CN117649755A - 一种光缆周界安防报警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光缆周界安防报警系统，通过于光缆内部及光缆自身上设置有监控部件用于实现光缆的安全性监护，具体为，通过包设的受力传感器获取受力信息，通过内设的振动传感器获取振动信息，而后由状态分析部件构建基础算法进行状态分析，依据状态分析值进行是否进行预警，同时，本发明还额外考虑了冬季土壤硬化的情况，引入环境影响因子对数据模型进行进一步修正，提高了算法的准确性，提高了预警的可适应性，解决了现有光缆周界安防报警系统一方面维护成本高，另一方面当监控识别单元事先受到损坏时会造成光缆周界无法进行防护的问题。
Description
技术领域
本发明涉及安防报警的技术领域，尤其涉及一种光缆周界安防报警系统。
背景技术
光缆作为信息传输的关键设备之一，具有重要的传输作用。然而，在实际使用中，光缆往往暴露在复杂的环境中，易受到挤压、割裂和损坏等，从而导致信息传输中断或者泄露，对网络安全和数据传输造成威胁。
针对光缆安全的防护，现有技术中也给出了诸多手段，例如申请公布号为CN115457717A——一种光缆周界安防报警系统，在发出警报时对触发振动光源的物体进行识别，但此种手段需要在外围的防护网上安装监控识别单元，当触发振动时进行周边监控扫描归类，一方面维护成本高，具体体现在硬件方面的检查及程序方面的更新，另一方面当监控识别单元事先受到损坏时会造成光缆周界无法进行防护，本发明技术旨在从系统自身的配置角度及检测算法方面解决相应缺陷。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有光缆周界安防报警系统存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明解决的技术问题是：解决现有光缆周界安防报警系统一方面维护成本高，另一方面当监控识别单元事先受到损坏时会造成光缆周界无法进行防护的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种光缆周界安防报警系统，包括如下部件：受力传感器，环设于光缆外周，实时检测光缆受到的外力信息α；振动传感器，设置于光缆内部中心，与所述受力传感器信号连接，当所述受力传感器检测到所述外力信息γ时，触发信号，所述振动传感器开启，实时检测光缆的振动信息，所述振动信息具体包括振动频率β1及振动频次β2；状态分析部件，设置于光缆底座内部，与所述振动传感器及所述受力传感器无线数据连接，与所述受力传感器信号连接，当所述受力传感器检测到所述外力信息α时，触发信号，所述状态分析部件开启，实时获取所述外力信息α及所述振动频率β1及所述振动频次β2，构建状态分析模型，输入所述外力信息α及所述振动信息，输出状态分析值；检测预警部件，与所述状态分析部件数据连接，获取所述状态分析值，并当所述状态分析值达到预设的阈值时，触发信号启用内部嵌设的预警单元，所述预警单元完成报警防护操作；其中，所述振动传感器中还设置有倾角检测单元，当所述振动传感器启用时，触发信号控制所述倾角检测单元启用，同步完成光缆倾角变化γ的统计；其中，当所述受力传感器检测到的所述外力信息α为瞬时受力超过设定值或持续应力超过既定时间时，触发信号；其中，所述状态分析部件构建的所述状态分析模型具体为：
其中，η为状态分析值；α为光缆所受到的外力；m为光缆所受外力次数；t为光缆所受外力最大持续时间；β1为振动频率；β2为振动频次；γ为光缆倾角变化；n为光缆倾角变化次数；0.214、1.58及1.06均为常态调整参数；dx为积分运算。
作为本发明所述的光缆周界安防报警系统的一种优选方案，其中：所述状态分析值预设阈值具体为2.89或2.891或2.892或2.893。
作为本发明所述的光缆周界安防报警系统的一种优选方案，其中：当光缆周边温度低于0摄氏度时，所述状态分析部件中嵌设的环境检测单元实时检测周边的环境信息，所述环境信息具体包括环境温度值μ及环境湿度值θ。
作为本发明所述的光缆周界安防报警系统的一种优选方案，其中：所述状态分析部件构建的所述状态分析模型具体为：
其中，ω为环境影响因子；μ为环境温度值；θ环境湿度值；u为环境温度变化次数；0.19、0.214、1.58及1.06均为常态调整参数；dx为积分运算。
作为本发明所述的光缆周界安防报警系统的一种优选方案，其中：所述状态分析值预设阈值具体为1.96或1.961。
