CN210377734U - 基于光纤围栏的海洋边界安全监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及安防监测技术领域，具体的说是一种基于光纤围栏的海洋边界安全监测装置，其特征在于所述海域监测机构中设有光纤振动监测机构、光纤收发器、太阳电池以及至少一片光纤阻拦网，其中太阳能电池为光纤振动监测机构和光纤收发器供电，光纤收发器一端经通信光缆与上位机相连，另一端与光纤振动监测机构相连，光纤振动监测机构的输出端设有至少一个收发接口，光纤阻拦网与收发接口相连；还设有浮漂，浮漂与光纤阻拦网相连，所述光纤阻拦网由传感光纤纵横交错编织成格栅网，格栅网中传感光纤的交错点上由夹具固定，所述夹具具有C型环抱式夹爪。

Description

基于光纤围栏的海洋边界安全监测装置

技术领域：

本实用新型涉及安防监测技术领域，具体的说是一种通过检测光纤围栏的振动和形变，对海岸线安全威胁事件进行监测的基于光纤围栏的海洋边界安全监测装置。

背景技术：

我国海岸线总长达3万多千米，目前海岸线的防御方式是在重要港口建立军队，通过巡查的方式保护海岸线安全。从防护实时性看，该种方式实时性差，难以保证，特别是对海下防护极其薄弱；从经济损耗上看，要保证安全性，就要增加海上和海下的巡查密度，这些巡查设备消耗的军资也是十分巨大。海岸线的安全问题一直以来都是很大的难题，一直在寻找实用性强的解决方案。

通过对国内外资料分析，目前的监测方案多为物理阻挡，即在关键军事基地外围布设网栏，虽然该方案能够阻隔海下设备侵入，但对于蛙人的阻挡却无法监测。

发明内容：

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种结构合理、监测准确的基于光纤围栏的海洋边界安全监测装置。

本实用新型通过以下措施达到：

一种基于光纤围栏的海洋边界安全监测装置，设有上位机、与上位机相连的至少一组海域监测机构，其特征在于所述海域监测机构中设有光纤振动监测机构、光纤收发器、太阳电池以及至少一片光纤阻拦网，其中太阳能电池为光纤振动监测机构和光纤收发器供电，光纤收发器一端经通信光缆与上位机相连，另一端与光纤振动监测机构相连，光纤振动监测机构的输出端设有至少一个收发接口，光纤阻拦网与收发接口相连；还设有浮漂，浮漂与光纤阻拦网相连，所述光纤阻拦网由传感光纤纵横交错编织成格栅网，格栅网中传感光纤的交错点上由夹具固定，所述夹具具有C型环抱式夹爪。

本实用新型所述夹具优选设有两个C型环抱式夹爪，两个C型环抱式夹爪交错固定连接，形成具有四个方向夹爪的夹具，从而对光纤阻拦网中传感光纤的交错点进行紧密固定，抱紧光纤外径，形成整张结构牢固的格栅网片。

本实用新型所述光纤振动监测机构可以采用现有技术中成熟的光纤振动监测机构，也可以采用如下结构：所述光纤振动监测机构设有激光器、光分路器、环形器、光电探测器、信号采集电路、控制器、通信电路，其中激光器发出激光经光分路器分为M路，M≥1，每路连接1环形器的输入端，环形器输出端作为光纤振动监测机构中光纤输出接口，用于与M片光纤阻拦网相连，环形器返回端连接光电探测器，M路光电探测器所获得的信号输入信号采集电路进行累加上传，送入控制器，控制器与通信电路相连，通信电路作为光纤振动监测机构的通信接口，其中所述控制器采用STM32单片机实现，信号采集电路采用本领域常用的数据采集卡实现，所述电路结构均为现有技术，此不赘述。

本实用新型中光纤阻拦网中传感光纤的两端分别设有前端光放大器和后端光放大器，使传感光纤中的光信号经放大后送入或送出光纤阻拦网，其中前端光放大器/后端光放大器均可以采用一个1*2光耦合器和两个法拉第旋镜的结构，其中两个法拉第旋镜分别与1*2光耦合器的两个输出端口相连。

本实用新型在使用的过程中，光纤振动监测机构直接安放于海上浮漂，采用太阳能供电；光纤阻拦网通过链条与浮漂相连接，安装前卷为筒状与浮漂一起吊入海中，在海中打开固定绳索，靠重力在水中展开，完成铺设；通过将光纤振动监测机构与光纤阻拦网相结合，当有蛙人破坏阻拦网进入时，其产生振动信息由光纤振动监测机构快速感应，并上传至上位机，上位机可以对振动特性进行分析并进行区域定位，从而为提示巡检人员去现场进行检查核实提供依据；本实用新型结构合理，能够实现为多组光纤振动监测机构共同组网，统一监测，整体设计架构应用灵活、维护简单，能够很好的实现海岸线的安全防护。

附图说明：

附图1是本实用新型的原理框图。

附图2是本实用新型中光纤阻拦网的一种结构示意图。

附图3是本实用新型中光纤振动监测机构的一种结构示意图。

附图标记：1、光纤振动监测机构，2、光纤阻拦网，3、光纤收发器，4、通信光缆，5、太阳能电池，6、上位机，7、激光器，8、光分路器，9、环形器，10、光电探测器，11、信号采集电路，12、控制器，13、通信电路，14、前端光放大器，15、后端光放大器,16、传感光纤。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步的说明。

