一種精確定位型光纖感應預警報警系統的製作方法
2023-05-17 01:01:26 2
一種精確定位型光纖感應預警報警系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種精確定位型光纖感應預警報警系統，包括信息採集器、頭光模塊組和尾光模塊組，所述信息採集器包括正向雷射探測器、反向雷射探測器和雷射發射器，所述頭光模塊組包括分發光模塊、正向光模塊和反向光模塊，所述尾光模塊組包括轉發光模塊，所述雷射發射器與所述分發光模塊連接，所述正向雷射探測器與所述正向光模塊連接，所述反向雷射探測器與所述反向光模塊連接；所述分發光模塊與所述正向光模塊連接，所述分發光模塊與所述反向光模塊連接；所述正向光模塊與所述轉發光模塊連接，所述反向光模塊與所述轉發光模塊連接。本發明探測距離長、可精確定位、抗幹擾能力和適應性強、成本低。
【專利說明】一種精確定位型光纖感應預警報警系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光纖感應報警系統，具體的說是一種精確定位型光纖感應預警報警系統。
【背景技術】
[0002]光纖不僅可以用於信號傳輸，還可以作為安全防範應用中的傳感器，在光線鏈路中信號傳輸的同時，僅需其中的三芯光纖，即可實現光纖感應探測器。當現場光纖傳感器或其周邊環境受到幹擾或破壞時，光線中傳輸的光信號部分特性就會改變，通過先進的智能感應監測系統就能光信號的特性變化，通過檢測光信號的特性變化，使得許多事件和狀態的測量得以實時監控，通過光纖感應報警控制器的特殊算法和分析處理，就能夠有效識別入侵行為與幹擾破壞，實現快速報警及精確定位功能。
[0003]現有光纖感應(振動)報警系統從技術原理上分為光纖光柵及馬赫曾德爾(M — Z)幹涉儀傳感，從功能上分為點位型和防區型。光纖光柵技術，利用了色譜光柵作為探測點，是一種點位型的周界入侵報警技術，馬赫曾德爾(M — Z)幹涉儀技術，利用光模塊組成防區，採用單發單收完成防振動報警，單發單收的報警系統報警靈敏度高，但是，不能準確定位報警的位置，光纖信號傳輸的距離有限，最大只能實現32公裡範圍的防護。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種準確定位報警位置、增大光纖信號傳輸距離的精確定位型光纖感應預警報警系統。
[0005]本發明解決以上技術問題的技術方案是:
一種精確定位型光纖感應預警報警系統，包括信息採集器、頭光模塊組和尾光模塊組，所述信息採集器包括正向雷射探測器、反向雷射探測器和雷射發射器，所述頭光模塊組包括分發光模塊、正向光模塊和反向光模塊，所述尾光模塊組包括轉發光模塊，
所述雷射發射器通過光纖與所述分發光模塊連接，所述正向雷射探測器通過光纖與所述正向光模塊連接，所述反向雷射探測器通過光纖與所述反向光模塊連接；
所述分發光模塊通過光纖與所述正向光模塊連接，所述分發光模塊通過光纖與所述反向光模塊連接；
所述正向光模塊通過光纖與所述轉發光模塊連接，所述反向光模塊通過光纖與所述轉發光模塊連接。
[0006]本發明採用一個雷射發射器發射雷射和兩路分發模塊進行分發，與傳統的兩個雷射發射器相比避免了雷射發射不同步的問題，同時，通過光纖雙向迴路進行雙向收發，實現振動點的精確定位。
[0007]本發明技術方案的進一步限定為，所述正向雷射探測器和反向雷射探測器與所述信息採集器的中央處理器之間連接2路模擬量採集電路，所述模擬量採集電路包括運算放大晶片SGM358，所述運算放大晶片SGM358的2腳連接雷射探測器，同時，所述運算放大晶片SGM358的2腳、電阻R12和所述運算放大晶片SGM358的5腳串聯；所述運算放大晶片SGM358的I腳、滑動變阻器R16和所述運算放大晶片SGM358的5腳串聯；所述運算放大晶片SGM358的8腳接電源，同時與電容C8和電容C21的並聯電路連接後接地；所述運算放大晶片SGM358的6腳與電阻R13串聯後接地，同時，所述運算放大晶片SGM358的的6腳與滑動變阻器R17串聯後與所述運算放大晶片SGM358的7腳連接，所述運算放大晶片SGM358的7腳與電阻R20串聯後做為信號輸出埠 ；所述運算放大晶片SGM358的3腳和4腳接地。運算放大晶片SGM358對信號進行較大倍數放大的同時增大了信號的幹擾，使信號識別精度出現困難，因此，光纖信號接收的過程中，通常不採用運算放大晶片SGM358，而本申請電路通過精確的電阻電容設定，對放大後的信號進行濾波，從而實現信號的充分放大，能接收1550波長-50db的弱光信號。
