CN205384698U - 一种用于古墓防盗掘的振动地波光电探测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于古墓防盗掘的振动地波光电探测装置。该装置包括光解调装置和若干个光纤振动检波器，光纤振动检波器均通过光缆与光解调装置连接，其中光纤振动检波器包括检波器壳体、质量块、膜片、支架、光纤光栅，膜片的一端与支架内的凸台连接，膜片的另一端与质量块一侧连接，所述质量块一侧延伸所形成的延长梁与光纤光栅连接，光纤光栅的两端分别固定在支架上端的第一端部和第二端部，检波器壳体上设有第一光纤出孔，光纤光栅的两端延伸穿出第一光纤出孔。该装置通过高灵敏度光学传感与感知信号光纤传输的无缝融合，同时采用光缆进行无中继连接，传输距离长，覆盖面积广，运行维护方便，成本低。

Description

一种用于古墓防盗掘的振动地波光电探测装置

技术领域

本实用新型涉及防盗仪器领域，具体涉及一种用于古墓防盗掘的振动地波光电探测装置。

背景技术

2010年7月，位于荆州市荆州区纪南镇现今留存完好的春秋战国时期楚国古城遗址正式列为首批国家大遗址保护重点规划区域之一。与此同时，由荆州市文物局主导的囊括方圆15.75平方公里的先楚地下文化遗产发掘与保护规划亦正式列为国家文物局“十三五”重点科研项目。纪南遗址埋藏文物的历史地位与科学价值在我国南方大遗址片区中首屈一指；该保护区域特点一是范围大；二是数量多、等级高、分布密集；三是地形复杂、人烟稀少。

近些年来受商业利益的驱使，盗墓分子在保护区内疯狂作案多起而导致大量地下珍贵文物被盗掘破坏。盗墓团伙作案设备先进、手段隐秘、危害性极大。其盗掘地下文物普遍采用洛阳铲盗掘和炸药爆破这两种作案手段；古墓被盗掘后不仅使得珍贵文物流落他乡，还会破坏古墓葬本身所具有的文化、科研价值，其损失无可估量。

当前，国内外文物保护工作中仅有博物馆文物藏品得到了有效、可靠的安全保障，而野外文物保护由于管理难度大、防范手段落后、保护经费严重不足等问题已成为难题。由于楚纪南保护区范围大、数量多、分布散、地形复杂、气候恶劣、人烟稀少，因此保护难度极大、安保形势十分严峻。而传统的悬浮磁钢式振动检波装置由于抗干扰能力弱、检测准确性较差、信号处理成本相对较高、检测信号无法实现远距离传输等原因，只能作为人工巡检方式的一种补充，难以全面、充分地探测整个区域内入侵事件。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于古墓防盗掘的振动地波光电探测装置，能够精准的探测较大范围的盗掘事件。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于古墓防盗掘的振动地波光电探测装置，包括光解调装置和若干个光纤振动检波器，所述光纤振动检波器通过光缆与所述光解调装置连接，其特征在于：所述光纤振动检波器包括具有空腔的检波器壳体，所述空腔内设有质量块、膜片、支架、光纤光栅，所述质量块包括质量块主体和延长质量块主体一侧所形成的延长梁；所述支架的上端开口，形成第一端部和第二端部，在所述支架的内壁设有凸台；所述膜片的一端与所述质量块主体一侧连接，所述膜片的另一端固定在所述凸台上；所述光纤光栅的一端固定在所述第一端部上，所述光纤光栅的另一端固定在所述第二端部上，所述延长梁固定在所述光纤光栅上；所述检波器壳体上设有第一光纤出孔，所述光纤光栅的两端延伸穿出所述第一光纤出孔。

进一步的，所述检波器壳体的外部套设有一保护外壳，所述保护外壳上与所述第一光纤出孔对应的位置设有第二光纤出孔。

进一步的，所述保护外壳为一倒置的弹头形，所述检波器壳体固定在所述保护外壳的尾部内腔内。

进一步的，所述支架为倒直角梯形，所述凸台设置在所述支架的直角内壁处。

进一步的，所述光解调装置包括光电转换器、滤波器、多路A/D转换器、控制器，其中所述控制器包含波长判断单元，所述波长判断单元用于判断所述光纤光栅的波长变化信号是否在入侵波长阈值范围内。

