埋地式宽域全光纤扰动传感与定位网络系统中的光缆敷设结构技术方案

本实用新型专利技术公开了一种埋地式全光纤扰动传感与定位网络系统的光缆敷设，采用上中下三层敷设的方式，中间层为埋地传感光缆，其特征在于：所述的埋地传感光缆周期性的敷设，其宽度为Ｈ＝２.ｆ＋Ｌ，敷设周期为Ｔ＝２.ｆ＋Ｌ，其中：ｆ为人脚的长度即步长，Ｌ为前后两只脚的跨距；所述的埋地传感光缆为Ｓ型的敷设方式、Ｚ型的敷设方式、Ｖ型的敷设方式、上下Ｓ型的敷设方式或双Ｓ型叠加的敷设方。埋地传感光缆采用周期性的敷设方式，有效的提高系统的探测灵敏度，按照制定的敷设宽度和间距，可以使探测信号的幅频特性得到明显的提高。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光纤传感灵敏检测和安防监控领域，具体是埋地式宽域全光纤扰动传感与定位网络系统中的光缆敷设结构。
技术介绍
埋地光缆的宽域全光纤扰动传感与定位网络系统主要用于各类需要隐蔽监控或 围栏围墙式难以架设的区域，如用于各类输送危险或高价值化工品管道安全监测监控等的 管道监控，以及重要仓库、重要航站库、机库、爆炸品库、国境线、航空、航天基地、导弹基地、 银行、博物馆、监狱等的监控；城市自来水、煤气、天然气、供热管道安全监测监控。光缆敷设 方式对于埋地式宽域全光纤扰动传感与定位网络系统中的信号检测的灵敏性探测起着重 要作用。在过去的几年里，人们对于公共部门和私人部门的安全防护有了越来越高的要 求。最近科学技术的发展对于周界安全防护发挥了重要的作用，而光纤传感技术也许会引 领周界安全防护的潮流。由于光学设备诸如光源和光放大器的优越性能，埋地式的光纤侵 入探测器在周界监控领域起着重要的作用。现在在安全监控领域应用较多的有基于振动的，声音传感的，红外的，电磁场的传 感技术，但这些技术受限于监测范围小，又需要无线传输数据。而埋地式的光纤侵入探测器 是隐蔽的，可以长距离探测，因此，相对于以前的技术，它有很强的优越性现在的周界监控 系统通过可以观察的装在地面上的组成部件进行探测，而埋地式宽域全光纤扰动传感与定 位网络系统通过把传感光缆埋在地下进行探测，是一种隐蔽式的探测方式。光纤作为一种物理介质，在受到扰动的时候很容易发生几何形状和光学性质的变 化，比如长短，形变，折射率，传输模式的变化等。在光纤传感系统中这些变化可以用来探测 外界的扰动。在过去的几年里，光纤传感已被用来测量温度，声压，静态压力，测速，液体流 速等。光纤传感器可以分为三种强度，偏振态，干涉式的传感器。光纤传感器由于其体积 小，重量轻，能量消耗低，抗电磁辐射，灵敏度高，带宽宽，损耗低而受到广泛应用。光纤传感系统通过单根光纤的分布式探测，可以代替以往传统的点式探测器，这 在长距离周界安防探测中可节约很多成本。对于国民财产，最近世界上发生的一些重大事故证明了加强安全防护的必要性。 光纤传感系统在私人家庭安全监控和国家周界防护方面几乎不受限制。现在周界防护的一 些措施经常由于是点式操控和人工巡逻而受到限制，特别是在周界有上千公里的时候，这 些方式就不是一种很有效的探测手段。例如，我国陆地上的边界线就有2. 28万公里，这么 长的距离对于用人工巡逻和目前的探测手段是很有困难的。而埋地式宽域全光纤扰动传感 与定位网络系统除了用在周界防护上，还可用在军事基地，监狱，核设施和其他一些敏感地 区的监测上。
技术实现思路
技术问题本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供 一种提高光纤传感探测灵敏度的埋地式宽域全光纤扰动传感与定位网络系统光缆敷设结 构。这些光缆敷设结构采用的是一种周期性的敷设方式，按照系统制定的传感光缆敷设宽 度和间距，可以有效的提高系统探测的灵敏度；能够有效的将应 力、振动等扰动信号传递给 光缆，结构简单；采用周期性结构，能够使系统进行精确定位；监测距离长，抗电磁干扰，抗 腐蚀，能在恶劣的环镜下工作；成本低廉。技术方案本技术采用如下技术方案一种埋地式全光纤扰动传感与定位网 络系统的光缆敷设，采用上中下三层敷设的方式，中间层为埋地传感光缆，其特征在于所 述的埋地传感光缆周期性的敷设，其宽度为H = 2 +L,敷设周期为T = 2 +L,其中f为 人脚的长度即步长，L为前后两只脚的跨距。所述的埋地传感光缆为S型的敷设方式、Z型的敷设方式、V型的敷设方式、上下S 型的敷设方式或双S型叠加的敷设方。所述的上下两层为硬质网格。所述的上下两层为砾石。所述的上层为硬质板，在硬质板的下表面设置有周期性排布的凸起。所述的凸起为三角形、梯形、半圆形、或圆形。