专利名称：一种基于光纤干涉仪的区域防入侵系统的光路复用系统的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种基于光纤干涉仪的区域防入侵系统的光路复用系统，涉及机械
振动的测量、冲击的测量和管道系统技术领域。
背景技术：
区域的安全防范一直以来都是一个重要的问题，诸如军事基地、机场、军械库、油
库、油气管道场站和住宅小区等，对这些区域的有效防护至关重要。
目前主要的区域入侵防范技术有基于电的和基于光的两大类； 基于电的技术主要有高压电网技术、泄漏电缆技术等。在某些重要区域边界上设置了高压电网，能在一定程度上对入侵者形成威慑，但高压电网存在安全性差、不具备联动报警功能；使用辐射电磁场的泄漏电缆进行入侵探测时，容易受到雷电等强电磁环境干扰而增加系统误报。 基于光的技术主要有红外线对射报警技术、摄像头监视技术、光纤成像入侵探测技术和光纤传感的入侵探测技术等。其中红外对射报警技术中红外激光束难以准确对准受光器的微小靶心，尤其在雨天和雾霾天气时，会因雨水、雾霾的折射使激光束传播方向产生偏差，晴朗天气时如有落叶、小动物等障碍物阻挡对射途径时就会引发系统报警，而且因不具备一定的隐蔽性使得入侵者极易绕开对射路径，造成报警器失效；对布设方式的要求也较高， 一般仅适用于短距离的平坦区域。 摄像头监视技术是目前采用的较多的一种入侵监测模式，摄像头监视由于具有较
窄的视野特别是在摄像头侧后面的盲区常常被攀越，而且摄像头监视也常常受到天气的影
响而失效。光纤成像入侵探测技术是基于光波在多模光纤中由于不同传输模式之间的干涉
形成散斑，散斑图像随外界扰动发生变化，该方式容易受到环境影响形成误报。 光纤传感的入侵探测技术有测量光纤的微弯损耗的，该方法灵敏度低，不适合于
动态事件的检测。 光纤传感的入侵探测技术中也有一部分是基于干涉检测原理的，如，中国石油天然气集团公司和中国石油天然气管道局的"光纤安全预警装置"(ZL200620124262.X)实用新型专利。目前的干涉技术方案均为单一干涉仪和单一防线，这些方案同样容易受到环境影响，把环境导致的一些假入侵信号误认为入侵而产生虚警。且光纤的用量也很大，费用大。
实用新型内容本实用新型的目的是设计一种受环境影响小、节省的基于光纤干涉仪的区域防入侵系统的光路复用系统。 区域防入侵系统结构上可分为主机设备、传输光路、光路适配器和干涉仪光路。当干涉仪光路探测到有扰动信号出现时，触发系统进入警戒状态，如果继续有扰动信号出现并且其特征符合入侵行为特征模式， 统产生报警。[0011] —种基于光纤干涉仪的区域防入侵系统的光路复用系统本系统是配合基于光纤 干涉仪的区域防入侵系统对光路的复用系统。如图2所示，基于光纤干涉仪的区域防入侵 系统是按照保护区域大小和对入侵报警位置信息精度要求不同，由光纤干涉仪在保护区域 的边界布设一个或多个防区，并对保护区域形成至少一个完整的包围，多个防区经过串联 或者并联同样构成对保护区域的一个完整包围；光源15发出的光经过传输光路116到达光 路适配器17，由光路适配器17分束后分成多路，分别对应于多个防区的传感光路20，再由 传输光路II 18传回光路适配器17 ;在每一个防区内，都有平行于边界的防线，该防线在纵 深上有间隔隔开，防线由一路传感光路20组成；检测每个防区光纤干涉仪两传感臂内传输 的光信号相位差值，对保护区域边界可疑扰动事件特征进行判别，信号特征符合入侵行为 特征模式时系统判定振动信号的位置并产生报警。 为有效节省纤芯资源，在采用单波长光源时，不同防区、防线的光信号不能相互混 叠，否则就无法准确区分出扰动信号的来源，因此当防区数量较大时所需的纤芯数量会较 大，限制了区域防入侵系统的应用领域。为了克服这个问题，本实用新型提出一种复用纤芯 的系统如图1所示，它是光源15用一根光纤接至适配器I，适配器I后接数量与防区数相 同的适配器；每一防区的适配器再接该防区内各道防线的光纤干涉仪，这些光纤干涉仪的 输出一并接光缆接头盒，最后再由光缆接至探测器阵列。 光源15发出光后不是采用每道光纤干涉仪防线一根传输纤芯的做法，而是采用 每个防区一根光源传输纤芯的方案，光源15发出的光经光路适配器I分束后再经过一个对 应于防区数量的分束器分束到各防区，每一防区的适配器再分束为多束光，分别接入该防 线内各光纤干涉仪，这些光纤干涉仪的输出一并接光缆接头盒再汇集到一起，最后再经集 束后传回处理。 