进一步的，所述光解调装置与报警装置连接，所述控制器还包括报警控制单元，所述报警控制单元控制所述报警装置报警。

进一步的，所述振动地波光电探测装置还包括光电耦合器，所述光纤振动检波器与所述光电耦合器连接，所述光电耦合器通过所述光缆与所述光解调装置连接。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型一种用于古墓防盗掘的振动地波光电探测装置，包括报警控制主和与若干光纤振动检波器，光纤振动检波器检测到地波震动信号时，在惯性力作用下质量块上下运动，带动光纤光栅轴向应力改变并使得光纤光栅的中心波长发生变化，因此，通过检测光纤光栅中心波长的变化可以实现针对外界振动信号的探测，光纤振动检波器将波长变化发送至控制主机，内置于控制主机中的光解调装置对波长变化进行分析，与预设的入侵波长阈值进行比对，并在比对结果匹配时，控制主机将振动信号转换为报警信号。光纤振动检波器为全无源光学结构，无需任何供电、抗电磁干扰、防雷防水防腐蚀，对于低频以及超低频信号探测灵敏度高，埋入地下能有效感知半径20米内的挖掘震动和100米外的爆破震动。

(2)通过高灵敏度光学传感与感知信号光纤传输的无缝融合，无需进行电-光转换，能够便捷的实现感知信号的无损回传，成本较低。

(3)控制主机与前端光纤地波振动检波器采用普通单模通讯光缆进行无中继连接，传输距离较长，覆盖面积较广，运行维护较方便，使用成本较低。

附图说明

图1为本实用新型振动地波光电探测装置的工作原理图；

图2为本实用新型中光纤振动检波器的结构示意图；

图3为本实用新型的光纤振动检波器与报警控制主机配合的结构示意图。

图中，1-光纤振动检波器，2-控制主机，3-检波器壳体，4-质量块，4.1-质量块主体，4.2-延长梁，5-膜片，6-支架，6.1-第一端部，6.2-第二端部，6.3-凸台，7-光纤光栅，8-保护外壳，9-第一光纤出孔，10-第二光纤出孔，11-光缆，12-光解调装置，13-光电转换器，14-滤波器，15-多路A/D转换器，16-控制器，17-波长判断单元，18-报警控制单元，19-报警装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本实用新型提供如图1所示的一种用于古墓防盗掘的振动地波光电探测装置，包括控制主机2和若干个光纤振动检波器1，若干个光纤振动检波器1均与控制主机2连接。光纤振动检波器1的结构如图2所示，包括具有空腔的检波器壳体3，空腔内设置有支架6。支架6呈倒直角梯形且上端开口，形成第一端部6.1、第二端部6.2。在支架6的直角内壁设有凸台6.3。支架6内还设有质量块4、膜片5、光纤光栅7。质量块4包括质量块主体4.1和延长质量块主体4.1一侧形成的延长梁4.2。膜片5的一端与所述质量块体4.1一侧连接，膜片5的另一端固定在凸台6.3上。光纤光栅7的一端固定在第一端部6.1上，光纤光栅7的另一端固定在第二端部6.2上。同时延长梁4.2固定在光纤光栅7上。检波器壳体3的外部套设一保护外壳8，保护外壳8为一倒置的弹头形，检波器壳体3固定在保护外壳8尾部的内腔内。检波器壳体3上设有第一光纤出孔9，保护外壳8上与第一光纤出孔9对应的位置设有第二光纤出孔10。光纤光栅7的两端延伸，分别经第一光纤出孔9、第二光纤出孔10，通过光缆11与光电转换器13连接。

控制主机2包括系统电源、晶振、光解调装置12。光解调装置12包括光电转换器13、滤波器14、多路A/D转换器15、控制器16。其中光电转换器13和滤波器14的数量与光纤振动滤波器1的数量相同。光纤光栅7经穿出第二光纤出孔10后，通过光缆11与光电转换器13相连。光解调装置12与报警装置19、外部输出设备、外部存储设备连接，外部输出设备包括但不限于打印机、显示器。

光纤振动检波器1检测到地波振动信号时，其中地波振动信号包括但不限于爆破振动波、夯击振动波，在惯性力的作用下，质量块4上下运动，改变光纤光栅7的轴向应力，并使得光纤光栅7的中心波长发生变化，因此，通过检测光纤光栅7中心波长的变化可以实现地波振动信号的探测。光纤振动检波器1将波长变化光信号传输至光电转换器13，再经滤波器14、多路A/D转换器15，传输至控制器16。控制器16包含波长判断单元17和报警控制单元18。波长判断单元17判断波长变化信号是否在预设的入侵波长阈值范围内，如果是，报警控制单元18控制报警装置19报警。报警方式包括但不限于声或光形式。

在另一种实施方式中，光纤光栅7经穿出第二光纤出孔10后，与未图示的光电耦合器连接，光电耦合器通过光缆11与光电转换器13连接。

如图3所示，本实用新型的振动地波光电探测装置在使用时，将保护外壳8埋设在待布防处，埋设在地下2米处，各防区内布设若干个光纤振动检波器1，比如设为8个，并将所有光纤振动检波器1与控制主机2连接。在本实施例中，所有光纤振动检波器1与控制主机2均通过单模通讯光缆连接。

