專利名稱：一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法，涉及機(jī)械振動的測量、沖擊的 測量和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
區(qū)域的安全防范一直以來都是一個(gè)重要的問題，諸如軍事基地、機(jī)場、軍械庫、油 庫、油氣管道場站和住宅小區(qū)等，對這些區(qū)域的有效防護(hù)至關(guān)重要。目前主要的區(qū)域入侵防范技術(shù)有基于電的和基于光的兩大類；基于電的技術(shù)主要有高壓電網(wǎng)技術(shù)、泄漏電纜技術(shù)等。在某些重要區(qū)域邊界上設(shè) 置了高壓電網(wǎng)，能在一定程度上對入侵者形成威懾，但高壓電網(wǎng)存在安全性差、不具備聯(lián)動 報(bào)警功能；使用輻射電磁場的泄漏電纜進(jìn)行入侵探測時(shí)，容易受到雷電等強(qiáng)電磁環(huán)境干擾 而增加系統(tǒng)誤報(bào)?；诠獾募夹g(shù)主要有紅外線對射報(bào)警技術(shù)、攝像頭監(jiān)視技術(shù)、光纖成像入侵探測 技術(shù)和光纖傳感的入侵探測技術(shù)等。其中紅外對射報(bào)警技術(shù)中紅外激光束難以準(zhǔn)確對準(zhǔn)受 光器的微小靶心，尤其在雨天和霧霾天氣時(shí)，會因雨水、霧霾的折射使激光束傳播方向產(chǎn)生 偏差，晴朗天氣時(shí)如有落葉、小動物等障礙物阻擋對射途徑時(shí)就會引發(fā)系統(tǒng)報(bào)警，而且因不 具備一定的隱蔽性使得入侵者極易繞開對射路徑，造成報(bào)警器失效；對布設(shè)方式的要求也 較高，一般僅適用于短距離的平坦區(qū)域。攝像頭監(jiān)視技術(shù)是目前采用的較多的一種入侵監(jiān)測模式，攝像頭監(jiān)視由于具有較 窄的視野特別是在攝像頭側(cè)后面的盲區(qū)常常被攀越，而且攝像頭監(jiān)視也常常受到天氣的影 響而失效。光纖成像入侵探測技術(shù)是基于光波在多模光纖中由于不同傳輸模式之間的干涉 形成散斑，散斑圖像隨外界擾動發(fā)生變化，該方式容易受到環(huán)境影響形成誤報(bào)。光纖傳感的入侵探測技術(shù)有測量光纖的微彎損耗的，該方法靈敏度低，不適合于 動態(tài)事件的檢測。光纖傳感的入侵探測技術(shù)中也有一部分是基于干涉檢測原理的，如，中國石油天 然氣集團(tuán)公司和中國石油天然氣管道局的“光纖安全預(yù)警裝置”(ZL200620124262.X)實(shí)用 新型專利。目前的干涉技術(shù)方案均為單一干涉儀和單一防線，這些方案同樣容易受到環(huán)境 影響，把環(huán)境導(dǎo)致的一些假入侵信號誤認(rèn)為入侵而產(chǎn)生虛警。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種受環(huán)境影響小、虛警率低的基于光纖干涉儀的區(qū)域防入 侵方法。鑒于上述幾類安防技術(shù)存在的虛警率高、易受環(huán)境因素影響等問題，基于光纖干 涉技術(shù)的區(qū)域防入侵系統(tǒng)結(jié)合擾動事件的時(shí)間、空間特征有針對性的進(jìn)行了克服。提高光纖振動傳感靈敏度的區(qū)域防入侵系統(tǒng)的改進(jìn)是通過增加干涉儀兩傳感臂 的空間距離提高干涉儀對振動信號的感應(yīng)靈敏度。
區(qū)域防入侵系統(tǒng)通過將保護(hù)區(qū)域邊界細(xì)分為多個(gè)防區(qū)實(shí)現(xiàn)了入侵事件的準(zhǔn)確定 位，同時(shí)在保護(hù)區(qū)域邊界設(shè)置多道防線，根據(jù)不同縱深防線探測到的信號情況，能夠準(zhǔn)確區(qū) 分入侵事件和隨機(jī)擾動事件，有效降低非入侵事件導(dǎo)致的系統(tǒng)虛警。區(qū)域防入侵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上可分為主機(jī)設(shè)備、傳輸光路、光路適配器和干涉儀光路。當(dāng) 干涉儀光路探測到有擾動信號出現(xiàn)時(shí)，觸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)入警戒狀態(tài)，如果繼續(xù)有擾動信號出現(xiàn) 并且其特征符合入侵行為特征模式，系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警。