一種光纖周界安防設(shè)備及確定光纖周界入侵信號的方法
【專利說明】_種光纖周界安防設(shè)備及確定光纖周界入侵信號的方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種光纖周界安防設(shè)備及確定光纖周界入侵信號的方法，特別是一種使用單纖雙向以及模擬、數(shù)字信號傳輸復(fù)用的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)低成本防區(qū)定位和低誤報(bào)率的光纖傳感設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003]光纖傳感技術(shù)因其抗電磁干擾性強(qiáng)、隱蔽性好、無輻射防探測；維護(hù)周期長的特點(diǎn)，在港口、銀行、機(jī)場、軍事駐地等保密要求高，防護(hù)范圍廣的領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。
[0004]基于光纖傳感的周界安防系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)手段有很多種，包括有:光功率測量法、模斑識別法、光時(shí)域反射法、相位檢測法等。其中，光功率測量法通過測量傳感光纖內(nèi)的光功率變化判斷周界入侵信號。相比于其他幾種方法，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)架構(gòu)簡單，器件成本低；缺點(diǎn)是光纖內(nèi)的光功率易受多種因素影響，探測精度低而且不能實(shí)現(xiàn)定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:
1.一種光纖周界安防設(shè)備，其特征在于，在光纖的兩端分別安裝:
一信號處理模塊A:用于檢測并接收光纖某個(gè)位置由于產(chǎn)生入侵信號引起的光突變信號并處理，并定義光突變信號傳輸?shù)叫盘柼幚砟KA的時(shí)間為Tl ;以及信號處理模塊A檢測和識別光功率突變信號所需的時(shí)間為Tp;從入侵信號發(fā)生，到識別出這個(gè)信號，所需的時(shí)間是Ta=Tp+Tl ;識別出這個(gè)信號后，模塊A啟動(dòng)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器，按一個(gè)固定的頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)。并將工作模式切換為數(shù)字信號傳輸模式。數(shù)字信號傳輸模式的定義是:不對光功率的大小絕對值進(jìn)行監(jiān)測，只把高于某一閾值的光功率判定為1，低于某一閾值的光功率判定為O ;通過0，I編碼形成一組編碼信息。
[0006]—信號處理模塊B:用于檢測并接收光纖某個(gè)位置由于產(chǎn)生入侵信號引起的光突變信號并處理，并定義光突變信號傳輸?shù)叫盘柼幚砟KB的時(shí)間為T2 ;以及信號處理模塊B檢測和識別光功率突變信號所需的時(shí)間與信號處理模塊B所需時(shí)間相同也為Tp ;模塊B識別出同一個(gè)入侵信號所需的時(shí)間是:Tb=Tp+T2 ;識別出這個(gè)信號后。模塊B發(fā)送一組經(jīng)過編碼的數(shù)字信號。這組編碼的數(shù)字信號從B發(fā)出，到被A識別出來所需的時(shí)間是:T1+T2+Ts，T3是AB之間光傳輸?shù)臅r(shí)間，有T3=T1+T2。
[0007]模塊A和B內(nèi)部的硬件和軟件算法完全相同，為了描述的方便，根據(jù)距離入侵信號的距離遠(yuǎn)近，我們始終將距離入侵信號位置較近的模塊定義為模塊Α，距離入侵信號位置較遠(yuǎn)的模塊定義為模塊B。
[0008]定義從信號處理模塊A啟動(dòng)計(jì)數(shù)器，到信號處理模塊A識別出信號處理模塊B發(fā)出的數(shù)字信號，所需的時(shí)間是:T= (T2-T1) + Tp + Tl + T2 + Ts= 2*T2+Tp+Ts ;通過T2可以得出事件發(fā)生位置到模塊A和B的距離，實(shí)現(xiàn)了入侵事件的定位。
[0009]—種確定光纖周界入侵信號的方法，其特征在于，具體方法是:當(dāng)光纖上某個(gè)位置被擾動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)光功率突變信號時(shí)，這個(gè)信號傳輸?shù)侥KA和模塊B的時(shí)間分別為Tl和T2。由于位置的不同，Tl和T2的關(guān)系應(yīng)是T1〈T2，T1=T2，T1>T2其中一種，根據(jù)Tl和Τ2選擇執(zhí)行。
