一種區域周界光纖安防系統的製作方法

2023-05-06 08:52:21

專利名稱：一種區域周界光纖安防系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光纖安全防範設備，具體說是一種用於區域周界安防的系統。
背景技術：
目前電子安防系統包括有光纖探測、紅外探測、地磁探測和閉路電視，而其中的後三種方式受到電源限制，存在安防距離短、易受電磁幹擾，維護成本高等缺點；現有的光纖安防技術也存在一些不足，包括定位精度多在40米之外，不適於軍事、要害部門的安防要求。現有的M-Z分布式光纖安防系統均採用兩芯結構，即由同一雷射器產生的一束光經耦合器分成兩束，沿兩根光纖自始端向末端同向傳播，在光纖末端發生幹涉，對發生幹涉 後的光信號進行光電轉換並經高速數據採集卡採集轉換後的電信號，再由計算機進行信號特徵識別並由通用互相關算法獲得入侵定位信息。如上所述，已有技術中入侵事件特徵和入侵定位信息的獲取均依賴於數據採集卡的同一採集信號，計算機系統的實時性和數據採集卡的轉換速度等都成為定位誤差的影響因素，由於光速是個很大的值，很小的時間誤差都能造成很大的定位誤差，這就是已有技術無法實現定位精度突破的根本原因。
發明內容本實用新型是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種區域周界光纖安防系統，以期有效降低入侵事件定位誤差，降低入侵事件誤報率。本實用新型解決技術問題採用如下技術方案本實用新型區域周界光纖安防系統的結構特點是包括設置一雷射發生器，為系統提供雷射光源；一光纜，所述光纜的長度根據安防區域邊界長度設定，光纜中四根光纖以兩兩分組為第一組光纖和第二組光纖；—光纖稱合器合器組，分別是第一光纖稱合器、第二光纖稱合器、第三光纖I禹合器、第四光纖I禹合器和第五光纖I禹合器；光纜中第一組光纖是以一端與第一光纖I禹合器連接，以另一端與第四光纖耦合器連接；光纜中第二組光纖是以一端與第二光纖耦合器連接，以另一端與第三光纖耦合器連接；所述雷射發生器發出的雷射束首先經所述第五光纖耦合器分為第一束光和第二束光；其中第一束光在第一光纖耦合器中分成兩束經光纜中第一組光纖傳送至第四光纖耦合器，發生幹涉；第二束光在第三光纖耦合器中分成兩束經光纜中第二組光纖傳送至第二光纖耦合器，發生幹涉；一光電轉換器組，分別是接收第二光纖耦合器的雷射幹涉光信號並轉換為電信號的第一光電轉換器，以及接收第四光纖耦合器的雷射幹涉光信號並轉換為電信號的第二光電轉換器；一電信號處理模塊組，分別是接收第一光電轉換器輸出信號的第一電信號處理模塊和第三電信號處理模塊，以及分別接收第二光電轉換器輸出信號的第二電信號處理模塊和第四電信號處理模塊，所述電信號處理模塊在光纜上發生入侵事件時獲得觸發脈衝信號;—時間數字轉換器組，包括分別接收第一電信號處理模塊和第二電信號處理模塊輸出信號的第一時間數字轉換器，以及分別接收第三電信號處理模塊和第四電信號處理模塊輸出信號的第二時間數字轉換器；一單片機，所述單片機通過SPI接口和時間數字轉換器相連；一信號調理模塊，以其接收來自第二光電轉換器的輸出信號；一數據採集器，以其採集經過信號調理模塊調理的包含入侵事件信息的電信號；一通用計算機，通過串口通訊接收來自所述單片機的信息，並通過USB 口接收來自數據採集器的採集信息。本實用新型區域周界光纖安防系統的特點也在於設置所述第一時間數字轉換器和第二電信號處理模塊相連的端子，以及所述第二時間數字轉換器和第三電信號處理模塊相連的端子為開始計時信號端子；所述第一時間數字轉換器和第一電信號處理模塊相連的端子，以及第二時間數字轉換器和第四電信號處理模塊相連的端子為停止計時信號端子。與已有技術相比，本實用新型有益效果體現在I、本實用新型中採用入侵信號觸發時差數字轉換方式，先將包含入侵事件定位信息的時間差由時間數字轉換器轉換為數字信息，再經由單片機系統模塊傳至所述通用計算機並由計算機軟體進行入侵定位計算，由於包含入侵事件定位信息的時間差數字信息不再受到信息傳輸時間和計算機實時性的影響，入侵事件定位精度大幅提高。2、本實用新型中將入侵事件定位信息和入侵事件特徵信息獲取渠道分開，數據採集和計算機信號分析系統將專注於入侵信號特徵的分析提取，因此能降低入侵事件誤報率。

