[发明专利]一种预警系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传感及信号处理领域，尤其涉及一种预警系统及方法。

背景技术

自20世纪70年代以来，光纤通讯技术从实验室走向产业，迅速壮大、日渐成熟，发展成当今信息时代的最为重要的一环。与之相伴而生的光纤产业链的另一重要分支是光纤传感技术产业，与传统的传感技术相比，光纤传感无需任何中间介质就能把待测的量与光纤中的光特性联系起来，且拥有其自身的物理特性优势，即光纤质轻、径细、抗电磁干扰能力强、耐辐射、信号衰减小、集信息传感与传输一体等。

随着社会发展经济水平不断提高，人民对于自身生命和财产安全的要求越来越高，于是基于光纤传感的周界入侵预警系统便应运而生了。以往的光纤周界预警系统在光路设计上基本是基于Michelson干涉仪或者Mach-Zehnder干涉仪，由于工程上不可避免的光程误差，会影响干涉仪的干涉效果。且以往的光纤周界预警系统一般是传统的相位解调分析或者支持向量机的分类方式，准确率不够高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种预警系统，以解决现有预警系统在光路设计上易引起光程误差，数据分析准确率不高的问题。

本发明的目的之二在于提供一种预警方法，以解决现有预警系统在光路设计上易引起光程误差，数据分析准确率不高的问题。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种预警系统，包括：激光器、干涉装置、光电探测器、控制装置及数据处理装置；所述干涉装置包括第一耦合器、光纤延时纤、第二耦合器、反射镜及传感光缆；

所述激光器用于产生激光，所述激光经过所述第一耦合器后分成两路光束，其中一路光束依次经过所述光纤延时纤、所述第二耦合器后经所述反射镜反射后依次经过第二耦合器、传感光缆后返回所述第一耦合器，另一路光束依次经过所述传感光缆、所述第二耦合器后经所述反射镜反射后依次经过所述第二耦合器、所述光纤延时纤后返回所述第一耦合器，两路光束在所述第一耦合器内发生干涉；

所述光电探测器用于接收干涉后的光束，并将光信号转换为电信号发送到所述控制装置，所述控制装置用于采集所述电信号并进行预处理，所述数据处理装置用于接收经过预处理的电信号并分析以确定预警类型。

进一步地，所述控制装置包括采集模块、计算模块及数据传输模块；所述采集模块用于采集第一预设时间内的最大电压值和最小电压值；所述计算模块用于计算所述最大电压值和所述最小电压值的差值，并在第二预设时间内对所述差值进行积分以得到所述第二预设时间内的能量值；所述数据传输模块用于将所述能量值传输到所述数据处理装置。

进一步地，所述数据处理装置包括频谱转换模块及判断模块，所述频谱转换模块用于将接收到的所述数据传输装置传输的数据转换为频谱，所述判断模块用于将所述频谱导入经过训练的模型以判断预警类型。

进一步地，所述第一耦合器为2*2耦合器，所述第二耦合器为2*2耦合器。

进一步地，所述控制装置是以ARM为控制芯片的电路板。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种预警方法，包括：

将激光器产生的激光经过第一耦合器后分成两路光束；

将两路光束分别沿顺时针方向和逆时针方向经过第二耦合器并反射后回到第一耦合器，并在第一耦合器内发生干涉，其中一路光束经过光纤延时纤；

接收干涉后的光束，并将光信号转换为电信号；

采集所述电信号并进行预处理；

接收经过预处理的电信号并分析以确定预警类型。

进一步地，所述采集所述电信号并进行预处理包括：

采集第一预设时间内的最大电压值和最小电压值；

计算所述最大电压值和所述最小电压值的差值，并在第二预设时间内对所述差值进行积分以得到所述第二预设时间内的能量值；

传输所述能量值。

进一步地，所述接收经过预处理的电信号并分析以确定预警类型包括：

将所述能量值转换为频谱；

将所述频谱导入经过训练的模型以判断预警类型。

进一步地，所述判断预警类型包括：

使用神经网络算法分析所述频谱与预设能量阈值的关系以对预警类型进行分类。

进一步地，将所述能量值转换为频谱包括：通过傅里叶变换将所述能量值转换为频谱。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：