[0008]進一步地，所述信息採集器控制生成振動信號正向光路和振動信號反向光路，
所述振動信號正向光路為:雷射發射器一分發光模塊一光纖一正向光模塊一光纖一轉發光模塊一光纖一反向光模塊一光纖一反向雷射探測器；
所述振動信號反向光路為:雷射發射器一分發光模塊一光纖一反向光模塊一光纖一轉發光模塊一光纖一正向光模塊一光纖一正向雷射探測器。採用雙向收發技術進行信號對比，不會丟失有效的震動報警數據，同時，對報警位置進行準確定位。
[0009]進一步地，所述信息採集器控制生成檢測信號正向電路和檢測信號反向電路，
所述檢測信號正向電路為:雷射發射器一分發光模塊一光纖一正向光模塊一光纖一正向雷射探測器；
所述檢測信號反向電路為:雷射發射器一分發光模塊一光纖一反向光模塊一光纖一反向雷射探測器。通過雙向自檢電路，提高自檢的準確和有效性，避免無效工作。
[0010]進一步地，所述信息採集器的中央處理器採用晶片STM32F103RBT6，所述晶片STM32F103RBT6的15腳、16腳和17腳連接通信電路，所述通信電路採用低功耗半雙工收發器。
[0011]進一步地，所述晶片STM32F103RBT6的27腳連接繼電器電路，所述繼電器電路包括繼電器Relayl、二極體D3、三極體Q2、三極體Q3和電阻R24，所述繼電器Relayl的I腳與二極體D3串聯後與所述繼電器Relayl的2腳串聯，所述繼電器Relayl的2腳與所述三極體Q2和三極體Q3組成的橋式電路連接，所述電阻R24的一端與所述三極體Q2的基極連接，所述電阻R24的另一端與所述晶片STM32F103RBT6的27腳連接。
[0012]本發明將RFID射頻技術與人體或振動感應技術的結合，在RFID射頻卡裡裝入人體或振動感應器來控制RFID信號的發送，當人體或振動感應器檢測到人體或振動信號時，通過激活RFID晶片，把信號發送至RFID接受系統，由接收系統發出報警信號。
[0013]本發明的有益效果是:本發明提供的一種精確定位型光纖感應預警報警系統，通過獨特的光纖鏈路，使用lOmw/1550波長雷射器最長能傳輸220公裡光纖鏈路，也就是說現在的光纖鏈路設計的是光纜內部從O米端傳到110公裡端在通過光模塊特殊結構傳回O米端，這樣一個來回實際是220公裡；本發明通過雙向收發技術實現雙向定位，在110公裡防護區域可以達到10米精確定位，同時，可以解析發生的振動信號源振動幅度，頻率及力度等，通過這些項目的監測達到模式化的信號識別；本發明使用普通單模通信光纜作為前端傳感器，不需要特種光纜，不需要分段增加光纜芯數，因此成本低；本發明前端前端使用光纜，光纜體積小，質量輕，外形可變，不受周界介質類型，形狀，環境等因素影響，因此，適應性強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明提供的一種精確定位型光纖感應預警報警系統的結構示意圖；
圖2是本發明提供的一種精確定位型光纖感應預警報警系統的工作示意圖；
圖3為本發明所述的模擬量採集電路的電路圖；
圖4為本發明所述的信息採集器I的中央處理器的電路圖；
圖5為本發明所述的通信電路的電路圖；
圖6為本發明所述的繼電器的電路圖。
【具體實施方式】
[0015]實施例1
本實施例提供一種精確定位型光纖感應預警報警系統，其結構示意圖如圖1所示，包括處理計算機7、信息採集器1、頭光模塊組2和尾光模塊組3。
[0016]針對上述模塊，首先介紹上述模塊的組成部分:信息採集器I包括正向雷射探測器4、反向雷射探測器5和雷射發射器6。頭光模塊組2包括分發光模塊A、正向光模塊B和反向光模塊C。尾光模塊組3包括轉發光模塊D。
[0017]上述模塊通過光纖進行連接，為了便於鏈路的描述，對每條連接光纖進行標號，其鏈路連接關係為:雷射發射器6通過光纖a與所述分發光模塊A連接，正向雷射探測器4通過光纖g與正向光模塊B連接，反向雷射探測器5通過光纖h與反向光模塊C連接。分發光模塊A通過光纖b與正向光模塊B連接，分發光模塊A通過光纖c與反向光模塊C連接。正向光模塊B通過光纖d、e與轉發光模塊D連接，反向光模塊C通過光纖f與轉發光模塊D連接。上述連接採用一個雷射發射器發射雷射和兩路分發模塊進行分發，與傳統的兩個雷射發射器相比避免了雷射發射不同步的問題，同時，通過光纖雙向迴路進行雙向收發，實現振動點的精確定位。