圖I為本實用新型結構示意具體實施方式
參見圖1，本實施例區域周界光纖安防系統包括設置一雷射發生器10，為系統提供雷射光源；一光纜5，光纜5的長度根據安防區域邊界長度設定，光纜5中四根光纖以兩兩分組為第一組光纖和第二組光纖；—光纖稱合器合器組，分別是第一光纖稱合器la、第二光纖稱合器lb、第三光纖率禹合器lc、第四光纖f禹合器Id和第五光纖f禹合器Ie ;光纜5中第一組光纖是以一端與第一光纖耦合器Ia連接，以另一端與第四光纖耦合器Id連接；光纜5中第二組光纖是以一端與第二光纖耦合器Ib連接，以另一端與第三光纖耦合器Ic連接；所述雷射發生器10發出的雷射束首先經所述第五光纖稱合器Ie分為第一束光和第二束光；其中第一束光在第一光纖耦合器Ia中分成兩束經光纜5中第一組光纖傳送至第四光纖耦合器ld，發生幹涉；第二束光在第三光纖耦合器Ic中分成兩束經光纜5中第二組光纖傳送至第二光纖耦合器lb，發生幹涉；—光電轉換器組，分別是接收第二光纖耦合器Ib的雷射幹涉光信號並轉換為電信號的第一光電轉換器2a，以及接收第四光纖耦合器Id的雷射幹涉光信號並轉換為電信號的第二光電轉換器2b;一電信號處理模塊組，分別是接收第一光電轉換器2a輸出信號的第一電信號處理模塊3a和第三電信號處理模塊3c,以及分別接收第二光電轉換器2b輸出信號的第二電信號處理模塊3b和第四電信號處理模塊3d,所述電信號處理模塊在光纜5上發生入侵事件時獲得觸發脈衝信號；一時間數字轉換器組，包括分別接收第一電信號處理模塊3a和第二電信號處理模塊3b輸出信號的第一時間數字轉換器4a,以及分別接收第三電信號處理模塊3c和第四電信號處理模塊3d輸出信號的第二時間數字轉換器4b ；一單片機8，所述單片機8通過SPI接口和時間數字轉換器相連； —信號調理模塊6,以其接收來自第二光電轉換器2b的輸出信號；一數據採集器7，以其採集經過信號調理模塊6調理的包含入侵事件信息的電信號;一通用計算機9，通過串口通訊接收來自所述單片機8的信息，並通過USB 口接收來自數據採集器7的採集信息。設置所述第一時間數字轉換器4a和第二電信號處理模塊3b相連的端子，以及所述第二時間數字轉換器4b和第三電信號處理模塊3c相連的端子為開始計時信號端子；所述第一時間數字轉換器4a和第一電信號處理模塊3a相連的端子，以及第二時間數字轉換器4b和第四電信號處理模塊3d相連的端子為停止計時信號端子。光纜5上無入侵事件發生時，光纜上傳輸的光信號平穩，轉換後的電信號亦平穩；入侵事件在光纜上某處發生瞬間，光信號在該處產生突變，突變信息即同時隨雷射光路傳至第四光纖稱合器Id和第二光纖稱合器合器Ib,若入侵事件發生在光纜5總長度中點的左側，則突變信息先傳至第二光纖耦合器lb、後傳至第四光纖耦合器ld，該突變信息經光電轉換和電信號處理，由第三電信號處理模塊3c和第四電信號處理模塊3d先後輸出觸發脈衝信號，此先後觸發脈衝信號的時間差則被第二時間數字轉換器4b轉換為數字信息；同理，當入侵事件發生在光纜5總長度中點的右側，則突變信息先傳至第四光纖耦合器Id、後傳至第二光纖耦合器lb，該突變信息經光電轉換和電信號處理，由第二電信號處理模塊3b和第一電信號處理模塊3a先後輸出觸發脈衝信號，此先後觸發脈衝信號的時間差則被第一時間數字轉換器4a轉換為數字信息。時間數字轉換器的數字信息經單片機8傳至通用計算機9後即可計算出入侵事件發生的具體地點，完成入侵定位。由信號調理模塊6接收來自第二光電轉換器2b的包含突變信息的電信號，由數據採集器7採集經過調理的上述包含突變信息的電信號，通用計算機9通過USB 口接收該包含入侵事件信息的電信號並分析、處理，獲得其特徵值，甄別入侵事件的性質並作出相應的報警處理。本實用新型可以使入侵事件定位誤差降低在不大於I米。
