[發(fā)明專利]基于光纖光柵應(yīng)變傳感器的周界安防系統(tǒng)及信號處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710313008.7
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107067607B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊玥;何光輝;董雷
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工光科股份有限公司
• 主分類號: G08B13/12
• 分類號: G08B13/12
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

本發(fā)明公開了一種基于光纖光柵應(yīng)變傳感器的周界安防系統(tǒng)及信號處理方法，其中系統(tǒng)包括圍欄鋼絲繩，固定在圍墻的若干支柱上；光纖光柵應(yīng)變傳感器，與圍欄鋼絲繩連接，并固定在支柱上；屬于同一通道的光纖光柵應(yīng)變傳感器串接在一根光纜上；所述光纖光柵應(yīng)變傳感器包括主軸、旋轉(zhuǎn)空間凸輪、差動彈簧機(jī)構(gòu)和等強度應(yīng)變片；光纖光柵信號解調(diào)儀，與光纜連接，將光纖光柵應(yīng)變傳感器的信號發(fā)送到報警管理計算機(jī)；報警管理計算機(jī)，對接收的信號進(jìn)行處理和分析，根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行報警。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖周界安防技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光纖光柵應(yīng)變傳感器的周界安防系統(tǒng)及信號處理方法。

背景技術(shù)

光纖光柵傳感技術(shù)是近年發(fā)展起來的先進(jìn)傳感技術(shù)，與傳統(tǒng)的電類傳感技術(shù)相比，具有現(xiàn)場無源防爆、耐候防雷、布設(shè)靈活、使用壽命長、靈敏度高等優(yōu)勢，可對多種物理參量進(jìn)行實時監(jiān)測，包括：應(yīng)變、溫度、加速度等等，因此，非常適合應(yīng)用于周界安防領(lǐng)域。

現(xiàn)有的光纖光柵周界入侵報警系統(tǒng)主要是通過分析作用于光纖布拉格光柵振動傳感器上的振動波來判斷是否報警，所以安裝介質(zhì)的振動波傳遞特性，以及振動傳感器的安裝環(huán)境對系統(tǒng)的報警性能有著直接的影響，諸如圍墻共振、樹枝拍打等因素都有可能導(dǎo)致振動監(jiān)測報警系統(tǒng)頻繁誤報。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中周界安防系統(tǒng)容易導(dǎo)致振動監(jiān)測報警系統(tǒng)頻繁誤報的缺陷，提供一種可避免誤報的基于光纖光柵應(yīng)變傳感器的周界安防系統(tǒng)及信號處理方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種基于光纖光柵應(yīng)變傳感器的周界安防系統(tǒng)，包括：

圍欄鋼絲繩，固定在圍墻的若干支柱上；

光纖光柵應(yīng)變傳感器，與圍欄鋼絲繩連接，并固定在支柱上；屬于同一通道的光纖光柵應(yīng)變傳感器串接在一根光纜上；所述光纖光柵應(yīng)變傳感器包括主軸、旋轉(zhuǎn)空間凸輪、差動彈簧機(jī)構(gòu)和等強度應(yīng)變片，該等強度應(yīng)變片上固定有光纖光柵；圍欄鋼絲繩部分繞設(shè)在主軸上；旋轉(zhuǎn)空間凸輪套設(shè)在主軸上，并連接一旋轉(zhuǎn)回復(fù)機(jī)構(gòu)；該旋轉(zhuǎn)空間凸輪的上表面設(shè)有多個凹凸區(qū)間；當(dāng)圍欄鋼絲繩的狀態(tài)變化時，帶動主軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)空間凸輪也隨主軸轉(zhuǎn)動；差動彈簧機(jī)構(gòu)通過一安裝支架設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)空間凸輪的上方，該差動彈簧機(jī)構(gòu)包括頂桿和滾輪，頂桿與等強度應(yīng)變片接觸，滾輪與該旋轉(zhuǎn)空間凸輪的上表面接觸；

光纖光柵信號解調(diào)儀，與光纜連接，將光纖光柵應(yīng)變傳感器的信號發(fā)送到報警管理計算機(jī)；

報警管理計算機(jī)，對接收的信號進(jìn)行處理和分析，根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行報警。

接上述技術(shù)方案，該多個凹凸區(qū)間具體包括預(yù)張初始區(qū)域，該預(yù)張初始區(qū)域的一側(cè)設(shè)有張緊上限區(qū)域和入侵報警區(qū)域，該預(yù)張初始區(qū)域的另一側(cè)設(shè)有張緊下限區(qū)域、松弛報警區(qū)域和張拉失效區(qū)域。

接上述技術(shù)方案，所述旋轉(zhuǎn)回復(fù)機(jī)構(gòu)為扭簧，圍欄鋼絲繩起初處于預(yù)張緊狀態(tài)時，扭簧也處于預(yù)緊狀態(tài)。

本發(fā)明還提供了一種基于光纖光柵應(yīng)變傳感器的周界安防系統(tǒng)的信號處理方法，該方法基于上述周界安防系統(tǒng)，具體包括步驟：

標(biāo)定并設(shè)置光纖光柵應(yīng)變傳感器“靜態(tài)”、“松弛”、“失效”、“入侵”狀態(tài)下的波長變化閾值，并設(shè)置系統(tǒng)采樣率fs，基準(zhǔn)值更新周期Tb；

系統(tǒng)開始運行后，對每個探測點，即每一個光纖光柵應(yīng)變傳感器所在位置，先讀取各自第一次采樣值作為基準(zhǔn)值，若無異常事件發(fā)生，按照基準(zhǔn)值更新周期Tb更新基準(zhǔn)值；若某探測點判斷有異常事件發(fā)生，則這個點不更新基準(zhǔn)值；

計算每個探測點當(dāng)前時刻波長數(shù)值與基準(zhǔn)值的差值，并已設(shè)置的波長變化進(jìn)行比較，判斷是否發(fā)生異常。

接上述實施例，波長變化閾值具體設(shè)置為：