如圖1所示，P-OTDR模塊由依次相連的一個(gè)光脈沖發(fā)生器、一個(gè)光方向耦合器、一個(gè)檢偏器、一個(gè)光接收機(jī)、一個(gè)控制和計(jì)算單元組成；光脈沖發(fā)生器輸出的光信號(hào)經(jīng)光方向耦合器輸出到傳感光纜的一根光纖中；從傳感光纖中返回的瑞利散射信號(hào)經(jīng)光方向耦合器被輸出到檢偏器中，被檢偏后的信號(hào)被送到光接收機(jī)，經(jīng)光接收機(jī)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后傳輸至控制計(jì)算單元，控制計(jì)算單元將信號(hào)處理得到最終結(jié)果。
[0021]光脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的光脈沖信號(hào)為偏振光，時(shí)間寬度為40ns~600ns，周期為
0.0lms ~ 1ms ;光脈沖峰值功率大于10mW，小于IW ;光源類型為F-P LD或DFB LD。
[0022]光方向耦合器為光環(huán)形器或光分路器。
[0023]光接收機(jī)使用APD或PIN光電探測(cè)器。
[0024]應(yīng)用上述的形變式光纖圍欄系統(tǒng)探測(cè)入侵活動(dòng)的方法，包括如下步驟:
(1)P-OTDR模塊每隔I秒~3秒獲取一組光纖后向散射信號(hào)曲線數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)起來(lái)，存儲(chǔ)器中連續(xù)存儲(chǔ)60~180組光纖后向散射信號(hào)曲線數(shù)據(jù)；
(2)P-OTDR每次獲取光纖后向散射信號(hào)曲線數(shù)據(jù)后，分別與6秒、30秒、60秒、90秒、120秒、150秒、180秒前獲取的光纖后向散射信號(hào)曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行相減運(yùn)算，得到7組傳感光纖線路各點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度變化數(shù)據(jù)；為方便計(jì)算，以傳感光纖線路起點(diǎn)位置的信號(hào)強(qiáng)度變化值為基準(zhǔn)值，并將X軸坐標(biāo)由傳感光纖光學(xué)長(zhǎng)度坐標(biāo)換算為傳感光纜長(zhǎng)度坐標(biāo)，得到7組曲線數(shù)據(jù)，這7組曲線數(shù)據(jù)分別包含有此時(shí)刻與6秒、30秒、60秒、90秒、120秒、150秒、180秒之前時(shí)刻相比，傳感光纜形狀是否發(fā)生變化的信息及形狀發(fā)生變化的位置信息；
(3)在7組傳感光纖線路各點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度變化信號(hào)數(shù)據(jù)中，計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度變化信號(hào)的絕對(duì)值是否大于給定的閾值；如果是，則判定傳感光纜形變超過(guò)設(shè)定的門限，給出入侵告警信號(hào)；否則判定無(wú)告警；閾值范圍在0.1dB-1dB ;
(4)如果存在入侵告警，在(3)中獲得的信號(hào)強(qiáng)度變化信號(hào)的絕對(duì)值超過(guò)閾值之點(diǎn)，定義為A點(diǎn)；計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度變化信號(hào)曲線在A點(diǎn)的斜率值，從A點(diǎn)開(kāi)始，向傳感光纖線路起點(diǎn)方向推進(jìn)，逐點(diǎn)計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度變化信號(hào)曲線的斜率值，找到第一個(gè)斜率值變?yōu)榱愕狞c(diǎn)，或者斜率值的符號(hào)與A點(diǎn)斜率值的符號(hào)相反的點(diǎn)，定義為B點(diǎn)；則B點(diǎn)對(duì)應(yīng)傳感光纜形變發(fā)生位置；
(5)將實(shí)際圍欄位置與傳感光纜長(zhǎng)度進(jìn)行映射換算，得出入侵活動(dòng)在圍欄上的對(duì)應(yīng)位置；
(6)根據(jù)給定傳感光纜原始長(zhǎng)度，在7組傳感光纖線路各點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度變化信號(hào)曲線中，標(biāo)定出傳感光纜末?而點(diǎn)，定乂為C點(diǎn)；
(7)從傳感光纖線路起點(diǎn)開(kāi)始，到C點(diǎn)結(jié)束，逐點(diǎn)計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度變化信號(hào)曲線各點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)值的絕對(duì)值是否大于給定的斷纖閾值；如果是，則判定傳感光纜被破壞，給出傳感光纜被破壞告警信號(hào)，且記下第一個(gè)Y軸坐標(biāo)值的絕對(duì)值大于給定的斷纖閾值的點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)傳感光纜被破壞發(fā)生位置；斷纖閾值范圍在5dB~15dB ；
(8)將實(shí)際圍欄位置與傳感光纜長(zhǎng)度進(jìn)行映射換算，得到傳感光纜被破壞在圍欄上的對(duì)應(yīng)位置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種形變式光纖圍欄系統(tǒng)，其特征是:包括一個(gè)P-OTDR模塊和一根傳感光纜；P-OTDR模塊由依次相連的一個(gè)光脈沖發(fā)生器、一個(gè)光方向耦合器、一個(gè)檢偏器、一個(gè)光接收機(jī)、一個(gè)控制計(jì)算單元組成；P_0TDR模塊的端口連接到多芯傳感光纜的其中一根光纖，傳感光纜固定于圍欄欄桿上；光脈沖發(fā)生器輸出的光信號(hào)經(jīng)光方向耦合器輸出到傳感光纜的一根光纖中；從傳感光纖中返回的瑞利散射信號(hào)經(jīng)光方向耦合器被輸出到檢偏器中，被檢偏后的信號(hào)被送到光接收機(jī)，經(jīng)光接收機(jī)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后傳輸至控制計(jì)算單元，控制計(jì)算單元將信號(hào)處理得到最終結(jié)果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形變式光纖圍欄系統(tǒng)，其特征是:所述光脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的光脈沖信號(hào)為偏振光，時(shí)間寬度為401^~6001^，周期為0.0111^ ~ 1ms ;光脈沖峰值功率大于10mW，小于IW ;光源類型為F-P LD或DFB LD。