CN107424369A - 一种低误报率的光缆振动传感报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及安防技术领域，特别涉及一种低误报率的光缆振动传感报警装置；本发明包括报警主机和振动传感机构；振动传感机构包括振动光缆、采集器和光缆终端盒，采集器内设置有激光器、光探测器、光电转换器、报警处理器；在本发明中，振动光缆进行铺设，绕在围栏或围墙上，激光器向振动光缆发送激光信号，当有人入侵时，振动光缆的输出波形光信号会发生改变，光探测器接受这发生改变的输出波形光信号，光电转换器将该发生改变的输出波形光信号转化成电信号，报警处理器进行分析处理，还进行比对，判断是否为有人入侵，如果判断为有人入侵，使报警主机进行报警警示。

Description

一种低误报率的光缆振动传感报警装置

技术领域

本发明涉及安防技术领域，特别涉及一种低误报率的光缆振动传感报警装置。

背景技术

随着经济的发展，人们面对的诱惑越来越多，抵挡不住诱惑、不惜铤而走险的人越来越多，导致被盗事件发生的频率也越来越高。为了保护人们的私有财产和公共利益，防盗安防技术应运而生，也在根据现有技术不断的发展完善，安全性能也越来越高。

目前市场上的防盗技术一般都是通过红外线进行感知和磁簧开关进行通断控制的组合，来实现感知不明物体进入房间内部或者门窗被强行开启的目的。上述的防盗技术手段或装置中，红外线感知物体的灵敏度比较低，容易造成误报警或是漏报警的问题，从而导致个人的财产安全或是公共利益的安全难以得到有效的保障。

发明内容

为了克服上述所述的不足，本发明的目的是提供一种低误报率的光缆振动传感报警装置，其将振动光缆进行铺设，采集器对振动光缆进行感应其的输出信号的变化，判断是否有人入侵。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种低误报率的光缆振动传感报警装置，其中，包括处于监控室内的报警主机及处于监控室外的若干个振动传感机构；所述报警主机与所述振动传感机构进行无线通信连接；所述振动传感机构包括振动光缆、采集器和光缆终端盒，所述振动光缆的一端与所述采集器连接，所述振动光缆的另一端与所述光缆终端盒连接；所述采集器内设置有用于向所述振动光缆发送激光信号的激光器、用于接受所述振动光缆发出的输出波形光信号的光探测器、用于将所述光探测器传输来的光信号转化成电信号的光电转换器、用于将所述光电转换器传输来的电信号进行分析处理的报警处理器。

作为本发明的一种改进，所述采集器内设置有用于发送报警信号且与所述报警处理器连接的无线发射器，所述报警主机内设置有用于接受所述无线发射器发送的报警信号的无线接收器。

作为本发明的进一步改进，所述采集器内设置有用于滤除频率为20HZ~200HZ的振动信号的频率过滤器。

作为本发明的更进一步改进，所述采集器内设置有用于设置所述频率过滤器的滤除频率大小的频率设置器。

作为本发明的更进一步改进，所述采集器内设置有用于检测振动信号持续时间的检测器和用于对振动次数进行统计的事件计数器，所述检测器、事件计数器均与所述报警处理器连接。

作为本发明的更进一步改进，当所述检测器检测到的振动信号持续时间大于5秒，且同时所述事件计数器每秒统计的振动次数大于2次时，所述报警处理器控制所述无线发射器发送报警信号。

作为本发明的更进一步改进，所述报警主机上设置有均与所述无线接收器连接的警示机构和显示机构，所述警示机构包括相连接的设置在所述报警主机的内部的继电器和设置在所述报警主机上的指示灯；所述显示机构包括相连接的显示屏和存储有电子地图信息的存储器。

作为本发明的更进一步改进，在铁艺围栏上铺设振动光缆时，所述采集器和光缆终端盒均固定连接在铁艺上，所述振动光缆以走S型的形式连接在所述铁艺围栏上。

作为本发明的更进一步改进，在铁丝网围栏上铺设振动光缆时，所述采集器和光缆终端盒均固定连接在铁丝网围栏上，所述振动光缆以直线形式连接在所述铁丝网围栏上。

作为本发明的更进一步改进，在围墙上铺设振动光缆时，所述采集器和光缆终端盒连接在

围墙的内侧离地1.5~2米的高度处，在围墙的外侧采用平行线型方式在墙面上铺设两道所述振动光缆。

在本发明中，振动光缆进行铺设，绕在围栏或围墙上，激光器向振动光缆发送激光信号，当有人入侵时，振动光缆的输出波形光信号会发生改变，光探测器接受这发生改变的输出波形光信号，光电转换器将该发生改变的输出波形光信号转化成电信号，报警处理器进行分析处理，还进行比对，判断是否为有人入侵，如果判断为有人入侵，使报警主机进行报警警示；本发明将振动光缆进行铺设，采集器对振动光缆进行感应其的输出信号的变化，判断是否有人入侵，检测判断率高且准确。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明的连接框图；