本发明的有益效果：本发明提供一种光缆周界安防报警系统，通过于光缆内部及光缆自身上设置有监控部件用于实现光缆的安全性监护，具体为，通过包设的受力传感器获取受力信息，通过内设的振动传感器获取振动信息，而后由状态分析部件构建基础算法进行状态分析，依据状态分析值进行是否进行预警，同时，本发明还额外考虑了冬季土壤硬化的情况，引入环境影响因子对数据模型进行进一步修正，提高了算法的准确性，提高了预警的可适应性，解决了现有光缆周界安防报警系统一方面维护成本高，另一方面当监控识别单元事先受到损坏时会造成光缆周界无法进行防护的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明提供的光缆周界安防报警系统的系统模块图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
针对光缆安全的防护，现有技术一方面维护成本高，具体体现在硬件方面的检查及程序方面的更新，另一方面当监控识别单元事先受到损坏时会造成光缆周界无法进行防护，本发明技术旨在从系统自身的配置角度及检测算法方面解决相应缺陷。
故此，请参阅图1，本发明提供一种光缆周界安防报警系统，包括如下部件：
受力传感器，环设于光缆外周，实时检测光缆受到的外力信息α；
振动传感器，设置于光缆内部中心，与受力传感器信号连接，当受力传感器检测到外力信息γ时，触发信号，振动传感器开启，实时检测光缆的振动信息，振动信息具体包括振动频率β1及振动频次β2；
状态分析部件，设置于光缆底座内部，与振动传感器及受力传感器无线数据连接，与受力传感器信号连接，当受力传感器检测到外力信息α时，触发信号，状态分析部件开启，实时获取外力信息α及振动频率β1及振动频次β2，构建状态分析模型，输入外力信息α及振动信息，输出状态分析值；
检测预警部件，与状态分析部件数据连接，获取状态分析值，并当状态分析值达到预设的阈值时，触发信号启用内部嵌设的预警单元，预警单元完成报警防护操作。
需要说明的是，本发明中所涉及到的传感器、信息检测方法及其数据传输方法，包括受力传感器、振动传感器、预警单元的运行均为现有技术的常规运用，在此不做多余赘述。
具体的，振动传感器中还设置有倾角检测单元，当振动传感器启用时，触发信号控制倾角检测单元启用，同步完成光缆倾角变化γ的统计。
具体的，当受力传感器检测到的外力信息α为瞬时受力超过设定值或持续应力超过既定时间时，触发信号。
需要说明的是，在具体的运用上，瞬时受力的设定值可以设置为30N及以上，依据具体的实际情况来，当设定值设定的较小时，检测越灵敏，相对应的成本会有所增加，持续应力的既定时间可以设定为1s。
进一步的，状态分析部件构建的状态分析模型具体为：
其中，η为状态分析值；α为光缆所受到的外力，N；m为光缆所受外力次数，次；t为光缆所受外力最大持续时间，ms；β1为振动频率，即单位ms内的振动次数；β2为振动频次，次；γ为光缆倾角变化，度；n为光缆倾角变化次数，次；0.214、1.58及1.06均为常态调整参数；dx为积分运算。
为了说明本发明中所涉及到的算式模型，进行如下考量：首先，需要明确的是分析一个光缆的状态，需要考虑以下几个项目：光缆受力及光缆振动，上述2个指标基本能含括光缆的存续状态。算式中的第一项，体现的是光缆所受最大外力，不难理解，这是体现光缆是否受冲击、受多大冲击的关键项目；其次，算式第二项，由于触发后续部件进行检测的条件之一是光缆受力持续，则，持续时间也是受力方向一个关键的技术考虑，算式中的第二项体现的是，持续受力时间内，光缆受到的冲击影响，由于此阶段光缆受力可能不均匀，故此，在生成基础模型时，通过平均受力进行表述，积分形态体现的是影响的最大化；而后算式第三项中，采用的是同样的积分考虑，受力时间内，振动频率体现的是单位时间内的振动次数，此为振动考虑的第一个关键点，给出积分模型，加大振动频率的影响冲击；算式第五项体现的是振动频次的影响，振动频次体现的是振动的次数，与振动频率共同形成振动信息；算式第六项体现的是倾角的最大变大；考虑到上述几点后，则本发明中所涉及算式的基础模型已经给出，而后于仿真模拟机中进行多次模拟，不断改变输入的常态调整参数，以求模拟机的运算速率最快，同时模拟形成的数据的鲁棒性更强即可，此处，本发明给出了0.214、1.58及1.06的较佳常态参数，使用者可依据实际情况进行相应的调整。
具体的，状态分析值预设阈值具体为2.89或2.891或2.892或2.893。
更进一步的，当光缆周边温度低于0摄氏度时，状态分析部件中嵌设的环境检测单元实时检测周边的环境信息，环境信息具体包括环境温度值μ及环境湿度值θ。
更进一步的，状态分析部件构建的状态分析模型具体为：
其中，ω为环境影响因子；μ为环境温度值，度；θ环境湿度值，RH；u为环境温度变化次数，次；η为状态分析值；α为光缆所受到的外力，N；m为光缆所受外力次数，次；t为光缆所受外力最大持续时间，ms；β1为振动频率，即单位ms内的振动次数；β2为振动频次，次；γ为光缆倾角变化，度；n为光缆倾角变化次数，次；0.19、0.214、1.58及1.06均为常态调整参数；dx为积分运算。
需要考虑的是，当冬季温度下降时，影响算式基础模型的一个关键点就是土壤冰层硬化的影响，不易进行振动及受力的传递，故此，在算式进行进一步优化的过程中，本发明考虑了环境影响因子，通过环境影响因子对上述基础算式进行修正，提高算式的准确性。
