環境補償式寬域全光纖擾動傳感圍欄型安全防衛監控系統的製作方法

2023-08-03 02:34:01

專利名稱：環境補償式寬域全光纖擾動傳感圍欄型安全防衛監控系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種防衛監控系統，尤其是一種環境補償式寬域全光纖擾動傳感圍欄型安全防衛監控系統，屬於全光纖監控系統的技術領域。
背景技術：
隨著社會的發展和科技的進步，人們對工廠、住宅以及具有重大價值的設施的安全防護的需求越來越大。目前用於建築物周界安防的技術主要有主動紅外對射、高壓脈衝電子圍欄以及光纖傳感等技術。主動紅外對射技術一直在周界安防系統中佔據最大的市場份額，技術發展得比較成熟，產品價格也相對低廉，因而使得許多用戶尤其民用市場都比較樂意接受，但是該類技術容易受到地形、圍牆、氣候等外界因素的影響導致誤報，且較難克服。高壓脈衝電子圍欄兼具威懾、阻擋和報警三大功能，具有很強的威懾力，環境適應性強，不受溫度氣候變化的影響，也不受地形高低和曲折程度的限制，但也有明顯的缺點 若不慎觸及，有可能因直接有強烈的觸電感而造成失足摔落等間接的傷害；若小孩誤觸到圍欄，也有可能產生更嚴重後果；有時候會產生電火花，不宜在有可燃氣體的環境下使用， 與電力線路也需要保持足夠的距離。進入21世紀以來，伴隨著光纖傳感技術的發展，一種全新的安防技術光纖監控技術，在全球得到關注，迅速得到推廣應用，陸續有光纖入侵振動探測、光纖語音監聽、光纖線路安全監控和光纖管道安全監控等系列產品面市。該類技術具備很多突出的優點光纖具有無中繼傳輸距離長的優點，對能源依賴小；光纖本身是非金屬的無源器件，沒有能量耗散，適用於易燃易爆場所；光纖語音監聽不受各種電磁幹擾，不會產生電子竊聽設備常有的電流以及電信號雜音，能夠高保真無時延的同步還原監聽現場的響動，且不易被探測到；光纖監控技術與現有的視頻、紅外等各套系統互不衝突，可實現兼容並用。寬域全光纖擾動傳感圍欄型安全防衛監控系統是基於光纖入侵振動探測技術的周界安防產品，具備上述的優點，有很好的應用前景，但是光纜敷設於圍欄上，不可避免的受到風雨等外界環境影響產生擾動，引起系統誤報，增加擾動模式判定的難度。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種環境補償式寬域全光纖擾動傳感圍欄型安全防衛監控系統，其能提高監控系統的可靠性，降低誤報率，安全可靠。按照本發明提供的技術方案，所述環境補償式寬域全光纖擾動傳感圍欄型安全防衛監控系統，包括用於檢測入侵信號的寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置，所述寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置包括用於對信號分析處理的後臺機；還包括用於檢測圍欄環境的環境傳感裝置，所述環境傳感裝置與後臺機相連，後臺機根據環境傳感裝置輸入的外界環境信號，對寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置檢測得到的入侵信號進行補償比對分析，確定檢測得到入侵信號的類型，並調整後臺機內預設報警設置。
所述環境傳感裝置與後臺機通過無線或有線方式將檢測的外界環境信號輸入後臺機內。所述環境傳感裝置通過無線節點及無線接收模塊與後臺機相連。所述寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置包括第一光源，所述第一光源通過第一光源驅動模塊驅動後產生第一光信號；第一光源通過光纖與第一光幹涉模塊相連，所述第一光幹涉模塊與第一傳感光路相連，第一傳感光路與第一尾端相連；進入第一傳感光路內的光信號在第一尾端處理後產生反射，所述發射光信號在第一光幹涉模塊內產生幹涉光信號，所述第一光幹涉模塊產生的幹涉光信號被第一光接收模塊接收，第一光接收模塊通過信號處理模塊及模數轉換模塊與後臺機相連，第一光接收模塊對接收的幹涉光信號進行光電轉換及放大後送入信號處理模塊內，模數轉換模塊將信號處理模塊處理後的信號轉換後輸入後臺機內。所述寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置包括第二光源及第三光源，所述第二光源通過第二光源驅動模塊驅動後產生第二光信號，第三光源通過第三光源驅動模塊驅動後產生第三光信號，所述第二光信號與第三光信號的波長不同；第二光源產生的第二光信號與第三光源產生的第三光信號通過復用器合波後進入第二光幹涉模塊，所述第二光幹涉模塊的輸出光路分別與第二傳感光路及環境傳感支路相連，所述第二傳感光路通過第一解復用器分別與第一衰減光纖及第二尾端相連，環境傳感支路通過第二解復用器分別與第二衰減光纖及第三尾端相連；第二光幹涉模塊產生的光幹涉信號通過第三解復用器分別與第二光接收模塊及第三光接收模塊相連，所述第二光接收模塊及第三光接收模塊與信號處理器的輸入端相連，信號處理器的輸出端通過模數轉換模塊與後臺機相連。