專利名稱：基于時域包絡(luò)分析的光纖光柵周界入侵報警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
基于時域包絡(luò)分析的光纖光柵周界入侵報警系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及周界安防領(lǐng)域，具體是指一種基于時域包絡(luò)分析的光纖光柵周界 入侵報警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]周界安防是指在重要區(qū)域，如國防邊境、軍事基地、政府要害部門、油庫煤田、核能 電站、太陽能電站、電廠變電站、銀行、監(jiān)獄、博物館、機(jī)場、港口、別墅小區(qū)、數(shù)據(jù)中心、水處 理廠、化工廠、學(xué)校以及其他重大基礎(chǔ)設(shè)施等，為阻止非法的入侵破壞活動，沿場所周界形 成安全防范；確保防區(qū)內(nèi)人員、財產(chǎn)等處于保護(hù)和控制之中，對于進(jìn)出防區(qū)的行為進(jìn)行限 制，一旦目標(biāo)由被禁止通過的區(qū)段進(jìn)出防區(qū)時，能夠被及時發(fā)現(xiàn)、并準(zhǔn)確提示事件發(fā)生的具 體區(qū)位；必要時可對目標(biāo)實施有限度的警示或打擊。[0003]現(xiàn)有的光纖光柵周界入侵報警系統(tǒng)(CN101840615)主要是通過振動幅度的大小來 判斷是否報警，無法辨別入侵行為和根據(jù)入侵行為進(jìn)行相應(yīng)等級的報警。同時光纖周界入 侵系統(tǒng)(CN101556724A)存在定位不準(zhǔn)，誤報率較高等缺陷。實用新型內(nèi)容[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種靈敏度高， 系統(tǒng)報警性能好，并且誤報率較低的基于時域包絡(luò)分析的光纖光柵周界入侵報警系統(tǒng)。[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是[0006]提供一種基于時域包絡(luò)分析的光纖光柵周界入侵行為識別方法，包括以下步驟[0007]接收經(jīng)光纖光柵解調(diào)儀解調(diào)的外界振動信號；[0008]當(dāng)振動信號的波動與預(yù)設(shè)平均值相差特定值時，截取固定時間長度的信號；[0009]對所截取的信號進(jìn)行預(yù)處理，以降低系統(tǒng)噪聲對系統(tǒng)的影響；[0010]對經(jīng)過預(yù)處理后的信號利用Hilbert變換求取時域包絡(luò)信號；[0011]對時域包絡(luò)信號進(jìn)行分幀，并對每幀的時域包絡(luò)信號進(jìn)行特征參量提取；[0012]根據(jù)特征參量的值以及預(yù)先設(shè)定的特征參數(shù)閾值進(jìn)行振動行為的模式識別；[0013]若特征參量的值滿足預(yù)先設(shè)置的報警條件，生成報警信息并發(fā)送給聯(lián)動設(shè)備。[0014]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的另一技術(shù)方案是[0015]提供一種基于時域包絡(luò)分析的光纖光柵周界入侵行為識別系統(tǒng)，包括[0016]接收模塊，用于接收經(jīng)光纖光柵解調(diào)儀解調(diào)的外界振動信號；[0017]信號截取模塊，用于當(dāng)振動信號的波動與預(yù)設(shè)平均值相差特定值時，截取固定時 間長度的信號；[0018]預(yù)處理模塊，用于對所截取的信號進(jìn)行預(yù)處理，以降低系統(tǒng)噪聲對系統(tǒng)的影響；[0019]Hilbert變換模塊，用于對經(jīng)過預(yù)處理后的信號利用Hilbert變換求取時域包絡(luò)信號;[0020]特征參量提取模塊，用于對時域包絡(luò)信號進(jìn)行分幀，并對每幀的時域包絡(luò)信號進(jìn)行特征參量提?。荒Ｊ阶R別模塊，用于根據(jù)特征參量的值以及預(yù)先設(shè)定的特征參數(shù)閾值進(jìn)行振動行為的模式識別；報警生成和發(fā)送模塊，用于在特征參量的值滿足預(yù)先設(shè)置的報警條件時，生成報警信息并發(fā)送給聯(lián)動設(shè)備。本實用新型所述的識別系統(tǒng)中，所述信號截取模塊具體用于采用滑動時間窗技術(shù)進(jìn)行分中貞。本實用新型所述的識別系統(tǒng)中，所述特征參量包括能量因子、能量變化率、Lipschitz常數(shù)、裕度系數(shù)和峭度系數(shù)。