一种基于弯曲损耗及时分复用原理的光纤入侵检测系统技术方案

本发明专利技术属于安全技术领域，公开了一种基于弯曲损耗及时分复用原理的光纤入侵检测系统，包括终端主机、分光器、信号传输光缆和布设于不同待防区域的至少一个振动监测光缆，其中：信号传输光缆用于实现分光器到振动监测光缆的连接；分光器用于将探测光信号分束，并将探测光信号通过所述信号传输光缆分别注入到布设于不同待防区域的振动监测光缆中；分光器还用于通过信号传输光缆接收布设于不同待防区域的振动监测光缆所返回的光信号；终端主机用于将分光器接收并汇总后的光信号进行分析，根据布设于不同待防区域的振动监测光缆所发生的弯曲损耗及光信号的时序确定被入侵的待防区域。本发明专利技术系统监测范围广、单位成本低、隐蔽性好且低误报漏报。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于安全
，更具体地，涉及一种基于弯曲损耗及时分复用原理的光纤入侵监测系统。
技术介绍
周界入侵监测，是对各种重要设施进行安保工作的重要手段，其监测手段多种多样，主流手段包括了视频监控、红外对射、张力围栏、高压围栏以及泄漏电缆等多种手段，这些手段，在监测性能、可靠性及人工依赖度等多方面各有优劣。光纤周界监测系统具有如下特点：对探测信号的损耗低，监控范围广，无盲区，单位成本低；隐蔽性好，可挂网及埋地敷设；链路无源，敷设成本低；无电磁辐射，安全性高；属于主动监测，自动化程度高。基于以上特性，光纤入侵监测系统被广泛的应用于军事及民用领域，其中军事领域包括：边境线、军事基地、军工厂、军用机场、部队油库以及营房等；工业生产及市政领域包括：机场、核电站、水库、化工厂、变电站、炼油厂、监狱、市政府、博物馆以及文物古迹等。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种监测范围广、单位成本低、隐蔽性好、，低误报漏报的基于光纤弯曲损耗的光纤入侵监测系统。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于弯曲损耗及时分复用原理的光纤入侵检测系统，包括终端主机、分光器、信号传输光缆和布设于不同待防区域的至少一个振动监测光缆，其中：所述信号传输光缆用于实现分光器到振动监测光缆的连接；所述分光器用于将探测光信号分束，并将探测光信号通过所述信号传输光缆分别注入到布设于不同待防区域的振动监测光缆中；所述分光器还用于通过信号传输光缆接收布设于不同待防区域的振动监测光缆所返回的光信号；所述终端主机用于将分光器接收并汇总后的光信号进行分析，根据布设于不同待防区域的振动监测光缆所发生的弯曲损耗及光信号的时序确定被入侵的待防区域。本专利技术的一个实施例中，所述布设于不同待防区域的振动监测光缆具有不同光程，从而使得所述分光器还通过信号传输光缆接收到布设于不同待防区域的振动监测光缆所返回的光信号对应于不同时序。本专利技术的一个实施例中，所述终端主机将分光器接收并汇总后的光信号进行分析，得到被入侵的待防区域，具体为：根据待防区域的振动监测光缆是否发生附加弯曲损耗判断是否发生入侵，根据发生附加弯曲损耗的光信号所对应的时序确定被入侵的待防区域。本专利技术的一个实施例中，所述振动监测光缆采用环形光路。本专利技术的一个实施例中，所述振动监测光缆采用反射光路。本专利技术的一个实施例中，所述振动监测光缆布设于待防区域的周界，采用挂网或地面隔离带式敷设方法。本专利技术的一个实施例中，所述终端主机还用于将入侵报警信息利用射频信号发送至安保人员所携带的无线巡检仪，供安保人员巡检及排查。本专利技术的一个实施例中，所述振动监测光缆为埋地型振动传感光缆，其剖面结构由内至外依次是：0.9mmPVC紧套光缆，抗拉芳纶，2.5mm紧套层PE材料，4mm外层紧套层PU材料，其中光纤采用OM1通信光纤。本专利技术的一个实施例中，所述振动监测光缆为架空型振动传感光缆，其剖面结构由内至外依次是：0.9mmPVC紧套光纤，抗拉芳纶，3mm紧套PE材料，3mm紧套PE材料外层包覆了内外径分别为8mm/10mm的PE管。本专利技术的一个实施例中，所述信号传输光缆中采用的传输光纤为G.657A2弯曲不敏感单模光纤；所述振动监测光缆中采用的传感光纤为弯曲敏感光纤，其芯径为50um，包层直径为80um，数值孔径为0.33；光源采用窄线宽1550nm脉冲光源，分光器采用8路PLC；所用探测光信号为脉冲光，其中心波长1550nm，线宽2nm，平均功率10mW，脉宽12nm。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术的传感链路部分采用了以光缆为主的传感链路，单位成本低，传感性能可靠，抗干扰能力强，特别适用于安全等级较高的各类场所；2、利用时分复用原理，将大面积的待防区域分为各个一览无余的小防区，同时将防区信息汇总到同一终端，增强了该系统的实用特性；3、该传感链路整体无源，敷设简单，运行稳定性好，可特别应用于易燃易爆场所；由于使用光缆作为传感单元，比光栅式成本更低；与摄像头相比，该方式安装成本低，主动防御，人工依赖度低；与红外对射相比，不易受烟雾风雨等常见天气现象干扰。