[实用新型]一种基于模间干涉原理的光纤周界安防系统

说明书

技术领域

本实用新型是一种应用于军事机构、政府部门、机场、油库、银行、博物馆等重要设施区域安全防范的基于模间干涉原理的光纤周界安防系统，涉及机械振动的测量、冲击的测量、光学的系统和管道系统技术领域。

背景技术

周界安防技术自问世以来通常被用来防护军事设施和政府机构，早期的技术由于价格昂贵，并没有进入商业市场。随着电子信息技术和计算机技术的飞速发展，周界安全防范技术也有了突飞猛进的发展，目前商业上应用较广的有红外对射、数字微波、振动电缆、振动光缆、智能视频等。对于较小的防护对象，应用较多的是红外对射技术、激光对射等价格较低廉的技术，技术的要求也校对。对于大型的防范对象，这些技术由于技术本身的问题，都存在环境适应性差，误报多等问题，另外这些技术也受到围界形状的限制，对于不规则的区域无法应用。除此之外，对于在油气站场、军火库等易燃易爆环境场所，这些技术更是无法应用。

振动光缆技术，由于光纤本质安全性、传输距离长、价格低廉等等优点，振动光缆技术被广泛的应用在机场、核电站等大型区域的周界防护，也被广泛应用到防护油库、军火库等这类对防爆等级要求高的地方。当前，国内常用的光纤周界安防技术大多都是基于Mach-Zender干涉的光纤干涉构成的系统。例如中国授权专利ZL.200410020046.6。这个技术可实现入侵事件的定位，定位原理是利用顺反两个方向传播的光通过同一位置的时间差进行定位。但是，由于光纤中光的传播速度高达2.0×108m/s，因此定位精度与采用率有着直接的关系。例如采用10M采样，折算的理论定位精度大于20米，采用1M采样定位精度将为200米。在实际应用中，由于两个方向时间差计算的方法问题，其定位误差将远大于实际值。在加上受到偏振衰落的影响，会造成系统测试性能的不稳定，对事件报警和识别带来很大的难度。因此系统在实际应用中，实际获得的定位重复性很差，常在数千米范围内偏移。同时该技术中数十千米的光缆只是一个传感器，各个区域的扰动同时作用，无法进行多事件定位，这样就造成了各个防区的信号互相干扰，无法将背景噪声和入侵信号区分，造成系统在普适噪声条件下的失敏。

针对现有问题，本发明提出了一种基于模间干涉原理的防区式多模光纤周界安防技术，该技术成本低廉，可以广泛应用于区域安全防范和油气管道、铁路、公路等长距离线状结构的安全防范。

实用新型内容

本实用新型的目的是射6一种系统报警准确率高、误报率低、防雷、防爆、环境适应性好、不受雨雾及烟尘影响的基于模间干涉原理的光纤周界安防方法和系统。

本实用新型基于模间干涉原理的防区式光纤周界安防技术，通过对模间干涉模斑的变化进行特征分析，实现振动事件的准确识别；通过对光纤的分防区设置，实现对外界入侵空间位置的细分；通过“引导光缆+传感光缆+引导光缆”的模式，实现全光纤防护布设，无需防雷接地，尤其适用于易燃易爆等场所的使用。同时系统可以适用于各种形状的周界防护，克服了其他技术对不规则区域无法使用的问题。

该光纤周界安防系统基于多模光纤的模间干涉原理，利用多模光纤构成微振动传感器，敷设于重要设施区域的围墙上或地面下，当有入侵者翻越重要设施区域时，系统会检测出入侵者所产生的振动信号，随即报警（见图1）。

基于模间干涉原理的光纤周界安防系统的构成如如图2所示。本系统由振动传感光缆1、引导光缆3、中心控制单元4和系统主机5部分组成。其中中心控制单元4和系统主机5放置在监控中心内。重要设施区域分设为多个防区，每个防区的周界敷设的振动传感光缆1两端分别由双芯单模引导光缆3和中心控制单元4相连接，防区首段6和防区末端7安装光纤熔接盒2；分别连接双芯单模引导光缆3连接光源输出8和光信号接收9。中心控制单元4的输出接系统主机5。

当有人员从围墙上方攀爬侵入时，入侵者触碰到了振动传感光缆1，引起光缆的振动，对光纤产生应力应变，从而影响到光纤中光波的传输特性（如：光波的偏振、散射以及相位）发生变化，通过检测光波传输特性的变化即可检测出外部振动信号。振动信号通过引导光缆3传输到中心控制单元4进行分析和处理，判断是否是侵入事件。如果判断是侵入事件，将报警信息传入到控制室的系统主机5，并发出报警信号，亮起声光报警信号灯，使值班人员能够及时查看和阻止外部人员侵入，为防区提供有力的安全保障。

所述中心控制单元4是由多个报警处理单元组成（见图3），每个报警处理单元对应一个防区，由引导光缆与前端传感光缆相连接；