具有視頻聯(lián)動(dòng)功能的光纖圍欄周界入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng).pdf

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1、具有視頻聯(lián)動(dòng)功能的振動(dòng)光纖周界入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng).安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有視頻聯(lián)動(dòng)功能的振動(dòng)光纖周界入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一、引言二、基于準(zhǔn)分布式ＦＢＧ傳感器的振動(dòng)光纖入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，安全監(jiān)測(cè)與防范問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視。近年來(lái)，各種恐怖活動(dòng)層出不窮，各種入侵手段也日益升級(jí)，因此社會(huì)對(duì)性?xún)r(jià)比高、穩(wěn)定可靠的新一代周界安防系統(tǒng)有著迫切的需求。傳統(tǒng)的安防技術(shù)主要有紅外對(duì)射、激光探測(cè)、靜電感應(yīng)等，這些技術(shù)都存在著系統(tǒng)穩(wěn)定性差、安裝受環(huán)境限制、誤報(bào)和錯(cuò)報(bào)率高的缺點(diǎn)。而振動(dòng)光纖是利用光纖傳感器作為入侵探測(cè)的一種新

2、型安防手段，具有全程無(wú)源、抗電磁干擾、電絕緣性好、定位能力強(qiáng)、靈敏度高、隱蔽性好以及可以實(shí)現(xiàn)大范圍監(jiān)測(cè)等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前已有多種光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于光纖圍欄，主要有：（１）利用后向散射光的光時(shí)域反射定位技術(shù)（ＯＴＤＲ）；（２）利用Ｓａｇｎａｃ、Ｍ－Ｚ干涉儀對(duì)入侵進(jìn)行監(jiān)測(cè)；（３）利用光纖布拉格光柵（ＦＢＧ）反射波長(zhǎng)對(duì)入侵進(jìn)行監(jiān)測(cè)和定位。與其他技術(shù)相比，ＦＢＧ有著復(fù)用能力強(qiáng)、易實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離精確定位監(jiān)測(cè)、可同時(shí)監(jiān)控多個(gè)點(diǎn)入侵等優(yōu)點(diǎn)，因此本文基于準(zhǔn)分布式ＦＢＧ傳感器，搭建了振動(dòng)光纖入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。由于振動(dòng)光纖只

3、能感知入侵，缺乏對(duì)入侵信息的監(jiān)控和取證能力，本文在振動(dòng)光纖入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出并實(shí)現(xiàn)了一種新型的融合視頻監(jiān)控的光纖圍欄周界入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)有入侵發(fā)生時(shí)，振動(dòng)光纖不僅可以在第一時(shí)間感知和定位入侵事件，與之聯(lián)動(dòng)的監(jiān)控系統(tǒng)還可對(duì)局部入侵行為進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，對(duì)不同的入侵對(duì)象進(jìn)行準(zhǔn)確辨識(shí)，同時(shí)存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)入侵視頻錄像進(jìn)行備案，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的安全防范能力和智能化水平。ＦＢＧ的傳感原理是：提出一種具有視頻聯(lián)動(dòng)功能的振動(dòng)光纖周界入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。串聯(lián)布拉格光纖光柵傳感器（ＦＢＧ）陣列組成傳感光纜對(duì)周界圍欄入侵信號(hào)

4、及時(shí)感知并進(jìn)行準(zhǔn)確報(bào)警和定位，振動(dòng)光纖入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)把報(bào)警及定位信息傳輸給與其聯(lián)動(dòng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，控制監(jiān)控設(shè)備對(duì)引起報(bào)警的入侵地點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，并在第一時(shí)間切換并放大顯示入侵現(xiàn)場(chǎng)的圖像，同時(shí)保存現(xiàn)場(chǎng)錄像對(duì)入侵事件進(jìn)行備案。本系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)合理，聯(lián)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)使得本身具有突出優(yōu)點(diǎn)的振動(dòng)光纖入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)同時(shí)具備了對(duì)入侵的監(jiān)測(cè)、監(jiān)控以及入侵對(duì)象的準(zhǔn)確辨識(shí)和取證功能，不僅提高了系統(tǒng)的智能化水平，更重要的是進(jìn)一步改善了系統(tǒng)的安全防范性能。振動(dòng)光纖ＦＢＧ視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)式耦合，滿(mǎn)足Ｂｒａｇｇ波長(zhǎng)條件的光將被反射，其

