CN202512684U - 一种区域周界光纤安防系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种区域周界光纤安防系统，其特征是包括有：一激光发生器、一光缆、一光纤耦合器组、一光电转换器组、一电信号处理模块组、一时间数字转换器组、一单片机、一信号调理模块、一数据采集器和一通用计算机。本实用新型中采用入侵信号触发时差数字转换方式，由计算机软件进行入侵定位计算，包含入侵事件定位信息的时间差数字信息不再受到信息传输时间和计算机实时性的影响，使入侵事件定位精度大幅提高。

Description

一种区域周界光纤安防系统

技术领域

本实用新型涉及光纤安全防范设备，具体说是一种用于区域周界安防的系统。

背景技术

目前电子安防系统包括有光纤探测、红外探测、地磁探测和闭路电视，而其中的后三种方式受到电源限制，存在安防距离短、易受电磁干扰，维护成本高等缺点；现有的光纤安防技术也存在一些不足，包括定位精度多在40米之外，不适于军事、要害部门的安防要求。

现有的M-Z分布式光纤安防系统均采用两芯结构，即由同一激光器产生的一束光经耦合器分成两束，沿两根光纤自始端向末端同向传播，在光纤末端发生干涉，对发生干涉后的光信号进行光电转换并经高速数据采集卡采集转换后的电信号，再由计算机进行信号特征识别并由通用互相关算法获得入侵定位信息。

如上所述，已有技术中入侵事件特征和入侵定位信息的获取均依赖于数据采集卡的同一采集信号，计算机系统的实时性和数据采集卡的转换速度等都成为定位误差的影响因素，由于光速是个很大的值，很小的时间误差都能造成很大的定位误差，这就是已有技术无法实现定位精度突破的根本原因。

发明内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种区域周界光纤安防系统，以期有效降低入侵事件定位误差，降低入侵事件误报率。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型区域周界光纤安防系统的结构特点是包括设置：

一激光发生器，为系统提供激光光源；

一光缆，所述光缆的长度根据安防区域边界长度设定，光缆中四根光纤以两两分组为第一组光纤和第二组光纤；

一光纤耦合器合器组，分别是第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、第四光纤耦合器和第五光纤耦合器；光缆中第一组光纤是以一端与第一光纤耦合器连接，以另一端与第四光纤耦合器连接；光缆中第二组光纤是以一端与第二光纤耦合器连接，以另一端与第三光纤耦合器连接；所述激光发生器发出的激光束首先经所述第五光纤耦合器分为第一束光和第二束光；其中第一束光在第一光纤耦合器中分成两束经光缆中第一组光纤传送至第四光纤耦合器，发生干涉；第二束光在第三光纤耦合器中分成两束经光缆中第二组光纤传送至第二光纤耦合器，发生干涉；

一光电转换器组，分别是接收第二光纤耦合器的激光干涉光信号并转换为电信号的第一光电转换器，以及接收第四光纤耦合器的激光干涉光信号并转换为电信号的第二光电转换器；

一电信号处理模块组，分别是接收第一光电转换器输出信号的第一电信号处理模块和第三电信号处理模块，以及分别接收第二光电转换器输出信号的第二电信号处理模块和第四电信号处理模块，所述电信号处理模块在光缆上发生入侵事件时获得触发脉冲信号；

一时间数字转换器组，包括分别接收第一电信号处理模块和第二电信号处理模块输出信号的第一时间数字转换器，以及分别接收第三电信号处理模块和第四电信号处理模块输出信号的第二时间数字转换器；

一单片机，所述单片机通过SPI接口和时间数字转换器相连；

一信号调理模块，以其接收来自第二光电转换器的输出信号；

一数据采集器，以其采集经过信号调理模块调理的包含入侵事件信息的电信号；

一通用计算机，通过串口通讯接收来自所述单片机的信息，并通过USB口接收来自数据采集器的采集信息。

本实用新型区域周界光纤安防系统的特点也在于：设置所述第一时间数字转换器和第二电信号处理模块相连的端子，以及所述第二时间数字转换器和第三电信号处理模块相连的端子为开始计时信号端子；所述第一时间数字转换器和第一电信号处理模块相连的端子，以及第二时间数字转换器和第四电信号处理模块相连的端子为停止计时信号端子。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