本發(fā)明基于對振動敏感的光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法按照保護(hù)區(qū)域大小和對 入侵報(bào)警位置信息精度要求不同，由光纖干涉儀在保護(hù)區(qū)域的邊界布設(shè)一個(gè)或多個(gè)防區(qū)， 并對保護(hù)區(qū)域形成至少一個(gè)完整的包圍，多個(gè)防區(qū)經(jīng)過串聯(lián)或者并聯(lián)同樣構(gòu)成對保護(hù)區(qū)域 的一個(gè)完整包圍；光源15發(fā)出的光經(jīng)過傳輸光路16到達(dá)光路適配器，由光路適配器17分 束后分成多路，分別對應(yīng)于多個(gè)防區(qū)；在每一個(gè)防區(qū)內(nèi)，都有平行于邊界的防線，該防線在 縱深上有間隔隔開，防線由一路光纖干涉儀組成；檢測每個(gè)防區(qū)光纖干涉儀兩傳感臂內(nèi)傳 輸?shù)墓庑盘栂辔徊钪?，對保護(hù)區(qū)域邊界可疑擾動事件特征進(jìn)行判別，信號特征符合入侵行 為特征模式時(shí)系統(tǒng)判定振動信號的位置并產(chǎn)生報(bào)警。為了有效提高系統(tǒng)報(bào)警準(zhǔn)確率，在每個(gè)防區(qū)內(nèi)，布設(shè)一道以上的光纖干涉儀構(gòu)成 多道防線。當(dāng)布設(shè)多道防線時(shí)，固定的某一道或者幾道防線探測到有疑似入侵的振動信號 產(chǎn)生時(shí)，激發(fā)系統(tǒng)到一個(gè)警戒狀態(tài)，在系統(tǒng)處于警戒狀態(tài)的一段時(shí)間內(nèi)，根據(jù)其它防線的信 號探測情況系統(tǒng)做出是否報(bào)警的判決。為了可靠報(bào)警，本發(fā)明還在時(shí)間上設(shè)定一定長度的警戒狀態(tài)延續(xù)時(shí)間，當(dāng)系統(tǒng)在 警戒狀態(tài)延續(xù)時(shí)間內(nèi)傳感光路探測到符合入侵行為特征的信號模式發(fā)生，系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警。 系統(tǒng)發(fā)出的報(bào)警信息具體包括系統(tǒng)自帶的屏幕顯示；系統(tǒng)自帶的聲音提示；系統(tǒng)生成和 其他系統(tǒng)聯(lián)動的報(bào)警觸發(fā)信號；系統(tǒng)發(fā)出無線信息通知相關(guān)人員；系統(tǒng)發(fā)出信息給遠(yuǎn)程監(jiān) 控端。其中多個(gè)防區(qū)的串聯(lián)是指相鄰防區(qū)之間沒有重疊的部分；多個(gè)防區(qū)的并聯(lián)是指多個(gè)防區(qū)有一定的重疊，空間相鄰防區(qū)在具有一定重疊的同 時(shí)在沿邊界方向上有一定的延伸；在每個(gè)防區(qū)內(nèi)對振動敏感的光纖干涉儀為邁克爾遜干涉儀或者馬赫曾德干涉儀 或者邁克爾遜干涉儀和馬赫曾德干涉儀的混合使用方式，特別是當(dāng)保護(hù)區(qū)域邊界僅為一個(gè) 防區(qū)時(shí)光纖干涉儀除了可以為上述三種方式外，還可以為塞格納克干涉儀；當(dāng)在光纖干涉 儀所在的區(qū)域內(nèi)有振動出現(xiàn)時(shí)，會導(dǎo)致光纖干涉儀傳感臂內(nèi)傳輸?shù)墓庀辔怀霈F(xiàn)變化，由于 振動對處于不同空間位置的光纖干涉儀兩傳感臂產(chǎn)生的影響不同，兩傳感臂內(nèi)傳輸?shù)墓庑?號相位會出現(xiàn)一個(gè)與振動相關(guān)的差值，通過對該相位差值的檢測實(shí)現(xiàn)對振動信號的探測；每個(gè)防區(qū)內(nèi)的每個(gè)光纖干涉儀的布設(shè)方法在光纖干涉儀布設(shè)時(shí)，光纖干涉儀作 為子纜從母纜中分出來；在每個(gè)防區(qū)內(nèi)，多道光纖干涉儀布設(shè)時(shí)傳感子纜可以是全段敏感 的(見圖1)，從母纜1中分出光纖干涉儀2布設(shè)，而后進(jìn)入母纜1經(jīng)傳輸光纖3傳回；也可 以是在子纜內(nèi)經(jīng)過一定距離傳輸后再開始設(shè)置干涉儀；多道光纖干涉儀布設(shè)時(shí)可以將一道 