專利名稱：一種光纖光柵周界防入侵系統(tǒng)及其報(bào)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖周界安防技術(shù)領(lǐng)域，涉及用于光纖光柵周界防入侵系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法與報(bào)警信號(hào)輸出流程。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著光纖光柵傳感技術(shù)的飛速發(fā)展，基于光纖布拉格光柵振動(dòng)傳感技術(shù)的周界安防系統(tǒng)正在被越來(lái)越多的用戶使用。光纖光柵周界安防系統(tǒng)采用光纖光柵振動(dòng)傳感器作為傳感單元，同時(shí)集成了高速光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)、高速光纖通信、實(shí)時(shí)視頻信息顯示、現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理及大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)；該光纖周界安防系統(tǒng)能夠在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)非法入侵行為的精確定址，更兼具現(xiàn)場(chǎng)無(wú)源防爆、耐候防雷、長(zhǎng)使用壽命、高靈敏度、安全可靠等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在工程應(yīng)用中收效良好，具有廣闊的市場(chǎng)前景。但正是由于光纖光柵傳感技術(shù)的高靈敏度優(yōu)勢(shì)，使得系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)中復(fù)雜的安裝環(huán)境下運(yùn)行時(shí)極易發(fā)生誤報(bào)，例如大風(fēng)、降雨、車(chē)輛運(yùn)行、軌道交通、小動(dòng)物活動(dòng)、海浪潮汐等因素都極易觸發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生誤報(bào)，進(jìn)而降低了系統(tǒng)的實(shí)際使用效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種光纖光柵周界防入侵系統(tǒng)及其報(bào)警方法，本發(fā)明靈敏度高，報(bào)警性能好，并且誤報(bào)率較低。一種光纖光柵周界防入侵系統(tǒng)，包括相連的現(xiàn)場(chǎng)光纖探測(cè)設(shè)備和控制設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)光纖探測(cè)設(shè)備包括復(fù)數(shù)路探測(cè)通道，每路探測(cè)通道包括級(jí)聯(lián)的光纖震動(dòng)探測(cè)器，控制設(shè)備包括相連的光纖光柵信號(hào)解調(diào)器和報(bào)警管理計(jì)算機(jī)，探測(cè)通道依次通過(guò)傳輸光纜、光纖終端盒與光纖光柵信號(hào)解調(diào)器相連。所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括可擴(kuò)展設(shè)備，可擴(kuò)展設(shè)備包括擴(kuò)展光纖光柵信號(hào)解調(diào)器和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，擴(kuò)展光纖光柵信號(hào)解調(diào)器與光纖光柵信號(hào)解調(diào)器相連，擴(kuò)展光纖光柵信號(hào)解調(diào)器還外接擴(kuò)展探測(cè)通道，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與報(bào)警管理計(jì)算機(jī)相連。所述的系統(tǒng)，可擴(kuò)展設(shè)備還包括硬盤(pán)錄像機(jī)，硬盤(pán)錄像機(jī)通過(guò)繼電器輸出板與報(bào)警管理計(jì)算機(jī)相連。所述的系統(tǒng)，每路探測(cè)通道均與光纖接續(xù)盒相連，復(fù)數(shù)個(gè)光纖接續(xù)盒級(jí)聯(lián)后接至傳輸光纜。