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形變式光纖圍欄系統(tǒng)，其特征是:所述光方向耦合器為光環(huán)形器或光分路器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形變式光纖圍欄系統(tǒng)，其特征是:所述光接收機(jī)使用APD或PIN光電探測(cè)器。5.應(yīng)用權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的形變式光纖圍欄系統(tǒng)探測(cè)入侵活動(dòng)的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)P-OTDR模塊每隔I秒~3秒獲取一組光纖后向散射信號(hào)曲線數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)起來(lái)，存儲(chǔ)器中連續(xù)存儲(chǔ)60~180條光纖后向散射曲線數(shù)據(jù)； (2)P-OTDR每次獲取光纖后向散射信號(hào)曲線數(shù)據(jù)后，分別與6秒、30秒、60秒、90秒、120秒、150秒、180秒前獲取的光纖后向散射信號(hào)曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行相減運(yùn)算，得到7組傳感光纖線路各點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度變化數(shù)據(jù)；為方便計(jì)算，以傳感光纖線路起點(diǎn)位置的信號(hào)強(qiáng)度變化值為基準(zhǔn)值，并將X軸坐標(biāo)由傳感光纖光學(xué)長(zhǎng)度坐標(biāo)換算為傳感光纜長(zhǎng)度坐標(biāo)，得到7組曲線數(shù)據(jù)，這7組曲線數(shù)據(jù)分別包含有此時(shí)刻與6秒、30秒、60秒、90秒、120秒、150秒、180秒之前時(shí)刻相比，傳感光纜形狀是否發(fā)生變化的信息及形狀發(fā)生變化的位置信息； (3)在7組傳感光纖線路各點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度變化數(shù)據(jù)中，計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度變化信號(hào)的絕對(duì)值是否大于給定的閾值；如果是，則判定傳感光纜形變超過(guò)設(shè)定的門限，給出入侵告警信號(hào)；否則判定無(wú)告警；閾值范圍在0.1dB-1dB ; (4)如果存在入侵告警，在(3)中獲得的信號(hào)強(qiáng)度變化的絕對(duì)值超過(guò)閾值之點(diǎn)，定義為A點(diǎn)；計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度變化曲線在A點(diǎn)的斜率值，從A點(diǎn)開(kāi)始，向傳感光纖線路起點(diǎn)方向推進(jìn)，逐點(diǎn)計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度變化曲線的斜率值，找到第一個(gè)斜率值變?yōu)榱愕狞c(diǎn)，或者斜率值的符號(hào)與A點(diǎn)斜率值的符號(hào)相反的點(diǎn)，定義為B點(diǎn)；則B點(diǎn)對(duì)應(yīng)傳感光纜形變發(fā)生位置； (5)將實(shí)際圍欄位置與傳感光纜長(zhǎng)度進(jìn)行映射換算，得出入侵活動(dòng)在圍欄上的對(duì)應(yīng)位置； (6)根據(jù)給定傳感光纜原始長(zhǎng)度，在7組傳感光纖線路各點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度變化信號(hào)曲線中，標(biāo)定出傳感光纜末?而點(diǎn)，定乂為C點(diǎn)； (7)從傳感光纖線路起點(diǎn)開(kāi)始，到C點(diǎn)結(jié)束，逐點(diǎn)計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度變化信號(hào)曲線各點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)值的絕對(duì)值是否大于給定的斷纖閾值；如果是，則判定傳感光纜被破壞，給出傳感光纜被破壞告警信號(hào)，且記下第一個(gè)Y軸坐標(biāo)值的絕對(duì)值大于給定的斷纖閾值的點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)傳感光纜被破壞發(fā)生位置；斷纖閾值范圍在5dB~15dB ； (8)將實(shí)際圍欄位置與傳感光纜長(zhǎng)度進(jìn)行映射換算，得到傳感光纜被破壞在圍欄上的對(duì)應(yīng)位置。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種形變式光纖圍欄系統(tǒng)及其探測(cè)入侵活動(dòng)的方法，包括一個(gè)P-OTDR模塊和一根傳感光纜；P-OTDR模塊由依次相連的一個(gè)光脈沖發(fā)生器、一個(gè)光方向耦合器、一個(gè)檢偏器、一個(gè)光接收機(jī)、一個(gè)控制計(jì)算單元組成；P-OTDR模塊的端口連接到多芯傳感光纜的其中一根光纖，傳感光纜固定于圍欄欄桿上；光脈沖發(fā)生器輸出的光信號(hào)經(jīng)光方向耦合器輸出到傳感光纜的一根光纖中；從傳感光纖中返回的瑞利散射信號(hào)經(jīng)光方向耦合器被輸出到檢偏器中，被檢偏后的信號(hào)被送到光接收機(jī)，經(jīng)光接收機(jī)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后傳輸至控制計(jì)算單元，控制計(jì)算單元將信號(hào)處理得到最終結(jié)果。本發(fā)明提供的形變式光纖圍欄系統(tǒng)具有電磁兼容性好、作用距離長(zhǎng)和全分布式的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G08B13/186
【公開(kāi)號(hào)】CN105225387
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510537189
【發(fā)明人】姚飛, 雷靜, 肖丹誼, 蔣宗伯
【申請(qǐng)人】桂林聚聯(lián)科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年8月28日