[0010]選擇執(zhí)行步驟一:當(dāng)Τ1〈Τ2時(shí)，模塊A從入侵信號發(fā)生，到識別出這個(gè)信號，所需的時(shí)間是Ta=Tp+Tl ;識別出這個(gè)信號后，模塊A啟動(dòng)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器，按一個(gè)固定的頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)。并將工作模式切換為數(shù)字信號傳輸模式，不對光功率的大小絕對值進(jìn)行監(jiān)測，只把高于某一閾值的光功率判定為1，低于某一閾值的光功率判定為O。模塊B識別出同一個(gè)入侵信號所需的時(shí)間是:Tb=Tp+T2 ;此時(shí)模塊B發(fā)送一組經(jīng)過編碼的數(shù)字信號。這組編碼的數(shù)字信號從B發(fā)出，到被A識別出來所需的時(shí)間是:T1+T2+Ts。
[0011 ] 從模塊A啟動(dòng)計(jì)數(shù)器(等同為計(jì)時(shí)器)，到模塊A識別出模塊B發(fā)出的數(shù)字信號，所需的時(shí)間是:T= (T2-T1)+ Tp + Tl + T2 + Ts0其中T可以被計(jì)時(shí)器精確測得。Tp和Ts由模塊內(nèi)部微處理器的處理能力和算法共同決定，可以通過算法設(shè)計(jì)保證每次Tp和Ts的時(shí)間是不變的。通過表達(dá)式T=2*T2+Tp+Ts，可以計(jì)算得到T2的值。也就是我們可以計(jì)算得出入侵信號傳輸?shù)侥KB所需的時(shí)間。由于鋪設(shè)的光纖總長度和光在光纖中傳輸?shù)乃俣仁且欢ǖ?，所以通過T2可以計(jì)算出事件發(fā)生位置到模塊A和B的距離，實(shí)現(xiàn)了入侵事件的定位;
選擇執(zhí)行步驟2:當(dāng)T1=T2時(shí)，模塊A從入侵信號發(fā)生，到識別出這個(gè)信號，所需的時(shí)間是Ta=Tp+Tl ;識別出這個(gè)信號后，模塊A啟動(dòng)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器，按一個(gè)固定的頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)。并將工作模式切換為數(shù)字信號傳輸模式，不對光功率的大小絕對值進(jìn)行監(jiān)測，只把高于某一閾值的光功率判定為I，低于某一閾值的光功率判定為O。模塊B識別出同一個(gè)入侵信號所需的時(shí)間是:Tb=Tp+T2 ;此時(shí)模塊B發(fā)送一組經(jīng)過編碼的數(shù)字信號。這組編碼的數(shù)字信號從B發(fā)出，到被A識別出來所需的時(shí)間是:T1+T2+Ts。
[0012]從模塊A啟動(dòng)計(jì)數(shù)器，到模塊A識別出模塊B發(fā)出的數(shù)字信號，所需的時(shí)間是:T=(T2-T1)+ Tp + Tl + T2 + Ts0其中T可以被計(jì)時(shí)器精確測得。Tp和Ts由模塊內(nèi)部微處理器的處理能力和算法共同決定，可以通過算法設(shè)計(jì)保證每次Tp和Ts的時(shí)間是不變的。通過表達(dá)式T=2*T2+Tp+Ts，可以計(jì)算得到T2的值。也就是我們可以計(jì)算得出入侵信號傳輸?shù)侥KB所需的時(shí)間。由于鋪設(shè)的光纖總長度和光在光纖中傳輸?shù)乃俣仁且欢ǖ?，所以通過T2可以計(jì)算出事件發(fā)生位置到模塊A和B的距離，實(shí)現(xiàn)了入侵事件的定位；
選擇執(zhí)行步驟3:當(dāng)T1>T2時(shí)，模塊A從入侵信號發(fā)生，到識別出這個(gè)信號，所需的時(shí)間是Ta=Tp+Tl ;識別出這個(gè)信號后，模塊A啟動(dòng)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器，按一個(gè)固定的頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)。并將工作模式切換為數(shù)字信號傳輸模式，不對光功率的大小絕對值進(jìn)行監(jiān)測，只把高于某一閾值的光功率判定為I，低于某一閾值的光功率判定為O。模塊B識別出同一個(gè)入侵信號所需的時(shí)間是:Tb=Tp+T2 ;此時(shí)模塊B發(fā)送一組經(jīng)過編碼的數(shù)字信號。這組編碼的數(shù)字信號從B發(fā)出，到被A識別出來所需的時(shí)間是:T1+T2+Ts。