所述環境傳感裝置包括雨量計、溫度計及風力傳感器。所述環境傳感支路為密集螺旋敷設於底部鏤空的倒圓錐筒內壁的傳感光纜。所述第一傳感光路為採用傳感光纖形成圍欄型周界入侵檢測的檢測光纖。本發明的優點在現有寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置上增加由環境傳感裝置構成的環境感知部分，使整個監控系統能夠感知外界環境，根據外界環境即時調節相關參數， 並對擾動信號進行有針對性的補償，能夠減少系統的誤報，增加擾動模式判定的準確性，提高了寬域全光纖擾動傳感圍欄型安全防衛監控系統的環境適應能力。


圖1為本發明環境傳感裝置與後臺機無線連接的結構框圖。圖2為本發明環境傳感裝置與後臺機有線連接的結構框圖。圖3為本發明環境傳感支路的結構示意圖。圖4為暴雨入侵下的入侵信號。圖5為圖4中通過外界環境信號補償後的入侵信號。附圖標記說明101-後臺機、102-模數轉換模塊、103-信號處理模塊、201-第一光源驅動模塊、202-第一光源、203-第一光幹涉模塊、204-第一傳感光路、205-第一尾端、 206-第一光接收模塊、301-無線接收模塊、302-無線節點、303-環境傳感器、401-第二光源驅動模塊、402-第二光源、402-第二光源驅動模塊、404-第二光源、405-復用器、406-第二光幹涉模塊、407-第二傳感光路、408-第一解復用器、409-第二尾端、410-第一衰減光纖、 411-環境傳感支路、412-第二解復用器、413-第二衰減光纖、414-第二尾端、415-第三解復
5用器、416-第二光接收模塊及417-第三光接收模塊。
具體實施例方式下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置是採用傳感光纖構成圍欄型入侵檢測裝置，通過傳感光纖能夠對圍欄型周界進行入侵檢測。傳感光纖進行入侵檢測時，當有外部振動入侵時，傳感光纖沿線某處產生振動，造成光纖內部折射率的微觀不均勻，使得傳感光纖內傳播的光波相位發生變化，再由幹涉測量技術把相位變化轉為光強變化，從而檢測出外界振動。 由於敷設於圍欄上的傳感光纖裸露於外界環境中，外界環境會受到風、雨等外界擾動，傳感光纖受到外界環境擾動後，其相應的入侵檢測結果會改變，從而影響寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置的監控結果，會引起誤報警等操作。為了能夠提高寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置入侵檢測的穩定性及可靠性，降低誤報警率，本發明在與傳感光纖相同的檢測環境中還設置環境傳感裝置，所述環境傳感裝置同步檢測外界環境，從而寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置能夠根據環境傳感裝置檢測的外界環境信號，來對傳感光纖檢測的入侵信號進行補償比對檢測，寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置根據補償後的入侵信號來進行判斷檢測結果，從而能夠降低誤報警的概率，提高監控系統的穩定性及可靠性。所述環境傳感裝置包括雨量計、溫度計、風力傳感器，且環境傳感裝置還可以是採用傳感光纖形成圍欄型周界入侵檢測的檢測光纖。環境傳感裝置將檢測的外界環境信號通過有線或無線的方式輸入到寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置內。如圖1所示為環境傳感裝置採用無線方式與寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置的結構框圖。所述寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置包括第一光源202，所述第一光源202通過第一光源驅動模塊201驅動後產生第一光信號；第一光源202通過光纖與第一光幹涉模塊 203相連，所述第一光幹涉模塊203與第一傳感光路204相連，第一光信號經過第一光幹涉模塊203後耦合進入第一傳感光路204內，所述第一傳感光路204為敷設於圍欄上的傳感光纖。第一傳感光路204與第一尾端205相連；進入第一傳感光路204內的光信號在第一尾端205處理後產生反射，所述發射光信號在第一光幹涉模塊203內產生幹涉光信號，所述第一光幹涉模塊203產生的幹涉光信號被第一光接收模塊206接收，第一光接收模塊206 通過信號處理模塊103及模數轉換模塊102與後臺機101相連，第一光接收模塊206對接收的幹涉光信號進行光電轉換及放大後送入信號處理模塊103內，模數轉換模塊102將信號處理模塊103處理後的信號轉換後輸入後臺機101內。