防区型光纤扰动周界安防系统及入侵扰动快速判定方法技术方案

技术编号:10367237 阅读:192 留言:0更新日期:2014-08-28 11:07
一种应用于防区型光纤扰动周界安防系统及其入侵扰动快速高效判定方法。该防区型光纤周界安防系统包括多个防区,每一个防区有独立的传感光路部分、中控识别模块和通讯、报警模块,以及各防区共同连接的计算机。判定方法是通过光纤干涉光路产生干涉信号,利用信号的频率能量分布快速高效地判断外界是否有入侵信号。在系统监测过程中,可以获得整条光缆上的信号数据,并且实时对数据进行分析处理,通过全相位滤波器组实现去噪和感兴趣频带内信号能量的计算,达到扰动帧的判别的目的。本发明专利技术能有效的克服现有周界安防系统的缺点,实现长距离大范围监控,功耗小,抗干扰性强,无漏报和误报。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤传感以及信号处理领域,特别涉及一种快速高效地判断防区型光纤扰动周界安防系统有无扰动的方法。
技术介绍
随着全球经济和科学技术的不断创新与发展,人们的安全防范意识越来越强,一些重要区域比如军事重地、国家重要机关、银行、工业园区、学校等对安全性的要求更高。目前国内外,周界安防产品有很多不同的种类,比如视频监控周界安防系统、主动式红外周界安防系统、泄漏电缆式周界安防系统和电子脉冲式周界安防系统。视频监控周界安防系统是将摄像探头安装在周界处的关键位置,警卫人员通过监视器来观察周界情况,实现安全监控。这类系统若采用定点监控,摄像探头很难覆盖整个安防周界,所以监控的范围小;若采用连续扫描,会浪费大量的资源,而且也容易形成监控盲区。主动式红外周界安防系统是发射端发射红外光线,接收端接收红外光线,如果光线被遮挡住了,接收端会探测到信号的变化,然后将报警信号传送给报警主机。人眼是无法看到红外光线的,所以主动式红外周界安防系统是筑起了一道隐形的“围墙”。这类系统容易受到外部环境的干扰,比如雨雪天气会使其能见度下降造成误报。泄漏电缆式周界安防系统是发射电缆和接收电缆之间通过电磁场的辐射与接收来实现安全监测的功能。如果发生了入侵事件,磁场会发生变化,从而引发报警。这类系统非常容易被外加电磁场影响,引发误报,而且功耗比较大,成本较高。电子脉冲式周界安防系统是由主机和前端电子围栏构成。通过探测高压电子脉冲来检测是否有入侵行为发生。而且,入侵者触碰通有高压脉冲的电子围栏时会受到短暂的电击,进一步起到防范作用。这类系统需要借助于实体围栏,对于开放式的周界安防不适用,而且对人体可能造成伤害。因此,研制一种性价比较高、功耗小、性能稳定、效率高的周界安防产品是非常必要的。防区型光纤扰动周界安防系统充分利用光纤传感技术灵敏度高、损耗低、抗电磁干扰的优点,基于光纤干涉机理,实现了分布式长距离大范围的实时监控,灵敏度高,抗电磁干扰,可用于易燃易爆场所,不怕雷击电闪,方便野外铺设,安装维护方便,满足人们对安全保卫的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有周界安防系统监控范围小、功耗大、易受外界电磁干扰、误报率高等问题,提供一种用于防区型光纤扰动周界安防系统以及入侵扰动快速判定方法。该方法利用信号的频域能量分布来快速高效地判断外界是否存在有入侵扰动信号,从而实现光纤扰动周界安防系统对外界的实时监控,有效降低系统的漏报率和误报率。本专利技术首先提供了一种基于判断有无扰动算法的防区型光纤扰动周界安防系统,该系统包括多个防区,每一个防区有独立的传感光路部分、中控识别模块和通讯、报警模块,以及各防区共同连接的计算机,其中: 传感光路部分:基于光纤干涉原理,采用Michelson或M-Z光纤干涉原理产生干涉信号,实时监测外界信号;光路的具体结构是:激光器发出的光信号经隔离器输入2 X 2耦合器的一个输入端口,2 X 2稱合器的两个输出端口分别连接第一传感光纤Fl和第二传感光纤F2,第一传感光纤Fl和第二传感光纤F2的末端分别连接第一法拉第旋转镜和第二法拉第旋转镜,两路反射光在2 X2耦合器输入端的另一端口干涉出射并输入光电探测器;光电探测器:用于接收由2X2耦合器输入端口出射的干涉光信号并转换成电压信号; 中控识别模块:与光电探测器连接,采用可编程逻辑器件FPGA实现信号处理功能,采集光电探测器的电压信号,由FPGA采用入侵扰动快速判定方法进行数据处理,进而判断外界是否存在有入侵扰动信号; 通讯、报警模块:该模块分别连接中控识别模块和公共计算机,一是通过与中控识别模块进行通信,调整中控识别模块中进行数据处理的相关参数,同时接收中控识别模块判断出来的外界是否存在有入侵扰动信号的报警信息,二是与计算机进行通信,将中控识别模块判断出来的报警信息上传至计算机,控制软件界面记录报警信息,发出报警蜂鸣声,此模块可采用单片机实现。计算机:与各防区内的通讯、报警模块连接,用于接收各防区内通讯、报警模块上传的存在有入侵扰动信号的报警信息;同时计算机能够构建防区型光纤扰动周界安防系统的用户使用界面,用户根据不同的需要自行绘制防区地图,当外界有入侵信号时,能够定位到是哪个防区产生报警,记录报警信息,点亮该防区的报警指示灯并发出报警蜂鸣声。该防区型周界安防系统如图2所示。本专利技术同时提供了一种应用以上所述防区型光纤扰动周界安防系统的入侵扰动快速判定方法,该方法在中控识别模块中实现,具体步骤包括: 第1、光源发出的光经过各防区内的2 X 2耦合器后分成两路相同的光,分别进入第一传感光纤Fl和第二传感光纤F2,两路反射光再经2X2稱合器输入端的另一端口出射并输入光电探测器,当外界有扰动时,两束光会发生不同的相移,再次相遇时干涉产生变化; 第2、光电探测器将接收到的干涉信号转变为电信号后送入中控识别模块,在中控识别模块中采用入侵扰动快速判定方法进行数据处理,即通过计算信号的频率能量分布进而快速高效地判断是否有入侵扰动; 第3、各防区内的通讯、报警模块一方面与中控识别模块进行通信,调整中控识别模块中进行数据处理的参数,同时接收中控识别模块判断出来的外界是否存在有入侵扰动信号的报警信息;另一方面与公共计算机进行通信,将各防区内的中控识别模块判断出来的报警信息上传至计算机,由计算机定位是哪个防区产生报警,一旦判断为有入侵信号,立刻通过计算机相应的软件界面发出报警信息,点亮有入侵信号的防区的报警指示灯并发出报警蜂鸣声。第2步所述的入侵扰动快速判定方法,该方法是通过全相位滤波器计算目标频带内的信号能量分布,来实现快速高效地判断有无扰动信号,具体判定过程如下: 第2.1、根据扰动信号频率范围以及环境噪声在中控识别模块中构造全相位滤波器,设置频率向量矩阵M的阶数N和通道数P,选择汉宁窗生成卷积窗,构造全相位滤波器。频率向量本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种基于判断有无扰动算法的防区型光纤扰动周界安防系统,其特征在于该系统包括多个防区,每一个防区有独立的传感光路部分、中控识别模块和通讯、报警模块,以及各防区共同连接的计算机,其中:传感光路部分:基于光纤干涉原理,采用Michelson或M‑Z光纤干涉原理产生干涉信号,实时监测外界信号;光路的具体结构是:激光器发出的光信号经隔离器输入2╳2耦合器的一个输入端口,2╳2耦合器的两个输出端口分别连接第一传感光纤F1和第二传感光纤F2,第一传感光纤F1和第二传感光纤F2的末端分别连接第一法拉第旋转镜和第二法拉第旋转镜,两路反射光在2╳2耦合器输入端的另一端口干涉出射并输入光电探测器;光电探测器:用于接收由2╳2耦合器输入端口出射的干涉光信号并转换成电压信号;中控识别模块:与光电探测器连接,采用FPGA实现信号处理功能,采集光电探测器的电压信号,进行数据处理,进而判断外界有无入侵扰动信号;通讯、报警模块:该模块分别连接中控识别模块和公共计算机,一是通过与中控识别模块进行通信,调整中控识别模块中进行数据处理的相关参数,同时接收中控识别模块判断出来的外界是否存在有入侵扰动信号的报警信息,二是与计算机进行通信,将中控识别模块判断出来的报警信息上传至计算机,控制软件界面记录报警信息,发出报警蜂鸣声;计算机:与各防区内的通讯、报警模块连接,用于接收各防区内通讯、报警模块上传的存在有入侵扰动信号的报警信息;同时构建防区型光纤扰动周界安防系统的用户使用界面,用户根据不同的需要自行绘制防区地图,当外界有入侵扰动信号时,能够定位到是哪个防区产生报警,记录报警信息,点亮该防区的报警指示灯并发出报警蜂鸣声。...