1、本实用新型中采用入侵信号触发时差数字转换方式，先将包含入侵事件定位信息的时间差由时间数字转换器转换为数字信息，再经由单片机系统模块传至所述通用计算机并由计算机软件进行入侵定位计算，由于包含入侵事件定位信息的时间差数字信息不再受到信息传输时间和计算机实时性的影响，入侵事件定位精度大幅提高。

2、本实用新型中将入侵事件定位信息和入侵事件特征信息获取渠道分开，数据采集和计算机信号分析系统将专注于入侵信号特征的分析提取，因此能降低入侵事件误报率。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

具体实施方式

参见图1，本实施例区域周界光纤安防系统包括设置：

一激光发生器10，为系统提供激光光源；

一光缆5，光缆5的长度根据安防区域边界长度设定，光缆5中四根光纤以两两分组为第一组光纤和第二组光纤；

一光纤耦合器合器组，分别是第一光纤耦合器1a、第二光纤耦合器1b、第三光纤耦合器1c、第四光纤耦合器1d和第五光纤耦合器1e；光缆5中第一组光纤是以一端与第一光纤耦合器1a连接，以另一端与第四光纤耦合器1d连接；光缆5中第二组光纤是以一端与第二光纤耦合器1b连接，以另一端与第三光纤耦合器1c连接；所述激光发生器10发出的激光束首先经所述第五光纤耦合器1e分为第一束光和第二束光；其中第一束光在第一光纤耦合器1a中分成两束经光缆5中第一组光纤传送至第四光纤耦合器1d，发生干涉；第二束光在第三光纤耦合器1c中分成两束经光缆5中第二组光纤传送至第二光纤耦合器1b，发生干涉；

一光电转换器组，分别是接收第二光纤耦合器1b的激光干涉光信号并转换为电信号的第一光电转换器2a，以及接收第四光纤耦合器1d的激光干涉光信号并转换为电信号的第二光电转换器2b；

一电信号处理模块组，分别是接收第一光电转换器2a输出信号的第一电信号处理模块3a和第三电信号处理模块3c，以及分别接收第二光电转换器2b输出信号的第二电信号处理模块3b和第四电信号处理模块3d，所述电信号处理模块在光缆5上发生入侵事件时获得触发脉冲信号；

一时间数字转换器组，包括分别接收第一电信号处理模块3a和第二电信号处理模块3b输出信号的第一时间数字转换器4a，以及分别接收第三电信号处理模块3c和第四电信号处理模块3d输出信号的第二时间数字转换器4b；

一单片机8，所述单片机8通过SPI接口和时间数字转换器相连；

一信号调理模块6，以其接收来自第二光电转换器2b的输出信号；

一数据采集器7，以其采集经过信号调理模块6调理的包含入侵事件信息的电信号；

一通用计算机9，通过串口通讯接收来自所述单片机8的信息，并通过USB口接收来自数据采集器7的采集信息。

设置所述第一时间数字转换器4a和第二电信号处理模块3b相连的端子，以及所述第二时间数字转换器4b和第三电信号处理模块3c相连的端子为开始计时信号端子；所述第一时间数字转换器4a和第一电信号处理模块3a相连的端子，以及第二时间数字转换器4b和第四电信号处理模块3d相连的端子为停止计时信号端子。