環境傳感器303檢測第一傳感光路204所處環境的外界環境信號，環境傳感器303通過無線節點302及無線接收模塊301 與後臺機101相連，環境傳感器303可以採用雨量計、溫度計或風力傳感器。當有入侵進入監控系統時，外部入侵會引起第一傳感光路204的擾動，使得第一傳感光路204輸出入侵信號的改變；信號處理器103能對入侵信號進行過濾、放大等處理。為了能夠確認第一傳感光路204檢測的入侵信號是否收到外界情況幹擾，後臺機101通過環境傳感器303輸入的外界信號對入侵信號進行補償比對分析，當比對分析後，第一傳感光路204確實檢測到有外部入侵時，後臺機101能夠進行報警，當比對分析後，第一傳感光路204的入侵是由於外部環境變化引起時，後臺機101就不進行報警，且後臺機101能夠調整預設報警設置，降低由於外部環境變化而引起的誤報警，提高監控系統的穩定性及可靠性。
如圖2所示為本發明環境傳感裝置與寬域全光纖擾動傳感圍欄型監控裝置通過有線方式連接的結構框圖。所述寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置包括第二光源402及第三光源404，所述第二光源402通過第二光源驅動模塊401驅動後產生第二光信號，第三光源 404通過第三光源驅動模塊403驅動後產生第三光信號，所述第二光信號與第三光信號的波長不同；第二光源402產生的第二光信號與第三光源404產生的第三光信號通過復用器 405合波後進入第二光幹涉模塊406，所述第二光幹涉模塊406的輸出光路分別與第二傳感光路407及環境傳感支路411相連，所述第二傳感光路407通過第一解復用器408分別與第一衰減光纖410及第二尾端409相連，環境傳感支路411通過第二解復用器412分別與第二衰減光纖413及第三尾端414相連；第二光幹涉模塊406產生的光幹涉信號通過第三解復用器415分別與第二光接收模塊416及第三光接收模塊417相連，所述第二光接收模塊416及第三光接收模塊417與信號處理器103的輸入端相連，信號處理器103的輸出端通過模數轉換模塊102與後臺機101相連。第二光源驅動模塊401驅動第二光源402發出波長為λ 的第二光信號，進入復用器405，第三光源驅動403驅動第三光源404發出波長為λ 2的第三光信號，進入復用器 405，第二光信號及第三光信號經復用器405合波後經過第二光幹涉模塊406再分路，一路進入第二傳感光路407。進入第二傳感光路407內的光信號經過第一解復用器408後，波長為λ工的光信號進入第二尾端409處理後反射，波長為λ 2的光信號則進入第一衰減光纖 410衰減掉；另一路進入環境傳感支路411，經過第二解復用器412後，波長為λ工的光信號進入第二衰減光纖413衰減掉，波長為λ 2的光信號則進入第三尾端414處理後反射，反射光在第二光幹涉模塊406產生幹涉，然後進入第三解復用器415，波長為A1的第二光信號進入第二光接收416，波長為λ 2的第三光信號進入第三光接收417，進行光電轉換和放大後送入信號處理103，進過處理後在模數轉換102中轉換為數位訊號，送入後臺機101中。 第二傳感光路407為敷設於圍欄上的傳感光纖，環境傳感光路411為採用傳感光纖形成圍欄型周界入侵檢測的檢測光纖。此系統中，波長為A1的第二光信號實現對入侵的傳感與定位，波長為λ2的第三光信號實現對外界環境的感知。環境傳感支路411同樣由傳感光纜組成，傳感光纜密集螺旋敷設於底部鏤空的倒圓錐筒內壁，置於第二傳感光路407相同的外界環境中，能夠受到風雨等影響，但不會受到有害的侵入或擾動。因此根據波長為λ 2的第三光信號攜帶的信息可識別出外界環境，並調整系統報警閾值及相關參數，減少誤報；且入侵的傳感信號和外界環境信號為同類信號，可直接對擾動的傳感信號和外界環境信號進行差分濾波，濾除環境信號，提取純淨的擾動傳感信號，降低誤報率，提高模式判定的準確率。無線環境補償式寬域全光纖擾動傳感圍欄型安全防衛監控系統中使用的無線雨量傳感器，在此系統中對報警閾值及相關參數的調整採用分級制，根據降雨量大小，系統內部分為4級，如表1所示。此分級在實驗中，很好的避免雨點撞擊傳感光纜引起的系統誤報， 保證系統在大雨環境下的正常工作。表1雨量分級
雨量級另IJ~~ 小雨中雨大雨暴雨
權利要求
1.一種環境補償式寬域全光纖擾動傳感圍欄型安全防衛監控系統，包括用於檢測入侵信號的寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置，所述寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置包括用於對信號分析處理的後臺機(101)；其特徵是還包括用於檢測圍欄環境的環境傳感裝置，所述環境傳感裝置與後臺機(101)相連，後臺機(101)根據環境傳感裝置輸入的外界環境信號， 對寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置檢測得到的入侵信號進行補償比對分析，確定檢測得到入侵信號的類型，並調整後臺機(101)內預設報警設置。