附图说明图1是基于光纤弯曲损耗原理的入侵监测原理示意图；图2是本专利技术基于弯曲损耗及时分复用原理的光纤入侵监测系统的结构示意图；图3是本专利技术实施例中基于时分复用原理的直线型布设方式和环型布设方式示意图；图4是本专利技术实施例中基于时分复用原理光路的光路敷设与信号样本示意图；图5是本专利技术实施例中基于光纤弯曲损耗原理的埋地型振动传感光缆结构；图6是本专利技术实施例中基于光纤弯曲损耗原理的架空型振动传感光缆结构；图7是本专利技术实施例中一种实际布防的方位示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。光纤弯曲损耗是光纤的性质之一，光纤通过光纤纤芯及包层的折射率差，利用全反射原理，将满足入射角度的光信号约束在光纤的纤芯附近。当光纤发生了弯曲，原来沿直线传播的光信号，与光纤纤芯方向的夹角会发生变化，当该夹角超过了一定的角度，则该段光纤所传播的光信号不再满足全反射定理条件的约束，从光纤包层泄露并进而迅速衰减。在通信上，光纤弯曲损耗是需要尽量减小的一种现象，该现象导致了传输信号的误码、损失，会带来不必要的后果。在本专利技术中，我们可以光纤弯曲损耗原因所产生的现象应用于周界入侵监测，在应力监测光纤中注入探测光脉冲，当应力/扰动作用于应力监测光缆时，利用其产生的光纤弯曲损耗作用去探测光脉冲，在探测端检测并处理后将报警信息发送至多种客户接口。本专利技术基于光纤弯曲损耗原理，通过对传感光纤中探测光信号强度的比对，了解入侵监测光纤的应力情况，从而对入侵进行实时的探测，如图1所示，当振动监测光缆因应力发生弯曲时，会发生衰减；例如振动监测光缆在正常情况下的衰减为α，而因弯曲等产生的应力附加产生的衰减为Δα。同时利用时分复用原理，可以使一套系统能实现多个防区(例如可达到32个)同时监测的能力，在实际应用中，将一个大的待防区域拆分为数个较小防区，各个防区独立监测。通过对防区的细分，大大提高了系统的实用性。在敷设手段上，本专利技术采用了“终端主机+信号传输光缆+振动监测光缆”的链路结构，通过信号传输光缆完成了终端主机到振动监测光缆的跳接，实现了终端主机到振动监测光缆的探测信号注入与收集。振动监测光缆布设于待防区域的周界，通常采用挂网(围栏)及地面隔离带式(明铺和埋地)敷设方法，当有人试图跨越该区域时，作用于振动监测光缆上的应力导致光纤的宏弯损耗及微弯损耗，从而使终端主机监测到的探测脉冲信号产生变化，通过算法将该信号还原为入侵报警。如图2所示，本专利技术提供了一种基于弯曲损耗及时分复用原理的光纤入侵检测系统，包括终端主机、分光器、信号传输光缆和布设于不同待防区域的至少一个振动监测光缆，其中：所述信号传输光缆用于实现分光器到振动监测光缆的连接；所述分光器用于将探测光信号分束，并将探测光信号通过所述信号传输光缆分别注入到布设于不同待防区域的振动监测光缆中；所述分光器还通过信号传输光缆接收布设于不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于弯曲损耗及时分复用原理的光纤入侵检测系统，其特征在于，包括终端主机、分光器、信号传输光缆和布设于不同待防区域的至少一个振动监测光缆，其中：所述信号传输光缆用于实现分光器到振动监测光缆的连接；所述分光器用于将探测光信号分束，并将探测光信号通过所述信号传输光缆分别注入到布设于不同待防区域的振动监测光缆中；所述分光器还用于通过信号传输光缆接收布设于不同待防区域的振动监测光缆所返回的光信号；所述终端主机用于将分光器接收并汇总后的光信号进行分析，根据布设于不同待防区域的振动监测光缆所发生的弯曲损耗及光信号的时序确定被入侵的待防区域。

【技术特征摘要】
1.一种基于弯曲损耗及时分复用原理的光纤入侵检测系统，其特征在于，包括终端主机、分光器、信号传输光缆和布设于不同待防区域的至少一个振动监测光缆，其中：所述信号传输光缆用于实现分光器到振动监测光缆的连接；所述分光器用于将探测光信号分束，并将探测光信号通过所述信号传输光缆分别注入到布设于不同待防区域的振动监测光缆中；所述分光器还用于通过信号传输光缆接收布设于不同待防区域的振动监测光缆所返回的光信号；所述终端主机用于将分光器接收并汇总后的光信号进行分析，根据布设于不同待防区域的振动监测光缆所发生的弯曲损耗及光信号的时序确定被入侵的待防区域。2.如权利要求1所述的基于弯曲损耗及时分复用原理的光纤入侵检测系统，其特征在于，所述布设于不同待防区域的振动监测光缆具有不同光程，从而使得所述分光器还通过信号传输光缆接收到布设于不同待防区域的振动监测光缆所返回的光信号对应于不同时序。3.如权利要求1或2所述的基于弯曲损耗及时分复用原理的光纤入侵检测系统，其特征在于，所述终端主机将分光器接收并汇总后的光信号进行分析，得到被入侵的待防区域，具体为：根据待防区域的振动监测光缆是否发生附加弯曲损耗判断是否发生入侵，根据发生附加弯曲损耗的光信号所对应的时序确定被入侵的待防区域。4.如权利要求1或2所述的基于弯曲损耗及时分复用原理的光纤入侵检测系统，其特征在于，所述振动监测光缆采用环形光路。5.如权利要求1或2所述的基于弯曲损耗及时分复用原理的光纤入侵检测系统，其特征在于，所述振动监测光缆采用反射光...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏涛，茅昕，廖招龙，水彪，李学青，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42