芯上的WDM耦合器；
所述泵浦激光器提供的泵浦信号传输至WDM耦合器后，通过第一光纤核芯传输至第一个接线盒；并通过第一个接线盒中的第二光纤耦合器将泵浦信号的预设功率划分为第一预设功率与第二预设功率，以得到第一预设功率泵浦信号与第二预设功率泵浦信号；所述第一预设功率泵浦信号通过第二光纤臂传输至第一光纤耦合器时，通过带通滤波器设定第一预设功率泵浦信号的波长，以利用该设定波长的第一预设功率泵浦信号泵浦第一掺铒光纤与第二掺铒光纤；所述第二预设功率泵浦信号通过第一光纤核芯依次传输至各个接线盒，并再次进行预设功率的划分，以泵浦各个接线盒中的第一掺铒光纤与第二掺铒光纤；
与各局部光纤激光腔对应设置的WDM薄膜滤波器与光电探测器；所述各WDM薄膜滤波器级联后连接于WDM耦合器，其用于在泵浦的过程中，接收各光纤环镜产生的反射光信号，并识别出该反射光信号对应的局部光纤激光腔，以传输至对应的光电探测器；
与光电探测器连接的处理器，用于获取光电探测器的反射光信号，并检测反射光信号的光功率变化，以确定各周边区域是否存在入侵。
2.根据权利要求1所述的一种多区域光纤周界入侵检测系统，其特征在于，所述处理器具体包括：
采集模块，用于采集各光电探测器的反射光信号；
处理模块，用于根据采集的反射光信号，检测反射光信号的光功率变化，以确定各周边区域是否存在入侵。
3.根据权利要求1所述的一种多区域光纤周界入侵检测系统，其特征在于，所述第二光纤臂中，第一光纤耦合器与第二光纤耦合器之间还设置有：
局部光纤激光腔的输出端，用于输出反射光信号。
4.根据权利要求1所述的一种多区域光纤周界入侵检测系统，其特征在于，所述第一光纤核芯在穿过最后一个接线盒与周边区域后，其末端弯曲成线圈，以消除光纤核芯末端的反射。
5.根据权利要求1所述的一种多区域光纤周界入侵检测系统，其特征在于，所述第二光纤臂的第二端弯曲成线圈，以消除光纤臂末端的反射。
6.一种多区域光纤周界入侵检测方法，其特征在于，包括步骤：
S1：通过泵浦激光器得到带有预设功率的泵浦信号；
S2：通过WDM耦合器与第一光纤核芯将泵浦信号传输至第一个接线盒，并通过第一个接线盒中的第二光纤耦合器将泵浦信号的预设功率划分为第一预设功率与第二预设功率，以得到第一预设功率泵浦信号与第二预设功率泵浦信号；通过第二光纤臂将第一预设功率泵浦信号传输至第一光纤耦合器，以通过带通滤波器设定第一预设功率泵浦信号的波长，并利用该设定波长的第一预设功率泵浦信号泵浦第一掺铒光纤与第二掺铒光纤；
S3：通过第一光纤核芯将第二预设功率泵浦信号依次传输至各个接线盒，并再次进行预设功率的划分，以泵浦各个接线盒中的第一掺铒光纤与第二掺铒光纤；
S4：在泵浦的过程中，通过级联的各WDM薄膜滤波器实时接收各光纤环镜产生的反射光信号，并识别出该反射光信号对应的局部光纤激光腔，以传输至对应的光电探测器；
S5：通过处理器获取光电探测器的反射光信号，并检测反射光信号的光功率变化，以确定各周边区域是否存在入侵。
7.根据权利要求6所述的一种多区域光纤周界入侵检测方法，其特征在于，所述步骤S5中确定各周边区域是否存在入侵的方法具体为：
S51：通过处理器获取光电探测器的反射光信号，根据反射光信号获取其对应的电压幅度值与光强度值；
S52：判断电压幅度值是否大于预设归一化电压幅度阈值，若是，则判断光强度值是否大于预设阈值，若是，则表示该反射光信号对应局部光纤激光腔的周边区域存在入侵。
8.根据权利要求7所述的一种多区域光纤周界入侵检测方法，其特征在于，所述步骤S52中，预设归一化电压幅度阈值的获取方法为：
通过处理器获取检测时段内各反射光信号对应的电压值，以得到其中的最大电压值与最小电压值；
根据最大电压值与最小电压值利用预设公式获取预设归一化电压幅度阈值；所述预设公式的表达式为：
NVA＝(VMAX-Vmin)/Vavg；
式中，VMAX表示最大电压值；Vmin表示最小电压值，Vavg表示检测时段，NVA表示预设归一化电压幅度阈值。
9.根据权利要求8所述的一种多区域光纤周界入侵检测方法，其特征在于，所述步骤S51中，光强度值的获取公式为：
I＝1-τcosδ；
式中，δ为第一光纤臂与第二光纤臂受到扰动时，第一光纤臂与第二光纤臂之间的相位偏移，τ为反射光信号对应的偏振系数，I为光强度值。
CN202210502509.0A 2022-05-10 2022-05-10 一种多区域光纤周界入侵检测系统与方法 Active CN115100804B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210502509.0A CN115100804B (zh) 2022-05-10 2022-05-10 一种多区域光纤周界入侵检测系统与方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210502509.0A CN115100804B (zh) 2022-05-10 2022-05-10 一种多区域光纤周界入侵检测系统与方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115100804A true CN115100804A (zh) 2022-09-23
CN115100804B CN115100804B (zh) 2024-06-04