[0018]為了實現雙向收發技術，信息採集器控制生成振動信號正向光路和振動信號反向光路，振動信號正向光路為:雷射發射器6—分發光模塊A—光纖b—正向光模塊B—光纖d、e—轉發光模塊D—光纖f一反向光模塊C一光纖h—反向雷射探測器5。
[0019]振動信號反向光路為:雷射發射器6—分發光模塊A—光纖c一反向光模塊C一光纖f一轉發光模塊D—光纖d、e—正向光模塊B—光纖g—正向雷射探測器4。
[0020]採用雙向收發技術進行信號對比，不會丟失有效的震動報警數據，同時，對報警位置進行準確定位，其具體的定位方法在後續的工作方式中進行詳細說明。
[0021]為了提高自檢的準確和有效性，避免無效工作，信息採集器控制生成檢測信號正向電路和檢測信號反向電路，所述檢測信號正向電路為:雷射發射器6—分發光模塊A—光纖b—正向光模塊B—光纖g—正向雷射探測器4。所述檢測信號反向電路為:雷射發射器6—分發光模塊A—光纖c一反向光模塊C一光纖h—反向雷射探測器5。
[0022]通過上述電路，對雷射信號進行採集分析，信息採集器I的中央處理器負責對採集的信號進行處理。信息採集器I的中央處理器採用晶片STM32F103RBT6，其電路圖如圖4所示。晶片STM32F103RBT6的15腳、16腳和17腳連接通信電路，通信電路的電路圖如圖5所示，所述通信電路採用低功耗半雙工收發器。
[0023]正向雷射探測器4和反向雷射探測器5與所述信息採集器I的中央處理器之間連接2路模擬量採集電路，模擬量採集電路的電路圖如圖3所示，包括運算放大晶片SGM358，所述運算放大晶片SGM358的2腳連接雷射探測器，同時，所述運算放大晶片SGM358的2腳、電阻R12和所述運算放大晶片SGM358的5腳串聯；所述運算放大晶片SGM358的I腳、滑動變阻器R16和所述運算放大晶片SGM358的5腳串聯；所述運算放大晶片SGM358的8腳接電源，同時與電容C8和電容C21的並聯電路連接後接地；所述運算放大晶片SGM358的6腳與電阻R13串聯後接地，同時，所述運算放大晶片SGM358的的6腳與滑動變阻器R17串聯後與所述運算放大晶片SGM358的7腳連接，所述運算放大晶片SGM358的7腳與電阻R20串聯後做為信號輸出埠 ；所述運算放大晶片SGM358的3腳和4腳接地。運算放大晶片SGM358採用S0-8和MS0P-8封裝，對信號進行較大倍數放大的同時增大了信號的幹擾，使信號識別精度出現困難，因此，光纖信號接收的過程中，通常不採用運算放大晶片SGM358，而本申請電路通過精確的電阻電容設定，對放大後的信號進行濾波，從而實現信號的充分放大，能接收1550波長-50db的弱光信號。
[0024]另外，所述晶片STM32F103RBT6的27腳連接繼電器電路，所述繼電器電路的電路圖如圖6所示，包括繼電器Relayl、二極體D3、三極體Q2、三極體Q3和電阻R24，所述繼電器Relayl的I腳與二極體D3串聯後與所述繼電器Relayl的2腳串聯，所述繼電器Relayl的2腳與所述三極體Q2和三極體Q3組成的橋式電路連接，所述電阻R24的一端與所述三極體Q2的基極連接，所述電阻R24的另一端與所述晶片STM32F103RBT6的27腳連接。
[0025]本實施例的精確定位型光纖感應預警報警系統，其工作示意圖如圖2所示，在振動壁(光纖d、e)無外力擠壓時雷射通過振動壁光信號不會形變，當在I號振動點有外力振動時，同時會有兩路光形變波形，一路是正向振動信號，另一路是反向振動信號。正向信號自I號振動點向轉發光模塊D方向由光纖f傳導到反向光模塊C，再經光纖h傳導至反向雷射探測器後，傳入中央處理器；另外一路反向振動信號由I號振動點向正向光模塊B方向經光纖g最後由正向雷射探測器4接收。由於光纖鏈路總長=振動壁+光纖，正向信號到雷射探測器比反向信號到雷射探測器的距離要長，所以反向雷射探測器始終比向正雷射探測器要晚一些時間接收到I號振動點的振動信號，而系統通過他們接收信號的時間差就能得出I號振動點的具體位置，從而達到精確定位。通過獨特的光纖鏈路，使用lOmw/1550波長雷射器最長能傳輸220公裡光纖鏈路，也就是說現在的光纖鏈路設計的是光纜內部從O米端傳到110公裡端在通過光模塊特殊結構傳回O米端，這樣一個來回實際是220公裡，通過雙向收發技術實現雙向定位，在110公裡防護區域可以達到10米精確定位。
