基于光纖傳感的城市管網(wǎng)防侵入報(bào)警系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體為涉及一種基于光纖傳感的城市管網(wǎng)防侵入報(bào)警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]城市市政安全設(shè)施中，有大量地下工程，包括八大管道(給排水、通訊、電力、燃?xì)狻?。這些地下公社設(shè)施和市政設(shè)備的安全，對(duì)于構(gòu)建和平城市具有重大意義。長(zhǎng)期以來(lái)，城市安全建設(shè)存在“重地上輕地下”不足，由此帶來(lái)安全隱患。例如多處城市內(nèi)澇造成地下井蓋遺失傷及人員安全；多地電纜溝長(zhǎng)期非法人員侵入，盜竊電力線纜等。
[0003]近年來(lái)，在各地廣泛開展的智慧城市建設(shè)中，一種基于光纖的振動(dòng)探測(cè)技術(shù)逐步被應(yīng)用于地下設(shè)施的安全監(jiān)控。
[0004]該技術(shù)利用光纖傳感技術(shù)能夠?qū)饫w鋪設(shè)區(qū)域環(huán)境振動(dòng)實(shí)現(xiàn)傳感并定位的原理。通過(guò)鋪設(shè)于城市地下管道(溝渠)的傳感光纖(光纜)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)距離地下管道(溝渠)及設(shè)施的安全監(jiān)控。
[0005]對(duì)于城市市政地下設(shè)施而言，最重要的安全監(jiān)控應(yīng)集中在各種地下設(shè)施的地面開口，通過(guò)監(jiān)控井蓋的非法和意外開啟，來(lái)監(jiān)測(cè)人員的非法進(jìn)入、防止井蓋遺失造成的區(qū)安全隱患。因此，如何實(shí)現(xiàn)地下設(shè)施的安全監(jiān)控，最主要的環(huán)節(jié)是實(shí)現(xiàn)對(duì)各種井蓋口的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)監(jiān)控。為此，本設(shè)計(jì)方案提出了一種全新的井蓋監(jiān)控技術(shù)，與光纖振動(dòng)傳感技術(shù)相結(jié)合，由此構(gòu)建適用于城市地下設(shè)施安全管控的長(zhǎng)距離監(jiān)控系統(tǒng)。
[0006]維護(hù)市政基礎(chǔ)設(shè)施的安全是社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的一個(gè)基本要求。對(duì)通信光纖(包括海底光纖)、高壓電網(wǎng)、電纜溝等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行安全監(jiān)控，不僅使這些設(shè)施實(shí)現(xiàn)技術(shù)性功能的保障，更是避免造成重大經(jīng)濟(jì)損失、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展的有效手段。特別是隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，呈現(xiàn)出區(qū)域分布廣、復(fù)雜程度高、重要性進(jìn)一步提高的新特點(diǎn)，這就使得基礎(chǔ)設(shè)施受到危害的范圍、頻率也隨之增加，安全監(jiān)控的難度、重要性也相應(yīng)增加。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅中國(guó)每年因外界破壞而造成的管道泄漏或爆炸上千余次，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)幾億元。由此帶來(lái)的環(huán)境污染、商業(yè)信用等損失更是難以估量。
[0007]為了維護(hù)干線的完整性，防止第三方破壞，直接負(fù)責(zé)管道、電網(wǎng)、通信網(wǎng)等運(yùn)營(yíng)部門已經(jīng)投入了巨大的人力和財(cái)力。各級(jí)政府和社會(huì)各界也非常關(guān)注，從專項(xiàng)立法到具體防范、輿論宣傳、專項(xiàng)治理等方面都做了大量的工作。國(guó)務(wù)院曾召開電視電話會(huì)議，部署開展輸油管道生產(chǎn)治安秩序?qū)ｍ?xiàng)行動(dòng)，公安部也加大了打擊盜油犯罪的力度，并收到了一定的成效。
[0008]各種管道運(yùn)輸安全監(jiān)測(cè)技術(shù)在這種強(qiáng)烈的市場(chǎng)需求中應(yīng)運(yùn)而生并不斷發(fā)展，目前已有的電纜溝監(jiān)控技術(shù)主要有“紅外對(duì)射技術(shù)”、“芯片GPS定位技術(shù)”等。由于長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)距離地下溝渠干線的監(jiān)控，以上技術(shù)設(shè)備容易受潮，受電磁干擾的影響且長(zhǎng)距離供電困難，因此，光纖監(jiān)控監(jiān)測(cè)技術(shù)成為了進(jìn)行電力、通訊等行業(yè)的安全監(jiān)測(cè)和預(yù)防人為破壞的主要技術(shù)手段。光纖監(jiān)控監(jiān)測(cè)技術(shù)以光纖傳感為基礎(chǔ)，通過(guò)分析光纖中傳輸?shù)墓獠ǖ奈锢硖卣鲄⒘?如強(qiáng)度(功率)、波長(zhǎng)、頻率、相位和偏振態(tài)等發(fā)生變化)，測(cè)量光參量的變化即“感知”外界信號(hào)的變化(這種“感知”實(shí)質(zhì)上是外界信號(hào)對(duì)光纖中傳播的光波實(shí)時(shí)調(diào)制)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控。以光纖作為監(jiān)測(cè)信息傳輸媒介，光纖本身不帶電，體積小，質(zhì)量輕，易彎曲，抗電磁干擾，抗輻射性能好，特別適合于易燃、易爆、空間受嚴(yán)格限制及旨電磁干擾等惡劣環(huán)境下使用。而且光纖定位監(jiān)測(cè)能夠?qū)ν{管道安全的各種行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、準(zhǔn)確定位和預(yù)警，“未雨綢繆”，給電纜溝及各管道維護(hù)者留出足夠時(shí)間來(lái)制止破壞或強(qiáng)化防范，徹底扭轉(zhuǎn)運(yùn)營(yíng)部門當(dāng)前這種被動(dòng)堵漏的不利局面，從根本上避免損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于光纖傳感的城市管網(wǎng)防侵入報(bào)警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)統(tǒng)可快速定位入侵的井蓋，以及對(duì)入侵的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)聽。