图2为本发明的采集器的内部连接框图；

图3为在本发明中人入侵时产生的振动信号；

图4为在本发明中车辆经过产生的振动信号；

图5为在本发明中5~7级大风时产生的振动信号；

图6为在本发明中动物及树枝撞时产生的振动信号；

图7为在本发明中下冰雹时产生的振动信号；

图8为在本发明中下大雨时产生的振动信号；

图9为本发明铺设铁艺围栏的实施例一；

图10为本发明铺设铁艺围栏的实施例二；

图11为本发明铺设铁丝网围栏的实施例一；

图12为本发明铺设铁丝网围栏的实施例二；

图13为本发明铺设铁丝网围栏的实施例三；

图14为本发明铺设铁丝网围栏的实施例四；

图15为本发明铺设围墙的实施例；

附图标记：1-报警主机，11-无线接收器，12-警示机构，13-显示机构，14-继电器，15-指示灯，16-显示屏，17-存储器，2-振动传感机构，21-振动光缆，22-采集器，221-激光器，222-光探测器，223-光电转换器，224-报警处理器，225-无线发射器，226-频率过滤器，227-检测器，228-事件计数器，229-频率设置器，23-光缆终端盒。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15所示，本发明的一种低误报率的光缆振动传感报警装置，包括处于监控室内的报警主机1及处于监控室外的若干个振动传感机构2。

报警主机1与振动传感机构2进行无线通信连接，振动传感机构2检测到人入侵时，通过无线发送信号至报警主机1内进行报警警示。

振动传感机构2包括设置在围栏或围墙上的振动光缆21、采集器22和光缆终端盒23，振动光缆21的一端与采集器22连接，振动光缆21的另一端与光缆终端盒23连接。

采集器22内设置有用于向振动光缆21发送激光信号的激光器221、用于接受振动光缆21发出的输出波形光信号的光探测器222、用于将光探测器222传输来的光信号转化成电信号的光电转换器223、用于将光电转换器223传输来的电信号进行分析处理的报警处理器224。

一个振动传感机构2组成一个防区，一般200至300米作一个防区且为单独防区，只需触发这个振动传感机构2，报警主机1就会显示是哪个防区有人入侵，不会因为一个部分出现问题，而影响整个报警，哪个振动传感机构2坏了，报警主机1也会有提示，从而方便去维修。

在本发明中，振动光缆21进行铺设，绕在围栏或围墙上，激光器221向振动光缆21发送激光信号，当有人入侵时，振动光缆21的输出波形光信号会发生改变，光探测器222接受这发生改变的输出波形光信号，光电转换器223将该发生改变的输出波形光信号转化成电信号，报警处理器224进行分析处理，还进行比对，判断是否为有人入侵，如果判断为有人入侵，使报警主机1进行报警警示。

当振动光缆21受到外界振动影响时，振动光缆21中传输光的部分特性就会改变，通过光探测器222，经过信号采集与分析，就能检测光的特性（即衰减、相位、波长、极化、模场分布和传播时间）变化，光的特性变化通过报警处理器的分析处理，区分第三方入侵行为与正常干扰，实现报警及定位功能。

如图3所示，在本发明中，为了检测微弱振动，采用两芯单模光缆构成振动光缆21，当用激光器221向其发射一束激光，由这两根光缆组成的振动光缆21输出干涉光信号，当振动光缆21受到外界侵扰，如：挖掘、触碰、敲打等，则干涉光的输出波形改变，并产生干涉图像，通过光探测器可检测到这一波形变化，通过报警处理器分析变化波形的特征，可以分辩出事件的真实情况，从而达到“入侵模式识别”的效果。