[0026]除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種精確定位型光纖感應預警報警系統，包括信息採集器(I)、頭光模塊組(2)和尾光模塊組(3)，其特徵在於，所述信息採集器(I)包括正向雷射探測器(4)、反向雷射探測器(5)和雷射發射器(6),所述頭光模塊組(2)包括分發光模塊(A)、正向光模塊(B)和反向光模塊(C)，所述尾光模塊組(3 )包括轉發光模塊(D )， 所述雷射發射器(6)通過光纖(a)與所述分發光模塊(A)連接，所述正向雷射探測器(4)通過光纖(g)與所述正向光模塊(B)連接，所述反向雷射探測器(5)通過光纖(h)與所述反向光模塊(C)連接； 所述分發光模塊(A)通過光纖(b)與所述正向光模塊(B)連接，所述分發光模塊(A)通過光纖(c)與所述反向光模塊(C)連接； 所述正向光模塊(B)通過光纖(d、e)與所述轉發光模塊(D)連接,所述反向光模塊(C)通過光纖(f)與所述轉發光模塊(D)連接。
2.根據權利要求1所述的一種精確定位型光纖感應預警報警系統，其特徵在於，所述正向雷射探測器(4)和反向雷射探測器(5)與所述信息採集器(I)的中央處理器之間連接2路模擬量採集電路，所述模擬量採集電路包括運算放大晶片SGM358，所述運算放大晶片SGM358的2腳連接雷射探測器，同時，所述運算放大晶片SGM358的2腳、電阻R12和所述運算放大晶片SGM358的5腳串聯；所述運算放大晶片SGM358的I腳、滑動變阻器R16和所述運算放大晶片SGM358的5腳串聯；所述運算放大晶片SGM358的8腳接電源，同時與電容C8和電容C21的並聯電路連接後接地；所述運算放大晶片SGM358的6腳與電阻R13串聯後接地，同時，所述運算放大晶片SGM358的的6腳與滑動變阻器R17串聯後與所述運算放大晶片SGM358的7腳連接，所述運算放大晶片SGM358的7腳與電阻R20串聯後做為信號輸出埠 ；所述運算放大晶片SGM358的3腳和4腳接地。
3.根據權利要求1所述的一種精確定位型光纖感應預警報警系統，其特徵在於，所述信息米集器控制生成振動信號正向光路和振動信號反向光路， 所述振動信號正向光路為:雷射發射器(6) —分發光模塊(A) —光纖(b) —正向光模塊(B) —光纖(d、e) —轉發光模塊(D) —光纖(f) 一反向光模塊(C) 一光纖(h) —反向雷射探測器(5)； 所述振動信號反向光路為:雷射發射器(6) —分發光模塊(A) —光纖(c) 一反向光模塊(C) 一光纖(f) 一轉發光模塊(D) —光纖(d、e) —正向光模塊(B) —光纖(g) —正向雷射探測器(4)。
4.根據權利要求1所述的一種精確定位型光纖感應預警報警系統，其特徵在於，所述信息採集器控制生成檢測信號正向電路和檢測信號反向電路， 所述檢測信號正向電路為:雷射發射器(6) —分發光模塊(A) —光纖(b) —正向光模塊(B) —光纖(g) —正向雷射探測器(4)； 所述檢測信號反向電路為:雷射發射器(6) —分發光模塊(A) —光纖(c) 一反向光模塊(C) 一光纖(h) —反向雷射探測器(5)。
5.根據權利要求1所述的一種精確定位型光纖感應預警報警系統，其特徵在於，所述信息採集器(I)的中央處理器採用晶片STM32F103RBT6，所述晶片STM32F103RBT6的15腳、16腳和17腳連接通信電路，所述通信電路採用低功耗半雙工收發器。
6.根據權利要求5所述的一種精確定位型光纖感應預警報警系統，其特徵在於，所述晶片STM32F103RBT6的27腳連接繼電器電路，所述繼電器電路包括繼電器Relayl、二極體D3、三極體Q2、三極體Q3和電阻R24，所述繼電器Relayl的I腳與二極體D3串聯後與所述繼電器Relayl的2腳串聯，所述繼電器Relayl的2腳與所述三極體Q2和三極體Q3組成的橋式電路連接，所述電阻R24的一端與所述三極體Q2的基極連接，所述電阻R24的另一端與所述晶片STM32F103RBT6的27腳連接。
【文檔編號】G08B13/186GK104408848SQ201410804833
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月23日 優先權日:2014年12月23日
【發明者】劉龍海, 陳施忠 申請人:南京業祥科技發展有限公司