本技术的埋地式宽域全光纤扰动传感与定位网络系统光缆敷设采用埋地传 感光缆周期性的敷设方式一种类似S型的敷设方式；或是其他的周期性敷设方式比如类 似Z型的敷设方式；类似V型的敷设方式；上下S型的敷设方式；双S型叠加的敷设方式等 等。通常，由于系统灵敏度的要求，光缆的敷设应该能够有效地将应力或振动作用传递到光 缆上。由于作用到光缆上的扰动信号多数是低频信号，而且时间持续很短，通常转瞬即逝， 埋地的光缆要尽可能多的把扰动信号传递给系统终端；同时，为提高警戒的级别，捕捉扰动 信号，光缆敷设的宽度也有一定的规则要求，根据系统的要求，传感光缆的敷设宽度和间距 应能满足系统采集完整有效信号的要求。国外的一些研究机构也提出了一些为增加光缆探测效果而设计的三层结构形式， 由于其三层结构中的传感光缆是直线型的，探测灵敏度虽然有一定的提高，但采用本实用 新型所提出的把传感光缆敷设成周期性结构的方式用在三层结构中会使系统的探测灵敏 度大大增强。频率响应特性也更好，非常适合于埋地系统扰动信号的探测。结合埋地式宽域全光纤扰动传感与定位网络系统中传感光缆对扰动信号的探测 接收特点，本文也给出了一些把本技术所提出的传感光缆周期性敷设的结构形式应用 于经过优化的三层结构实施方案，并进行了实验，得到了很好的实验效果，也给出了具体的 实验结果。由于传感光缆埋地安装用于开阔的没有围栏的边界或地区，传感光缆埋在地面介 质下(如砾石、草地等)，走过或进入该周界的入侵者会对地面施加一定的压力或振动信 号，传感光缆可探测到这个压力或振动信号。在这些开阔的地区和边界上，埋地的传感光缆 要能够经受一些大型重量的物体(如汽车，大卡车等)的压力而不发生局部过度变形。本 文给出的应用本技术所提出的传感光缆周期性敷设结构形式的三层结构，上下层硬质 的网格可以是一种硬质的复合材料，如土工格材质，也可以使钢性或半钢性的硬质材料；砾石的边缘必须光滑的，圆状的，直径要求大于2cm，以防止砾石受挤压时损害光缆；砾石必 须干净，以防止砾石积水结冰，影响设备性能；特制板用硬质的复合材料制作，可以是一种 一般的结构形式，如上下表面光滑的硬质复合板；也可以是一种特殊的结构形式特制板 下表面设置有周期性排布的凸起，如做成下表面的凸起是三角形的周期性形式，或是做成 下表面的凸起是梯形的周期性形式，或是做成下表面的凸起是半圆形的周期性形式；或是 做成下表面的凸起是圆形的周期性形式，下面垫板是一种硬质复合材料的垫板，也可以用 特制板作为下层的垫板；制作成的网格或特制板必须要有足够的硬度，可以防止由于入侵 者的体重或大型车辆经过时光缆不会发生过度形变而损坏。光缆敷设宽度有一定的规则要 求，这样可以将作用于光缆的应力扰动信号有效传给系统终端处理。有益效果本技术采用上述技术方案，具有如下优点1、埋地传感光缆采用周期性的敷设方式，有效的提高系统的探测灵敏度，按照制 定的敷设宽度和间距，可以使探测信号的幅频特性得到明显的提高。2、传感光缆采用周期性敷设的结构方式，如Z型和S型，V型，双S型等结构形式 使系统 的定位算法便于实现，可以实现系统定位的要求。3、传感光缆的敷设宽度和间距有一定的规则要求，根据不同的警戒级别，制定敷 设宽度和间距，达到探测完整信号和提高探测灵敏度的目的。4、根据不同的地质特点可以选用不同的敷设方式，经济成本低廉。5、在传感光缆埋地后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种埋地式宽域全光纤扰动传感与定位网络系统中的光缆敷设结构，采用上中下三层敷设的方式，中间层为埋地传感光缆，其特征在于：所述的埋地传感光缆周期性的敷设，其宽度为Ｈ＝２.ｆ＋Ｌ，敷设周期为Ｔ＝２.ｆ＋Ｌ，其中：ｆ为人脚的长度即步长，Ｌ为前后两只脚的跨距。

【技术特征摘要】
一种埋地式宽域全光纤扰动传感与定位网络系统中的光缆敷设结构，采用上中下三层敷设的方式，中间层为埋地传感光缆，其特征在于所述的埋地传感光缆周期性的敷设，其宽度为H＝2·f+L，敷设周期为T＝2·f+L，其中f为人脚的长度即步长，L为前后两只脚的跨距。2.根据权利要求1所述的埋地式宽域全光纤扰动传感与定位网络系统的光缆敷设结 构，其特征在于所述的埋地传感光缆为S型的敷设方式、Z型的敷设方式、V型的敷设方式、 上下S型的敷设方式或双S型叠加的敷设方式。3.根据权利要求1或2所述的埋地式宽...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖金标，马海波，孙小菡，赵兴群，万遂人，殷强，冯宏伟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]