基于光纤传感的边境线周界防入侵报警系统及方法与流程

本发明属于边境线周界防护安全
技术领域：
，尤其涉及一种基于光纤传感的边境线周界防入侵报警系统。
背景技术：
边境或边境地区在政治学和地理学上指邻近边界、国界的区域范围，一般来说有着特殊的重要性，对边境线的周界安防报警与监控管理，一直以来都是国家安全的重要组成部分和重要保障。非法越境行为常常对国家的安全构成严重的威胁，并造成军事、政治和外交方面的恶劣后果。如何防范人员非法越境成为各国在边防领域迫切需要解决的问题。目前，世界各国均投入大量人力、物力和财力进行边境安防报警监控相关技术的研究。既有利用传感器、信号处理器和处理软件等对进入边境线周界的行为进行识别，判断是否为非法入侵后对非法入侵产生报警信息的系统。也有采用刺丝防护网进行物理隔绝防护，在重要路口区域安装电子视频监控，靠边防人员巡逻进行搜寻维护。传统边境防护方法采用刺丝防护网进行物理隔绝防护，在重要路口区域安装电子视频监控，由巡防人员巡逻进行搜寻维护。然而边境线的周界距离较长，边境线周界大多环境极其复杂，多为沙漠、山区等，出没的动物种类繁多。边防人员无法完全保持整段线路的同时搜寻工作，出现边防人员巡逻工作强度大、工作效率低等问题。现有技术还利用传感器、信号处理器和处理软件的报警系统，虽然通常能及时发现入侵行为，但在对入侵行为模式匹配上定位精度有待提高，即入侵保准率有待提高。有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种误报率低、高效防护的基于光纤传感的边境线周界防入侵报警系统，使其更具有产业上的利用价值。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明的目的之一是提供一种解决防护效率低、误报率高的基于光纤传感的边境线周界防入侵报警系统，目的之二是提供一种基于光纤传感的边境线周界防入侵报警方法。本发明技术方案如下：一种基于光纤传感的边境线周界防入侵报警系统，包括至少一个光纤智能处理设备、至少一个巡逻岗哨站报警处理单元和感应光缆单元，每个所述巡逻岗哨站报警处理单元由相互连接的光纤智能报警主机和数据处理主机构成，其中，所述光纤智能处理设备包括由感应光纤相互连接的智能光学前端处理器和智能光学终端处理器，所述光纤智能报警主机由传输缆与智能光学前端处理器连接，所述光纤智能报警主机包括光源机构、光电信息处理机构和联动输出机构，所述数据处理主机包括数据采集机构和报警机构，光纤智能报警主机与数据处理主机连接。本发明基于光纤传感的边境线周界防入侵报警系统，进一步的，所述光纤智能处理设备还包括语音监听模块。本发明基于光纤传感的边境线周界防入侵报警系统，进一步的，所述光源机构包括光分路器模块，光分路器模块根据现场实际光纤智能处理设备的数量进行分光配置。本发明基于光纤传感的边境线周界防入侵报警系统，进一步的，所述联动输出机构与报警辅助设备联动，所述报警辅助设备包括声光报警器或\和视频设备。本发明基于光纤传感的边境线周界防入侵报警系统，进一步的，所述报警机构包含模式识别模块，断线报警模块，防区设置模块，长距离报警定位模块、报警输出模块或数据交换模块中的一种或多种组合。本发明基于光纤传感的边境线周界防入侵报警系统，进一步的，所述感应光缆单元的感应光缆为两芯光缆，程z字型铺设。本发明基于光纤传感的边境线周界防入侵报警系统，进一步的，包括最多64个所述光纤智能处理设备。本发明目的之二，一种基于光纤传感的边境线周界防入侵报警方法，包括下述步骤，s1，光纤智能报警主机发出光源信号至智能光学前端处理器；s2，智能光学前端处理器接收光信号并处理，光信号经感应光缆的振动产生光信号变化；s3，智能光学终端处理器接收变化后的光信号并处理，将处理后的光信号经感应光纤传输给智能光学前端处理器，光信号经感应光缆的振动产生光信号变化，智能光学前端处理器接收该变化后的光信号，处理后经由传输光缆传输到光纤智能报警主机；s4，光纤智能报警主机接收光信号并进行光电转换为电信号；s5，数据处理主机接收电信号进行数据分析与模式识别，将处理后的数据返回光纤智能报警主机。