光缆5上无入侵事件发生时，光缆上传输的光信号平稳，转换后的电信号亦平稳；入侵事件在光缆上某处发生瞬间，光信号在该处产生突变，突变信息即同时随激光光路传至第四光纤耦合器1d和第二光纤耦合器合器1b，若入侵事件发生在光缆5总长度中点的左侧，则突变信息先传至第二光纤耦合器1b、后传至第四光纤耦合器1d，该突变信息经光电转换和电信号处理，由第三电信号处理模块3c和第四电信号处理模块3d先后输出触发脉冲信号，此先后触发脉冲信号的时间差则被第二时间数字转换器4b转换为数字信息；同理，当入侵事件发生在光缆5总长度中点的右侧，则突变信息先传至第四光纤耦合器1d、后传至第二光纤耦合器1b，该突变信息经光电转换和电信号处理，由第二电信号处理模块3b和第一电信号处理模块3a先后输出触发脉冲信号，此先后触发脉冲信号的时间差则被第一时间数字转换器4a转换为数字信息。时间数字转换器的数字信息经单片机8传至通用计算机9后即可计算出入侵事件发生的具体地点，完成入侵定位。由信号调理模块6接收来自第二光电转换器2b的包含突变信息的电信号，由数据采集器7采集经过调理的上述包含突变信息的电信号，通用计算机9通过USB口接收该包含入侵事件信息的电信号并分析、处理，获得其特征值，甄别入侵事件的性质并作出相应的报警处理。

本实用新型可以使入侵事件定位误差降低在不大于1米。

Claims (2)

1.一种区域周界光纤安防系统，其特征是包括设置：

一激光发生器(10)，为系统提供激光光源；

一光缆(5)，所述光缆(5)的长度根据安防区域边界长度设定，光缆(5)中四根光纤以两两分组为第一组光纤和第二组光纤；

一光纤耦合器组，分别是第一光纤耦合器(1a)、第二光纤耦合器(1b)、第三光纤耦合器(1c)、第四光纤耦合器(1d)和第五光纤耦合器(1e)；光缆(5)中第一组光纤是以一端与第一光纤耦合器(1a)连接，以另一端与第四光纤耦合器(1d)连接；光缆(5)中第二组光纤是以一端与第二光纤耦合器(1b)连接，以另一端与第三光纤耦合器(1c)连接；所述激光发生器(10)发出的激光束首先经所述第五光纤耦合器(1e)分为第一束光和第二束光；其中第一束光在第一光纤耦合器(1a)中分成两束经光缆(5)中第一组光纤传送至第四光纤耦合器(1d)，发生干涉；第二束光在第三光纤耦合器(1c)中分成两束经光缆(5)中第二组光纤传送至第二光纤耦合器(1b)，发生干涉；

一光电转换器组，分别是接收第二光纤耦合器(1b)的激光干涉光信号并转换为电信号的第一光电转换器(2a)，以及接收第四光纤耦合器(1d)的激光干涉光信号并转换为电信号的第二光电转换器(2b)；

一电信号处理模块组，分别是接收第一光电转换器(2a)输出信号的第一电信号处理模块(3a)和第三电信号处理模块(3c)，以及分别接收第二光电转换器(2b)输出信号的第二电信号处理模块(3b)和第四电信号处理模块(3d)，所述电信号处理模块在光缆(5)上发生入侵事件时获得触发脉冲信号；

一时间数字转换器组，包括分别接收第一电信号处理模块(3a)和第二电信号处理模块(3b)输出信号的第一时间数字转换器(4a)，以及分别接收第三电信号处理模块(3c)和第四电信号处理模块(3d)输出信号的第二时间数字转换器(4b)；

一单片机(8)，所述单片机(8)通过SPI接口和时间数字转换器相连；

一信号调理模块(6)，以其接收来自第二光电转换器(2b)的输出信号；

一数据采集器(7)，以其采集经过信号调理模块(6)调理的包含入侵事件信息的电信号；

一通用计算机(9)，通过串口通讯接收来自所述单片机(8)的信息，并通过USB口接收来自数据采集器(7)的采集信息。

2.根据权利要求1所述的区域周界光纤安防系统，其特征是：

设置所述第一时间数字转换器(4a)和第二电信号处理模块(3b)相连的端子，以及所述第二时间数字转换器(4b)和第三电信号处理模块(3c)相连的端子为开始计时信号端子；所述第一时间数字转换器(4a)和第一电信号处理模块(3a)相连的端子，以及第二时间数字转换器(4b)和第四电信号处理模块(3d)相连的端子为停止计时信号端子。

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