光纖干涉儀設(shè)置在傳輸母纜內(nèi)，從母纜1中分出光纖干涉儀2布設(shè)，而后進(jìn)入母纜1由傳輸 光纖3傳回(見見圖2)；也可以每道防線均對應(yīng)于一根傳感子纜；從母纜1中分出光纖干涉儀2布設(shè)，而后進(jìn)入母纜1由傳輸光纖3傳回(見圖3)；光纖干涉儀的傳感臂I 4、光纖 干涉儀的傳感臂Π5可布設(shè)在一根光纜內(nèi)的相同或者不同的束管內(nèi)；根據(jù)上述相位差產(chǎn)生 過程可以得知如果光纖干涉儀兩傳感臂在空間位置上分離越遠(yuǎn)，振動產(chǎn)生的相位變化共 模成份越小，差模成份越大，即產(chǎn)生的相位差會越大，具有更高的振動探測靈敏度；還可以 將光纖干涉儀的傳感臂I 4、光纖干涉儀的傳感臂II 5布設(shè)在不同的光纜內(nèi)；這兩根傳感 臂分別所在的光纜在空間上可以相鄰或者交叉或者分隔開；相鄰可以是并排形式(見圖4) 或者雙絞線形式(見圖5)；交叉可以是兩根傳感臂光纜交織構(gòu)成漁網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)形式(見圖 6)；分隔開是指兩根傳感臂光纜并行布設(shè)，兩根光纜之間存在有一個(gè)距離間隔的布設(shè)方式 (見圖7)；每個(gè)光纖干涉儀的布設(shè)方法可以是直線型或弧線型布設(shè)或者是S型曲線布設(shè)或 者螺旋線型曲線布設(shè)或者上述的幾種情況的混和形式；其中直線型和弧線型布設(shè)是指光纖干涉儀根據(jù)區(qū)域邊界特征設(shè)置成直線或者弧線；S型曲線(見圖8)布設(shè)是指光纖干涉儀按照繞S型曲線的形式布設(shè)；螺旋線型曲線(見圖9)布設(shè)是指光纖干涉儀沿著螺旋線型曲線布設(shè)的一種方式， 該螺旋線可以是平面曲線或者空間立體曲線；其中S型和螺旋線型曲線布設(shè)受振動影響的傳感臂長度更長，產(chǎn)生的相位差也更 大，因此也具有更高的振動探測靈敏度。多道防線的布設(shè)方式是在邊界縱深方向上，分別布設(shè)一道或多道光纖干涉儀光 路；多道光纖干涉儀分別布設(shè)在邊界的兩側(cè)和邊界上；在邊界的內(nèi)側(cè)布設(shè)在地面下或者直 接裸露在地面上，在邊界的外側(cè)布設(shè)在地面下；在邊界上視邊界的類型和特征而定，如邊界 為柵欄，則沿著柵欄的橫帶板布設(shè)并固定；如邊界為鐵絲網(wǎng)，則固定在鐵絲網(wǎng)上，在鐵絲網(wǎng) 兩側(cè)則埋設(shè)在鐵絲網(wǎng)下方地面下；如邊界由圍墻組成時(shí)，在圍墻的內(nèi)外兩側(cè)和圍墻墻體上， 分別布設(shè)一道或多道光纖干涉儀，其中圍墻內(nèi)外光纖干涉儀可以是埋設(shè)在地面下或者直接 裸露在地面上，墻體上的光纖干涉儀可以是在墻體刻槽埋設(shè)在墻體內(nèi)，可以是在建筑墻時(shí) 埋設(shè)在墻體內(nèi)，可以是采用線卡釘直接釘在墻體表面，可以是采用捆扎的方式將干涉儀光 路捆扎在鐵絲網(wǎng)上，也可以混合采用上述幾種固定方式。為降低區(qū)域出入口正常出入導(dǎo)致的系統(tǒng)虛警，在針對大區(qū)域多防區(qū)的保護(hù)實(shí)施過 程中，區(qū)域防侵入系統(tǒng)出現(xiàn)了區(qū)域出入口如大門等正常出入導(dǎo)致的虛警率高的一個(gè)問題， 本發(fā)明采取對區(qū)域出入口單獨(dú)配置防區(qū)的方法，并且在人員正常出入時(shí)配備遙控(見圖 10)或密碼開關(guān)(見圖11)，對出入口防區(qū)實(shí)施開啟關(guān)閉，能夠有效解決出入口正常出入導(dǎo) 致的系統(tǒng)虛警問題。為有效節(jié)省纖芯資源，在采用單波長光源時(shí)，不同防區(qū)、防線的光信號不能相互混 疊，否則就無法準(zhǔn)確區(qū)分出擾動信號的來源，因此當(dāng)防區(qū)數(shù)量較大時(shí)所需的纖芯數(shù)量會較 大，限制了區(qū)域防入侵系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。