【技术特征摘要】
1.一种基于判断有无扰动算法的防区型光纤扰动周界安防系统,其特征在于该系统包括多个防区,每一个防区有独立的传感光路部分、中控识别模块和通讯、报警模块,以及各防区共同连接的计算机,其中: 传感光路部分:基于光纤干涉原理,采用Michelson或M-Z光纤干涉原理产生干涉信号,实时监测外界信号;光路的具体结构是:激光器发出的光信号经隔离器输入2 X 2耦合器的一个输入端口,2 X 2稱合器的两个输出端口分别连接第一传感光纤Fl和第二传感光纤F2,第一传感光纤Fl和第二传感光纤F2的末端分别连接第一法拉第旋转镜和第二法拉第旋转镜,两路反射光在2 X2耦合器输入端的另一端口干涉出射并输入光电探测器; 光电探测器:用于接收由2X2耦合器输入端口出射的干涉光信号并转换成电压信号; 中控识别模块:与光电探测器连接,采用FPGA实现信号处理功能,采集光电探测器的电压信号,进行数据处理,进而判断外界有无入侵扰动信号; 通讯、报警模块:该模块分别连接中控识别模块和公共计算机,一是通过与中控识别模块进行通信,调整中控识别模块中进行数据处理的相关参数,同时接收中控识别模块判断出来的外界是否存在有入侵扰动信号的报警信息,二是与计算机进行通信,将中控识别模块判断出来的报警信息上传至计算机,控制软件界面记录报警信息,发出报警蜂鸣声; 计算机:与各防区内的通讯、报警模块连接,用于接收各防区内通讯、报警模块上传的存在有入侵扰动信号的报警信息;同时构建防区型光纤扰动周界安防系统的用户使用界面,用户根据不同的 需要自行绘制防区地图,当外界有入侵扰动信号时,能够定位到是哪个防区产生报警,记录报警信息,点亮该防区的报警指...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘铁根孟卓
申请(专利权)人:天津求实飞博科技有限公司
类型:发明
国别省市:天津;12

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