Family

ID=83287728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210502509.0A Active CN115100804B (zh) 2022-05-10 2022-05-10 一种多区域光纤周界入侵检测系统与方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115100804B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006071971A2 (en) * 2004-12-23 2006-07-06 Massachusetts Institute Of Technology Reconfigurable polarization independent interferometers and methods of stabilization
US20100014095A1 (en) * 2004-06-15 2010-01-21 Patel Jayantilal S Detection and location of boundary intrusion, using composite variables derived from phase measurements
CN102117525A (zh) * 2010-09-20 2011-07-06 北京邮电大学 一种光纤入侵检测系统
CN102506912A (zh) * 2011-09-29 2012-06-20 北京航空航天大学 一种光纤分布式扰动传感器
WO2013109987A2 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University System and method for measuring perturbations using a slow-light fiber bragg grating sensor
CN107664515A (zh) * 2017-08-24 2018-02-06 武汉孚晟科技有限公司 一种光纤周界传感定位系统及入侵扰动点位置的判定方法
CN107862821A (zh) * 2017-12-12 2018-03-30 上海师范大学 一种周界安防系统
US20210010835A1 (en) * 2019-07-08 2021-01-14 Laser Institute of Shandong Academy of Science High-performance distributed fiber sensing system based on ehz ultrafast pulse scanning
CN113834508A (zh) * 2021-07-20 2021-12-24 上海大学 基于互注入半导体激光器和非平衡马赫-曾德尔干涉仪的分布式光纤传感系统及其定位方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100014095A1 (en) * 2004-06-15 2010-01-21 Patel Jayantilal S Detection and location of boundary intrusion, using composite variables derived from phase measurements
WO2006071971A2 (en) * 2004-12-23 2006-07-06 Massachusetts Institute Of Technology Reconfigurable polarization independent interferometers and methods of stabilization
CN102117525A (zh) * 2010-09-20 2011-07-06 北京邮电大学 一种光纤入侵检测系统
CN102506912A (zh) * 2011-09-29 2012-06-20 北京航空航天大学 一种光纤分布式扰动传感器
WO2013109987A2 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University System and method for measuring perturbations using a slow-light fiber bragg grating sensor
CN107664515A (zh) * 2017-08-24 2018-02-06 武汉孚晟科技有限公司 一种光纤周界传感定位系统及入侵扰动点位置的判定方法
CN107862821A (zh) * 2017-12-12 2018-03-30 上海师范大学 一种周界安防系统
US20210010835A1 (en) * 2019-07-08 2021-01-14 Laser Institute of Shandong Academy of Science High-performance distributed fiber sensing system based on ehz ultrafast pulse scanning
CN113834508A (zh) * 2021-07-20 2021-12-24 上海大学 基于互注入半导体激光器和非平衡马赫-曾德尔干涉仪的分布式光纤传感系统及其定位方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115100804B (zh) 2024-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3780322B2 (ja) 分布型の歪み及び温度センシングシステム
CN104375148B (zh) 一种基于线性灵敏光子探测器的近红外激光测距方法
CN105806465B (zh) 一种基于固定反射点的新型φ-otdr探测装置及其探测方法
WO2011103290A2 (en) Fiber optic pipeline monitoring systems and methods of using the same
AU2019204200B1 (en) Event positioning method, device and application in distributed fiber vibration monitoring system
JP5090136B2 (ja) 異常検知システム
CN111025306A (zh) 一种基于相位敏感otdr的振动定位方法及系统
KR20020008457A (ko) 광 섬유를 이용한 침입 경보 장치
CN116818085B (zh) 基于弱光栅的分布式光纤声波传感系统及其测量方法
Szustakowski et al. Recent development of fibre optic sensors for perimeter security
CN116295778A (zh) 分布式声波传感系统及其解调方法
CN113589113B (zh) 一种基于光纤法珀干涉仪的局部放电多频联合传感阵列
CN109031048B (zh) 一种基于光纤光栅电流传感器的故障定位系统和方法
CN115100804A (zh) 一种多区域光纤周界入侵检测系统与方法
CN111897026B (zh) 一种分布式多防区光纤周界安防系统
CN112683383B (zh) 一种基于分布式传感器的噪声监测方法、存储介质及系统
Kumagai et al. Fiber-optic intrusion detection sensor for physical security system
CN107505042B (zh) 基于分布式光纤的差分探测方法及其应用、防护系统
KR200379892Y1 (ko) 광의 마이켈슨 간섭구조를 이용한 침입 감지시스템
CN111664880A (zh) 一种基于法布里珀罗的光纤传感器及其应用
CN209387245U (zh) 一种海底光缆故障定位监测装置
CN109557103A (zh) 一种桥梁结构健康状况检测系统
CN108692766A (zh) Bfs测量装置、方法及光纤分布式传感系统
CN214096342U (zh) 一种基于ofdr的振动信号自动检测装置
KR102644918B1 (ko) 감도 향상형 광섬유 음향 분포센서

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant