一种空地联合多维判决的光纤定位型周界报警系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种空地联合多维判决的光纤定位型周界报警系统及方法，所述系统包括沿周界铺设的光缆和激光发生监控装置，铺设的光缆分为护栏感应光缆与地面感应光缆；所述方法包括：步骤1：分别同步获取双缆振动信号数据并对双缆振动信号进行有效确认；步骤2：对确认有效的双缆振动信号分别进行特征值提取；步骤3：根据提取的特征值对双缆振动信号分别进行报警分类识别；步骤4：根据双缆振动信号的分类识别结果进行互补探测判断。本发明专利技术采用双缆互补探测方式，形成空地多维度监测，加大了防护面积，同时结合双缆对入侵事件探测响应判断，提高了报警准确率，并且增强了抗突发事件能力，提高了工作效率，达到安全防护的目的。达到安全防护的目的。达到安全防护的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种空地联合多维判决的光纤定位型周界报警系统及方法


[0001]本专利技术涉及光纤传感及周界安防
，尤其涉及一种空地联合多维判决的光纤定位型周界报警系统及方法。

技术介绍

[0002]近些年来，光纤传感技术由于其无源、抗干扰、分布式长距离实时监测等优势，在周界安防领域也得到越来越多的关注，基于光纤传感技术的设备多是基于光纤光栅原理、sagnic原理，散射型原理等的设备，而光纤光栅型设备监控距离较短，不易进行长距离监测；sagnic原理型设备定位精度差，施工方式复杂繁琐；散射原理的技术设备由于其灵敏度高、定位准确、便于施工，可用于长距离监测等优势，应用比较广泛。目前多数光纤周界系统是基于单波长单缆采集信号进行分析判断报警，存在对于复杂干扰信号较难剔除容易产生误报、准确度低、抗突发事件能力差等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提出一种空地联合多维判决的光纤定位型周界报警系统及方法，以解决上述技术问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]本专利技术提出一种空地联合多维判决的光纤定位型周界报警系统，包括沿周界铺设的光缆和激光发生监控装置，其特征在于，所述铺设的光缆分为两路，一路铺设在围绕周界设置的护栏网上称为护栏感应光缆，另一路沿护栏网地面之下铺设称为地面感应光缆，所述激光发生监控装置包括两个并列设置的激光器，两个激光器发射不同波长的激光，两个所述激光器之后顺序连接第一波分复用器、半导体激光放大器、第一掺铒光纤放大器、第一密集波分复用器和两个并列设置的环形器；两个环形器的第一出口分别连接护栏感应光缆和地面感应光缆，两个环形器的第二出口依次连接第二波分复用器、第二掺铒光纤放大器以及第二密集波分复用器，在所述第二密集波分复用器后连接两个并列设置的探测器，两个所述探测器输出连接信号处理服务器，所述信号处理服务器包括有信号采集卡，所述系统还包括波形发生器，所述波形发生器分别连接所述半导体激光放大器和所述信号采集卡；
[0006]第一波分复用器用于将两束光信号进行叠加形成一束光信号；第一密集波分复用器用于将放大的光信号还原为两束光信号分别送入两个环形器；所述波形发生器作为标准信号源，用于半导体激光放大器根据波形发生器信号对光信号进行调制输出，还用于作为所述信号采集卡的采样时钟；
[0007]第二波分复用器用于将从两个环形器的第二出口接收的护栏感应光缆振动光信号和地面感应光缆振动光信号叠加形成一束光信号，第二密集波分复用器用于将放大的光信号还原为护栏感应光缆振动光信号和地面感应光缆振动光信号，两个并列设置的探测器用于将分别接收的护栏感应光缆振动光信号和地面感应光缆振动光信号转化为电信号，信
号处理服务器用于采集电信号并进行分析处理输出报警处理结果。
[0008]进一步的是，所述激光器为窄线宽激光器。
[0009]进一步的是，所述护栏感应光缆的绑扎间距为35cm至50cm。
[0010]进一步的是，所述地面感应光缆紧贴护栏网或距离护栏网50cm内铺设，埋设深度为10cm至20cm。
[0011]进一步的是，所述护栏感应光缆和地面感应光缆的铺设方式为直线型、S型或U型。
[0012]进一步的是，所述护栏感应光缆和地面感应光缆的弯曲半径不小于15cm。
[0013]本专利技术还提出一种空地联合多维判决的光纤定位型周界报警方法，所述方法包括以下步骤：
[0014]步骤1：分别同步获取护栏感应光缆振动信号数据和地面感应光缆振动信号数据，并对双缆振动信号进行有效确认；
[0015]步骤2：对确认有效的双缆振动信号分别进行特征值提取；
[0016]步骤3：根据提取的特征值对双缆振动信号分别进行报警分类识别；
[0017]步骤4：根据双缆振动信号的分类识别结果进行互补探测判断：首先判断双缆是否存在断缆，根据判断结果对双缆识别结果进行如下处理：
[0018]1)如果现场没有发生光缆断开事故，则双缆识别结果取与操作；
[0019]2)如果双缆中任意一条光缆发生断缆情况，则断缆之后的范围内做或处理，断缆前位置做与处理。
[0020]进一步的是，步骤1所述对双缆振动信号进行有效确认的具体过程为：
[0021]1)将分别采集到的双缆振动信号分别进行分帧，护栏感应光缆振动信号分帧后得到的信号序列记为x
i
(n)，地面感应光缆振动信号分帧后得到的信号序列记为y
i
(n)；
[0022]2)计算信号x
i
(n)、y
i
(n)的短时能量值：
[0023][0024]其中：a为常数；或
[0025]3)设定x
i
(n)、y
i
(n)信号的高低门限值，并统计信号超过高低门限值的次数分别为A1、A2；
[0026]4)统计x
i
(n)、y
i
(n)信号中振动帧的个数，对于x
i
(n)、y
i
(n)信号，取其后续连续的多帧信号，组成振动数组，振动数组含振动信息的个数记为B1、B2；
[0027]5)计算信号比值差异系数C1，C2：
[0028][0029]其中：Q
k
为振动数组中第k个振动帧的比值；为振动数组中第k个振动帧的平均值；
[0030]6)分别设定短时能量值，A1、A2，B1、B2，C1、C2的筛选阈值，当短时能量值，A1、A2，B1、B2，C1、C2均大于各自设定的筛选阈值时，则确认双缆的振动信号有效。
[0031]进一步的是，步骤2所述对确认有效的双缆振动信号分别进行特征值提取的具体
过程为：
[0032]1)将采集到的确认有效的双缆振动信号序列定义为D
i
＝x(t)，i＝1，2，3
……
；
[0033]2)将在双缆振动信号中获取到的极大值与极小值序列分别定义为K
i
与M
i
，其中，K
i
与M
i
中的值为D
i
中极大值或极小值点所在的横坐标值；
[0034]3)构建顺序统计滤波器，设定输入为{X
a
}，输出为{Y
a
}，则窗口大小为：L＝2ω+1，其中ω为相邻极值点间的最小距离，采用顺序统计滤波器分别计算K
i
与M
i
中的极值点间距最小值，以2ω+1为步长，获取K
i
、M
i
的包络，记为K
B
、M
B
；
[0035]4)获取得到包络均值线：S
i
＝(K
B
+M
B
)/2；采用均值平滑滤波器对S
i
曲线进行平滑处理使其连续，平滑后的均值曲线表示为：其中z...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空地联合多维判决的光纤定位型周界报警系统，包括沿周界铺设的光缆和激光发生监控装置，其特征在于，所述铺设的光缆分为两路，一路铺设在围绕周界设置的护栏网上称为护栏感应光缆，另一路沿护栏网地面之下铺设称为地面感应光缆，所述激光发生监控装置包括两个并列设置的激光器，两个激光器发射不同波长的激光，两个所述激光器之后顺序连接第一波分复用器、半导体激光放大器、第一掺铒光纤放大器、第一密集波分复用器和两个并列设置的环形器；两个环形器的第一出口分别连接护栏感应光缆和地面感应光缆，两个环形器的第二出口依次连接第二波分复用器、第二掺铒光纤放大器以及第二密集波分复用器，在所述第二密集波分复用器后连接两个并列设置的探测器，两个所述探测器输出连接信号处理服务器，所述信号处理服务器包括有信号采集卡，所述系统还包括波形发生器，所述波形发生器分别连接所述半导体激光放大器和所述信号采集卡；第一波分复用器用于将两束光信号进行叠加形成一束光信号；第一密集波分复用器用于将放大的光信号还原为两束光信号分别送入两个环形器；所述波形发生器作为标准信号源，用于半导体激光放大器根据波形发生器信号对光信号进行调制输出，还用于作为所述信号采集卡的采样时钟；第二波分复用器用于将从两个环形器的第二出口接收的护栏感应光缆振动光信号和地面感应光缆振动光信号叠加形成一束光信号，第二密集波分复用器用于将放大的光信号还原为护栏感应光缆振动光信号和地面感应光缆振动光信号，两个并列设置的探测器用于将分别接收的护栏感应光缆振动光信号和地面感应光缆振动光信号转化为电信号，信号处理服务器用于采集电信号并进行分析处理输出报警处理结果。2.根据权利要求1所述的一种空地联合多维判决的光纤定位型周界报警系统，其特征在于，所述激光器为窄线宽激光器。3.根据权利要求1所述的一种空地联合多维判决的光纤定位型周界报警系统，其特征在于，所述护栏感应光缆的绑扎间距为35cm至50cm。4.根据权利要求1所述的一种空地联合多维判决的光纤定位型周界报警系统，其特征在于，所述地面感应光缆紧贴护栏网或距离护栏网50cm内铺设，埋设深度为10cm至20cm。5.根据权利要求1所述的一种空地联合多维判决的光纤定位型周界报警系统，其特征在于，所述护栏感应光缆和地面感应光缆的铺设方式为直线型、S型或U型。6.根据权利要求5所述的一种空地联合多维判决的光纤定位型周界报警系统，其特征在于，所述护栏感应光缆和地面感应光缆的弯曲半径不小于15cm。7.一种基于权利要求1所述系统的一种空地联合多维判决的光纤定位型周界报警方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：分别同步获取护栏感应光缆振动信号数据和地面感应光缆振动信号数据，并对双缆振动信号进行有效确认；步骤2：对确认有效的双缆振动信号分别进行特征值提取；步骤3：根据提取的特征值对双缆振动信号分别进行报警分类识别；步骤4：根据双缆振动信号的分类识别结果进行互补探测判断：首先判断双缆是否存在断缆，根据判断结果对双缆识别结果进行如下处理：1)如果现场没有发生光缆断开事故，则双缆识别结果取与操作；2)如果双缆中任意一条光缆发生断缆情况，则断缆之后的范围内做或处理，断缆前位
置做与处理。8.根据权利要求7所述的一种空地联合多维判决的光纤定位型周界报警方法，其特征在于，步骤1所述对双缆振动信号进行有效确认的具体过程为：1)将分别采集到的双缆振动信号分别进行分帧，护栏感应光缆振动信号分帧后得到的信号序列记为x
i
(n)，地面感应光缆振动信号分帧后得到的信号序列记为y
i
(n)；2)计算信号x
i
(n)、y...

【专利技术属性】
技术研发人员：左晓军，王学良，赵光贞，张艾伦，李平，
申请(专利权)人：北京航天易联科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：