本发明基于光纤传感的边境线周界防入侵报警方法，进一步地，所述模式识别，首先预先采集环境信号和模拟报警信号生成原始样本信号，将运行时采集的信号与原始样本信号进行匹配，计算出信号的报警概率值从而完成模式识别。本发明基于光纤传感的边境线周界防入侵报警方法，进一步地，所述原始样本还包括将误报和漏报的信号校正并重新生成原始样本信息的步骤。借由上述方案，本发明至少具有以下优点：①本发明灵敏度高，光纤智能报警主机和数据处理主机相配合设置，可及时发现各种入侵行为，并对入侵行为进行模式匹配，具有可靠性高、定位精度高的优点，可有效降低人员工作强度，提高工作效率；②本发明运行过程中可对原始样本进行补充和校正，随着运行时间的增长不断完善原始样本数据，可以有效识别各种非入侵信号如动物、天气等环境干扰，进一步提高各种入侵报警准确率。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本发明基于光纤传感的边境线周界防入侵报警系统的结构示意图；图2是本发明基于光纤传感的边境线周界防入侵报警系统的安装示意简图；图3是本发明基于光纤传感的边境线周界防入侵报警方法的流程示意图。图中各附图标记的含义如下。1光纤智能处理设备2巡逻岗哨站报警处理单元3感应光缆单元11智能光学前端处理器12智能光学终端处理器13感应光纤14语音监听模块20光纤智能报警主机21数据处理主机201光源机构202光电信息处理机构203联动输出机构204光分路器模块205报警辅助设备211数据采集机构212报警机构4哨岗具体实施方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。参见图1和图2，本发明基于光纤传感的边境线周界防入侵报警系统，包括至少一个光纤智能处理设备1、至少一个巡逻岗哨站报警处理单元2和感应光缆单元3。图1显示为每个所述巡逻岗哨站报警处理单元2由相互连接的光纤智能报警主机20和数据处理主机21构成，其中，所述光纤智能处理设备1包括由感应光纤13相互连接的智能光学前端处理器11和智能光学终端处理器12，所述光纤智能报警主机20由传输缆与智能光学前端处理器11连接，所述光纤智能报警主机20包括光源机构201、光电信息处理机构202和联动输出机构203，所述数据处理主机21包括数据采集机构211和报警机构212，光纤智能报警主机20与数据处理主机21连接。光纤智能处理设备1安装在边境线周界现场，光纤智能报警主机20安装在边境线巡逻岗哨机房，数据处理主机21安装在边境线岗哨机房。一套光纤智能处理设备1通过传输光缆与光纤智能报警主机20连接。所述感应光缆单元3的感应光缆为两芯光缆，程z字型铺设，感应光缆单元3包括传输光缆或感应光纤13。可将上述一套光纤智能处理设备1为一个防区，一个岗哨负责一个长距离定位的防区，一套光纤智能处理设备1可以实现最大距离50km的布防，本发明可包括最多64个所述光纤智能处理设备1。为了进一步地优化本发明效果，在发明的一种实施方式中，在前述内容的基础上，所述光纤智能处理设备1还包括语音监听模块14。语音监听模块14安装在需要进行语音监听的重要场所。所述光源机构201包括光分路器模块204，光分路器模块204根据现场实际光纤智能处理设备1的数量进行分光配置，光源机构201可经后台调节出光功率大小以适用不同现场情况。光电信息处理机构202可根据各防区实际情况进行增益调节。所述联动输出机构203与报警辅助设备205联动，所述报警辅助设备205包括声光报警器或\和视频设备，且本发明可以在某些重要位置放视频设备。优选地，所述报警机构212包含模式识别模块，断线报警模块，防区设置模块，长距离报警定位模块、报警输出模块或数据交换模块中的一种或多种组合，如可进行短信发送、邮件发送、与高速公路管理平台进行数据交互等。