基于准分布式FBG传感器的光纤入侵报警系统
基于光纤光栅传感技术的周界入侵报警系统
铁路 沿线 防护 区域 周 界入 侵 报 警 系统 ， 系 统 采 该 用 时域频 域结合 的分 析方法 对外界 扰动模 式进 行
有效 的模 式识别 及 报 警判 断 ， 于 有 害入 侵 模 式 对 实施 报警 指令 ， 对 于风 雨气 候 引 起 的无 害入 侵 而 信号 进行 了有效 的屏 蔽 。
Ｆ ｂ ｒＴ ｃ ｎ ｌｇ ） 司 的基 于 ＭａｈＺ ｈ ｄ ｒ ｉｅ ｅｈ ｏｏ ｙ 公 ｃ— ｅ ｎ ｅ 干
涉 技术 方案 的分 布式 光 相位 传 感 系统 ， 传感 测 其
量 距离 最 大 为 ８ ｍ， 位精 度 为 ２ ｎ 告 警概 ０ｋ 定 ５ｉ ， 率 大 于 ９ ， 警 概率 小 于 ３， ５ 误 。但 这 些技 术仍 ９ ６ 存在 一些不 足 ， 复杂 的相位解 调技 术 ； 如 环境温 度
总 第 ２ ９期 ４
２１ 年第 ６ ０１ 期
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交
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科
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基于光纤光栅传感技术 的周界入侵报警 系统
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且 已经有 多家 国外 公 司 开发 出 了成 品 ， 实现 了 并
根据 光纤 光栅 布 拉格 公 式 ， 光纤 光栅 布拉 格 反 射波长 可 以表示 为［ ： ５ ］
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产 品 的商 业 化 ， Ｓ ｎ ｔｒＳｅｌｒ公 司基 于 Ｓ — 如 ｅ ｓａ— ｔｌ ａ ａ
为了保证 列 车行 车安 全 ， 路 部 门对 行 车 区 铁
域加强 实施 了系列 防护措 施 （ 如铁路 沿线 防护 网 、 铁路 护 栏 等 ） 实 现 区域 的 全 封 闭 、 隔离 、 防 ， 全 全 护 。但 自铁 路防护 网、 防护栏设 立 以来 ， 常遭 到 经
科技成果——分布式光纤传感预警系统及装备
科技成果——分布式光纤传感预警系统及装备成果简介
研究的光纤传感安全预警系统是在广泛吸收国外同类产品优点的基础上，结合我国国情研发的新一代安全预警系统，是由普通单模光纤构成的分布式光纤传感系统。
通过采用分布干涉技术实现对60公里范围内土壤振动信号的连续监测，利用神经网络、模糊识别等模式识别技术分析和判断振动类型，实现对振动的自动分类识别，进而实现对振动源的精确定位以及危害振动信号的自动报警。
已开发的样机系统
技术特点
该系统具有本质安全、分布干涉作用距离长，定位精度高、自动化程度高、性价比及灵敏度高等特点。
应用领域
可广泛应用于石油管道防盗油监测，光纤通信主干网络防破坏预
警、煤矿生产安全监测、军事和金融要地周界（如边境线、海防线、弹药库以及金库等）防务等领域。
使用光纤通信技术提高报警系统的稳定性
使用光纤通信技术提高报警系统的稳定性
宋喜艳 西安长河通讯有限责任公司
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检测、 预防隐患发生的。 其中光纤光栅的应用配合报警 系统能够提 高系统的 自 动化 、 网络化 ， 自 其 身结构 简单 、 反 应速度快、 稳定的性能具 有相当高的优势， 也使 这种技 术可以更加 方便的应 用在 各种类型的检 其技术特性提供给 系 准确的数据， 统 提升 时检 测现场的温 度压力等情况 ， 是整 个光纤的 测中， 终端 ， 通过 光纤串联 ； 光纤光栅解调 仪， 对反馈 系统 整体的安 全度。 回来 的反射光波长进行分析， 是一种 光谱仪， 对 ０ ＴＤＲ 准分布技术能够对ＡＰ 和Ｌ 温度 Ｄ Ｄ 报 警 一 。 ・ ＿ ＝ 同时还可以对 光信 反馈型号 分析得出现场情况及反馈地 点等重要 和偏压进行高精度 的采样 ， 信息； 信号处理器， 将解调 仪分析的数据转换为 号进行采集和 过滤 ， 其检测 出的温 度变化精度 光纤光 栅技 术在发展起 来的近 十多年来多 与相关软硬件结 预量温 度等 ， ４ 反映与标准情况的差异 ， 并在超出 要远远 高于其 他技 术的采样 ， 用温度、 力、 压 流量 、 液位等测量上 ， 主要应 用 范 围时发出警报 。 合后能够 提供 更加 全面的数据 支持， 对于机房 原理是使用激光加工的手段在光纤内形成 多个 主流光纤通信报警技 术有以下几种 ： 温度检测， 设备危险报告都有很好的帮助。 光栅元件， 在宽带 光源经光纤传输 时经过特定 ＦＢＧ 的高频 率偏压 数值 曲线能 够良好的 １ ． 基于Ｏ Ｄ Ｔ Ｒ的准分布光纤温度报警 系统 光纤光栅时 某些特定波长 的光被反射回来， 从 基于０ＴＤ 的准分布光纤温度报警 系统是 反映 出震动和 压力变化情况， Ｒ 其高频率的跳跃 而进行数据检测。 因此光纤 通信中的光纤光栅 利用背向散射法测量光纤 的衰减 。 在光纤中， 特性 也使其 具有相 当准确和及时的数据反馈能 由 技 术提 供给了 警工程设计 一个稳定准确的数 报 能够降低数 据漏报情况， 并针对型号模型进 于光纤本身的缺陷或者成 分不均会导致瑞利散 力， 据保障。 射。 中沿 光纤轴 和光脉冲 传播 方向相反的散 行信号模拟， 其 进一步精确频率间值， 并更精确地 光纤通信技术 的特点 良好的防漏报 功能使得 射称 为瑞 利背向散射。 这种 散射 提供 了 纤衰 防止漏 报现象 的出现 。 光 光纤 通信技 术 本身的 光纤材料 就 具有 防 减与长 度的信息 ， 因为光纤 衰减信息可以反映 完工的工程能 够更加准确 及时的提 供报告， 保 爆、 抗腐蚀 、 抗磁干扰、 电绝 缘等多种优点 ， 具 出光纤检测区域 的温度变化曲线 ， Ｄ ＡＰ 信号会 证报警系统的全面性。 有特色的还是以下几点 ： 后 向喇曼散射分布技术提高 了激光器的稳 披放大成 电压信号。 以ＯＴＤＲ 所 的测量 曲线能 １ ． 可靠性高， 寿命长 改进了量子阱激光 器， 对光线 耦合效率进 够准确的发现固有损耗和非正常损耗之 间的差 定性 ， 光纤通信技 术是依据光束波长的数字检测 降低波长 温漂的系数， 提高有效脉宽。 别， 因此系统对于温度报警可以实现空间定位， ｆ行提升， 的， 不受 光源、 曲度、 弯 探测 器老化影 响， 而且 在系统 检测中可以提高 范围定位的稳定性 和可 Ｊ 低损耗的特性 使其滤波效果更为细化和明确。 光纤光栅技术还能规避光纤连接损耗 的影响 ， 靠性。 喇曼散射信号本 身降低 了光线脉冲在传播时可 所以具有很高的稳定性 和可靠性 。 而且ＡＰ 的恒定 Ｄ ２ 基于准分布式 ＦＢＧ传感 器的光纤报警系 能出现的放大后偏移的情况 ， ． ２超远距离传输， ． 组网便利 统 增压也使得温 漂系数的恒 定得到保证 ， 温 度 让 光纤 传输 携带传感技 术的光信号， 达到 能 Ｆ 准分布传感器技术的原理是通过对外 检测精度得到改善， Ｇ Ｂ 并从一定程度上实现温差补 经过 超远距离传输不失真的 效果 ， 传输 过程中 此 信号累加平均， 高 界温度、 压力等反馈信息对Ｂ ａ ｇ 心波长调制 偿。 技术的降噪 能力较强， ｒｇ 中 数据虽好几乎可以忽略。 由于超远 传输方式 的 实现的。 Ｂ 在温度、 ＦＧ 压力等变化都会改变光栅 性 能的累加 采集卡对 系统各项安全性 和稳定性 便利， 还可以支持大面积组 网， 方便 网络化的监 周期和折射率， 引起反射波长的变化。 有大幅提升。 种具 有提前性的准确检测 和预 这 控管理。 对于工程 其技 术优 点在于复用能力强 ， 超远距 离准 估的技 术能够有效准 确的报告危险 ， ３可进行数字编 码和 传送 ． 分布式 的周边 检测能 力强 ； 对于环 境的适 应性 施 工后的维护工作有很大 帮助。 