一種光纖水下智能圍欄系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種光纖水下智能圍欄系統(tǒng)，系統(tǒng)包括監(jiān)測終端、傳輸光纜和光纖智能圍欄，監(jiān)測終端位于水上，光纖智能圍欄位于水下，傳輸光纜連接監(jiān)測終端和光纖智能圍欄，光纖智能圍欄包括振動傳感光纜子系統(tǒng)、圍欄和固定裝置，振動傳感光纜子系統(tǒng)通過固定裝置固定在圍欄上；振動傳感光纜子系統(tǒng)為無源器件。在水下的部分全部由無源器件組成，在工作時無電流通過，不輻射電磁波，也不受電磁干擾，不會產(chǎn)生漏電、短路、發(fā)熱等現(xiàn)象，可長期在水中工作而不具有危險性。僅在水面以上的監(jiān)測終端需要低功率的電能供應(yīng)，水下部分全部通過光纖器件和光纜傳輸光信號，能量損耗極小，可在水下長達數(shù)十公里的范圍內(nèi)無需外界能源供應(yīng)而長期工作。
【專利說明】一種光纖水下智能圍欄系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種水下的周界安防系統(tǒng)，特別是涉及一種其水下部分不包含任 何電子元器件、無需電能供應(yīng)因而本質(zhì)安全的可應(yīng)用于各種臨水區(qū)域的光纖水下智能圍欄 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著恐怖活動不斷地從陸地向水下發(fā)展，對水下入侵目標的檢測以及識別、定位、 預(yù)警成為新的關(guān)注焦點。近年來，各種檢測水下目標的技術(shù)及設(shè)備不斷涌現(xiàn)。
[0003]現(xiàn)有的水下監(jiān)測系統(tǒng)，無論是傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，還是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，大部分 由電子元器件組成，需要電力供應(yīng)，這些電子元器件在水下環(huán)境中長期運行，有產(chǎn)生短路、 局部發(fā)熱等先天的安全隱患，均具有危險性。
實用新型內(nèi)容
[0004]針對上述問題，本實用新型的主要目的在于提供一種其水下部分不包含任何電子 元器件、無需電能供應(yīng)因而本質(zhì)安全的可應(yīng)用于各種臨水區(qū)域的光纖水下智能圍欄系統(tǒng)。
[0005]本實用新型是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:一種光纖水下智能圍欄 系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括監(jiān)測終端、傳輸光纜和光纖智能圍欄，監(jiān)測終端位于水上，光纖智能圍 欄位于水下，傳輸光纜連接監(jiān)測終端和光纖智能圍欄，傳輸光纜與監(jiān)測終端連接的一端位 于水面上，傳輸光纜與光纖智能圍欄連接的一端位于水面下，所述光纖智能圍欄包括振動 傳感光纜子系統(tǒng)、圍欄和固定裝置，振動傳感光纜子系統(tǒng)通過固定裝置固定在圍欄上；所述 振動傳感光纜子系統(tǒng)為無源器件。
[0006]在本實用新型的具體實施例子中:所述監(jiān)測終端包括光源模塊、光分路模塊、檢測 和放大模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和顯示模塊，光分路模塊與光源模塊和檢測和放 大模塊均電連接，檢測和放大模塊與數(shù)據(jù)采集模塊電連接，數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理模塊 電連接，數(shù)據(jù)處理模塊與顯示模塊電連接；所述傳輸光纜與監(jiān)測終端中的光分路模塊電連接。
[0007]在本實用新型的具體實施例子中:所述傳感光纜子系統(tǒng)包括光預(yù)處理模塊、傳感 光纜和反射端；光預(yù)處理模塊與傳輸光纜連接，傳感光纜的一端連接在光預(yù)處理模塊上，傳 感光纜的另一端為所述的反射端。