具体的，状态分析值预设阈值具体为1.96或1.961。
为了验证本发明的技术效果，选用同一区域A内的2个相邻的光缆界桩进行验证，模拟相同环境的风险防护，18个月内完成社会试验，部分数据验证表格见下表1：
表1：数据验证表单
| 测试项 | 现有技术 | 本发明 | 对比 |
| 维护成本 | 高达$5,000元 | $2,000元以下 | 维护成本降低了约60% |
| 防护效果（以监控识别单元损坏时为例） | 降低至60%左右 | 防护效果不受影响，达到预期效果 | 本发明在监控识别单元损坏的情况下仍能保持良好的防护效果 |
| 预警准确性 | 误报率高达30%，漏报率高达20% | 误报率降低至5%，漏报率降低至5%左右 | 预警准确性显著提高，大大减少了误报和漏报的情况 |
为了验证本发明中引入的环境影响因子的考量，选用同一区域B内的2个相邻的光缆界桩进行验证，模拟相同环境的风险防护，其中一个界桩的中心算法中进行环境影响因子优化，18个月内完成社会试验，部分数据验证表格见下表2：
表2：数据对比表
| 测试项 | 本发明 | 本发明（搭配影响因子） |
| 维护成本 | $1890元 | $1965元 |
| 预警准确性 | 误报率4.97%；漏报率4.92% | 误报率2.84%；漏报率3.01% |
本发明提供一种光缆周界安防报警系统，通过于光缆内部及光缆自身上设置有监控部件用于实现光缆的安全性监护，具体为，通过包设的受力传感器获取受力信息，通过内设的振动传感器获取振动信息，而后由状态分析部件构建基础算法进行状态分析，依据状态分析值进行是否进行预警，同时，本发明还额外考虑了冬季土壤硬化的情况，引入环境影响因子对数据模型进行进一步修正，提高了算法的准确性，提高了预警的可适应性，解决了现有光缆周界安防报警系统一方面维护成本高，另一方面当监控识别单元事先受到损坏时会造成光缆周界无法进行防护的问题。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种光缆周界安防报警系统，其特征在于，包括如下部件：
受力传感器，环设于光缆外周，实时检测光缆受到的外力信息α；
振动传感器，设置于光缆内部中心，与所述受力传感器信号连接，当所述受力传感器检测到所述外力信息γ时，触发信号，所述振动传感器开启，实时检测光缆的振动信息，所述振动信息具体包括振动频率β1及振动频次β2；
状态分析部件，设置于光缆底座内部，与所述振动传感器及所述受力传感器无线数据连接，与所述受力传感器信号连接，当所述受力传感器检测到所述外力信息α时，触发信号，所述状态分析部件开启，实时获取所述外力信息α及所述振动频率β1及所述振动频次β2，构建状态分析模型，输入所述外力信息α及所述振动信息，输出状态分析值；
检测预警部件，与所述状态分析部件数据连接，获取所述状态分析值，并当所述状态分析值达到预设的阈值时，触发信号启用内部嵌设的预警单元，所述预警单元完成报警防护操作；
其中，所述振动传感器中还设置有倾角检测单元，当所述振动传感器启用时，触发信号控制所述倾角检测单元启用，同步完成光缆倾角变化γ的统计；
其中，当所述受力传感器检测到的所述外力信息α为瞬时受力超过设定值或持续应力超过既定时间时，触发信号；
其中，所述状态分析部件构建的所述状态分析模型具体为：
；
其中，η为状态分析值；α为光缆所受到的外力；m为光缆所受外力次数；t为光缆所受外力最大持续时间；β1为振动频率；β2为振动频次；γ为光缆倾角变化；n为光缆倾角变化次数；0.214、1.58及1.06均为常态调整参数；dx为积分运算。
2.根据权利要求1所述的光缆周界安防报警系统，其特征在于：所述状态分析值预设阈值具体为2.89或2.891或2.892或2.893。
3.根据权利要求1所述的光缆周界安防报警系统，其特征在于：当光缆周边温度低于0摄氏度时，所述状态分析部件中嵌设的环境检测单元实时检测周边的环境信息，所述环境信息具体包括环境温度值μ及环境湿度值θ。
4.根据权利要求3所述的光缆周界安防报警系统，其特征在于：所述状态分析部件构建的所述状态分析模型具体为：
；
其中，ω为环境影响因子；μ为环境温度值；θ环境湿度值；u为环境温度变化次数；0.19、0.214、1.58及1.06均为常态调整参数；dx为积分运算。
5.根据权利要求4所述的光缆周界安防报警系统，其特征在于：所述状态分析值预设阈值具体为1.96或1.961。
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| CN202410114635.8A CN117649755A (zh) | 2024-01-29 | 2024-01-29 | 一种光缆周界安防报警系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |