一種高速公路沿線電纜預(yù)警防盜的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高速公路沿線電纜預(yù)警防盜的方法及裝置，步驟：1）采用傳感光纜與高速公路沿線電纜同時(shí)鋪設(shè)；2）采用引導(dǎo)光纜將傳感光纜終端盒與主控儀連接；3）采用主控儀內(nèi)部光源模塊、光路耦合模塊和光探測器模塊對高速公路沿線電纜布設(shè)區(qū)域振動波形進(jìn)行提?。?）分析兩類事件下光纖振動信號波形特征；5）采用主控計(jì)算機(jī)提取主控儀輸出信號；6）振動事件進(jìn)行報(bào)警處置，記入波形特征數(shù)據(jù)庫。傳感光纜終端盒分別與傳感光纜、電纜、引導(dǎo)光纜相連，主控儀與引導(dǎo)光纜相連，主控儀通過引導(dǎo)光纜與光纖信號分析儀相連，光纖信號分析儀與主控計(jì)算機(jī)相連。提高了報(bào)警率，降低了漏警率，降低了誤警率，提高了定位精度，縮短了響應(yīng)時(shí)間。
【專利說明】一種高速公路沿線電纜預(yù)警防盜的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于交通信息工程領(lǐng)域，具體涉及一種從光纖微振動著手的用于高速公路沿線電纜預(yù)警防盜的方法，同時(shí)還涉及一種從光纖微振動著手的用于高速公路沿線電纜預(yù)警防盜的裝置，適用于高速公路沿線電纜的預(yù)警防盜工作。
【背景技術(shù)】
[0002]高速公路交通工程設(shè)施包括監(jiān)控系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等，是高速公路交通狀況信息采集、信息傳輸、控制管理的重要技術(shù)手段，是由大量的外場機(jī)電設(shè)備和室內(nèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成，需要敷設(shè)相當(dāng)距離的無人看守的電力電纜來保證其正常工作。
[0003]然而，高速公路高低壓電纜成為犯罪分子的偷盜對象。由于發(fā)案率日益增加，造成的經(jīng)濟(jì)損失少則幾萬元，多則上百萬元。高速公路電纜的被盜已經(jīng)嚴(yán)重影響到了高速公路的正常運(yùn)行與管理。在造成國家財(cái)產(chǎn)重大損失的同時(shí)，也對在高速公路上運(yùn)行的車輛形成巨大的安全隱患，造成難以估量的直接或間接經(jīng)濟(jì)損失。因此如何有效地對電纜的安全進(jìn)行監(jiān)控，在電纜被破壞盜竊之前提前預(yù)警，對高速公路交通工程設(shè)施的正常運(yùn)營有重要意義。
[0004]目前國內(nèi)外主要的電纜防盜方法包括:
I)專業(yè)值守人員進(jìn)行值守巡查。此種方法只適用于有圍墻的場所地點(diǎn)，如學(xué)校、工廠、倉庫、機(jī)關(guān)大院等，難以實(shí)現(xiàn)全線的監(jiān)控，且需耗費(fèi)大量的人力物力。
[0005]2)地下敷設(shè):
把供電纜套上保護(hù)用的硬塑管或穿在混凝土排管中埋敷于地下，由于地下電纜有很好的隱蔽性和保護(hù)性，可起到較好的防盜作用。但埋敷地下電纜工程量大，成本高，檢查維護(hù)不便，因此只常用于電網(wǎng)密度大，傳輸距離較近的城鎮(zhèn)地區(qū)。
[0006]3 )采用電子儀器進(jìn)行監(jiān)測保護(hù):
在電纜上裝上監(jiān)測報(bào)警儀器(電力載波、GPRS等)，當(dāng)電纜被盜剪時(shí)，儀器發(fā)出報(bào)警信號通知有關(guān)人員及時(shí)抓獲犯罪分子，通過這種威懾作用達(dá)到對電纜的保護(hù)。這些技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用極大的減少了發(fā)現(xiàn)電纜被盜事件和后期處理的時(shí)間。但該類技術(shù)在電纜被盜剪之后報(bào)警，不能防患于未然，電纜被盜剪所帶來的損失仍不能避免。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是針對上述現(xiàn)狀和存在的問題，目的是在于提供一種利用光纖微振動的高速公路沿線電纜預(yù)警防盜的方法，方法易行，操作簡便，提高報(bào)警率，降低漏警率，降低誤警率，提高定位精度，縮短響應(yīng)時(shí)間。
[0008]本發(fā)明的另一個(gè)目的是在于提供了一種利用光纖微振動的高速公路沿線電纜預(yù)警防盜的裝置，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施:
本發(fā)明基于光纖微振動的原理，將振動傳感光纖與電纜同時(shí)鋪設(shè)，沿線電纜開始被盜挖時(shí)，外界振動使傳感光纖中光波的傳輸相位發(fā)生變化，從而導(dǎo)致光纖微振動的干涉特性改變。預(yù)警終端系統(tǒng)通過檢測干涉信號得到外界振動信號，進(jìn)而通過對振動信號波形的分析做出報(bào)警判斷，同時(shí)通過定位算法可以得到振動位置，實(shí)現(xiàn)報(bào)警事件的定位，完成預(yù)警防盜。
[0010]一種利用光纖微振動的高速公路沿線電纜預(yù)警防盜的方法，其步驟是:
I)采用傳感光纜與高速公路沿線電纜同時(shí)鋪設(shè)；所述步驟I)中，傳感光纜型號為鋼一聚乙烯護(hù)套通信用室外路槽(型號:GLFXTS-42B1.1)。
[0011]2 )采用引導(dǎo)光纜將傳感光纜終端盒與主控儀連接；所述步驟2 )中，引導(dǎo)光纜型號為全非金屬/阻燃/耐嚙蝕松套層絞式管道光纜。
[0012]3)采用主控儀內(nèi)部對高速公路沿線電纜布設(shè)區(qū)域振動波形特征(波形時(shí)域特征和信號頻域)進(jìn)行提取:
a)高速公路沿線光纖信號分為人為事件振動信號和正常行車振動信號；
b)確定傳感光纜終端盒為米集斷面；
c)采集人為事件(挖掘、敲打等干擾行為)下導(dǎo)致的光纖振動信號波形特征；
d)采集高速公路不同服務(wù)水平下的行車振動導(dǎo)致的光纖振動信號波形特征；
4)分析兩類事件下光纖振動信號波形特征，利用光纖信號分析儀對信號波形特征進(jìn)行分析，采用美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件_Matlab2013b版分別建立兩類仿真光信號檢測模型，形成報(bào)警事件光信號波形特征數(shù)據(jù)庫；
5)采用主控計(jì)算機(jī)提取主控儀輸出信號，顯示檢測沿線線路情況，對比波形特征數(shù)據(jù)庫，運(yùn)行武漢光谷奧源科技股份有限公司出品的光纖微振動預(yù)警軟件，判斷是否對振動事件進(jìn)行報(bào)警；
6)若需對步驟5)中振動事件進(jìn)行報(bào)警處置，根據(jù)公式(I)對振動信號的位置信息進(jìn)行修正；
(I)式中:n表示信號片段的數(shù)量；En表示事件定位信息的第η次修正結(jié)果；Sn表示測得的第η個(gè)信號片段的定位信息。
[0013]7)若無需對步驟5)中振動事件進(jìn)行報(bào)警處理，則記入波形特征數(shù)據(jù)庫。
[0014]高速公路沿線電纜設(shè)備維修和檢測工作開展前可對光纜終端盒進(jìn)行關(guān)閉，維修工作完成后重新開啟。
[0015]一種高速公路沿線電纜預(yù)警防盜方法可采用的裝置，它由傳感光纜終端盒、傳感光纜、電纜、引導(dǎo)光纜、主控儀(IFP3800-MC，包含光源模塊、光路耦合模塊和光探測器模塊等3個(gè)模塊)、引導(dǎo)光纜、光纖信號分析儀(FPT3800)、主控計(jì)算機(jī)等8個(gè)部分組成。其連接關(guān)系是:傳感光纜終端盒分別與傳感光纜、電纜、第一引導(dǎo)光纜相連，主控儀通過第一引導(dǎo)光纜與傳感光纜終端盒相連，通過以上5部分的連接實(shí)現(xiàn)如下功能:主控儀的光源模塊發(fā)出光波，經(jīng)第一引導(dǎo)光纜傳輸至傳感光纜終端盒，然后沿傳感光纜傳播，當(dāng)外界有振動發(fā)生時(shí)，光波信號發(fā)生變化，傳感光纜將光波振動信號傳回傳感光纜終端盒，再經(jīng)由第一引導(dǎo)光纜將光波振動信號傳入主控儀，主控儀對光波振動信號的時(shí)域和頻域特診進(jìn)行提取，其中電纜為需要檢測保護(hù)的電纜；主控儀通過第二引導(dǎo)光纜與光纖信號分析儀相連，其作用在于:通過引導(dǎo)光纜將提取的特征波形傳輸至光纖信號分析儀進(jìn)行分析；光纖信號分析儀與主控計(jì)算機(jī)相連，其作用在于:主控計(jì)算機(jī)提取光纖信號分析儀的輸出信號進(jìn)行后續(xù)處理，運(yùn)行光纖微振動預(yù)警系統(tǒng)軟件。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
電纜被盜之前就能實(shí)現(xiàn)預(yù)警，可以達(dá)到防患于未然的效果；光纖具有無中繼傳輸距離長的優(yōu)點(diǎn)，與采用電子儀器進(jìn)行檢測保護(hù)的系統(tǒng)相比，本發(fā)明對能源依賴小，整個(gè)監(jiān)控區(qū)域布設(shè)的傳感網(wǎng)絡(luò)均無需要電力供應(yīng)。
[0017]提高電纜被盜事件的報(bào)警率，降低漏警率，提高事件定位精度，提升高速公路沿線電纜的安全水平。本發(fā)明同時(shí)不影響高速公路沿線電纜的維修和檢測。具有以下幾點(diǎn):
1、提高報(bào)警率:對偷盜電纜事件正確判斷做出報(bào)警的概率>95%；
2、降低漏警率:對偷盜電纜事件遺漏報(bào)警的概率為O;
3、降低誤警率:對偷盜電纜事件做出錯(cuò)誤判斷導(dǎo)致誤報(bào)警的概率〈5%；
4、提高定位精度:對報(bào)警事件發(fā)生位置判斷的精度優(yōu)于IOOm；
5、縮短響應(yīng)時(shí)間:偷盜事件發(fā)生至系統(tǒng)做出反應(yīng)的時(shí)間(包括光波傳輸時(shí)間和系統(tǒng)電路響應(yīng)時(shí)間)小于10ms。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為一種高速公路沿線電纜預(yù)警防盜方法可采用的裝置示意；
其中:傳感光纜終端盒1、傳感光纜2、電纜3、引導(dǎo)光纜4、主控儀5 (IFP3800-MC)、引導(dǎo)光纜6、光纖信號分析儀7 (FPT3800)、主控計(jì)算機(jī)8等8個(gè)部分組成。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1:
本發(fā)明根據(jù)光纖微振動的原理對高速公路沿線電纜預(yù)警防盜提出設(shè)計(jì)方法:沿線電纜被盜竊開始時(shí)外界振動使傳感光纖中光波的傳輸相位發(fā)生變化，從而導(dǎo)致光纖微振動的干涉特性改變。預(yù)警終端通過檢測干涉信號得到外界振動信號，進(jìn)而通過對振動信號波形的分析做出報(bào)警判斷，同時(shí)通過定位算法可以得到振動位置，實(shí)現(xiàn)報(bào)警事件的定位，完成預(yù)警防盜。
[0020]本發(fā)明通過高速公路沿線電纜預(yù)警防盜方法的設(shè)計(jì)，提高電纜被盜事件的報(bào)警率，降低漏警率，提高事件定位精度，提升高速公路沿線電纜的安全水平。本發(fā)明同時(shí)不影響高速公路沿線電纜的維修和檢測。
[0021]本發(fā)明設(shè)置可參考圖1。實(shí)例中選擇了限速值為100km/h、雙向六車道的從莞深高速公路東莞段。光纖振動信號采集選擇不同天氣條件下，完成不同道路服務(wù)水平下車輛運(yùn)行過程中振動和不同人為事件振動下光纖振動信號采集，并嚴(yán)格按照本發(fā)明所要求，在采集信號數(shù)據(jù)過程中排除了其他干擾因素。
[0022]一種利用光纖微振動的高速公路沿線電纜預(yù)警防盜方法，其步驟是:
I)采用傳感光纜2與高速公路沿線電纜3同時(shí)鋪設(shè)，其中傳感光纜2布設(shè)于電纜正上方50cm處，中間采用磚塊隔離；其中:傳感光纜型號為鋼一聚乙烯護(hù)套通信用室外路槽(型號:GLFXTS-42B1.1)。
[0023]2)采用引導(dǎo)光纜4將傳感光纜終端盒I與主控儀連接；其中:引導(dǎo)光纜型號為全非金屬/阻燃/耐嚙蝕松套層絞式管道光纜。[0024]3)采用主控儀5對高速公路沿線電纜布設(shè)區(qū)域振動波形特征(首先提取波形隨時(shí)間變化的特征，包括時(shí)域波形的形態(tài)、位置，同時(shí)采用傅里葉變換將動態(tài)波形由時(shí)域變換為頻域，提取不同頻率分量成分的組成特征)進(jìn)行提??；
a)高速公路沿線光纖信號分為人為事件振動信號和正常行車振動信號；
b)確定傳感光纜終端盒為米集斷面；
c)采集人為事件(挖掘、敲打等干擾行為)下導(dǎo)致的光纖振動信號波形特征；
d)采集高速公路不同服務(wù)水平下的行車振動導(dǎo)致的光纖振動信號波形特征；
4)分析兩類事件下光纖振動信號波形特征，利用光纖信號分析儀7對信號波形特征進(jìn)行分析，采用Matlab軟件分別建立兩類仿真光信號檢測模型，得到報(bào)警事件光信號波形特征數(shù)據(jù)庫；
5)采用主控計(jì)算機(jī)8提取主控儀輸出信號，顯示檢測沿線線路情況，對比波形特征數(shù)據(jù)庫，運(yùn)行光纖微振動預(yù)警防盜軟件，判斷是否對振動事件進(jìn)行報(bào)警；
6)若需對步驟5)中振動事件進(jìn)行報(bào)警處置，根據(jù)公式(I)對人為事件進(jìn)行定位信息修正后報(bào)警；
(I)式中:η表示信號片段的數(shù)量，En表示事件定位信息的第η次修正結(jié)果，Sn表示測得的第η個(gè)信號片段的定位信息。
[0025]7)若無需對步驟5)中振動事件進(jìn)行報(bào)警處理，則對車輛運(yùn)行帶來的光纖振動信號波形特征記入數(shù)據(jù)庫；
高速公路沿線電纜設(shè)備維修和檢測工作開展前可對光纜終端盒進(jìn)行關(guān)閉，維修工作完成后重新開啟。
[0026]實(shí)施例2:
一種高速公路沿線電纜預(yù)警防盜方法可采用的裝置，它由傳感光纜終端盒1、傳感光纜
2、電纜3、引導(dǎo)光纜4、主控儀5 (IFP3800-MC，包含光源模塊、光路耦合模塊和光探測器模塊等3個(gè)模塊)、引導(dǎo)光纜6、光纖信號分析儀7 (FPT3800)、主控計(jì)算機(jī)8等8個(gè)部分組成。其連接關(guān)系是:傳感光纜終端盒I分別與傳感光纜2、電纜3、第一引導(dǎo)光纜4相連，主控儀5通過第一引導(dǎo)光纜4與傳感光纜終端盒I相連，通過以上5部分的連接實(shí)現(xiàn)如下功能:主控儀5的光源模塊發(fā)出光波，經(jīng)第一引導(dǎo)光纜4傳輸至傳感光纜終端盒1，然后沿傳感光纜2傳播，當(dāng)外界有振動發(fā)生時(shí)，光波信號發(fā)生變化，傳感光纜2將光波振動信號傳回傳感光纜終端盒1，再經(jīng)由第一引導(dǎo)光纜4將光波振動信號傳入主控儀5，主控儀5對光波振動信號的時(shí)域和頻域特診進(jìn)行提??；主控儀5通過第二引導(dǎo)光纜6與光纖信號分析儀7相連，其作用在于:通過引導(dǎo)光纜6將提取的特征波形傳輸至光纖信號分析儀7進(jìn)行分析；光纖信號分析儀7與主控計(jì)算機(jī)8相連，其作用在于:主控計(jì)算機(jī)8提取光纖信號分析儀7的輸出信號進(jìn)行后續(xù)處理，運(yùn)行光纖微振動預(yù)警系統(tǒng)軟件。
【權(quán)利要求】
1.一種利用光纖微振動的高速公路沿線電纜預(yù)警防盜的方法，其步驟是: 1)采用傳感光纜與高速公路沿線電纜同時(shí)鋪設(shè)； 2)采用引導(dǎo)光纜將傳感光纜終端盒與主控儀連接； 3 )采用主控儀內(nèi)部光源模塊、光路耦合模塊和光探測器模塊對高速公路沿線電纜布設(shè)區(qū)域振動波形特征進(jìn)行提取: a)高速公路沿線光纖信號分為人為事件振動信號和正常行車振動信號； b)確定傳感光纜終端盒為米集斷面； c)采集人為事件下導(dǎo)致的光纖振動信號波形特征； d)采集高速公路不同服務(wù)水平下的行車振動導(dǎo)致的光纖振動信號波形特征； 4)分析兩類事件下光纖振動信號波形特征，利用光纖信號分析儀對信號波形特征進(jìn)行分析，采用數(shù)學(xué)軟件_Matlab2013b分別建立兩類仿真光信號檢測模型，形成報(bào)警事件光信號波形特征數(shù)據(jù)庫； 5)采用主控計(jì)算機(jī)提取主控儀輸出信號，顯示檢測沿線線路，對比波形特征數(shù)據(jù)庫，運(yùn)行光纖微振動預(yù)警軟件，判斷對振動事件進(jìn)行報(bào)警； 6)對步驟5)中振動事件進(jìn)行報(bào)警處置，根據(jù)公式(I)對振動信號的位置信息進(jìn)行修正；
Cl) 式中:n表示信號片段的數(shù)量，En表示事件定位信息的第η次修正結(jié)果，Sn表示測得的第η個(gè)信號片段的定位信息； 7)無需對步驟5)中振動事件進(jìn)行報(bào)警處理，記入波形特征數(shù)據(jù)庫； 8)高速公路沿線電纜設(shè)備維修和檢測工作開展前對光纜終端盒進(jìn)行關(guān)閉，維修工作完成后重新開啟。
2.權(quán)利要求1所述的一種利用光纖微振動的高速公路沿線電纜預(yù)警防盜的裝置，它由傳感光纜終端盒(I)、傳感光纜(2)、電纜(3)、第一引導(dǎo)光纜(4)、主控儀(5)、第二引導(dǎo)光纜(6)、光纖信號分析儀(7)、主控計(jì)算機(jī)(8)組成，其特征在于:傳感光纜終端盒(I)分別與傳感光纜(2)、電纜(3)、第一引導(dǎo)光纜(4)相連，主控儀(5)通過第一引導(dǎo)光纜(4)與傳感光纜終端盒(I)相連，主控儀(5)通過第二引導(dǎo)光纜(6)與光纖信號分析儀(7)相連，光纖信號分析儀(7)與主控計(jì)算機(jī)(8)相連。
【文檔編號】G08B13/186GK104021638SQ201410313742
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】胡彥杰, 鄧敏, 張燦程, 周穎, 劉兵 申請人:中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司, 武漢中交交通工程有限責(zé)任公司