一種光纖光柵周界防入侵系統(tǒng)的報(bào)警方法包括首先對(duì)光纖光柵波長(zhǎng)基準(zhǔn)值進(jìn)行更新；然后針對(duì)光纖光柵信號(hào)解調(diào)器接收到的波長(zhǎng)序列進(jìn)行時(shí)域處理，分辨光纖震動(dòng)探測(cè)器的運(yùn)行狀態(tài)，若所述探測(cè)器運(yùn)行狀態(tài)正常且捕捉到異常信號(hào)，則進(jìn)入預(yù)報(bào)警狀態(tài)；對(duì)預(yù)報(bào)警狀態(tài)下的異常信號(hào)的波長(zhǎng)信息進(jìn)行頻域分辨，保留有效的非法入侵行為信息，完成報(bào)警過(guò)程。所述的方法，對(duì)光纖光柵波長(zhǎng)基準(zhǔn)值進(jìn)行更新的方法為S11)解調(diào)儀表異常數(shù)據(jù)處理檢查光纖光柵信號(hào)解調(diào)器的儀表數(shù)據(jù)是否異常(當(dāng)波長(zhǎng)變化量超過(guò)400pm時(shí)稱為異常儀表數(shù)據(jù))，若有異常則通過(guò)報(bào)警管理計(jì)算機(jī)上的上位機(jī)軟件過(guò)濾掉這些異常數(shù)據(jù)并向儀表發(fā)送代表錯(cuò)誤的指令，儀表收到指令后根據(jù)指令所表達(dá)的錯(cuò)誤類(lèi)型進(jìn)行解調(diào)儀表自檢；S12)光纖光柵基準(zhǔn)波長(zhǎng)實(shí)時(shí)校準(zhǔn)若所述防入侵系統(tǒng)處于平穩(wěn)狀態(tài)下時(shí)，上位機(jī)軟件從光纖光柵信號(hào)解調(diào)器采集平穩(wěn)狀態(tài)下的N秒內(nèi)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行取均值運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果作為校準(zhǔn)后的基準(zhǔn)波長(zhǎng)；若所述防入侵系統(tǒng)處于報(bào)警狀態(tài)時(shí)，停止實(shí)時(shí)校準(zhǔn)過(guò)程；若超過(guò)固定的時(shí)間間隔T(圖4中的20s)，基準(zhǔn)波長(zhǎng)仍未得到校準(zhǔn)，則進(jìn)入下一步；S13)光纖光柵中心波長(zhǎng)強(qiáng)制校準(zhǔn)上位機(jī)軟件選取臨近時(shí)間段內(nèi)(臨近時(shí)間段的取值范圍為100秒)的波長(zhǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行取均值運(yùn)算，強(qiáng)制性更新波長(zhǎng)基準(zhǔn)值。所述的方法，對(duì)波長(zhǎng)序列進(jìn)行時(shí)域處理，分辨光纖震動(dòng)探測(cè)器的運(yùn)行狀態(tài)的方法包括S21)創(chuàng)建先進(jìn)先出型光纖光柵實(shí)時(shí)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)隊(duì)列；S22)創(chuàng)建先進(jìn)先出型時(shí)間片隊(duì)列，獲取一個(gè)時(shí)間片內(nèi)的光纖光柵特征波長(zhǎng)的變化信息，并寫(xiě)入實(shí)時(shí)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)隊(duì)列；S23)計(jì)算出波長(zhǎng)偏移值，如果波長(zhǎng)偏移值大于閾值(典型閾值為70pm)且小于最大偏移量(典型值為400pm)，進(jìn)入下一步；若波長(zhǎng)偏移值大于最大偏移量，則返回步驟S22， 獲取一個(gè)新時(shí)間片內(nèi)的光纖光柵特征波長(zhǎng)的變化信息；S24)若這個(gè)異常波長(zhǎng)偏移值所處的時(shí)間點(diǎn)是該時(shí)間片中第一個(gè)異常值，則將此時(shí)間片做上異常的標(biāo)記；S25)檢測(cè)時(shí)間片隊(duì)列是否已排滿，若已排滿則進(jìn)入下一步，否則返回步驟S22獲取一個(gè)新時(shí)間片內(nèi)的光纖光柵特征波長(zhǎng)的變化信息；S26)統(tǒng)計(jì)時(shí)間片隊(duì)列打上異常標(biāo)記的時(shí)間片數(shù)量，若滿足策略條件則保存當(dāng)前時(shí)間片隊(duì)列，保存實(shí)時(shí)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)隊(duì)列的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)進(jìn)入預(yù)報(bào)警狀態(tài)；否則返回步驟S21。