為了克服這個(gè)問題，本發(fā)明提出兩種復(fù)用纖芯的方 式第一種為光源發(fā)出光后不是采用每道光纖干涉儀防線一根傳輸纖芯的做法，而是采用 每個(gè)防區(qū)一根光源傳輸纖芯的方案，當(dāng)光源發(fā)出的光到達(dá)防區(qū)后再經(jīng)過一個(gè)對應(yīng)于防線數(shù) 量的分束器分束到各防線，各防線的光纖干涉儀再匯集到一起，經(jīng)集束后傳回處理(見圖 12)；多個(gè)防區(qū)的此方案在光源輸出端進(jìn)行了光路的復(fù)用，一定程度上節(jié)省了纖芯數(shù)目，擴(kuò)展了區(qū)域防入侵系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域；第二種方式為采用波長復(fù)用的形式，把寬譜光源經(jīng)過梳 狀濾波后形成多個(gè)不同的波長或者多個(gè)不同波長的窄帶光源耦合進(jìn)一根纖芯，然后在進(jìn)入 各防區(qū)時(shí)再經(jīng)過解波分復(fù)用，把不同的波長分開，分別進(jìn)入不同的防區(qū)，不同防區(qū)的相同防 線位置的信號光可以再次耦合進(jìn)同一根光纖，經(jīng)過傳輸光路傳回系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備后分別經(jīng)過 若干個(gè)解波分復(fù)用器進(jìn)行解復(fù)用(見圖13)，該方式能夠在更大程度上降低纖芯使用量，降 低設(shè)備復(fù)雜性、降低成本。各防區(qū)光纖干涉儀兩傳感臂內(nèi)傳輸?shù)墓庑盘杺鬏斀o系統(tǒng)的主機(jī)設(shè)備，由主機(jī)設(shè)備 檢測各防區(qū)光纖干涉儀兩傳感臂內(nèi)傳輸?shù)墓庑盘栂辔徊钪?，對保護(hù)區(qū)域邊界可疑擾動事件 特征進(jìn)行判別，信號特征符合入侵行為特征模式時(shí)系統(tǒng)判定振動信號的位置并產(chǎn)生報(bào)警。主機(jī)設(shè)備部分如圖14所示，包括光源15、探測器陣列21、信號處理器22、報(bào)警單 元23。傳感光路為光纖干涉儀。光源15由傳輸光路I 16連接光路適配器17，光路適配器17輸出由傳輸光路II 18連接傳感光路的各個(gè)防區(qū)，傳感光路圍繞保護(hù)區(qū)域一周后再次經(jīng)過傳輸光路II 18接回 到光路適配器17，光路適配器17由傳輸光路I 16接探測器陣列21光輸入端，探測器陣列 21輸出端接信號處理器22輸入端，信號處理器22輸出接報(bào)警單元23。由上可見按照保護(hù)區(qū)域大小和對入侵報(bào)警位置信息精度要求不同，區(qū)域防入侵 系統(tǒng)將需保護(hù)的區(qū)域邊界細(xì)分為最少一個(gè)或多個(gè)防區(qū)，在每個(gè)防區(qū)內(nèi)都按照上述的光路設(shè) 置方式進(jìn)行光纖干涉儀的布設(shè)，當(dāng)光纖干涉儀探測到疑似入侵信號時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生警戒狀態(tài)， 并在時(shí)間上設(shè)定一定長度的警戒狀態(tài)延續(xù)時(shí)間，在警戒時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)綜合特征符合入侵行為 特征時(shí)產(chǎn)生報(bào)警。這種結(jié)合時(shí)間和空間的綜合判斷能夠有效判斷出對保護(hù)區(qū)域的入侵行 為，降低系統(tǒng)虛警率，此外對保護(hù)區(qū)域的邊界進(jìn)行細(xì)分可以準(zhǔn)確得出入侵發(fā)生區(qū)域的地理 位置，易于實(shí)現(xiàn)和其他系統(tǒng)的聯(lián)動。該方法構(gòu)建的系統(tǒng)抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)，具有明顯的性能優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用前景。 區(qū)域防入侵系統(tǒng)基于對振動的傳感實(shí)現(xiàn)入侵事件探測，由于地質(zhì)情況復(fù)雜多變，不同地質(zhì) 對振動的吸收衰減差異很大，為了增加系統(tǒng)對不同地質(zhì)條件的適應(yīng)性，本發(fā)明提出了一種 不同空間距離間隔布設(shè)光纖干涉儀兩個(gè)傳感臂的方法，該方法會形成不同的振動信號探測 靈敏度，光纖干涉儀兩臂空間間隔越大，所形成的振動信號探測靈敏度越高。