图2是本发明基于光纤传感的边境线周界防入侵报警系统的安装示意简图。光纤智能处理设备1安装在维修井里，维修井大小为0.8x0.8x0.8，传输光缆程z字型固定在边境线的防护网上。本发明系统的安装主要经下述步骤：单个防区，即一套光纤智能处理设备1的长度根据边境线实际环境来确定，在一公里至10公里不等，各个防区相互独立互不干扰；在边境线的栅栏网上安装感应光缆，采用直线z字型铺设方法，将栅栏网每个区域覆盖，每个区域宽度一样，能够使得感应光缆有效的感应到栅栏网任意位置产生的振动，保护整个栅栏网；在每个防区的起始位置建造维修井，光纤智能处理设备1置于维修井中，便于整个系统的维护工作；传输光缆从机房拉出连接到每一个智能光学前端处理器11处，将信号从智能光学前端处理器11处传回机房，该机房即巡逻岗哨站报警处理单元2所在位置，位于岗哨4内；如图3所示，本发明基于光纤传感的边境线周界防入侵报警方法，包括下述步骤，s1，光纤智能报警主机20发出光源信号至智能光学前端处理器11；s2，智能光学前端处理器11接收光信号并处理，光信号经感应光缆的振动产生光信号变化；s3，智能光学终端处理器12接收变化后的光信号并处理，将处理后的光信号经感应光纤13传输给智能光学前端处理器11，光信号经感应光缆的振动产生光信号变化，智能光学前端处理器11接收该变化后的光信号，处理后经由传输光缆传输到光纤智能报警主机20；s4，光纤智能报警主机20接收光信号并进行光电转换为电信号；s5，数据处理主机21接收电信号进行数据分析与模式识别，将处理后的数据返回光纤智能报警主机20。步骤s5中所述模式识别，首先预先采集环境信号和模拟报警信号生成原始样本信号，将运行时采集的信号与原始样本信号进行匹配，计算出信号的报警概率值从而完成模式识别。所述原始样本还包括将误报和漏报的信号校正并重新生成原始样本信息的步骤。具体如下：系统搭建完毕测试信号是否正常、调试信号使其正常开始采集数据；采集全天候的环境数据，将数据保存，完成环境数据的采集；通过人为模拟一系列的入侵行为采集该种信号并保存数据，完成人为入侵数据的采集；将所保存的环境数据与人为入侵数据进行模式训练与识别。模式的训练与识别：将原始数据库中的环境数据与人为入侵数据进行模式训练与识别，基于大数据机器自动学习技术用于区分干扰信号与报警信号的数据处理，系统根据现场实际情况预先采集环境信号和模拟报警信号，通过模式训练生成原始样本；系统运行时对达到采集条件的信号进行采集，并与原始样本进行匹配计算出信号的报警概率值。模式识别功能是在系统试运行期间对系统进行人为的干扰动作，对出现误报和漏报的信号系统自动重新增加误报漏报信号进行模式训练，生成新的样本数据。本发明的工作原理如下：光纤智能报警主机20中光源机构201发出光信号，经过传输光缆达到智能光纤前端传感器，光信号再由光纤前端传感器经过感应光缆到达智能光学前端处理器11，光信号由智能光学终端处理器12再次经过感应光缆达到智能光学前端处理器11，光信号最后通过传输缆连接到光纤智能报警主机20的光电信息处理机构202；经过光电信息处理机构202的光信号转换成可用于信号处理的电信号，经过数据处理主机21的数据采集，对信号的模式识别与报警软件的设置确定报警信息，达到报警条件的将产生报警信息，并作出报警输出和与高速公路管理平台进行数据交互。通过上述技术方案，本发明灵敏度高，光纤智能报警主机和数据处理主机相配合设置，可及时发现各种入侵行为，并对入侵行为进行模式匹配，具有可靠性高、定位精度高的优点，可有效降低人员工作强度，提高工作效率；本发明运行过程中可对原始样本进行补充和校正，随着运行时间的增长不断完善原始样本数据，可以有效识别各种非入侵信号如动物、天气等环境干扰，进一步提高各种入侵报警准确率。以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。当前第1页12