5、余幾乎不受影響，Ｂｒａｇｇ方程為：式中，為纖芯有效折射率，∧是Ｂｒａｇｇ光柵的周期。當(dāng)光柵周?chē)臏囟?、?yīng)變發(fā)生變化時(shí)將導(dǎo)致光柵周期或纖芯折射率變化，從而產(chǎn)生布拉格波長(zhǎng)漂移，其變化量。本系統(tǒng)中，我們采用對(duì)特殊封裝工藝使得ＦＢＧ對(duì)溫度不敏感，將ＦＢＧ傳感器安裝在圍欄上，入侵者翻越圍欄將使圍欄發(fā)生微弱的機(jī)械震動(dòng)，掛設(shè)在圍欄上的光纖傳感器也將發(fā)生微弱應(yīng)變，這將導(dǎo)致傳感器產(chǎn)生布拉格波長(zhǎng)變化，通過(guò)探測(cè)反射波長(zhǎng)的變化可以識(shí)別周界圍欄上的入侵情況?；跍?zhǔn)分布式ＦＢＧ傳感器的振動(dòng)光纖，采用波分復(fù)用技術(shù)，易于組成大

6、型監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，接入的ＦＢＧ陣列各個(gè)傳感器具有不同的中心波長(zhǎng)反射值。通過(guò)波長(zhǎng)解調(diào)儀就可以同時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)傳感器工作狀況，根據(jù)異常傳感器數(shù)據(jù)判斷入侵的位置，定位精度根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，可以低至厘米級(jí)。因此長(zhǎng)距離高精度定位是基于準(zhǔn)分布式ＦＢＧ傳感器的振動(dòng)光纖入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)。振動(dòng)光纖入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由物理圍欄、串聯(lián)有一定規(guī)模數(shù)量ＦＢＧ傳感器的傳感光纜、光纖傳感信號(hào)解調(diào)儀、中央處理器等四部分組成，如圖１所示。在周界圍欄上掛設(shè)或鋪設(shè)ＦＢＧ傳感光纜，當(dāng)周界有入侵就會(huì)引起圍欄上入侵點(diǎn)附近的ＦＢＧ的微弱應(yīng)變，其波長(zhǎng)信

7、號(hào)將發(fā)生漂移。信號(hào)解調(diào)儀對(duì)變化的波長(zhǎng)信息進(jìn)行解調(diào)并進(jìn)行光電和模電轉(zhuǎn)換，并將獲取的波長(zhǎng)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街醒胩幚碇鳈C(jī)，在中央處理主機(jī)通過(guò)報(bào)警軟件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)信號(hào)處理及報(bào)警功能。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，信號(hào)解調(diào)儀采用ＭＯＩＳＩ４２５。主要特點(diǎn)是激光掃描功率高、解調(diào)精度高（可達(dá)２ｐｍ）、采樣率高（２５０Ｈｚ）、系統(tǒng)復(fù)用能力強(qiáng)（最多可接入５１２個(gè)ＦＢＧ傳感器）。振動(dòng)光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可劃分成數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)處理模塊、信息管理模塊、報(bào)警模塊、視頻聯(lián)動(dòng)模塊等四個(gè)子模塊，軟件流程如圖２所示。（１）數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊：通過(guò)套接字方

8、式建立與ＳＩ４２５的ＴＣＰ連接及讀取數(shù)據(jù)，解碼讀取到的數(shù)據(jù)得到傳感器的波長(zhǎng)信息，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)保存及報(bào)警數(shù)據(jù)的保存功能。（２）數(shù)據(jù)處理模塊：在本階段主要完成信號(hào)分割、特征信號(hào)提取與分析功能，完成數(shù)據(jù)處理并得出報(bào)警判斷。（３）信息管理模塊：設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了探頭位置信息數(shù)據(jù)庫(kù)和報(bào)警日志數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)有入侵發(fā)生時(shí)，可以查詢(xún)報(bào)警傳感器所在地理位置，并將相關(guān)報(bào)警信息寫(xiě)入報(bào)警日志，方便以后查詢(xún)。（４）報(bào)警模塊：對(duì)信號(hào)處理模塊的報(bào)警信息進(jìn)行處理，并對(duì)是否報(bào)警作出判斷：若一定范圍內(nèi)存在多個(gè)連續(xù)且相似的報(bào)警，則將入侵