從上述方法的技術(shù)方案和工作原理可以看出，本發(fā)明通過將保護(hù)區(qū)域邊界細(xì)分為 多個(gè)防區(qū)實(shí)現(xiàn)了入侵事件的準(zhǔn)確定位，同時(shí)在保護(hù)區(qū)域邊界設(shè)置多道防線，根據(jù)不同縱深 防線探測到的信號情況，能夠準(zhǔn)確區(qū)分入侵事件和隨機(jī)擾動事件，有效降低了非入侵事件 導(dǎo)致的系統(tǒng)虛警，同時(shí)采用的光纖干涉技術(shù)具有靈敏度高、不受溫度、天氣等因素影響，抗 環(huán)境干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖1子纜全段敏感示意2 —道光纖干涉儀設(shè)置在母纜示意3在子纜內(nèi)傳輸一定距離后開始設(shè)置光纖干涉儀示意4并排布設(shè)方式示意圖
圖5雙絞線布設(shè)方式示意圖
圖6漁網(wǎng)狀網(wǎng)眼布設(shè)方式示意圖
圖7并行布設(shè)方式示意圖
圖8S型線光纖干涉儀布設(shè)方式示意圖
圖9螺旋線光纖干涉儀布設(shè)方式示意圖
圖10遙控開關(guān)區(qū)域出入口防區(qū)示意圖
圖11密碼開關(guān)區(qū)域出入口防區(qū)示意圖
圖12光源輸出端光路復(fù)用示意圖
圖13光源輸出波長復(fù)用示意圖
圖14區(qū)域防入侵系統(tǒng)原理示意圖
其中ι-母纜2-光纖干涉儀
3-傳輸光纖4-光纖干涉儀的傳感臂
5_光纖干涉儀的傳感臂II6-遙控器
7-遙控信號接收裝置8-區(qū)域防入侵系統(tǒng)
9_信號線10--光纜
11-光纖傳感器12--圍墻
13-密碼輸入鍵盤14--密碼鍵盤信號線
15-光源16--傳輸光路I
17-光路適配器 18-傳輸光路II
19-保護(hù)區(qū)域 20-傳感光路
21-探測器陣列 22-信號處理器
23-報(bào)警單元
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例.本例的構(gòu)成如圖14所示，包括主機(jī)設(shè)備、傳輸光路、光路適配器和傳感 光路。主機(jī)設(shè)備部分包括光源15、探測器陣列21、信號處理器22、報(bào)警單元23。傳感光路 為光纖干涉儀。光源15由傳輸光路I 16連接光路適配器17，光路適配器17輸出由傳輸光路II 18連接傳感光路的各個(gè)防區(qū)，傳感光路圍繞保護(hù)區(qū)域一周后再次經(jīng)過傳輸光路II 18接回 到光路適配器17，光路適配器17由傳輸光路I 16接探測器陣列21光輸入端，探測器陣列 21輸出端接信號處理器22輸入端，信號處理器22輸出接報(bào)警單元23。首先根據(jù)要保護(hù)的區(qū)域特征和用戶要求進(jìn)行防區(qū)數(shù)量、防線數(shù)量設(shè)計(jì)，如圖14所 示保護(hù)的區(qū)域，設(shè)置η個(gè)防區(qū)、三道防線，在每一個(gè)防區(qū)內(nèi)，都有平行于邊界的兩道防線，這 兩道防線在縱深上間隔開，每道防線由一路馬赫曾德干涉儀組成，光纜采用普通通信光纜， 安裝方式為在同一根光纜內(nèi)設(shè)置傳感臂和參考臂，布設(shè)方式取為直線型；系統(tǒng)光源模塊15 發(fā)出的光經(jīng)過傳輸光路I 16到達(dá)光路適配器17，經(jīng)過光路適配器17形成不同的分束后分 別傳給不同的防區(qū)、防線，防區(qū)內(nèi)防線光路設(shè)計(jì)為干涉型光路，每路光信號都僅僅進(jìn)入一次 干涉儀光路，干涉儀光路外的部分均為傳輸，光信號圍繞保護(hù)區(qū)域一周后，最后經(jīng)過傳輸光路II 18再次進(jìn)入光路適配器17，然后再經(jīng)傳輸光路I 16傳輸?shù)教綔y器陣列21，轉(zhuǎn)換為電 信號后傳輸?shù)叫盘柼幚砥?2進(jìn)行處理，當(dāng)探測到的信號特征具備有入侵事件特征時(shí)報(bào)警 單元23產(chǎn)生報(bào)警。其中光路適配器17選1 Xn分束器；光源15選DFB激光器；光電探測器陣列21選0PC380 ；信號處理器22 選 TMS320C6713 ；報(bào)警單元23選YBT59-225揚(yáng)聲器。