[0008]在本實用新型的具體實施例子中:所述光預(yù)處理模塊包括2X2光纖耦合器1、 2X2光纖耦合器I1、光纖延遲線、光纖跳線1、光纖跳線II，所述光纖跳線I和光纖跳線II 連接2X2光纖耦合器I和2X2光纖耦合器II，光纖延遲線制作在光纖跳線I上。
[0009]在本實用新型的具體實施例子中:所述振動傳感光纜子系統(tǒng)呈現(xiàn)曲線分布在圍欄 上。
[0010]本實用新型的積極進步效果在于:本實用新型提供的光纖水下智能圍欄系統(tǒng)具有 以下優(yōu)點:[0011]1.安全:本實用新型中在水下的部分全部由無源器件組成，不具有引起危險的物 理基礎(chǔ)，在工作時無電流通過，不輻射電磁波，也不受電磁干擾，不會產(chǎn)生漏電、短路、發(fā)熱 等現(xiàn)象，可長期在水中工作而不具有危險性。
[0012]2.綠色節(jié)能，低碳環(huán)保:本實用新型中僅在水面以上的監(jiān)測終端需要低功率的電 能供應(yīng)，水下部分全部通過光纖器件和光纜傳輸光信號，能量損耗極小，可在水下長達數(shù)十 公里的范圍內(nèi)無需外界能源供應(yīng)而長期工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的整個系統(tǒng)的簡圖。
[0014]圖2是本實用新型中監(jiān)測終端的結(jié)構(gòu)示意圖的框圖(其中實體箭頭為光路方向， 中空箭頭為電路方向)。
[0015]圖3是本實用新型中光纖智能圍欄的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4是本實用新型的一個實施例中振動傳感光纜子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5是本實用新型的一個實施例中用于對振動源定位的頻譜曲線圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖給出本實用新型較佳實施例，以詳細說明本實用新型的技術(shù)方案。
[0019]圖1是本實用新型的整個系統(tǒng)的簡圖，如圖1所示:在本實用新型中，整個系統(tǒng)包 括監(jiān)測終端10、傳輸光纜20和光纖智能圍欄30，監(jiān)測終端10位于水上，光纖智能圍欄30 位于水下，傳輸光纜20連接監(jiān)測終端10和光纖智能圍欄30，傳輸光纜20與監(jiān)測終端10連 接的一端位于水面上，傳輸光纜20與光纖智能圍欄30連接的一端位于水面下。
[0020]另外，光纖智能圍欄30也可以放在陸地上，放在水下與陸地上均可以實現(xiàn)本實用 新型。
[0021]圖2是本實用新型中監(jiān)測終端的結(jié)構(gòu)示意圖的框圖，其中實體箭頭為光路方向， 中空箭頭為電路方向。如圖2所示:在本實用新型中，監(jiān)測終端10包括光源模塊11、光分 路模塊12、檢測和放大模塊13、數(shù)據(jù)采集模塊14、數(shù)據(jù)處理模塊15和顯示模塊16，光分路 模塊12與光源模塊11和檢測和放大模塊13均電連接，檢測和放大模塊13與數(shù)據(jù)采集模 塊14電連接，數(shù)據(jù)采集模塊14與數(shù)據(jù)處理模塊15電連接，數(shù)據(jù)處理模塊15與顯示模塊16 電連接。傳輸光纜20與監(jiān)測終端10中的光分路模塊12電連接。
[0022]圖3是本實用新型中光纖智能圍欄的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示:在本實用新型中， 光纖智能圍欄30包括振動傳感光纜子系統(tǒng)31、圍欄32和固定裝置33，振動傳感光纜子系 統(tǒng)31通過固定裝置33固定在圍欄32上；在本實用新型中，振動傳感光纜子系統(tǒng)31采用無 源器件。如圖3所示:振動傳感光纜子系統(tǒng)31根據(jù)現(xiàn)場需要蛇形分布于圍欄32上，并由固 定裝置33進行固定。振動傳感光纜子系統(tǒng)31可以根據(jù)現(xiàn)場需要呈現(xiàn)不同的形狀分布于圍 欄32上。本實用新型水下部分全部由無源器件組成，不含電子器件，不用像常規(guī)電子產(chǎn)品 一樣考慮水下的密封性。