光纤上的光 栅波长不同 ， 传感 器所得到的 强； 简单的结 构容易与其他 材料结 合进 行更全 从 整体的光纤 通信技术来说 ， 光脉冲、 激 数 据 进行波 分多址的 复用 传输 能够 扩大 传输 面的检测； 隐蔽性高， 成本低。 Ｇ Ｆ 技术的检测 滤波ｆ ＡＰ 技 术的使用使得整个检测 系 Ｂ Ｈ Ｄ 统的数 量， 实现分布式测量， 也能够实现数据化的编码 精度设 置可以小到脚 步引起 的震动 ， 而且跳跃 ｆ 值更加准确， 数据反馈更加 高效 及时， 信息波动 和传输。 式的判 断结果也 有时间区域上的 准确性 ， 一般 规律的计算相对准确， 受环境影响的程度较低， ４高反应度和精度 ． 应用在桥梁、 隧道等的安全监测。 提高数据 采集和 分析 的准确性 ， 高警报发布 提 光纤设备 的核心是 光纤光栅 传感器， 其所 ３后向喇曼散射分布式光纤感温报警技 术 的及时性 。 ． 使用的特征波长对温度和 压力的感应 明显而且 这种 技术是将窄带 光纤脉 冲导入光纤 ， 然 快速 ， 并且波长特征具有一致性 ． 所以制作的传 后利 用雷达 原理测量 散射光强 ， 对温度 变化实 参考文献： 感器响应时间快， 测量精度较 高。 现一种 持续 曲线化 的测量 ， 是一种光是 反射域 【魏鹏． Ｉ 】 光纤传感技术及其在电 力系统中 应用前 的 ５简单的结构利于施 工 ． 原理的应用， 具有火灾等灾害预估的提前性 。 。 景叨． 山东电 力高等专科学校稳定的激光器可能会是工作中所产生的 ｃ张笑， ２ 】 柳阳倾斜光纤光栅传感器研究 进展田半 结 构简单的传感器探头。 其结构的 便利性 和兼 波长发生偏移， 波分 复用器损耗加大。 所以在此 导体光电 ｎ 容性 使得工程 施工的难 度降低 ， 使设备维护也 ３ 海． 】 设计及进展［－ Ｊ 】 物理 使用喇曼散射， 降低耦合器和复用器损耗， 恒压 ［林锦 光纤耦合器的理论、 能够更加简单 。 ２ ０ ０ ＡＰＤ 也能够对光信号的雪崩发生倍增起 到 一定 学进展， １． ６应用范围广 ． 网张陕光纤光栅传感解调方法概述【．国水运 ． Ｊ中 】 的遏制作用， 提升采集数据的准确性 。 由于其 感应环境变化的 方式 其可应 用在勘 几哗 月 １ 豫ｏ 三 光纤通信技术 对于 报警系统稳定性 的 【苏小杰Ｉ ５ 】 高艳磊． 光纤传感技术在黄金矿山中的 探、 冶金、 电力等行业， 在其质地抗性 方面也适 影 响 应用研究册．韭研究与开发， ０ 矿． ２９ ０
基于光纤光栅传感技术的周界入侵报警系统
基于光纤光栅传感技术的周界入侵报警系统孟坚【摘要】介绍了一种基于光纤光栅传感技术的周界入侵报警系统,利用不同入侵模式信号时域及频域特征信号的差异性,采用时域与频域与信号结合的分析方法,实现对各种入侵信号的模式识别及报警判断,并通过模拟实验加以验证.实验结果表明,该系统能够实现对入侵行为的模式识别及对有害入侵模式实施报警的功能.【期刊名称】《交通科技》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】4页(P78-81)【关键词】光纤光栅传感技术;FBG振动传感器;周界入侵;模式识别【作者】孟坚【作者单位】武警湖北总队第二支队武汉430060【正文语种】中文为了保证列车行车安全，铁路部门对行车区域加强实施了系列防护措施（如铁路沿线防护网、铁路护栏等），实现区域的全封闭、全隔离、全防护。
但自铁路防护网、防护栏设立以来，经常遭到人为破坏，由此诱发的路外伤亡事故时有发生，已成为当前危及行车安全的一大隐患。
因此对铁路沿线的区域进行实时监测，防止铁路护栏、铁丝网破坏或翻越入侵行为变得十分重要。
由于传统的周界防范系统（红外对射、视频监控、微波对射、泄露电缆、振动电缆、电子围栏、电网等）受自身技术条件限制存在诸多功能缺陷，已经无法满足现代铁路沿线安防的需求［1］。
近年来，随着光纤传感技术的快速发展，以光纤传感技术为基础的光纤周界系统以其自身的不受电磁干扰、灵敏度和可靠性高耐腐蚀及体积小等诸多技术优势成为长距离周界入侵防范领域研究的热点［2］。
