具有視頻聯(lián)動功能的光纖圍欄周界入侵監(jiān)測系統(tǒng).pdf

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1、具有視頻聯(lián)動功能的振動光纖周界入侵監(jiān)測系統(tǒng).安防系統(tǒng)設(shè)計具有視頻聯(lián)動功能的振動光纖周界入侵監(jiān)測系統(tǒng)一、引言二、基于準(zhǔn)分布式ＦＢＧ傳感器的振動光纖入侵監(jiān)測系統(tǒng)隨著社會的發(fā)展進步，安全監(jiān)測與防范問題越來越受到人們的重視。近年來，各種恐怖活動層出不窮，各種入侵手段也日益升級，因此社會對性價比高、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)主要有紅外對射、激光探測、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、誤報和錯報率高的缺點。而振動光纖是利用光纖傳感器作為入侵探測的一種新型安防手段，具有全程無源、抗電磁干擾、電絕緣性好、定位能力強、靈敏

2、度高、隱蔽性好以及可以實現(xiàn)大范圍監(jiān)測等諸多優(yōu)點。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域反射定位技術(shù)（ＯＴＤＲ）；（２）利用Ｓａｇｎａｃ、Ｍ－Ｚ干涉儀對入侵進行監(jiān)測；（３）利用光纖布拉格光柵（ＦＢＧ）反射波長對入侵進行監(jiān)測和定位。與其他技術(shù)相比，ＦＢＧ有著復(fù)用能力強、易實現(xiàn)長距離精確定位監(jiān)測、可同時監(jiān)控多個點入侵等優(yōu)點，因此本文基于準(zhǔn)分布式ＦＢＧ傳感器，搭建了振動光纖入侵監(jiān)測系統(tǒng)。由于振動光纖只能感知入侵，缺乏對入侵信息的監(jiān)控和取證能力，本文在振動光纖入侵監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出并實現(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)

3、測系統(tǒng)，當(dāng)有入侵發(fā)生時，振動光纖不僅可以在第一時間感知和定位入侵事件，與之聯(lián)動的監(jiān)控系統(tǒng)還可對局部入侵行為進行重點監(jiān)控，對不同的入侵對象進行準(zhǔn)確辨識，同時存儲現(xiàn)場入侵視頻錄像進行備案，進一步提高了系統(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)動功能的振動光纖周界入侵監(jiān)測系統(tǒng)。串聯(lián)布拉格光纖光柵傳感器（ＦＢＧ）陣列組成傳感光纜對周界圍欄入侵信號及時感知并進行準(zhǔn)確報警和定位，振動光纖入侵監(jiān)測系統(tǒng)把報警及定位信息傳輸給與其聯(lián)動的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，控制監(jiān)控設(shè)備對引起報警的入侵地點進行重點監(jiān)控，并在第一時間切換并放大顯示入侵現(xiàn)場的圖像，同時保存現(xiàn)場錄

4、像對入侵事件進行備案。本系統(tǒng)方案設(shè)計合理，聯(lián)動功能的實現(xiàn)使得本身具有突出優(yōu)點的振動光纖入侵監(jiān)測系統(tǒng)同時具備了對入侵的監(jiān)測、監(jiān)控以及入侵對象的準(zhǔn)確辨識和取證功能，不僅提高了系統(tǒng)的智能化水平，更重要的是進一步改善了系統(tǒng)的安全防范性能。振動光纖ＦＢＧ視頻監(jiān)控聯(lián)動式耦合，滿足Ｂｒａｇｇ波長條件的光將被反射，其余幾乎不受影響，Ｂｒａｇｇ方程為：式中，為纖芯有效折射率，∧是Ｂｒａｇｇ光柵的周期。當(dāng)光柵周圍的溫度、應(yīng)變發(fā)生變化時將導(dǎo)致光柵周期或纖芯折射率變化，從而產(chǎn)生布拉格波長漂移，其變化量。本系統(tǒng)中，我們采用對特殊封裝工藝使得ＦＢＧ對溫度不敏感，將ＦＢＧ傳感器安裝在圍欄上

5、，入侵者翻越圍欄將使圍欄發(fā)生微弱的機械震動，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)生布拉格波長變化，通過探測反射波長的變化可以識別周界圍欄上的入侵情況?；跍?zhǔn)分布式ＦＢＧ傳感器的振動光纖，采用波分復(fù)用技術(shù)，易于組成大型監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，接入的ＦＢＧ陣列各個傳感器具有不同的中心波長反射值。通過波長解調(diào)儀就可以同時監(jiān)測各個傳感器工作狀況，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)需要進行調(diào)整，可以低至厘米級。因此長距離高精度定位是基于準(zhǔn)分布式ＦＢＧ傳感器的振動光纖入侵監(jiān)測系統(tǒng)的突出優(yōu)點。振動光纖入侵監(jiān)測系統(tǒng)由物理圍欄、串聯(lián)有一定規(guī)模數(shù)量ＦＢＧ傳感器

6、的傳感光纜、光纖傳感信號解調(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)周界有入侵就會引起圍欄上入侵點附近的ＦＢＧ的微弱應(yīng)變，其波長信號將發(fā)生漂移。信號解調(diào)儀對變化的波長信息進行解調(diào)并進行光電和模電轉(zhuǎn)換，并將獲取的波長信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街醒胩幚碇鳈C，在中央處理主機通過報警軟件實現(xiàn)相應(yīng)信號處理及報警功能。監(jiān)測系統(tǒng)中，信號解調(diào)儀采用ＭＯＩＳＩ４２５。主要特點是激光掃描功率高、解調(diào)精度高（可達２ｐｍ）、采樣率高（２５０Ｈｚ）、系統(tǒng)復(fù)用能力強（最多可接入５１２個ＦＢＧ傳感器）。振動光纖監(jiān)測系統(tǒng)可劃分成數(shù)據(jù)采集模塊、信號處理模塊、信息

7、管理模塊、報警模塊、視頻聯(lián)動模塊等四個子模塊，軟件流程如圖２所示。（１）數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊：通過套接字方式建立與ＳＩ４２５的ＴＣＰ連接及讀取數(shù)據(jù)，解碼讀取到的數(shù)據(jù)得到傳感器的波長信息，實現(xiàn)波長數(shù)據(jù)的實時保存及報警數(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分割、特征信號提取與分析功能，完成數(shù)據(jù)處理并得出報警判斷。（３）信息管理模塊：設(shè)計與實現(xiàn)了探頭位置信息數(shù)據(jù)庫和報警日志數(shù)據(jù)庫，當(dāng)有入侵發(fā)生時，可以查詢報警傳感器所在地理位置，并將相關(guān)報警信息寫入報警日志，方便以后查詢。（４）報警模塊：對信號處理模塊的報警信息進行處理，并對是否報警作出判斷：若一定范

8、圍內(nèi)存在多個連續(xù)且相似的報警，則將入侵