一种基于φ-otdr技术的光纤周界安防系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及安防技术领域，具体涉及一种基于相位敏感光时域反射仪 (Phase-SenstitiveOpticalTimeDomainReflectometer，简称：O-0TDR)技术的光纤周 界安防系统。
【背景技术】
[0002] 现有技术中，站场与阀室作为油气管道的关键设施和枢纽性工程，一旦遭到破坏， 短时间无法修复，将直接影响管道的正常生产；同时油气泄漏会造成严重的环境污染，并极 易引起火灾、爆炸，严重威胁周边人员的生命安全。随着国家反恐形势的日益严峻，以及对 油气站场等重点区域安防需求的不断增加，各类以传感器技术为基础的周界安防技术不断 出现。其中，光纤周界安防技术由于具有本质安全、高灵敏度、布防灵活、抗电磁干扰等诸多 优点，被众多油气站场所采用。
[0003] 但是，现有技术中通常是采用多种利用光纤传感器技术进行周界安全防范的技术 和方法，这类技术主要基于传统的0TDR或光纤干涉仪原理研发的光纤周界安防技术，利用 0TDR技术和非平衡马赫-泽德干涉仪组成传感定位系统，利用马赫-泽德干涉仪从后向瑞 利散射光中解调出相位信息，可以实现防护报警和定位，但如果出现防区内多个位置同时 入侵，当该系统中的传感光纤一旦被入侵者剪断，被剪断部分将失去报警定位功能，此部分 内发生的入侵行为将不能被检测到，从而存在检测精度低的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例通过提供一种基于O-0TDR技术的光纤周界安防系统，能够在光纤 被剪断时，仍能检测到入侵事件，以提高安全检测精度。
[0005] 本发明实施例提供了一种基于O-0TDR技术的光纤周界安防系统，所述系统包括 信号发射器、信号处理器和双芯传感光缆，其中，所述信号发射器从相反方向分别向所述双 芯传感光缆中的两根光纤注入脉冲光，所述信号处理器检测所述双芯传感光缆中的后向瑞 利散射光，根据所述后向瑞利散射光获取现场振动信号，其中，在所述双芯传感光缆被剪断 时，所述双芯传感光缆中的两根光纤与所述信号发射器连接的后端部分交替传回信号，将 相邻两组信号进行合并，获取一组周界振动信号，基于所述周界振动信号，确定所述双芯传 感光缆被剪断的位置。
[0006] 可选的，所述信号发射器包括依次串接的激光器驱动及保护装置、窄线宽激光器、 光功率放大器、光纤滤波器、第一耦合器、光脉冲调制器和光纤环形器。
[0007] 可选的，所述信号发射器还包括脉冲控制器，所述脉冲控制器与所述光脉冲调制 器连接，通过所述脉冲控制器使脉冲光经过所述光纤环形器交替入射到所述双芯传感光缆 中。
[0008] 可选的，所述信号处理器包括依次串接的第二耦合器、前置放大器、光纤滤波器、 光电探测器、信号调理器、数据采集器和数据分析处理器，其中，所述第二耦合器与所述光 纤环形器的输出端连接。
[0009] 本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0010] 由于本申请实施例中信号发射器向双芯传感光缆注入脉冲光，信号处理器检测所 述双芯传感光缆中的后向瑞利散射光，根据所述后向瑞利散射光获取现场振动信号，在所 述双芯传感光缆被剪断时，所述双芯传感光缆中的两根光纤与所述信号发射器连接的后端 部分交替传回信号，将相邻两组信号进行合并，获取一组周界振动信号，基于所述周界振动 信号，确定所述双芯传感光缆被剪断的位置，如此，能够在光纤被剪断时，能够精确的确定 所述双芯传感光缆被剪断的位置，而且在所述双芯传感光缆被剪断之后，由于所述信号发 射器是从相反方向分别向所述双芯传感光缆中的两根光纤注入脉冲光，使得与所述信号发 射器连接的两个光纤仍能组成一个完整的环路，如此，使得在所述双芯传感光缆被剪断之 后仍能正常检测到入侵事件，从而使得安全检测精度得以提高。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明实施例中光纤周界安防系统的第一种架构图；
[0012] 图2为本发明实施例中光纤周界安防系统在光纤未被剪断时监测到的振动信号 的波形图；
[0013]图3为本发明实施例中光纤周界安防系统在光纤被剪断时监测到的振动信号的 波形图；
[0014]图4为本发明实施例中光纤周界安防系统在出现攀爬围栏时监测到的振动信号 对应的归一化特征结构图；
[0015]图5为本发明实施例中光纤周界安防系统在出现剪切围栏时监测到的振动信号 对应的归一化特征结构图；
[0016] 图6为本发明实施例中光纤周界安防系统在出现冲击电钻时监测到的振动信号 对应的归一化特征结构图；
[0017] 图7为本发明实施中光纤周界安防系统的第二种架构图；
[0018] 图8为本发明实施中光纤安防系统对不同位置的多个振动事件同时监测而得到 的振动信号图；
[0019]图9为本发明实施例中光纤周界安防系统在出现攀爬围栏时监测到的振动信号 声功率-时间曲线图；
[0020] 图10为本发明实施例中光纤周界安防系统在出现剪切围栏时监测到的振动信号 声功率-时间曲线图；
[0021] 图11为本发明实施例中光纤周界安防系统在出现攀爬围栏时监测到的振动信号 的频谱图；
[0022] 图12为本发明实施例中光纤周界安防系统在出现剪切围栏时监测到的振动信号 的频谱图。
【具体实施方式】
[0023] 本发明实施例通过提供一种基于O-0TDR技术的光纤周界安防系统，能够在光纤 被剪断时，仍能检测到入侵事件，以提高安全检测精度。
[0024] 由于光纤中原子或分子空间分布的随机性密度起伏，造成光纤在微观上存在折射 率不同的微小区域，形成若干散射中心。入射光经过这些散射中心，会向四面八方发出同频 率的次波。如果光源的相干长度足够长，则这些后向瑞利散射光将相互叠加，形成相长或相 消干涉，并形成干涉图样。当光纤外界环境固定不变时，后向瑞利散射的强度分布图样是固 定不变的。当外界振动对光纤造成扰动，导致光纤内的局部折射率发生改变，从而使得光 纤内瑞利散射的相位发