进一步，采集器22内设置有用于发送报警信号且与报警处理器224连接的无线发射器225，报警主机1内设置有用于接受无线发射器225发送的报警信号的无线接收器11，方便进行无线通信，报警处理器224检测有人入侵后，由无线发射器225发送报警信号至无线接收器11上通过报警主机1进行报警警示。

如图4和图5所示，周边车辆经过以及刮大风引起围栏的振动是一种低频振动，如果不能够很好的处理，则误报率很高，采集器22内设置有用于滤除频率为20HZ~200HZ的振动信号的频率过滤器226，滤除周边车辆经过以及刮大风引起围栏的振动，由此产生的振动信号不会引起报警；采集器22内设置有用于设置频率过滤器226的滤除频率大小的频率设置器229，通过频率设置器229可以进行频率过滤器226滤除振动频率的信号，我们可以通过信号的频率识别某一个具体的信号，车辆经过引起的振动信号和人攀爬围栏引起的振动信号在频率域内存在很大的区别，在频率域很容易识别误报源。

如图6、图7和图8所示，数枝降落敲打围栏、鸟禽等落到围栏、冰雹等偶然碰撞围栏等都可能引起误报，通过对报警处理器的合理设置，能够滤除大部分这些偶然因素引起的误报；采集器22内设置有用于检测振动信号持续时间的检测器227和用于对振动次数进行统计的事件计数器228，检测器227、事件计数器228均与报警处理器224连接，当振动信号通过了频率过滤器的滤除，如果没有同时达到检测器227和事件计数器的要求，也不会触发报警，如动物或树枝撞时产生的振动信号、下冰雹时产生的振动信号和下大雨产生的振动信号不能同时达到检测器227和事件计数器的要求，也不会触发报警，当所述检测器227检测到的振动信号持续时间大于5秒，且同时事件计数器228每秒统计的振动次数大于2次时，则判断有人入侵，报警处理器224控制无线发射器225发送报警信号。

本发明提供报警主机1的一种实施方式，报警主机1上设置有均与无线接收器11连接的警示机构12和显示机构13，警示机构12包括相连接的设置在报警主机1的内部的继电器14和设置在报警主机1上的指示灯15；显示机构13包括相连接的显示屏16和存储有电子地图信息的存储器16；哪个防区有人入侵，哪个振动传感机构2就发送报警信号，报警主机1上监控那个防区的继电器14就会控制其指示灯15亮同时还会发出警报声，显示屏16会根据存储器16的电子地图信息，显示是那个防区位置；报警主机1上有多路总线输入口，信号输送采用低阻传输线技术，输送可靠抗干扰能力强，有电脑输出接口与电脑连接，使功能更为强大，其具有打印机接口及时打印周界报警信息；指示灯15为LCD蓝屏显示，显示内容丰富，信息简单明了，显示屏16具有串行输出口，可与存储器17方便连接，显示电子地图和具体位置，报警声可选有静音和有声报警；报警时具有继电器14触电输出，控制指示灯15进行警示。报警主机1的各输入口均有光电隔离，采用双电结构，抗干扰能力更强。

本发明提供振动光缆21在铁艺围栏上铺设的实施方式，如图9所示，一种铁艺围栏铺设实施例一，在铁艺围栏上铺设振动光缆21时，采集器22和光缆终端盒23均固定连接在铁艺上，振动光缆21以走S型的形式连接在铁艺围栏上，也就是说，在铁艺上铺设振动光缆21时，由于铁艺较硬，应增加振动光缆21的数量以保证能可靠地感应到入侵信号，通过分析入侵者翻越围栏的动作特点，建议沿铁艺最顶端、中间和最底端的水平铁栏杆各铺设一道振动光缆21。

如图10所法，一种铁艺围栏铺设实施例二，在铁艺围栏中，有的铁艺会安装在柱子，如果支柱的面积不大，铺设振动光缆21时可直接越过柱子，但有些支柱的横截面比较大，容易被入侵者利用这个区域进入，所以对这样的区域必须加以保护，可在支柱顶部安装铁网，铺设光缆时，将振动光缆21铺设到该铁网上。

如需提高警戒级别，可在铁艺围栏的中间部分铺设一道或多道振动光缆21，采集器22可固定于铁艺支柱上，在距离地面约1.5米处，用夹具或绑扎带将光缆终端盒23牢固地固定在介质上。如果两个铁艺之间是较宽的砌砖柱子，则光缆终端盒23可固定在柱子上，用膨胀螺栓加以固定。