[0010]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種基于光纖傳感的城市管網(wǎng)防侵入報(bào)警系統(tǒng)，包括:
[0011]井蓋入侵報(bào)警分系統(tǒng)，包括與井蓋連接的振動(dòng)激勵(lì)組件、探測(cè)光纖以及監(jiān)控終端；當(dāng)井蓋被非法入侵時(shí)，振動(dòng)激勵(lì)組件被觸發(fā)，從而光纖傳感系統(tǒng)獲取信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)處理和計(jì)算傳輸給監(jiān)控終端；
[0012]電纜溝入侵報(bào)警分系統(tǒng)，包括設(shè)置于電纜溝內(nèi)部且用于感應(yīng)踩踏的感應(yīng)光纜或感應(yīng)激勵(lì)組件、探測(cè)光纖以及監(jiān)控終端；感應(yīng)光纜或感應(yīng)激勵(lì)組件被觸發(fā)，從而光纖傳感系統(tǒng)獲取信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)處理和計(jì)算傳輸給監(jiān)控終端；
[0013]電纜溝語(yǔ)音監(jiān)聽分系統(tǒng)，語(yǔ)音監(jiān)聽模塊監(jiān)測(cè)到的聲音通過(guò)傳輸光纖傳送至語(yǔ)音監(jiān)聽終端；
[0014]以及基于光纖的城市地下設(shè)施智能監(jiān)控系統(tǒng)軟件的處理端。
[0015]進(jìn)一步地，還包括:
[0016]基于光纖傳感的城市管網(wǎng)防侵入報(bào)警系統(tǒng)中各分系統(tǒng)，包括:信號(hào)檢測(cè)處理模塊、數(shù)據(jù)計(jì)算處理模塊、末端處理模塊、語(yǔ)音監(jiān)聽模塊以及監(jiān)控終端。信號(hào)檢測(cè)處理模塊通過(guò)探測(cè)光纖與末端處理模塊相連；振動(dòng)激勵(lì)組件、感應(yīng)激勵(lì)組件、語(yǔ)音監(jiān)聽模塊與探測(cè)光纖連接；信號(hào)檢測(cè)處理模塊依次與數(shù)據(jù)計(jì)算處理模塊連接；數(shù)據(jù)計(jì)算處理模塊與監(jiān)控終端、語(yǔ)音監(jiān)聽終端連接。其中:
[0017]信號(hào)檢測(cè)處理模塊包括:光源模塊、干涉模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、EDFA模塊、電源模塊。其中，
[0018]電源模塊給光源模塊供電；
[0019]光源模塊用于發(fā)出穩(wěn)定的光，并可根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行光功率控制、調(diào)制發(fā)送穩(wěn)定光源。穩(wěn)定光源選用寬譜光源，如超輻射發(fā)光二極管(SLD)激光器，或者窄譜的光源，如LD ;
[0020]EDFA模塊是一種對(duì)光信號(hào)放大的有源光器件，對(duì)光源模塊發(fā)出的光放大。
[0021]干涉模塊由光纖耦合器、延遲光纖組成，用于將光源模塊的光進(jìn)行分光、延時(shí)控制處理，生成具有一定相位差的兩路干涉光，并通過(guò)探測(cè)光纖向末端處理模塊進(jìn)行傳輸，同時(shí)接收末端處理模塊反射回來(lái)的帶有擾動(dòng)物理特征的光信號(hào)，經(jīng)逆向分光、延時(shí)控制處理，形成干涉信號(hào)光輸出；
[0022]光電轉(zhuǎn)換用于檢測(cè)經(jīng)過(guò)傳輸后的微弱信號(hào)，利用光電效應(yīng)把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并放大、整形、再生成原傳輸信號(hào)；
[0023]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于將輸出信號(hào)采集進(jìn)計(jì)算機(jī)。
[0024]數(shù)據(jù)計(jì)算處理模塊還包括:信號(hào)還原、擾動(dòng)定位。具體地，數(shù)據(jù)計(jì)算處理模塊將采集到的輸出信號(hào)進(jìn)行處理，將同一路信號(hào)分解為同一振動(dòng)對(duì)應(yīng)不同光路位置的兩路信號(hào)，比較兩路信號(hào)的頻譜特性，消去振動(dòng)信息對(duì)位置信息的干擾，從而獲得準(zhǔn)確的振動(dòng)位置信息；通過(guò)兩信號(hào)頻譜幅值比值的平均值獲得位置信息，消除了檢測(cè)信號(hào)不穩(wěn)定所造成的差異性，從而提尚定位準(zhǔn)確性。
[0025]末端處理模塊還包括:末端假線，電源模塊，相位載波調(diào)制，專用H)FA模塊。其中，
[0026]相位載波調(diào)制模塊由光纖耦合器、相位調(diào)制器、法拉第旋轉(zhuǎn)鏡、光纖延遲器連接組成；將振動(dòng)激勵(lì)組件產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)調(diào)制到不同的載波頻段上，通過(guò)分路器加兩段一定長(zhǎng)度差異的光纖(即末端假線)，并在兩路光纖上加載不同頻率的載波信號(hào)。兩段末端假線尾端加法拉第旋轉(zhuǎn)鏡用作光反饋。
[0027]以及，所述振動(dòng)激勵(lì)組件包括用于