2.根據權利要求1所述的環境補償式寬域全光纖擾動傳感圍欄型安全防衛監控系統， 其特徵是所述環境傳感裝置與後臺機(101)通過無線或有線方式將檢測的外界環境信號輸入後臺機(101)內。
3.根據權利要求2所述的環境補償式寬域全光纖擾動傳感圍欄型安全防衛監控系統， 其特徵是所述環境傳感裝置通過無線節點(302)及無線接收模塊(301)與後臺機(101) 相連。
4.根據權利要求1所述的環境補償式寬域全光纖擾動傳感圍欄型安全防衛監控系統， 其特徵是所述寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置包括第一光源002)，所述第一光源Q02) 通過第一光源驅動模塊(201)驅動後產生第一光信號；第一光源(20 通過光纖與第一光幹涉模塊(20 相連，所述第一光幹涉模塊(20 與第一傳感光路(204)相連，第一傳感光路(204)與第一尾端(20 相連；進入第一傳感光路O04)內的光信號在第一尾端O05) 處理後產生反射，所述發射光信號在第一光幹涉模塊(203)內產生幹涉光信號，所述第一光幹涉模塊(20 產生的幹涉光信號被第一光接收模塊(206)接收，第一光接收模塊O06) 通過信號處理模塊(10 及模數轉換模塊(10 與後臺機(101)相連，第一光接收模塊 (206)對接收的幹涉光信號進行光電轉換及放大後送入信號處理模塊(103)內，模數轉換模塊(10 將信號處理模塊(10 處理後的信號轉換後輸入後臺機(101)內。
5.根據權利要求1所述的環境補償式寬域全光纖擾動傳感圍欄型安全防衛監控系統， 其特徵是所述寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置包括第二光源(40 及第三光源004)，所述第二光源(40 通過第二光源驅動模塊(401)驅動後產生第二光信號，第三光源G04) 通過第三光源驅動模塊(40 驅動後產生第三光信號，所述第二光信號與第三光信號的波長不同；第二光源(40 產生的第二光信號與第三光源(404)產生的第三光信號通過復用器(40 合波後進入第二光幹涉模塊G06)，所述第二光幹涉模塊(406)的輸出光路分別與第二傳感光路(407)及環境傳感支路(411)相連，所述第二傳感光路(407)通過第一解復用器(408)分別與第一衰減光纖(410)及第二尾端(409)相連，環境傳感支路(411)通過第二解復用器(41 分別與第二衰減光纖(41 及第三尾端(414)相連；第二光幹涉模塊 (406)產生的光幹涉信號通過第三解復用器(41 分別與第二光接收模塊(416)及第三光接收模塊(417)相連，所述第二光接收模塊(416)及第三光接收模塊(417)與信號處理器 (103)的輸入端相連，信號處理器(103)的輸出端通過模數轉換模塊(10 與後臺機(101) 相連。
6.根據權利要求1所述的環境補償式寬域全光纖擾動傳感圍欄型安全防衛監控系統， 其特徵是所述環境傳感裝置包括雨量計、溫度計及風力傳感器。
7.根據權利要求5所述的環境補償式寬域全光纖擾動傳感圍欄型安全防衛監控系統， 其特徵是所述環境傳感支路Gll)為密集螺旋敷設於底部鏤空的倒圓錐筒內壁的傳感光纜。
8.根據權利要求1所述的環境補償式寬域全光纖擾動傳感圍欄型安全防衛監控系統， 其特徵是所述第一傳感光路(204)為採用傳感光纖形成圍欄型周界入侵檢測的檢測光纖。
全文摘要
本發明涉及一種環境補償式寬域全光纖擾動傳感圍欄型安全防衛監控系統，其包括寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置，寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置包括後臺機；還包括環境傳感裝置，環境傳感裝置與後臺機相連，後臺機根據環境傳感裝置輸入的外界環境信號，對寬域全光纖傳感圍欄型監控裝置檢測得到的入侵信號進行補償比對分析，確定檢測得到入侵信號的類型，並調整後臺機內預設報警設置。本發明使整個監控系統能夠感知外界環境，根據外界環境即時調節相關參數，並對擾動信號進行有針對性的補償，能夠減少系統的誤報，增加擾動模式判定的準確性，提高了寬域全光纖擾動傳感圍欄型安全防衛監控系統的環境適應能力。
文檔編號G08B13/00GK102509404SQ201110286468
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月24日 優先權日2011年9月24日
發明者萬遂人, 馮宏偉, 盧瑾輝, 孫小菡, 朱輝, 殷強, 肖金標, 趙興群 申請人:東南大學, 無錫科晟光子科技有限公司