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的第三技術(shù)方案是提供一種基于時域包絡(luò)分析的光纖光柵周界入侵報警系統(tǒng)，包括光纖光柵振動探測光纜，其包括多個串聯(lián)的光纖光柵振動探測器；傳導(dǎo)設(shè)備，與所述光纖光柵振動探測光纜連接，包括光信號傳輸光纜和振動傳導(dǎo)設(shè)備；解調(diào)設(shè)備，與所述傳導(dǎo)設(shè)備連接；基于時域包絡(luò)分析識別周界入侵信號的信號分析處理設(shè)備，其通過網(wǎng)絡(luò)與所述解調(diào)設(shè)備連接，并生成和輸出報警信號給聯(lián)動設(shè)備；聯(lián)動設(shè)備，與所述信號分析處理設(shè)備連接，用于接收和響應(yīng)所述信號分析處理設(shè)備輸出的報警信號。本實用新型所述的系統(tǒng)中，所述聯(lián)動設(shè)備包括聲光報警器和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。本實用新型所述的系統(tǒng)中，所述解調(diào)設(shè)備為光纖光柵解調(diào)儀。本實用新型產(chǎn)生的有益效果是本實用新型光纖光柵周界入侵報警系統(tǒng)中的信號分析處理設(shè)備通過對接收到的經(jīng)解調(diào)后的周界入侵信號進(jìn)行時域包絡(luò)分析處理并進(jìn)行模式識別，生成報警信息并發(fā)送給聯(lián)動設(shè)備，本實用新型的光纖光柵周界入侵報警系統(tǒng)靈敏度高，抗環(huán)境能力強(qiáng)，系統(tǒng)報警性能好，誤報率低。

下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是本實用新型實施例基于時域包絡(luò)分析的光纖光柵周界入侵行為識別方法的流程圖；圖2A是本實用新型實施例某次實測的人為入侵引起的振動信號的時域波形圖；圖2B是本實用新型實施例某次實測的風(fēng)雨環(huán)境引起的振動信號的時域波形圖；圖2C是本實用新型實施例某次實測的風(fēng)雨環(huán)境下人為入侵引起的振動信號的時域波形圖；圖3A是本實用新型實施例提取的某次實測的人為入侵引起的振動信號的時域包絡(luò)波形圖；圖3B是本實用新型實施例提取的某次實測的人為入侵引起的振動信號的能量因子的時域波形圖；圖3C是本實用新型實施例提取的某次實測的人為入侵引起的振動信號的能量變化率的時域波形圖；[0043]圖3D是本實用新型實施例提取的某次實測的人為入侵引起的振動信號的裕度系 數(shù)時域波形圖；[0044]圖3E是本實用新型實施例提取的某次實測的人為入侵引起的振動信號的 Lipschitz常數(shù)時域波形圖；[0045]圖3F是本實用新型實施例提取的某次實測的人為入侵引起的振動信號的峭度系 數(shù)時域波形圖；[0046]圖4A是本實用新型實施例提取的某次實測的風(fēng)雨環(huán)境引起的振動信號的時域包 絡(luò)信號圖；[0047]圖4B是本實用新型實施例提取的某次實測的風(fēng)雨環(huán)境引起的振動信號的能量因 子的時域波形圖；[0048]圖4C是本實用新型實施例提取的某次實測的風(fēng)雨環(huán)境引起的振動信號的能量變 化率的時域波形圖；[0049]圖4D是本實用新型實施例提取的某次實測的風(fēng)雨環(huán)境引起的振動信號的裕度系 數(shù)時域波形圖；[0050]圖4E是本實用新型實施例提取的某次實測的風(fēng)雨環(huán)境引起的振動信號的 Lipschitz常數(shù)時域波形圖；[0051]圖4F是本實用新型實施例提取的某次實測的風(fēng)雨環(huán)境引起的振動信號的峭度系 數(shù)時域波形圖；[0052]圖5A是本實用新型實施例提取的某次實測的風(fēng)雨環(huán)境下人為入侵引起的振動信 號的時域包絡(luò)信號圖；[0053]圖5B是本實用新型實施例提取的某次實測的風(fēng)雨環(huán)境下人為入侵引起的振動信 號的能量因子的時域波形圖；[0054]圖5C是本實用新型實施例提取的某次實測的風(fēng)雨環(huán)境下人為入侵引起的振動信 號的能量變化率的時域波形圖；[0055]圖是本實用新型實施例提取的某次實測的風(fēng)雨環(huán)境下人為入侵引起的振動信 號的裕度系數(shù)時域波形圖；[0056]圖5E是本實用新型實施例提取的某次實測的風(fēng)雨環(huán)境下人為入侵引起的振動信 號的Lipschitz常數(shù)時域波形圖；[0057]圖5F是本實用新型實施例提取的某次實測的風(fēng)雨環(huán)境下人為入侵引起的振動信 號的峭度系數(shù)時域波形圖；[0058]圖6是本實用新型實施例基于時域包絡(luò)分析的光纖光柵周界入侵行為識別系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)不意圖；[0059]圖7是本實用新型實施例基于時域包絡(luò)分析的光纖光柵周界入侵報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 示意圖。
具體實施方式