所述的方法，對(duì)異常信號(hào)的波長(zhǎng)信息進(jìn)行頻域分辨完成報(bào)警過(guò)程的方法包括S31)輸入時(shí)域預(yù)報(bào)警時(shí)的光纖光柵實(shí)時(shí)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)隊(duì)列；S32)獲取由步驟SU)計(jì)算得到的每個(gè)光纖光柵的基準(zhǔn)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)；S33)計(jì)算實(shí)時(shí)波長(zhǎng)與纖光柵波長(zhǎng)基準(zhǔn)值之間的偏移量；
S34)利用快速傅立葉變換算法計(jì)算波長(zhǎng)偏移量的頻域幅度值，得到頻域的頻段；S35)計(jì)算整個(gè)頻段內(nèi)的波長(zhǎng)偏移量頻域幅度值的平均值Ptl ；S36)將頻段分成復(fù)數(shù)等份，計(jì)算每個(gè)等份內(nèi)的波長(zhǎng)偏移量頻域幅度值的平均值 Fi, i取值范圍不超過(guò)等份數(shù)；S37)判斷每等份內(nèi)的Fi與Ptl的大小關(guān)系，并將比較結(jié)果保存；S38)根據(jù)步驟S37得到的比較結(jié)果，判斷入侵種類(lèi)，若為無(wú)害入侵則屏蔽報(bào)警，否則進(jìn)行完成報(bào)警過(guò)程。所述的方法，步驟S21的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)隊(duì)列的長(zhǎng)度為2000 ；步驟S22的時(shí)間片隊(duì)列的長(zhǎng)度為10，每個(gè)時(shí)間片記錄300ms數(shù)據(jù)的異常狀況；步驟幻6的策略條件為大于等于6 個(gè)時(shí)間片隊(duì)列被標(biāo)記為異常，并且距上次報(bào)警時(shí)間間隔大于策略值(典型值為30秒)。所述的方法，步驟S34的頻域頻段的范圍為100Hz，步驟S36將頻段分成20等份； 在步驟S37中，若Fi彡P(guān)tl，則將該等份的頻段能量標(biāo)記為1，否則標(biāo)記為0，然后將標(biāo)記結(jié)果存入數(shù)組Q (i)中；步驟S38判斷入侵種類(lèi)的方法見(jiàn)下表1 表1波長(zhǎng)信號(hào)的模式識(shí)別判別標(biāo)準(zhǔn)
權(quán)利要求
1.一種光纖光柵周界防入侵系統(tǒng)，其特征在于包括相連的現(xiàn)場(chǎng)光纖探測(cè)設(shè)備和控制設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)光纖探測(cè)設(shè)備包括復(fù)數(shù)路探測(cè)通道，每路探測(cè)通道包括級(jí)聯(lián)的光纖震動(dòng)探測(cè)器， 控制設(shè)備包括相連的光纖光柵信號(hào)解調(diào)器和報(bào)警管理計(jì)算機(jī)，探測(cè)通道依次通過(guò)傳輸光纜、光纖終端盒與光纖光柵信號(hào)解調(diào)器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包括可擴(kuò)展設(shè)備，可擴(kuò)展設(shè)備包括擴(kuò)展光纖光柵信號(hào)解調(diào)器和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，擴(kuò)展光纖光柵信號(hào)解調(diào)器與光纖光柵信號(hào)解調(diào)器相連，擴(kuò)展光纖光柵信號(hào)解調(diào)器還外接擴(kuò)展探測(cè)通道，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與報(bào)警管理計(jì)算機(jī)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于可擴(kuò)展設(shè)備還包括硬盤(pán)錄像機(jī)，硬盤(pán)錄像機(jī)通過(guò)繼電器輸出板與報(bào)警管理計(jì)算機(jī)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于每路探測(cè)通道均與光纖接續(xù)盒相連，復(fù)數(shù)個(gè)光纖接續(xù)盒級(jí)聯(lián)后接至傳輸光纜。