多个防区的此方案在光源输出端进行了光路的复用，一定程度上节省了纤芯数 目，扩展了区域防入侵系统的应用领域。 从上述方法可以看出，基于光纤干涉仪的区域防入侵系统的光路复用系统，不但 能通过将保护区域边界细分为多个防区实现了入侵事件的准确定位，在保护区域边界设置 多道防线，根据不同纵深防线探测到的信号情况，能够准确区分入侵事件和随机扰动事件， 有效降低了非入侵事件导致的系统虚警；同时采用了单根纤芯复用的系统，不但大大节省 了纤芯的用量，同样具有灵敏度高、不受温度、天气等因素影响，抗环境干扰能力强的优点， 具有广泛的应用前景。
图1光源输出端光路复用示意图 图2区域防入侵系统原理框图 其中15-光源 16-传输光路1 17-光路适配器 18-传输光路11 19-保护区域 20-传感光路
具体实施方式结合附图和实施例对本实用新型进行进一步说明，但不应以此限制本实用新型的保护范围。 实施例.本例的构成如图1所示。 首先根据要保护的区域特征和用户要求进行防区数量、防线数量设计，保护的区 域，设置3个防区、2道防线，在每一个防区内，都有平行于边界的两道防线，这两道防线在 纵深上间隔开，每道防线由一路马赫曾德干涉仪组成，光缆采用普通通信光缆，安装方式为 在同一根光缆内设置传感臂和参考臂，布设方式取为直线型。 为有效节省纤芯资源，在采用单波长光源时，不同防区、防线的光信号不能相互混 叠，否则就无法准确区分出扰动信号的来源，因此当防区数量较大时所需的纤芯数量会较 大。为了克服这个问题，本例复用纤芯的结构 采用每个防区一根光源传输纤芯，如图1所示，其复用纤芯的结构是光源由光纤
接适配器i，适配器i输出再接对应防区数量个适配器n、适配器ni、适配器iv，每个适配
器分别接本防线的两个光纤干涉仪，如防区I的光纤干涉仪1、光纤干涉仪II，防区II的光
纤干涉仪111、光纤干涉仪iv，防区111的光纤干涉仪v、光纤干涉仪vi，这些光纤干涉仪的 输出一并接光缆接头盒，最后再由光缆接至探测器阵列。 光源15发出的光用一根光纤传输至第一个防区时，由适配器I分束为多束光，数 量与防区数相同；每一束光到达对应防区时，由适配器再分束为多束光，分别进入该防区内 各光纤干涉仪，这些光纤干涉仪的输出一并接光缆接头盒，最后再由光缆接至探测器阵列。 此方案在光源输出端及到达各防区之前进行了光路的复用，可减少使用纤芯数量。 在传感光路区域内，若存在入侵扰动时，会引起两传感臂之间的相位差发生变化， 进而形成干涉信号，通过信号处理器对干涉信号进行分析，对保护区域边界可疑扰动事件 特征进行判别，如果信号特征符合入侵行为特征模式时系统产生报警；如果信号特征和入 侵行为特征模式不相符时，系统不予报警。此系统不仅实现对区域入侵事件的探测而且有 效降低了虚警率。 本例经多次试验，通过在保护区域的边界上的振动敏感光纤干涉仪能够实现对边 界任何扰动行为的探测，而且大大节省了光纤的用量。
权利要求一种基于光纤干涉仪的区域防入侵系统光路复用系统，其特征是光源(15)用一根光纤接至适配器I，适配器I后接数量与防区数相同的适配器；每一防区的适配器再接该防区内各道防线的光纤干涉仪，这些光纤干涉仪的输出一并接光缆接头盒，最后再由光缆接至探测器阵列；光源(15)发出的光经适配器I分束器后再经过一个对应于防区数量的适配器分束到各防区，每一防区的适配器再分束为多束光，分别接入该防线内各光纤干涉仪，这些光纤干涉仪的输出一并接光缆接头盒再汇集到一起，最后再经集束后传回处理。
专利摘要本实用新型是一种基于光纤干涉仪的区域防入侵系统的光路复用系统，涉及机械振动的测量、冲击的测量和管道系统技术领域。它采用波长复用的结构，光源模块接梳状滤波器后再接到各个防区的适配器，各个防区防线的适配器分接两个光纤干涉仪，各防区相同防线的光纤干涉仪接适配器耦合进同一光纤，经过传输光路接至解波分复用器，解复用后接系统主机设备处理。本实用新型受环境影响小、节省光缆资源。
文档编号G01D5/26GK201498073SQ20092015670
公开日2010年6月2日 申请日期2009年5月31日 优先权日2009年5月31日
发明者刘伟, 刘素杰, 张金权, 方德学, 朱建新, 焦书浩, 王宏, 王小军, 王飞, 赵锋, 郭戈, 闫会朋 申请人:中国石油天然气管道局