[0060]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖1所示，本實用新型實施例基于時域包絡(luò)分析的光纖光柵周界入侵行為識別方法，主要由光纖光柵周界入侵行為識別系統(tǒng)來完成，包括以下步驟S101、識別系統(tǒng)接收經(jīng)光纖光柵解調(diào)儀解調(diào)的外界振動信號，在本實用新型的一個實施例中，識別系統(tǒng)所接收的振動信號為實測的人為入侵行為光纖光柵振動信號、風(fēng)雨環(huán)境的振動信號和風(fēng)雨環(huán)境下入侵行為所引起的振動信號，其時域波形分別如圖2A、2B和2C所示。S102、當(dāng)振動信號的波動與預(yù)設(shè)平均值相差特定值時，識別系統(tǒng)截取固定時間長度的信號。S103、識別系統(tǒng)對所截取的信號進(jìn)行預(yù)處理，以降低系統(tǒng)噪聲對系統(tǒng)的影響；主要為根據(jù)截取的數(shù)據(jù)，去除信號平均量，降低系統(tǒng)噪聲對系統(tǒng)信噪比的影響。減少系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的時間，提高系統(tǒng)運(yùn)算效率。去除信號的直流量，因振動信號的非線性，非平穩(wěn)，預(yù)處理的目的盡可能地濾除噪聲排除干擾，例如環(huán)境溫度的變化引起的干擾。S104、對經(jīng)過預(yù)處理后的信號利用Hilbert (希爾伯特)變換求取時域包絡(luò)信號，還可作特征圖。如圖3A、4A和5A所示，分別為提取的人為入侵行為、風(fēng)雨環(huán)境以及風(fēng)雨環(huán)境下的入侵行為所引起的振動信號的包絡(luò)信號。S105、對時域包絡(luò)信號進(jìn)行分幀，并對每幀的時域包絡(luò)信號進(jìn)行特征參量提?。辉诒緦嵱眯滦偷囊粋€實施例中，對時域包絡(luò)信號進(jìn)行分幀具體為采用滑動時間窗技術(shù)進(jìn)行分幀。根據(jù)提取的人為入侵行為、風(fēng)雨環(huán)境以及風(fēng)雨環(huán)境下的入侵行為引起的振動信號包絡(luò)信號，獲得在不同入侵行為下的特征參量，如圖3B-3F、圖4B-4F和圖5B-5F所 其中特征參量包括能量因子、能量變化率、Lipschitz常數(shù)、裕度系數(shù)和峭度系數(shù)等特征參量。這些時域上的參量從不同層面反映了包絡(luò)的性質(zhì)和特征，從一定程度上反映了不同行為引起振動模式的區(qū)別。特征參量定義如下(I)能量因子定義為能量和能量平均值的比值，反應(yīng)能量的變化。(2)能量變化率單位時間內(nèi)的能量。其反應(yīng)了能量變化的程度。(3)峭度(Kurtosis) K是反映振動信號分布特性的數(shù)值統(tǒng)計量，是歸一化的4階
中心矩。
權(quán)利要求1.一種基于時域包絡(luò)分析的光纖光柵周界入侵報警系統(tǒng)，其特征在于，包括 光纖光柵振動探測光纜，其包括多個串聯(lián)的光纖光柵振動探測器； 傳導(dǎo)設(shè)備，與所述光纖光柵振動探測光纜連接，包括光信號傳輸光纜和振動傳導(dǎo)設(shè)備; 解調(diào)設(shè)備，與所述傳導(dǎo)設(shè)備連接； 基于時域包絡(luò)分析識別周界入侵信號的信號分析處理設(shè)備，其通過網(wǎng)絡(luò)與所述解調(diào)設(shè)備連接，并生成和輸出報警信號給聯(lián)動設(shè)備； 聯(lián)動設(shè)備，與所述信號分析處理設(shè)備連接，用于接收和響應(yīng)所述信號分析處理設(shè)備輸出的報警信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述聯(lián)動設(shè)備包括聲光報警器和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述解調(diào)設(shè)備為光纖光柵解調(diào)儀。
專利摘要本實用新型公開了一種基于時域包絡(luò)分析的光纖光柵周界入侵報警系統(tǒng)，其包括光纖光柵振動探測光纜，其包括多個串聯(lián)的光纖光柵振動探測器；傳導(dǎo)設(shè)備，與光纖光柵振動探測光纜連接，包括光信號傳輸光纜和振動傳導(dǎo)設(shè)備；解調(diào)設(shè)備，與傳導(dǎo)設(shè)備連接；基于時域包絡(luò)分析識別周界入侵信號的信號分析處理設(shè)備，其通過網(wǎng)絡(luò)與解調(diào)設(shè)備連接，并生成和輸出報警信號給聯(lián)動設(shè)備；聯(lián)動設(shè)備，與信號分析處理設(shè)備連接，用于接收和響應(yīng)信號分析處理設(shè)備輸出的報警信號。本實用新型識別周界入侵行為的靈敏度高，抗環(huán)境能力強(qiáng)，系統(tǒng)報警性能好，誤報率低。
文檔編號G08B13/02GK202871003SQ20122056596
公開日2013年4月10日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者劉軍榮, 閆奇眾, 董雷, 印新達(dá) 申請人:武漢理工光科股份有限公司