5.一種光纖光柵周界防入侵系統(tǒng)的報(bào)警方法，其特征在于包括首先對(duì)光纖光柵波長(zhǎng)基準(zhǔn)值進(jìn)行更新；然后針對(duì)光纖光柵信號(hào)解調(diào)器接收到的波長(zhǎng)序列進(jìn)行時(shí)域處理，分辨光纖震動(dòng)探測(cè)器的運(yùn)行狀態(tài)，若所述探測(cè)器運(yùn)行狀態(tài)正常且捕捉到異常信號(hào)，則進(jìn)入預(yù)報(bào)警狀態(tài)；對(duì)預(yù)報(bào)警狀態(tài)下的異常信號(hào)的波長(zhǎng)信息進(jìn)行頻域分辨，保留有效的非法入侵行為信息，完成報(bào)警過(guò)程。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，對(duì)光纖光柵波長(zhǎng)基準(zhǔn)值進(jìn)行更新的方法為511)解調(diào)儀表異常數(shù)據(jù)處理檢查光纖光柵信號(hào)解調(diào)器的儀表數(shù)據(jù)是否異常，若有異常則通過(guò)報(bào)警管理計(jì)算機(jī)上的上位機(jī)軟件過(guò)濾掉這些異常數(shù)據(jù)并向儀表發(fā)送代表錯(cuò)誤的指令，儀表收到指令后根據(jù)指令所表達(dá)的錯(cuò)誤類(lèi)型進(jìn)行解調(diào)儀表自檢；512)光纖光柵基準(zhǔn)波長(zhǎng)實(shí)時(shí)校準(zhǔn)若所述防入侵系統(tǒng)處于平穩(wěn)狀態(tài)下時(shí)，上位機(jī)軟件從光纖光柵信號(hào)解調(diào)器采集平穩(wěn)狀態(tài)下的N秒內(nèi)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行取均值運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果作為校準(zhǔn)后的基準(zhǔn)波長(zhǎng)；若所述防入侵系統(tǒng)處于報(bào)警狀態(tài)時(shí)，停止實(shí)時(shí)校準(zhǔn)過(guò)程；若超過(guò)固定的時(shí)間間隔T，基準(zhǔn)波長(zhǎng)仍未得到校準(zhǔn)，則進(jìn)入下一步；513)光纖光柵中心波長(zhǎng)強(qiáng)制校準(zhǔn)上位機(jī)軟件選取臨近時(shí)間段內(nèi)的波長(zhǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行取均值運(yùn)算，強(qiáng)制性更新波長(zhǎng)基準(zhǔn)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，對(duì)波長(zhǎng)序列進(jìn)行時(shí)域處理，分辨光纖震動(dòng)探測(cè)器的運(yùn)行狀態(tài)的方法包括521)創(chuàng)建先進(jìn)先出型光纖光柵實(shí)時(shí)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)隊(duì)列；522)創(chuàng)建先進(jìn)先出型時(shí)間片隊(duì)列，獲取一個(gè)時(shí)間片內(nèi)的光纖光柵特征波長(zhǎng)的變化信息，并寫(xiě)入實(shí)時(shí)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)隊(duì)列；523)計(jì)算出波長(zhǎng)偏移值，如果波長(zhǎng)偏移值大于閾值且小于最大偏移量，進(jìn)入下一步； 若波長(zhǎng)偏移值大于最大偏移量，則返回步驟S22，獲取一個(gè)新時(shí)間片內(nèi)的光纖光柵特征波長(zhǎng)的變化信息；524)若這個(gè)異常波長(zhǎng)偏移值所處的時(shí)間點(diǎn)是該時(shí)間片中第一個(gè)異常值，則將此時(shí)間片做上異常的標(biāo)記；525)檢測(cè)時(shí)間片隊(duì)列是否已排滿，若已排滿則進(jìn)入下一步，否則返回步驟S22獲取一個(gè)新時(shí)間片內(nèi)的光纖光柵特征波長(zhǎng)的變化信息；S26)統(tǒng)計(jì)時(shí)間片隊(duì)列打上異常標(biāo)記的時(shí)間片數(shù)量，若滿足策略條件則保存當(dāng)前時(shí)間片隊(duì)列，保存實(shí)時(shí)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)隊(duì)列的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)進(jìn)入預(yù)報(bào)警狀態(tài)；否則返回步驟S21。