權利要求1.一種區域周界光纖安防系統，其特徵是包括設置 一雷射發生器(10),為系統提供雷射光源； 一光纜(5)，所述光纜(5)的長度根據安防區域邊界長度設定，光纜(5)中四根光纖以兩兩分組為第一組光纖和第二組光纖； 一光纖稱合器組，分別是第一光纖稱合器(Ia)、第二光纖稱合器(lb)、第三光纖f禹合器(Ic)、第四光纖f禹合器(Id)和第五光纖I禹合器(Ie);光纜(5)中第一組光纖是以一端與第一光纖耦合器(Ia)連接，以另一端與第四光纖耦合器(Id)連接；光纜(5)中第二組光纖是以一端與第二光纖耦合器(Ib)連接，以另一端與第三光纖耦合器(Ic)連接；所述雷射發生器(10)發出的雷射束首先經所述第五光纖稱合器(Ie)分為第一束光和第二束光；其中第一束光在第一光纖耦合器(Ia)中分成兩束經光纜(5)中第一組光纖傳送至第四光纖耦合器(Id)，發生幹涉；第二束光在第三光纖耦合器(Ic)中分成兩束經光纜(5)中第二組光纖傳送至第二光纖耦合器(Ib)，發生幹涉； 一光電轉換器組，分別是接收第二光纖耦合器(Ib)的雷射幹涉光信號並轉換為電信號的第一光電轉換器(2a)，以及接收第四光纖耦合器(Id)的雷射幹涉光信號並轉換為電信號的第二光電轉換器(2b)； 一電信號處理模塊組，分別是接收第一光電轉換器(2a)輸出信號的第一電信號處理模塊(3a)和第三電信號處理模塊(3c),以及分別接收第二光電轉換器(2b)輸出信號的第二電信號處理模塊(3b)和第四電信號處理模塊(3d)，所述電信號處理模塊在光纜(5)上發生入侵事件時獲得觸發脈衝信號； 一時間數字轉換器組，包括分別接收第一電信號處理模塊(3a)和第二電信號處理模塊(3b)輸出信號的第一時間數字轉換器(4a)，以及分別接收第三電信號處理模塊(3c)和第四電信號處理模塊(3d)輸出信號的第二時間數字轉換器(4b)； 一單片機(8)，所述單片機(8)通過SPI接口和時間數字轉換器相連； 一信號調理模塊￠)，以其接收來自第二光電轉換器(2b)的輸出信號； 一數據採集器(7)，以其採集經過信號調理模塊(6)調理的包含入侵事件信息的電信號; 一通用計算機(9)，通過串口通訊接收來自所述單片機⑶的信息，並通過USB 口接收來自數據採集器(7)的採集信息。
2.根據權利要求I所述的區域周界光纖安防系統，其特徵是 設置所述第一時間數字轉換器(4a)和第二電信號處理模塊(3b)相連的端子，以及所述第二時間數字轉換器(4b)和第三電信號處理模塊(3c)相連的端子為開始計時信號端子；所述第一時間數字轉換器(4a)和第一電信號處理模塊(3a)相連的端子，以及第二時間數字轉換器(4b)和第四電信號處理模塊(3d)相連的端子為停止計時信號端子。
專利摘要本實用新型公開了一種區域周界光纖安防系統，其特徵是包括有一雷射發生器、一光纜、一光纖耦合器組、一光電轉換器組、一電信號處理模塊組、一時間數字轉換器組、一單片機、一信號調理模塊、一數據採集器和一通用計算機。本實用新型中採用入侵信號觸發時差數字轉換方式，由計算機軟體進行入侵定位計算，包含入侵事件定位信息的時間差數字信息不再受到信息傳輸時間和計算機實時性的影響，使入侵事件定位精度大幅提高。
文檔編號G08B13/18GK202512684SQ20122016101
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月16日 優先權日2012年4月16日
發明者楊路, 王大文, 王小燕, 陳國凡 申請人:安徽理工大學