為降低區(qū)域出入口正常出入導(dǎo)致的系統(tǒng)虛警，本例采用一種對區(qū)域出入口單獨(dú)配 置防區(qū)，并給正常出入的授權(quán)人員配備遙控器(見圖10)的方法，方便授權(quán)人員出入保護(hù) 區(qū)域時(shí)暫時(shí)關(guān)閉出入口防區(qū)的入侵報(bào)警功能；其構(gòu)成是在大門的每扇門邊上圍光纖干涉儀 11后由光纜10接區(qū)域防入侵系統(tǒng)8，再由區(qū)域防入侵系統(tǒng)8經(jīng)信號線9接遙控信號接收裝 置7，再配以遙控器6 ；在區(qū)域防入侵主機(jī)設(shè)備上連接遙控信號接收裝置7，接收到遙控器信 號后關(guān)閉或打開出入口防區(qū)的報(bào)警功能。為有效節(jié)省纖芯資源，在采用單波長光源時(shí)，不同防區(qū)、防線的光信號不能相互混 疊，否則就無法準(zhǔn)確區(qū)分出擾動信號的來源，因此當(dāng)防區(qū)數(shù)量較大時(shí)所需的纖芯數(shù)量會較 大。為了克服這個(gè)問題，本例復(fù)用纖芯的結(jié)構(gòu)采用每個(gè)防區(qū)一根光源傳輸纖芯，如圖12所示，其復(fù)用纖芯的結(jié)構(gòu)是光源由光 纖接適配器I，適配器I輸出再接對應(yīng)防區(qū)數(shù)量個(gè)適配器II、適配器III···，每個(gè)適配器分別 接本防區(qū)的兩個(gè)光纖干涉儀，如防區(qū)I的光纖干涉儀I、光纖干涉儀II，防區(qū)II的光纖干涉 儀III、光纖干涉儀IV等，這些光纖干涉儀的輸出一并接光纜接頭盒，最后再由光纜接至探 測器陣列；光源模塊發(fā)出的光用一根光纖傳輸至第一個(gè)防區(qū)時(shí)，由適配器I分束為多束光， 數(shù)量與防區(qū)數(shù)相同；每一束光到達(dá)對應(yīng)防區(qū)時(shí)，由適配器再分束為多束光，分別進(jìn)入該防區(qū) 內(nèi)各光纖干涉儀。此方案在光源輸出端及到達(dá)各防區(qū)之前進(jìn)行了光路的復(fù)用，可減少使用 纖芯數(shù)量。在傳感光路區(qū)域內(nèi)，若存在入侵?jǐn)_動時(shí)，會引起兩傳感臂之間的相位差發(fā)生變化， 進(jìn)而形成干涉信號，通過信號處理器對干涉信號進(jìn)行分析，對保護(hù)區(qū)域邊界可疑擾動事件 特征進(jìn)行判別，如果信號特征符合入侵行為特征模式時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警，如果信號特征和入 侵行為特征模式不相符時(shí)，系統(tǒng)不予報(bào)警，以此系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)對區(qū)域入侵事件的探測而且 有效降低了虛警率。本例經(jīng)多次試驗(yàn)，通過在保護(hù)區(qū)域的邊界上布設(shè)的振動敏感光纖干涉儀能夠?qū)崿F(xiàn) 對邊界任何擾動行為的探測，加上在時(shí)間和空間上綜合判斷所拾取的擾動行為是否具有入 侵特征，極大程度上降低了偶發(fā)事件導(dǎo)致的系統(tǒng)虛警率，如果具有入侵特征則系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào) 警，同時(shí)給出入侵事件發(fā)生的防區(qū)位置信息，如果和其它設(shè)備聯(lián)動時(shí)提供驅(qū)動信號，完成對 其它設(shè)備的信號傳輸。
權(quán)利要求
一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法，其特征是按照保護(hù)區(qū)域大小和對入侵報(bào)警位置信息精度要求不同，由光纖干涉儀在保護(hù)區(qū)域的邊界布設(shè)一個(gè)或多個(gè)防區(qū)，并對保護(hù)區(qū)域形成至少一個(gè)完整的包圍，多個(gè)防區(qū)經(jīng)過串聯(lián)或者并聯(lián)同樣構(gòu)成對保護(hù)區(qū)域的一個(gè)完整包圍；光源發(fā)出的光經(jīng)過傳輸光路到達(dá)光路適配器，由光路適配器分束后分成多路，分別對應(yīng)于多個(gè)防區(qū)；在每一個(gè)防區(qū)內(nèi)，都有平行于邊界的一道或以上的防線，該多道防線在縱深上有間隔隔開，每道防線由一路光纖干涉儀組成；檢測每個(gè)防區(qū)光纖干涉儀兩臂內(nèi)傳輸?shù)墓庑盘栂辔徊钪?