[0023]圖4是本實用新型的一個實施例中振動傳感光纜子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所 示:在本實用新型中，傳感光纜子系統(tǒng)31包括光預(yù)處理模塊311、傳感光纜312和反射端 313 ;光預(yù)處理模塊311與傳輸光纜20連接，傳感光纜312的一端連接在光預(yù)處理模塊311上，傳感光纜312的另一端為反射端313。
[0024]光預(yù)處理模塊311包括2X2光纖耦合器13111、2 X 2光纖耦合器113112、光纖延 遲線3113、光纖跳線13114、光纖跳線113115，光纖跳線13114和光纖跳線II3115連接2X2 光纖耦合器13111和2X2光纖耦合器113112，光纖延遲線3113制作在光纖跳線13114上。
[0025]本實施例的光路特征是:寬光譜的光源模塊11發(fā)出的連續(xù)光波，經(jīng)過光分路模塊 12后進入傳輸光纜20,經(jīng)過傳輸光纜20遠程傳輸?shù)焦饫w智能圍欄30的振動傳感光纜子 系統(tǒng)31中。在振動傳感光纜子系統(tǒng)31的光預(yù)處理模塊311中，光能量被2X2光纖f禹合 器13111分為2個光分量，其中進入光纖跳線II3115的光分量直接進入2X2光纖耦合器 II3112中；進入光纖跳線13114的光分量經(jīng)過光纖延遲線3113，產(chǎn)生了延時T后，再進入 2X2光纖耦合器II3112 ;光纖跳線13114、光纖跳線II3115中的兩個光分量在2X2光纖 耦合器II3112中合并后進入傳感光纜312，因此，在傳感光纜312內(nèi)部傳播的是兩個具有時 間差T的光分量，這兩個光分量經(jīng)過一定距離的向前傳播后，遇到傳感光纜312末端的反 射端313，被反射后沿傳感光纜312原路向后傳播，至2X 2光纖耦合器113112后，原來具有 時間差T的兩個光分量被再次分光后分別通過具有光纖延遲線3113的光纖跳線13114和 沒有延時的光纖跳線113115，并進入2X2光纖耦合器13111中合并，合并后進入傳輸光纜 20，并通過傳輸光纜20回到監(jiān)測終端10中。
[0026]光預(yù)處理模塊311在本實施例中起到分離傳感系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)的作用。光預(yù)處理 模塊311 —端連接的傳感光纜312，能夠感知自身的振動信息，起到傳感的作用；當(dāng)光分量 往返兩次通過光預(yù)處理模塊311時，經(jīng)過分束、合束、延遲等光學(xué)預(yù)處理作用，之后再回到 光預(yù)處理模塊311另一端的傳輸光纜20，此時傳輸光纜20僅僅起到傳輸光信號的作用，其 內(nèi)部的光信號不再受周圍環(huán)境中各種振動信息的影響。
[0027]在振動傳感光纜子系統(tǒng)31中一共產(chǎn)生如下的4個光分量:(a)向前傳播時具有延 時T，向后返回時沒有延時；(b)向前傳播時沒有延時，向后返回時具有延時T ; (C)向前 傳播和向后返回都沒有延時；(d)向前傳播和向后返回都具有延時T。因為光源模塊11 采用寬光譜光源，使得光波的相干長度小于光纖延遲線3113的長度，因次，上述4個光分量 中，只有光分量(a)和(b)滿足相干條件，產(chǎn)生干涉后的光波通過光分路模塊12后進入檢測 與放大模塊13，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡笠来芜M入數(shù)據(jù)采集模塊14、數(shù)據(jù)處理模塊15、和顯示模塊 16中。
[0028]本實施例的工作機理如下:
[0029]監(jiān)測終端通過傳輸光纜向光纖智能圍欄上的振動傳感光纜子系統(tǒng)發(fā)射光信號；受 到調(diào)制后的光信號再返回到監(jiān)測終端后，在監(jiān)測終端內(nèi)部完成光電轉(zhuǎn)換、信號采集、信號解 調(diào)、分析處理、顯示與報警等功能，從而實現(xiàn)對水下入侵圍欄行為的實時監(jiān)測。
[0030]當(dāng)水下有蛙、人等入侵物觸碰光纖智能圍欄30后，會引起圍欄32及固定在上面 的振動傳感光纜子系統(tǒng)31產(chǎn)生振動。蛙、人等入侵物可作為振動源314，根據(jù)光纖的彈光 效應(yīng)，振動源314產(chǎn)生的振動信號將引起該處傳感光纜312內(nèi)部光纖長度和折射率的微小 變化，從而使得光纖內(nèi)部傳輸?shù)墓庠诮?jīng)過該處傳感光纜312的時候走過的光程隨時間而變 化，實現(xiàn)對該處傳感光纜312中傳播光的相位進行調(diào)制。