在铁丝网围栏上铺设振动光缆21时，采集器22和光缆终端盒23均固定连接在铁丝网围栏上，振动光缆21以直线形式连接在所述铁丝网围栏上。

本发明本发明提供振动光缆21在铁丝网围栏上铺设的实施方式；如图11所示，一种铁丝网围栏铺设实施例一，采用直线铺设方式铺设，所需振动光缆21较少，适用于警戒级别较低的场所；这种铺设方式可探测到攀爬、翻越的入侵方式振动光缆21应铺设在铁网高度约3/4处，呈水平直线铺设，每隔40厘米用防紫外线扎带或专用绑扎带将光缆与铁网网格紧密固定。

如图12所示，一种铁丝网围栏铺设实施例二，采用水平铺设多道光缆的方式，这种铺设方式可探测到攀爬、翻越、剪网、梯子辅助翻越等入侵方式，可增大围栏的感应面积，从而有效地探测到较弱的入侵信号，该方式适用于警戒级别较高的场所，振动光缆21沿围栏顶部铺设，到达防区末端时绕过来按相反方向直线铺设，可按需求来回多铺几道，振动光缆21铺设的间隔可按铁网高度平均分布。

采集器22可固定于铁丝网连接处的支柱或铁网上，距离地面约1.5 米处，为避免采集器22安装松散引起误报，应选择结实牢固的支柱或紧拉的铁丝网作为安装点；安装时可选用紧固夹具进行固定，也可采用绑扎线绑扎固定，但无论采取何种方式，须让采集器22紧密而可靠地固定在介质上。

如图13和图14所示，一种铁丝网围栏铺设实施例三和四，振动光缆21的灵敏度在整个防区范围具有一致性，但介质的松紧度是会有变化的，所以在铺设振动光缆21时要考虑这一因素的影响，在较紧的介质上铺设的振动光缆21感应面积要比在较松的介质上铺设的光缆的感应面积大，例如在铁丝网的立柱部分、防区末端部分铺设振动光缆21时，可按图13和图14所示方式进行铺设，其中图14的铺设方式比图13的方式更敏感，是否需要使用这种方式来增加加固部分防区的灵敏度，应通过现场测试来确定。

在围墙上铺设振动光缆21时，采集器22和光缆终端盒23连接在围墙的内侧离地1.5~2米的高度处，在围墙的外侧采用平行线型方式在墙面上铺设两道振动光缆21。

如图15所示，一种围墙上铺设实施例，针对围墙的入侵方式常见的有凿墙和翻越。

凿墙是一种常见的针对围墙的入侵方式，振动光缆21可以采集到入侵者凿墙时产生的微小振动。施工人员可采用平行线型方式在墙面上铺设两道振动光缆21，围墙的高度不应超过2米，振动光缆21应固定在距离地面0.5米和1.5米处，如果围墙高度大于2米，则高度每增加1米，需增加一道振动光缆21，振动光缆21水平固定在该区域的中部。为了保证振动光缆21能感应到凿墙时产生的振动，必须保证墙面结实，砖快不能有松动，并且光缆应紧密地附着在围墙表面，可使用线卡子每隔50厘米进行固定。

如果入侵者采用翻越的方式进入，则此过程中产生的振动极其微弱，振动光缆21感应到的信号不足以作为判断入侵的依据，所以防范这种入侵方式时，必须在墙头上安装扣网，滚网或立网，以增加振动的强度和感应面积。扣网材料一般采用Φ3、孔径为20cm X5cm的铁网，在扣网上固定振动光缆21时应注意将振动光缆21固定在围墙外侧扣网的顶部，在需要提高警戒级别时可将振动光缆21多铺设几道。

采集器22应安装在围墙内侧离地1.5米的高度，用膨胀螺栓固定在墙上。

另外，对于埋设型的，采集器22可采集埋设在草坪、沙土、砾石等周界地表介质下的传感光缆的信号。铺设振动光缆21时可采用沿周界平行铺设多道振动光缆21的方式，但由于不同地表介质的质地、硬度各不相同，所以振动光缆21的铺设间隔有所差异。