本实用新型在使用时，能够达到的主要技术性能指标：

1、入侵报警探测范围：挖掘事件感知半径为20米、爆破事件感知半径为100米。

2、系统支持的最大探测数目：64支持级联扩展。

3、系统感应时间：挖掘感应时间小于2秒、爆破感应时间小于2秒。

4、检测事件类别：挖掘、爆破、断线。

5、引导传输光缆指标：直埋敷设标准GYTY/GYTA53、长度小于20km、光衰小于0.2dB/km1550nm，环境温度为-40℃～+85℃，耐水耐腐。

光电探测装置的适应环境：

1、光纤振动检波器适应环境：温度：-40℃～+85℃、耐水耐腐、地下使用、埋设深度为地下1.5米～2米。

2、报警控制主机适应环境：温度：-20℃～﹢45℃；湿度：≤90％。

3、光电探测装置适应的大气压力为85kpa-105kpa。

4、系统电源为300WATX工业电源，额定电压为AC220V±20％，功耗为300W，系统漏电电流≤5mA，

5、光电探测装置在正常条件下平均无故障工作时间≥50000h。

试验证明，光电探测装置的探测率与控制主机报警示警率均达到100％，无漏报。

基于光纤传感技术的光电探测装置以具备无电绝缘、本质防爆、可分布式远距离监测、耐候性强等优越性能的光纤振动传感器为基础，通过解调获取时变波长信息，并通过分析两种典型激励模式下时变波形信号差异性来作为入侵模式识别的依据，能够快速、准确识别入侵行为并及时报警。同时系统设计不仅考虑了监测效果与精度需求，同时也兼顾了工程实施的经济、实用性；能够完全满足管理方实际要求，楚纪南古城遗址管理部门运用该系统能够实时、准确掌控防区内的警情信息，为文保执法工作的有效执行提供了有力支撑。

说明书中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。本实施例仅用于说明该实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，本领域技术人员对于本实用新型所做的等价置换等修改均认为是落入该实用新型权利要求书所保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于古墓防盗掘的振动地波光电探测装置，包括光解调装置(12)和若干个光纤振动检波器(1)，所述光纤振动检波器(1)通过光缆(11)与所述光解调装置(12)连接，其特征在于：所述光纤振动检波器(1)包括具有空腔的检波器壳体(3)，所述空腔内设有质量块(4)、膜片(5)、支架(6)、光纤光栅(7)，所述质量块(4)包括质量块主体(4.1)和延长质量块主体一侧所形成的延长梁(4.2)；所述支架(6)的上端开口，形成第一端部(6.1)和第二端部(6.2)，在所述支架(6)的内壁设有凸台(6.3)；所述膜片(5)的一端与所述质量块主体一侧连接，所述膜片(5)的另一端固定在所述凸台(6.3)上；所述光纤光栅(7)的一端固定在所述第一端部(6.1)上，所述光纤光栅(7)的另一端固定在所述第二端部(6.2)上，所述延长梁(4.2)固定在所述光纤光栅(7)上；所述检波器壳体(3)上设有第一光纤出孔(9)，所述光纤光栅(7)的两端延伸穿出所述第一光纤出孔(9)。

2.如权利要求1所述的一种用于古墓防盗掘的振动地波光电探测装置，其特征在于：所述检波器壳体(3)的外部套设有一保护外壳(8)，所述保护外壳(8)上与所述第一光纤出孔(9)对应的位置设有第二光纤出孔(10)。

3.如权利要求2所述的一种用于古墓防盗掘的振动地波光电探测装置，其特征在于：所述保护外壳(8)为一倒置的弹头形，所述检波器壳体(3)固定在所述保护外壳(8)的尾部内腔内。

4.如权利要求3所述的一种用于古墓防盗掘的振动地波光电探测装置，其特征在于：所述支架(6)为倒直角梯形，所述凸台(6.3)设置在所述支架(6)的直角内壁处。

5.如权利要求1至4任一项所述的一种用于古墓防盗掘的振动地波光电探测装置，其特征在于：所述光解调装置(12)包括光电转换器(13)、滤波器(14)、多路A/D转换器(15)、控制器(16)，其中所述控制器(16)包含波长判断单元(17)，所述波长判断单元(17)用于判断所述光纤光栅(7)的波长变化信号是否在入侵波长阈值范围内。

6.如权利要求5所述的一种用于古墓防盗掘的振动地波光电探测装置，其特征在于：所述光解调装置(12)与报警装置(19)连接，所述控制器(16)还包括报警控制单元(18)，所述报警控制单元(18)控制所述报警装置(19)报警。

7.如权利要求1所述的一种用于古墓防盗掘的振动地波光电探测装置，其特征在于：所述振动地波光电探测装置还包括光电耦合器，所述光纤振动检波器(1)与所述光电耦合器连接，所述光电耦合器通过所述光缆(11)与所述光解调装置(12)连接。