一种距离可测新型智能全光纤周界报警系统

摘要

本发明涉及周界防护技术领域，提供一种距离可测新型智能全光纤周界报警系统，包括：光纤入侵探测器、第一传导光纤、首端数据传输模块、传感光纤、末端数据传输模块、上位机和第二传导光纤；光纤入侵探测器通过第一传导光纤与首端数据传输模块连接；光纤入侵探测器，包括：安装在一起的窄带宽激光器、第一光电探测器、第二光电探测器和采集卡；首端数据传输模块通过传感光纤与末端数据传输模块连接；首端数据传输模块，包括：分束器、第一光纤隔离器、第二光纤隔离器、第一耦合器和第二耦合器；所述分束器与窄带宽激光器对应设置，窄带宽激光器发射激光，分束器将激光分裂出两束激光。本发明能够实现长距离监测，并提高探测灵敏度和定位精度。

说明书

技术领域

本发明涉及周界防护技术领域，尤其涉及一种距离可测新型智能全光纤周 界报警系统。

背景技术

随着科技的进步及社会的发展，人们对安防的需求越来越大，要求也越 来越高，尤是在大型基础设施领域。

机场作为一个客流集中，安全需求高的地方，近年来时常发生机场入侵 事件；管道运输具有安全、经济、保质、无污染等优点，在国内外都得到了 广泛应用，然而油气管道具有高温、高压、易燃和易爆的特点，盗油分子、 工程车辆等在管道上活动都会给其正常运营带来重大安全隐患。因此如何及 时发现、精确定位上述破坏行为，及时准确地向管理者发出预警信号，是预 防管道发生泄漏事故所迫切需要解决的问题。

传统的安防技术如视频监控、人工巡视、电子围栏、红外对射等由于技 术本身的缺陷，应用受到很大的局限性。比如视频监控、和人工巡视严重依 赖工作人员素质和天气条件，光线很暗，作用几乎没有；电子围栏和红外对 射等技术，需要室外供电，受天气影响较大，且不适合长距离监测，因此， 传统传感器难以满足现代周界防护系统监测范围广、误报率低、强抗干扰、 费用低、维护简单等基本要求。传统的管道监测方法是在泄漏发生后，探测 一些物理或者化学现象发生泄漏，但这些方法不能预防泄漏事故的发生。

另有其他光纤周界防护系统，基于Michelson干涉技术的分布传感系统， 其要求高的干涉信号的解调技术和系统的稳定性，不利于实现实时定位；基于 后向散射的OTDR技术的分布式传感系统，解调方法复杂，不能实现连续事件扰 动的实时监测。

发明内容

本发明主要解决传统传感器监测范围受限、误报率高、抗干扰差以及现有Michelson干涉技术的分布传感系统不利于实现实时定位等技术问题，提出一 种距离可测新型智能全光纤周界报警系统，结构简单，以实现长距离监测， 并提高探测灵敏度和定位精度，并降低成本。

本发明提供了一种距离可测新型智能全光纤周界报警系统，包括：光纤 入侵探测器、第一传导光纤、首端数据传输模块、传感光纤、末端数据传输 模块、上位机和第二传导光纤；

所述光纤入侵探测器通过第一传导光纤与首端数据传输模块连接；

所述光纤入侵探测器，包括：安装在一起的窄带宽激光器、第一光电探测 器、第二光电探测器和采集卡；

所述首端数据传输模块通过传感光纤与末端数据传输模块连接；

所述首端数据传输模块，包括：分束器、第一光纤隔离器、第二光纤隔离 器、第一耦合器和第二耦合器；

所述分束器与窄带宽激光器对应设置，所述窄带宽激光器发射激光，所述 分束器将激光分裂出两束激光；

第一束激光通过第一光纤隔离器进入第一耦合器，所述第一耦合器通过传 感光纤与末端数据传输模块连接；所述第一耦合器还与第一光电探测器连接；

第二束激光通过第二光纤隔离器进入第二耦合器，所述第二耦合器通过第 二传导光纤与末端数据传输模块连接；所述第二耦合器还与第二光电探测器连 接；

所述第一光电探测器、第二光电探测器分别与采集卡连接；所述采集卡与 上位机连接；

当入侵发生时，传感光纤受到入侵行为发生相位变化，在第一耦合器中 形成干涉条纹，在第二耦合器中形成另一条干涉条纹，第一耦合器将产生的 干涉条纹传输到第一光电探测器，第二耦合器将产生的干涉条纹传输到第二光 电探测器，第一光电探测器和第二光电探测器将光信号转换成电信号传递到采 集卡中，所述上位机接收采集卡的信号，判断入侵类型和入侵位置，并进行 报警。

优选的，还包括：与上位机连接的微波阵列模块；

所述微波阵列模块对物体进行监测，在入侵发生前，有物体进入微波阵 列模块监测范围内时，微波阵列模块进行位置反馈，进行预报警直至入侵发 生。

优选的，所述末端数据传输模块包括：第三耦合器。

优选的，所述智能全光纤周界报警系统布置在防护场所围网中，所述防护 场所围网上方设置刀片型刺网中。

优选的，所述智能全光纤周界报警系统布置在石油管道上方。

本发明提供的一种距离可测新型智能全光纤周界报警系统，结构简单， 探测灵敏度高，定位精度高，解调方法简单，成本较低，利用马赫曾德尔干涉 技术搭建全光纤周界报警系统，可以实现长距离无人监测，同时由于光干涉条 纹解调较为容易，可以实现减低技术要求以及降低成本等优点。同时设置微波 阵列测距模块，可以精准测量入侵物体与防护场的距离，通过主被动结合的方 式可以使本发明系统在大风等恶劣环境下亦可以达到精准报警，同时在其他正 常环境下可以大大提高报警的准确度，进而降低误报率。本发明同时联动摄像 可以达到主动报警与被动报警一体化功能。本发明在周界安防领域内具有重要 应用价值。