[0031]在傳感光纜312沒有產(chǎn)生振動的情況下，光分量(a)和(b)在經(jīng)過傳感光纜312 后，走過的光程完全相同。[0032]在振動源314在傳感光纜312某點處產(chǎn)生振動的情況下，當(dāng)光波向前傳播時受到振動源314的第一次調(diào)制，當(dāng)光纖中的光波遇到反射端313后被反射向后傳播至振動源314 時，被第二次調(diào)制。設(shè)兩次調(diào)制之間的時間間隔為T，振動源314所處的位置和反射端313 之間的距離為L，顯然T和L之間有下式成立:
【權(quán)利要求】
1.一種光纖水下智能圍欄系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括監(jiān)測終端(10)、傳輸光纜(20)和光纖智 能圍欄(30)，監(jiān)測終端(10)位于水上，光纖智能圍欄(30)位于水下，傳輸光纜(20)連接監(jiān) 測終端(10)和光纖智能圍欄(30)，傳輸光纜(20)與監(jiān)測終端(10)連接的一端位于水面上， 傳輸光纜(20)與光纖智能圍欄(30)連接的一端位于水面下，其特征在于:所述光纖智能圍 欄(30)包括振動傳感光纜子系統(tǒng)(31)、圍欄(32)和固定裝置(33)，振動傳感光纜子系統(tǒng)(31)通過固定裝置(33)固定在圍欄(32)上；所述振動傳感光纜子系統(tǒng)(31)為無源器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖水下智能圍欄系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)測終端(10)包 括光源模塊(11 )、光分路模塊(12)、檢測和放大模塊(13)、數(shù)據(jù)采集模塊(14)、數(shù)據(jù)處理模 塊(15)和顯示模塊(16)，光分路模塊(12)與光源模塊(11)和檢測和放大模塊(13)均電連 接，檢測和放大模塊(13)與數(shù)據(jù)采集模塊(14)電連接，數(shù)據(jù)采集模塊(14)與數(shù)據(jù)處理模塊(15)電連接，數(shù)據(jù)處理模塊(15)與顯示模塊(16)電連接；所述傳輸光纜(20)與監(jiān)測終端(10)中的光分路模塊(12)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖水下智能圍欄系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感光纜子系統(tǒng)(31)包括光預(yù)處理模塊(311)、傳感光纜(312)和反射端(313);光預(yù)處理模塊(311)與傳 輸光纜(20 )連接，傳感光纜(312 )的一端連接在光預(yù)處理模塊(311)上，傳感光纜(312 )的 另一端為所述的反射端(313)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖水下智能圍欄系統(tǒng)，其特征在于:所述光預(yù)處理模塊 (311)包括2X2光纖耦合器I (3111)、2X2光纖耦合器II (3112)、光纖延遲線(3113)、光 纖跳線I (3114)、光纖跳線II (3115)，所述光纖跳線I (3114)和光纖跳線II (3115)連 接2X2光纖耦合器I (3111)和2X2光纖耦合器II (3112)，光纖延遲線(3113)制作在光 纖跳線I (3114)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖水下智能圍欄系統(tǒng)，其特征在于:所述振動傳感光纜子 系統(tǒng)(31)呈現(xiàn)曲線分布在圍欄(32)上。
【文檔編號】G08B13/186GK203422814SQ201320521451
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】趙棟, 賈波, 唐璜 申請人:上海杰蜀光電科技有限公司