，對保護(hù)區(qū)域邊界可疑擾動事件特征進(jìn)行判別，信號特征符合入侵行為特征模式時(shí)系統(tǒng)判定振動信號的位置并產(chǎn)生報(bào)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法，其特征是在每個(gè)防 區(qū)內(nèi)布設(shè)一道以上的光纖干涉儀構(gòu)成多道防線；當(dāng)布設(shè)多道防線時(shí)，固定的某一道或者幾 道防線探測到有疑似入侵的振動信號產(chǎn)生時(shí)，激發(fā)系統(tǒng)到一個(gè)警戒狀態(tài)，在系統(tǒng)處于警戒 狀態(tài)的一段時(shí)間內(nèi)，根據(jù)其它防線的信號探測情況系統(tǒng)做出是否報(bào)警的判決。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法，其特征是還在時(shí)間 上設(shè)定一定長度的警戒狀態(tài)延續(xù)時(shí)間，當(dāng)系統(tǒng)在警戒狀態(tài)延續(xù)時(shí)間內(nèi)傳感光路探測到符合 入侵行為特征模式的信號發(fā)生，系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法，其特征是所述多個(gè) 防區(qū)的串聯(lián)是指相鄰防區(qū)之間沒有重疊的部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法，其特征是所述多個(gè) 防區(qū)并聯(lián)是指多個(gè)防區(qū)有一定的重疊，空間相鄰防區(qū)在具有一定重疊的同時(shí)在沿邊界方向 上有一定的延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法，其特征是所述光纖 干涉儀為邁克爾遜干涉儀或馬赫曾德干涉儀或邁克爾遜干涉儀和馬赫曾德干涉儀的混合 使用方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法，其特征是所述光纖 干涉儀在保護(hù)區(qū)域邊界僅為一個(gè)防區(qū)時(shí)為邁克爾遜干涉儀或馬赫曾德干涉儀或邁克爾遜 干涉儀和馬赫曾德干涉儀的混合使用方式或塞格納克干涉儀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法，其特征是在每個(gè)防 區(qū)內(nèi)，每個(gè)光纖干涉儀的光纖干涉儀的傳感臂I (4)、光纖干涉儀的傳感臂11(5)在一根光 纜內(nèi)的相同或者不同的束管內(nèi)；或?qū)⒐饫w干涉儀兩臂設(shè)置在不同的光纜內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法，其特征是所述光纖 干涉儀的傳感臂I (4)、光纖干涉儀的傳感臂11(5)在空間上為相鄰或者交叉或者有一定程 度的分離；相鄰是并排形式或者雙絞線形式；交叉是兩根光纜交織構(gòu)成漁網(wǎng)狀網(wǎng)眼的結(jié)構(gòu) 形式；有一定程度分離是指兩根光纜并行布設(shè)，兩根光纜之間存在有一個(gè)距離間隔的布設(shè) 方式。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法，其特征是所述光 纖干涉儀的傳感臂I (4)、光纖干涉儀的傳感臂11(5)的每個(gè)干涉儀光路是直線型或弧線型 布設(shè)或者是S型曲線布設(shè)或螺旋線型曲線布設(shè)或上述幾種的混和形式。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法，其特征是在每個(gè) 防區(qū)內(nèi)，多道光纖干涉儀布設(shè)時(shí)傳感子纜是全段敏感的，從母纜(1)中分出光纖干涉儀(2)布設(shè)，而后進(jìn)入母纜1內(nèi)由傳輸光纖3傳回；或是在傳感子纜內(nèi)經(jīng)過一定距離傳輸后再開 始設(shè)置光纖干涉儀；多道光纖干涉儀布設(shè)時(shí)可以將一道光纖干涉儀設(shè)置在傳輸母纜內(nèi)，從 母纜(1)中分出光纖干涉儀(2)布設(shè)，而后進(jìn)入母纜1經(jīng)傳輸光纖(3)傳回；或每道防線均 對應(yīng)于一根傳感子纜，從母纜(1)中分出光纖干涉儀(2)布設(shè)，而后進(jìn)入母纜1經(jīng)傳輸光纖 ⑶傳回。