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，對(duì)異常信號(hào)的波長(zhǎng)信息進(jìn)行頻域分辨完成報(bào)警過(guò)程的方法包括531)輸入時(shí)域預(yù)報(bào)警時(shí)的光纖光柵實(shí)時(shí)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)隊(duì)列；532)獲取由步驟SU)計(jì)算得到的每個(gè)光纖光柵的基準(zhǔn)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)；533)計(jì)算實(shí)時(shí)波長(zhǎng)與纖光柵波長(zhǎng)基準(zhǔn)值之間的偏移量；534)利用快速傅立葉變換算法計(jì)算波長(zhǎng)偏移量的頻域幅度值，得到頻域的頻段；535)計(jì)算整個(gè)頻段內(nèi)的波長(zhǎng)偏移量頻域幅度值的平均值Ptl；536)將頻段分成復(fù)數(shù)等份，計(jì)算每個(gè)等份內(nèi)的波長(zhǎng)偏移量頻域幅度值的平均值Fi,i取值范圍不超過(guò)等份數(shù)；537)判斷每等份內(nèi)的Fi與Ptl的大小關(guān)系，并將比較結(jié)果保存；538)根據(jù)步驟S37得到的比較結(jié)果，判斷入侵種類(lèi)，若為無(wú)害入侵則屏蔽報(bào)警，否則進(jìn)行完成報(bào)警過(guò)程。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于步驟S21的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)隊(duì)列的長(zhǎng)度為 2000 ；步驟S22的時(shí)間片隊(duì)列的長(zhǎng)度為10，每個(gè)時(shí)間片記錄300ms數(shù)據(jù)的異常狀況；步驟 S26的策略條件為大于等于6個(gè)時(shí)間片隊(duì)列被標(biāo)記為異常，并且距上次報(bào)警時(shí)間間隔大于策略值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于步驟S34的頻域頻段的范圍為100Hz，步驟S36將頻段分成20等份；在步驟S37中，若Fi彡P(guān)tl，則將該等份的頻段能量標(biāo)記為1，否則標(biāo)記為0，然后將標(biāo)記結(jié)果存入數(shù)組Q (i)中；步驟S38判斷入侵種類(lèi)的方法見(jiàn)下表1 表全文摘要
本發(fā)明提供了一種光纖光柵周界防入侵系統(tǒng)及其報(bào)警方法，該系統(tǒng)包括現(xiàn)場(chǎng)光纖探測(cè)設(shè)備和控制設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)光纖探測(cè)設(shè)備包括探測(cè)通道，每路探測(cè)通道包括級(jí)聯(lián)的光纖震動(dòng)探測(cè)器，控制設(shè)備包括相連的光纖光柵信號(hào)解調(diào)器和報(bào)警管理計(jì)算機(jī)，探測(cè)通道與光纖光柵信號(hào)解調(diào)器相連；報(bào)警方法包括首先對(duì)光纖光柵波長(zhǎng)基準(zhǔn)值進(jìn)行更新；然后針對(duì)光纖光柵信號(hào)解調(diào)器接收到的波長(zhǎng)序列進(jìn)行時(shí)域處理，分辨光纖震動(dòng)探測(cè)器的運(yùn)行狀態(tài)，若所述探測(cè)器運(yùn)行狀態(tài)正常且捕捉到異常信號(hào)，則進(jìn)入預(yù)報(bào)警狀態(tài)；對(duì)預(yù)報(bào)警狀態(tài)下的異常信號(hào)的波長(zhǎng)信息進(jìn)行頻域分辨，保留有效的非法入侵行為信息，完成報(bào)警過(guò)程。本發(fā)明靈敏度高，報(bào)警性能好，并且誤報(bào)率較低。
文檔編號(hào)G08B13/02GK102521939SQ20111042397
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者劉簡(jiǎn), 印新達(dá), 李惠芳, 王越, 閆奇眾, 陳園 申請(qǐng)人:武漢理工光科股份有限公司