[發明專利]一種光纖周界安防系統屏蔽氣候影響的方法

有效

• 申請號: 201310026578.X
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103116957A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 吳紅艷;賈波;章驊
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G08B13/18
• 分類號: G08B13/18
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于光纖傳感及信號處理技術領域，具體涉及一種光纖周界安防系統屏蔽氣候影響的方法。

背景技術

光纖不僅僅用于信號傳輸,?在感測應用中采用光纖,?還可使光纖作為傳感器。當外界干擾影響傳到光纖時,光纖傳輸的光的部分特性就會改變,?通過配置專門的感測儀表就能監測使光的特性即衰減、相位、波長、極化、模場分布和傳播時間變化的干擾。通過光的調變,?使得許多事件和狀態的測量成為可能,?這些事件包括張力、位移、損壞、破壞、振動頻率、沖擊、聲波、溫度、負載等。

光纖周界安防系統是利用光纖作為傳感介質的一種分布式傳感系統,?其中,?光纖既作為傳感介質,?又作為光傳輸的介質。光纖周界安防系統可以在傳感光纖布設長度內,?對一定精度范圍內的突發事件進行遠程和實時的監測。因此,?在軍事國防、石油管道以及民用安全防護監測方面有著重要的應用前景。

光纖周界安防系統的原理是基于反饋環的光纖干涉型傳感器，當外界振動信號作用于光纖上時，將引起入射光與出射光相位的變化，通過構造光纖干涉型傳感器，可以利用干涉信號的相位差如實地將振動信號還原。由于光纖的耐腐蝕性及抗電磁干擾性，很適合用于野外環境中，可將光纖布設于圍欄及地面上，用于探測入侵行為。

由于傳感光纖一般布設于野外，很容易受到風雨的影響，風雨的信號與入侵信號有很大的差異性，因此可以對信號進行一些預處理而在一定程度上屏蔽風雨的干擾。

發明內容

本發明的目的在于提供一種簡單有效的光纖周界安防系統屏蔽氣候影響的方法。其通過一些信號處理算法對光纖周界安防系統所采集到的信號進行一系列處理，使處理結果對風吹、下雨等事件有一定的判別能力，從而予以剔除。

本發明中，光纖周界安防系統的結構示意圖如圖1所示，具體包括光源、光纖干涉系統、傳感光纖、光電探測器、數據采集卡和信號處理平臺。工作時，光源發出的光輸入光纖干涉系統，使得施加于傳感光纖上的信號經過干涉系統進行干涉，經光電檢測器后采集進計算機，經信號處理平臺還原為外界擾動信號。由于光纖耐腐蝕抗電磁干擾性等獨特優勢，可以圍欄布設或地埋布設以感應外界擾動信號并對人為入侵信號進行報警。

外界擾動信號是一個隨時間變化的量，記為????????????????????????????????????????????????。當擾動作用于傳感光纖上任意一點時，光纖內部傳輸光的相位會發生相應變化，通過構造光纖傳感系統，可采集到兩路與有關的信號，用公式表示為：

????????????（1）????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

????????????（2）?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

???其中A、B、、均為常量，對（1）（2）式作相應處理后可求出

????（3）?????????????????????????????????????????????????????????????????

通過（3）式的轉換可完成傳感光纖對外界擾動信號的拾取，系統作為周界安防的功能得到實現。

由于外界傳感光纖感應的是任一擾動信號，外界環境信號比如風雨也會作為擾動信號加以采集，因此會影響傳感系統對入侵信號的檢測，故軟件處理平臺需對擾動信號加以甄別，以屏蔽風雨信號的干擾。由于系統的原理決定了系統輸出信號經轉換后得到的與外界信號是成線性關系的，而外界的風和雨信號在幅度和頻率上與入侵信號存在著顯著差別，所以可對系統輸出信號的幅度及頻率加以處理后提取出風雨信號與攀爬圍欄及走路這些入侵信號所不同的特征。

由于風雨信號及入侵信號均為短時信號，所以針對光纖周界安防系統輸出信號的獨特特性，借鑒語音端點檢測的一些算法，對于語音信號處理中常用的短時能量法和短時過零率法進行改進后，可有效地濾除無用信號，并一定程度上排除自然界中風和雨的干擾。

光纖周界安防系統采集的是戶外信號，包括環境信號，如風雨，當光纖布設于圍欄上時，探測的有用信號是攀爬信號，當光纖布設于地面上時，探測的有用信號是走路信號。因此，針對這些信號的特征，不能籠統地套用語音信號中的短時能量及短時過零率算法，應在參數方面加以改進后進行端點檢測。

本發明提供的一種光纖周界安防系統屏蔽氣候影響的方法，具體步驟如下：