目前，光纤入侵监测技术主要包括光时域反射（OTDR）技术［3］、光纤干涉技术［4］及光纤光栅传感技术。
对于基于OTDR技术及光纤干涉技术的光纤周界安防系统，国外研究较早，且已经有多家国外公司开发出了成品，并实现了产品的商业化，如Senstar－Stellar公司基于Sagnac干涉仪的探测系统。
澳大利亚FFT（Future Fiber Technology）公司的基于 Mach－Zehnder干涉技术方案的分布式光相位传感系统，其传感测量距离最大为80km，定位精度为25m，告警概率大于95%，误警概率小于3%。
一种基于分布式光纤系统的入侵信号识别方法[发明专利]
![一种基于分布式光纤系统的入侵信号识别方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/84332cc918e8b8f67c1cfad6195f312b3169eb89.png)
专利名称：一种基于分布式光纤系统的入侵信号识别方法专利类型：发明专利
发明人：张齐,陈铿,唐小辉,刘刚
申请号：CN201810156240.9
申请日：20180224
公开号：CN108509850B
公开日：
20220329
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于分布式光纤系统的入侵信号识别方法，步骤如下：采集并储存光纤传感器信号；对信号进行错点剔除处理；计算信号能量值，对能量值超过阈值的信号进行截取，判断为振动异常事件；对截取的振动异常信号进行固有时间尺度分解；对信号固有时间尺度分解结果进行特征值的提取；以振动信号样本的特征值为输入，训练Softmax分类器，再利用训练好的Softmax分类器输出信号入侵类型，实现入侵信号智能识别。
本发明对信号先进行剔除错点处理，能有效降低因仪器故障，外界干扰导致的数据异常影响，对信号进行预处理，只对振动异常事件进行截取和识别，从而避免对正常振动数据计算，具有识别率高的特点。
申请人：华南理工大学
地址：510640 广东省广州市天河区五山路381号
国籍：CN
代理机构：广州市华学知识产权代理有限公司
代理人：李斌
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基于FBG准分布式光纤智能周界警戒系统
基于FBG准分布式光纤智能周界警戒系统
王振宝;刘福华;王飞;陶蒙蒙;闫燕
【期刊名称】《现代应用物理》
【年(卷),期】2015(006)004
【摘要】设计了一种基于多个串联FBG传感元直接成缆的大面积、长距离智能周界警戒技术.建立了8路时分、13路波分复用实验系统,在此基础上实现了探测距离大于1 km、定位精度为I0 rn、波长解调精度为0.01 nm的智能警戒.同时,该系统具有成本低、FBG传感元数量多、告警定位精确、告警灵敏度高、布放灵活及易于复用拓展等特点.现场实验证明,该系统能够完成不同入侵模式的判断,可以用于周界警戒.
【总页数】5页(P312-316)
【作者】王振宝;刘福华;王飞;陶蒙蒙;闫燕
【作者单位】西北核技术研究所,西安710024;激光与物质相互作用国家重点实验室,西安710024
【正文语种】中文
【中图分类】TN216
【相关文献】
1.基于准分布式FBG传感器的光纤入侵报警系统 [J], 饶云江;吴敏;冉曾令;喻瑜
2.基于Sagnac环的分布式光纤周界安防监测系统 [J], 张洪波;余志强;陈启锋;谢伟;肖志杰;黄文勇
3.分布式光纤周界警戒系统技术研究 [J], 余明慧;吴晗平;吕照顺;王华泽;李军雨
4.基于准分布式FBG传感器的光纤入侵报警系统 [J], 饶云江;吴敏;冉曾令;喻瑜
5.基于分布式光纤技术的智能监控系统在海油系统的应用前景 [J], 毛丽娟;田炜;张月玲
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