[0013]從模塊B啟動(dòng)計(jì)數(shù)器，到模塊B識別出模塊A發(fā)出的數(shù)字信號，所需的時(shí)間是:T=(T1-T2)+ Tp + Tl + T2 + Ts0其中T可以被計(jì)時(shí)器精確測得。Tp和Ts由模塊內(nèi)部微處理器的處理能力和算法共同決定，可以通過算法設(shè)計(jì)保證每次Tp和Ts的時(shí)間是不變的。通過表達(dá)式T=2*T1+Tp+Ts，可以計(jì)算得到Tl的值。也就是我們可以計(jì)算得出入侵信號傳輸?shù)侥KA所需的時(shí)間。由于鋪設(shè)的光纖總長度和光在光纖中傳輸?shù)乃俣仁且欢ǖ?，所以通過Tl可以計(jì)算出事件發(fā)生位置到模塊A和B的距離，實(shí)現(xiàn)了入侵事件的定位。
[0014]在上述的一種確定光纖周界入侵信號的方法，還包括一個(gè)檢測過程中數(shù)字信號對降低誤報(bào)率的步驟，具體方法是:模塊B所發(fā)出的經(jīng)過編碼的數(shù)字信號，其中可包含有此次模塊B所識別出的入侵信號強(qiáng)度、頻率、持續(xù)時(shí)間信息，模塊A將收到的編碼數(shù)字信號與模塊A自身識別出的入侵信號特征進(jìn)行比對，當(dāng)兩者無明顯差異時(shí)，才判斷為一次有效的入侵報(bào)警信號。
[0015]因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):1.通過模擬/數(shù)字信號的復(fù)用，可以用較低的成本實(shí)現(xiàn)定位功能；通過單纖雙向技術(shù)，讓光信號在雙向傳輸過程中基于同等條件的介質(zhì)，兩端的模塊互校驗(yàn)入境信號后再確認(rèn)報(bào)警，可以有效降低發(fā)射端的光功率波動(dòng)和接收端的探測器噪聲引起的誤報(bào)。2.可以將該技術(shù)方案擴(kuò)展成雙纖雙向(成本更低)；單纖PLC復(fù)用，多條光路之間互校驗(yàn)的方案(進(jìn)一步降低誤報(bào)率)。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及方法示意圖。
[0017]圖2為采用本發(fā)明的方案進(jìn)行多重光路的校驗(yàn)方案示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0019]實(shí)施例:
如圖1所示，小防區(qū)設(shè)備和光纜鋪設(shè)完成后，信號處理模塊A和B通過一根光纖連接。當(dāng)設(shè)備A和B處于入侵監(jiān)測工作狀態(tài)時(shí)，模塊A和B對光纖中光信號的強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)有入侵發(fā)生時(shí)，一個(gè)典型的入侵信號是一個(gè)光功率發(fā)生突變的信號。模塊A和B在處于入侵監(jiān)測工作狀態(tài)時(shí)，通過對一個(gè)固定時(shí)間內(nèi)的光強(qiáng)信號進(jìn)行比對來識別入侵引起的光功率突變。因?yàn)槟KA和B采用同種器件和算法運(yùn)行，可以認(rèn)為模塊A和B檢測和識別光功率突變所需的時(shí)間是一樣的，定義為Tp (處理時(shí)間)。
[0020]當(dāng)光纖上某個(gè)位置被擾動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)光功率突變信號時(shí)，這個(gè)信號傳輸?shù)侥KA和模塊B的時(shí)間分別為Tl和T2。由于位置的不同，1'1和12的關(guān)系應(yīng)是1'1〈12，1'1可231>丁2其中一種。為了簡化討論，我們?nèi)1〈T2的情況進(jìn)行分析。其他兩種情況的分析過程是一樣的，所產(chǎn)生的結(jié)論也是一樣的。
[0021 ] 當(dāng)TI〈Τ2時(shí)，模塊A從入侵信號發(fā)生，到識別出這個(gè)信號，所需的時(shí)間是Ta=Tp+T I ;此時(shí)模塊A啟動(dòng)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器，按一個(gè)固定的頻率(比如200MHz或更高)進(jìn)行計(jì)數(shù)。并將工作模式切換為數(shù)字信號傳輸模式，不對光功率的大小絕對值進(jìn)行監(jiān)測，只把高于某一閾值的光功率判定為1，低于某一閾值的光功率判定為O。模塊B識別出同一個(gè)入侵信號所需的時(shí)間是:Tb=Tp+T2 ;此時(shí)模塊B發(fā)送一組經(jīng)過