在本发明中，采集器22是一款智能型开关量输出报警设备，与振动光缆21、报警主机1组成报警系统，该报警系统抗干扰能力强、可靠性好,除了可以探测到多种方式的入侵外，还可以屏蔽大部分环境因素引起的误报，采集器22中的电路部分采取了安全可靠的防雷保护措施，此外，采集器22的外壳采用高强性能的工程塑料制造，材质轻且具有可靠的密封防水性能。

在本发明中，以振动光缆21为感应单元，利用外界振动产生报警信号；利用振动光缆21作为传感器可以更好的排除外界强电场磁场的干扰，系统可靠性高；振动光缆21在传输过程中损耗小、稳定性高，每个防区的最大探测距离为1000m；振动光缆21为无源探测器，适用于易燃易爆场所；振动光缆21适用于各种复杂地形，可实现对不规则周界防区的探测；振动光缆21即可直接铺设在各种铁网上防攀爬；振动光缆21具有很高的灵敏度，可以直接进行地埋铺设；采集器22可以采集两种不同介质的防区。

本发明所使用的振动光缆21为无源和线缆状，特别适宜在地形复杂、易燃易爆物品仓库、不规则周界区域和不宜电源进入等场所安装使用；也可埋入墙体、埋入地下等作为银行金库、弹药库和其它重要部位的防凿、防非法侵入使用；还可作为野外工作场所、营地的警戒线使用。

本发明的运行中不影响警戒线附近人员的正常活动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低误报率的光缆振动传感报警装置，其特征在于，包括处于监控室内的报警主机及处于监控室外的若干个振动传感机构；所述报警主机与所述振动传感机构进行无线通信连接；所述振动传感机构包括振动光缆、采集器和光缆终端盒，所述振动光缆的一端与所述采集器连接，所述振动光缆的另一端与所述光缆终端盒连接；所述采集器内设置有用于向所述振动光缆发送激光信号的激光器、用于接受所述振动光缆发出的输出波形光信号的光探测器、用于将所述光探测器传输来的光信号转化成电信号的光电转换器、用于将所述光电转换器传输来的电信号进行分析处理的报警处理器。

2.根据权利要求1所述的一种低误报率的光缆振动传感报警装置，其特征在于，所述采集器内设置有用于发送报警信号且与所述报警处理器连接的无线发射器，所述报警主机内设置有用于接受所述无线发射器发送的报警信号的无线接收器。

3.根据权利要求1或2所述的一种低误报率的光缆振动传感报警装置，其特征在于，所述采集器内设置有用于滤除频率为20HZ~200HZ的振动信号的频率过滤器。

4.根据权利要求3所述的一种低误报率的光缆振动传感报警装置，其特征在于，所述采集器内设置有用于设置所述频率过滤器的滤除频率大小的频率设置器。

5.根据权利要求3所述的一种低误报率的光缆振动传感报警装置，其特征在于，所述采集器内设置有用于检测振动信号持续时间的检测器和用于对振动次数进行统计的事件计数器，所述检测器、事件计数器均与所述报警处理器连接。

6.根据权利要求5所述的一种低误报率的光缆振动传感报警装置，其特征在于，当所述检测器检测到的振动信号持续时间大于5秒，且同时所述事件计数器每秒统计的振动次数大于2次时，所述报警处理器控制所述无线发射器发送报警信号。

7.根据权利要求1所述的一种低误报率的光缆振动传感报警装置，其特征在于，所述报警主机上设置有均与所述无线接收器连接的警示机构和显示机构，所述警示机构包括相连接的设置在所述报警主机的内部的继电器和设置在所述报警主机上的指示灯；所述显示机构包括相连接的显示屏和存储有电子地图信息的存储器。

8.根据权利要求1所述的一种低误报率的光缆振动传感报警装置，其特征在于，在铁艺围栏上铺设振动光缆时，所述采集器和光缆终端盒均固定连接在铁艺上，所述振动光缆以走S型的形式连接在所述铁艺围栏上。

9.根据权利要求1所述的一种低误报率的光缆振动传感报警装置，其特征在于，在铁丝网围栏上铺设振动光缆时，所述采集器和光缆终端盒均固定连接在铁丝网围栏上，所述振动光缆以直线形式连接在所述铁丝网围栏上。

10.根据权利要求1所述的一种低误报率的光缆振动传感报警装置，其特征在于，在围墙上铺设振动光缆时，所述采集器和光缆终端盒连接在围墙的内侧离地1.5~2米的高度处，在围墙的外侧采用平行线型方式在墙面上铺设两道所述振动光缆。