附图说明

图1是本发明提供的距离可测新型智能全光纤周界报警系统的连接示意图；

图2是本发明提供的距离可测新型智能全光纤周界报警系统的在防护场的 配置示意图；

图3是本发明提供的距离可测新型智能全光纤周界报警系统的在石油管道 的配置示意图。

附图标记：1、光纤入侵探测器；101、窄带宽激光器；102、第一光电探测 器；103、第二光电探测器；2、第一传导光纤；3、首端数据传输模块；301、 分束器；302、第一光纤隔离器；303、第二光纤隔离器；304、第一耦合器；305、 第二耦合器；601、第三耦合器；4、传感光纤；5、刀片型刺网；6、末端数据 传输模块；7、防护场所围网；8、微波阵列模块；9、第二传导光纤；10、石油 管道。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚， 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所 描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说 明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

如图1所示，本发明实施例提供的距离可测新型智能全光纤周界报警系统， 包括：光纤入侵探测器1、第一传导光纤2、首端数据传输模块3、传感光纤4、 末端数据传输模块6、上位机和第二传导光纤9。

所述光纤入侵探测器1通过第一传导光纤2与首端数据传输模块3连接。 所述光纤入侵探测器1，包括：安装在一起的窄带宽激光器101、第一光电探测 器102、第二光电探测器103和采集卡。

窄带宽激光器101具有发射激光光束，为首端数据传输模块3提供光源， 使传感光纤4相位发生变化可以产生干涉条纹的功能；本实施例中的光电探测 器具有接收传感光纤传递的干涉条纹信号的功能。

所述首端数据传输模块3通过传感光纤4与末端数据传输模块6连接；所 述末端数据传输模块6包括：第三耦合器601。所述首端数据传输模块3，包括： 分束器301、第一光纤隔离器302、第二光纤隔离器303、第一耦合器304和第 二耦合器305；

所述分束器301与窄带宽激光器101对应设置，所述窄带宽激光器101发 射激光，所述分束器301将激光按一定分光比分裂出两束激光；

第一束激光通过第一光纤隔离器302进入第一耦合器304，所述第一耦合器 304通过传感光纤4与末端数据传输模块6连接；所述第一耦合器304还与第 一光电探测器102连接；

第二束激光通过第二光纤隔离器303进入第二耦合器305，所述第二耦合器 305通过第二传导光纤9与末端数据传输模块6连接；所述第二耦合器305还与 第二光电探测器103连接；

所述第一光电探测器102、第二光电探测器103分别与采集卡连接；所述采 集卡与上位机连接。所述上位机具有友好交互界面等功能。

第一光纤隔离器302、第二光纤隔离器303具有防止反射的光进入耦合器的 功能。所述传感光纤4具有感受入侵信号，作为产生干涉条件的功能，传感光 纤4根据需求分布在周界上，当入侵点发生在传感光纤4上，传感光纤4相位 发生变化。干涉发生在传感光纤4处，两路光源由同一窄带宽激光器101分光 所得，发生干涉时两路的相位差恒定，且传播方向相同，故满足干涉条纹的产 生。所述分束器301分裂的两束激光的光路连接满足基于马赫曾德尔干涉技术， 并满足正逆两路干涉。

在上述方案的基础上，本实施例的距离可测新型智能全光纤周界报警系 统，还包括：与上位机连接的微波阵列模块8。微波阵列模块8的数量可以为 多个，多个微波阵列模块8等间距布置。微波阵列模块8可以起到距离实时监 测的作用。所述微波阵列模块8对物体进行监测，在入侵发生前，有物体进 入微波阵列模块8监测范围内时，微波阵列模块8不断向上位机进行位置反 馈，进行预报警直至入侵发生。

当入侵发生时，传感光纤4受到入侵行为发生相位变化，在第一耦合器 304中形成干涉条纹，在第二耦合器305中形成另一条干涉条纹，第一耦合 器304将产生的干涉条纹传输到第一光电探测器102，第二耦合器305将产生 的干涉条纹传输到第二光电探测器103，第一光电探测器102和第二光电探测 器103将光信号转换成电信号传递到采集卡中，所述上位机接收采集卡的信 号，判断入侵类型和入侵位置，并进行报警。具体的，通过互相关等算法判断 入侵位置，同时将入侵行为与动作库进行对比，判断入侵动作类型。本实施例 采用马赫曾德尔干涉技术，可以实现长距离监测，并且探测灵敏度高。

本实施例的距离可测新型智能全光纤周界报警系统,可以不同的光纤铺 设方式，布置在不同的应用场景。如图2所示，所述智能全光纤周界报警系 统布置在防护场所围网7中，所述防护场所围网7上方设置刀片型刺网5中。 所述刀片型刺网5和防护场所围网7组成本智能全光纤周界报警系统的支持结 构。如图3所示，所述智能全光纤周界报警系统布置在石油管道10上方。

本发明利用马赫曾德尔干涉技术，搭建全光纤周界报警系统，结构简单， 探测灵敏度高，定位精度高，解调方法简单，可以实现长距离无人监测，同时 由于光干涉条纹解调较为容易，可以实现减低技术要求以及降低成本等优点； 配合上位机可以高精确度判断入侵发生位置以及入侵类型。同时设置微波阵列 模块，可以精准测量入侵物体与防护场的距离，通过主被动结合的方式可以使 本发明系统在大风等恶劣环境下亦可以达到精准报警，同时在其他正常环境下 可以大大提高报警的准确度，进而降低误报率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部 分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各 实施例技术方案的范围。