如附图1所示，本实用新型针对现有海域监防存在的问题提出了一种基于光纤围栏的海洋边界安全监测装置，设有上位机(6)以及分别与上位机(6)经通信光缆(4)通信的光纤振动监测机构(1)，其中可根据需要设置N组光纤振动监测机构(1)，N≥1，并为每组光纤振动检测机构(1)对应设置光纤收发器(3)、通信光缆(4)、太阳能电池(5)和至少一片光纤阻拦网(2)，从而将监测区域划分为N块，每块待检测区域设置了一组光纤振动监测机构，太阳能电池(5)分别为光纤振动监测机构(1)和光纤收发器(3)供电；光纤振动监测机构(1)的输出端有M个接口，M≥1，其中每个接口与1片光纤阻拦网相连接，从而可以实现M片光纤阻拦网(2)对M个待监测区域的监控；光纤振动监测机构(1)通信接口与光纤收发器(3)信号接入口连接，光纤收发器(3)的光纤接口连接通信光缆(4)，将信号传输给上位机(6)。

如附图2所示，本实用新型中的光纤阻拦网(2)采用编网技术，将光纤围成四边形内横竖交叉的编织网，网内成格栅形状，交叉点采用固定夹具进行固定，光纤阻拦网(2)中传感光纤的两端分别设置前端光放大器(14)和后端光放大器(15)，将内部传感光纤(16)连接起来。

本实用新型中的光纤收发器(3)是将光纤振动监测机构(1)的报警信息远距离传输到上位机(6)，输入接口与光纤振动监测机构通信接口匹配，可采用串口或网络接口等。

本实用新型中的太阳能电池(5)包含太阳能板和蓄电池及其组件，主要实现光纤振动监测机构和光纤收发器供电。

实施例1：

如附图3所示，本实用新型所提出的一种基于光纤围栏的海洋边界安全监测装置，可以采用如图所示的光纤振动监测机构(1)，其中首先根据监测范围和距离将监测海域分为N个，每个海域配置一套光纤振动监测机构(1)，分别包含光纤阻拦网(2)、光纤收发器(3)、太阳能电池(5)、通信光缆(4)，每个海域的信息汇总与上位机(6)；以下将针对单个海域装置实施方式进行详细说明。

首先，单个海域内设置M片光纤阻拦网(2)，其主要由光缆(16)编制而成，编织网中间采用固定夹具进行固定，形成一个整体，编织网上端光缆连接前端光放大模块(14)，下端光缆连接后端光放大模块(15)；

每个光纤阻拦网(2)的前端光放大模块(14)与光纤振动监测机构(1)的1路防区输出口相连接，每个光纤振动监测机构(1)有M个防区，分别与M片光纤阻拦网(2)相对应，组成振动监测架构；

光纤振动监测机构(1)采用嵌入式低功耗架构设计，激光器(7)发出激光，经过分光器(8)分为M路，每路连接环形器(9)，环形器输出端为光纤振动监测机构(1)的光纤接口，连接光纤阻拦网(2)的前端光放大模块(14)；

光纤振动监测机构(1)中的探测返回信号经过环形器(9)送入M路光电探测器(10)，光电探测器(10)将光信号转换为电信号，并将转换的模拟信号送入M路信号采集电路(11)进行数据采集；信号采集电路(11)采用现有采集卡实现，采集后的数据被送入控制器(12)；

光纤振动监测机构(1)中的通信电路(13)作为通信接口，与光纤收发器(3)相连接，将信息传出，同时可以接收控制指令；

光纤收发器(3)光纤输出端通过通信光缆(4)连接上位机(6)。

本实用新型相对于现有技术，利用光纤振动监测技术结合光纤阻拦网技术，通过多台设备组网，形成一套无缝的防护系统。该系统可对海洋边界安全进行物理防御和恶意破坏监测，实现海岸线的安全防护。

Claims (4)

1.一种基于光纤围栏的海洋边界安全监测装置，设有上位机、与上位机相连的至少一组海域监测机构，其特征在于所述海域监测机构中设有光纤振动监测机构、光纤收发器、太阳电池以及至少一片光纤阻拦网，其中太阳能电池为光纤振动监测机构和光纤收发器供电，光纤收发器一端经通信光缆与上位机相连，另一端与光纤振动监测机构相连，光纤振动监测机构的输出端设有至少一个收发接口，光纤阻拦网与收发接口相连；还设有浮漂，浮漂与光纤阻拦网相连，所述光纤阻拦网由传感光纤纵横交错编织成格栅网，格栅网中传感光纤的交错点上由夹具固定，所述夹具具有C型环抱式夹爪。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤围栏的海洋边界安全监测装置，其特征在于所述夹具设有两个C型环抱式夹爪，两个C型环抱式夹爪交错固定连接，形成具有四个方向夹爪的夹具，从而对光纤阻拦网中传感光纤的交错点进行紧密固定，抱紧光纤外径，形成整张结构牢固的格栅网片。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤围栏的海洋边界安全监测装置，其特征在于所述光纤振动监测机构采用如下结构：所述光纤振动监测机构设有激光器、光分路器、环形器、光电探测器、信号采集电路、控制器、通信电路，其中激光器发出激光经光分路器分为M路，M≥1，每路连接1环形器的输入端，环形器输出端作为光纤振动监测机构中光纤输出接口，用于与M片光纤阻拦网相连，环形器返回端连接光电探测器，M路光电探测器所获得的信号输入信号采集电路进行累加上传，送入控制器，控制器与通信电路相连，通信电路作为光纤振动监测机构的通信接口，其中所述控制器采用STM32单片机实现。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤围栏的海洋边界安全监测装置，其特征在于光纤阻拦网中传感光纤的两端分别设有前端光放大器和后端光放大器，使传感光纤中的光信号经放大后送入或送出光纤阻拦网，其中前端光放大器/后端光放大器均可以采用一个1*2光耦合器和两个法拉第旋镜的结构，其中两个法拉第旋镜分别与1*2光耦合器的两个输出端口相连。

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