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法，其特征是所述多 道防線的布設(shè)方式是在邊界縱深方向上，分別布設(shè)多道光纖干涉儀；多道光纖干涉儀分別 布設(shè)在邊界的兩側(cè)和邊界上；在邊界的內(nèi)側(cè)布設(shè)在地面下或者直接裸露在地面上，在邊界 的外側(cè)布設(shè)在地面下；在邊界上視邊界的類型和特征而定，如邊界為柵欄，則沿著柵欄的橫 帶板布設(shè)并固定；如邊界為鐵絲網(wǎng)，則固定在鐵絲網(wǎng)上，在鐵絲網(wǎng)兩側(cè)則埋設(shè)在鐵絲網(wǎng)下方 地面下；如邊界由圍墻組成時(shí)，在圍墻的內(nèi)外兩側(cè)和圍墻墻體上，分別布設(shè)一道或多道光纖 干涉儀，其中圍墻內(nèi)外光路是埋設(shè)在地面下或者直接裸露在地面上，墻體上的光纖干涉儀 是在墻體刻槽埋設(shè)在墻體內(nèi)，或在建筑墻時(shí)埋設(shè)在墻體內(nèi)，或采用線卡釘直接釘在墻體表 面，或采用捆扎的方式將光纖干涉儀捆扎在鐵絲網(wǎng)上，或混合采用上述幾種固定方式。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法，其特征是對區(qū)域 出入口單獨(dú)配置防區(qū)，并且在人員正常出入時(shí)配備遙控或密碼開關(guān)，對出入口防區(qū)實(shí)施開 啟關(guān)閉的方法。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法，其特征是采用每 個(gè)防區(qū)一根光源傳輸纖芯，當(dāng)光源發(fā)出的光到達(dá)防區(qū)后再經(jīng)過一個(gè)對應(yīng)于防線數(shù)量的分束 器分束，在光源輸出端進(jìn)行了光路的復(fù)用。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法，其特征是采用波 長復(fù)用的形式，把寬譜光源經(jīng)過梳狀濾波后形成多個(gè)不同的波長光或者多個(gè)不同波長的窄 帶光源所發(fā)出的光耦合進(jìn)一根纖芯，然后在進(jìn)入防區(qū)I時(shí)再經(jīng)過解波分復(fù)用器把不同的波 長分開，分別進(jìn)入不同的防區(qū)，不同防區(qū)的相同防線位置的信號光再次耦合進(jìn)同一根光纖， 經(jīng)過傳輸光路傳回系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備后分別經(jīng)過若干個(gè)解波分復(fù)用器進(jìn)行解復(fù)用。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法，其特征是還在時(shí) 間上設(shè)定一定長度的警戒狀態(tài)延續(xù)時(shí)間，系統(tǒng)在警戒狀態(tài)延續(xù)時(shí)間內(nèi)傳感光路探測到符合 入侵行為特征的信號模式發(fā)生，系統(tǒng)報(bào)警。全文摘要
本發(fā)明是一種基于光纖干涉儀的區(qū)域防入侵方法。它是按照保護(hù)區(qū)域大小和對入侵報(bào)警位置信息精度要求不同，由光纖干涉儀在保護(hù)區(qū)域的邊界布設(shè)一個(gè)或多個(gè)防區(qū)，對保護(hù)區(qū)域形成至少一個(gè)完整的包圍，多個(gè)防區(qū)經(jīng)過串聯(lián)或者并聯(lián)同樣構(gòu)成對保護(hù)區(qū)域的一個(gè)完整包圍；光源發(fā)出的光經(jīng)過傳輸光路到達(dá)光路適配器，由光路適配器分束后分成多路，分別對應(yīng)于多個(gè)防區(qū)；在每一個(gè)防區(qū)內(nèi)，都有平行于邊界的一道或以上的防線，該多道防線在縱深上有間隔隔開，每道防線由一路光纖干涉儀組成；檢測每個(gè)防區(qū)光纖干涉儀兩臂內(nèi)傳輸?shù)墓庑盘栂辔徊钪?，對保護(hù)區(qū)域邊界可疑擾動事件特征進(jìn)行判別，信號特征符合入侵行為特征模式時(shí)系統(tǒng)判定振動信號的位置并產(chǎn)生報(bào)警。
文檔編號G01D5/26GK101901531SQ20091020325
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月31日
發(fā)明者丁樹義, 劉偉, 劉素杰, 崔海龍, 張欣, 張金權(quán), 楊文明, 焦書浩, 王小軍, 王飛, 田野, 郭戈 申請人:中國石油天然氣管道局