摘要：针对传统周界安防系统入侵目标定位方法定位精度较差且常用的基于信号到达时间差(TDOA)定位方法在面对多组传感器情况难以确定最优解的问题,本文设计了基于猫群算法的震动感知智能周界安防系统。首先利用动圈式振动传感器采集入侵目标在浅地表产生的振动信号,并通过振动信号对入侵目标进行TDOA定位。然后通过猫群算法对TDOA初步定位结果进行优化。最后针对系统的不同应用场景,本文设计实现LoRa无线通信和北斗短报文无线通信两种通信模式,解决了系统在偏远地区部署的通信问题。为验证本文算法的有效性,设计了不同算法参数环境下的验证实验以及在实际环境下的测试实验。结果表明:本文算法优化的目标定位方法在浅地表震动波传播速度误差小于自身10%的情况下,平均定位误差小于1 m。算法定位误差相较于TDOA初步定位结果减小约46.9%。

摘要：基于光纤迈克耳孙干涉仪和神经网络模式识别算法,设计并实现了一种新的防区型全光纤周界安防系统。采用偏振不敏感光纤迈克耳孙干涉仪作为周界入侵探测系统(PIDS)的振动传感器,降低了双折射效应导致的信号衰落,分析了传感光纤与物理围栏宿主材料间的应力应变关系对干涉信号相位变化的影响,并使用穿越统计(LC)和模式识别(PR)技术实现噪声抑制、行为分析和报警判决。实验证明,系统可以对入侵和干扰行为的原始干涉信号进行LC分析和特征提取,最小响应时间为0.5s,通过神经网络训练生成行为模式,并可通过动态均值算法(DMA)有效抑制雨致噪声和其他环境噪声。实现了低成本、高可靠性和高实用性的全光纤周界安防系统。

摘要：利用高相干、低噪音激光器作为光源,设计了2干涉臂长度差为60m的长光程差光纤迈克耳孙干涉仪作为传感器。采用二元矩形脉冲对光源进行相位调制,结合正交信号解调法恢复相位信息,由基于现场可编程门阵列(FPGA)的高性能询问器实时实现相位信号的计算。结合时域穿越统计(LC)报警算法,提高了对入侵事件报警的实时性及精确性。最终搭建了包含4个防区的安防系统,该系统询问设备简单、成本低、实时性高。实验结果表明,通过设定合适的阈值,系统可以对各种入侵和干扰行为实时进行报警,同时对雨雪等恶劣环境的误报进行有效抑制,该系统持续工作1个月,未出现漏报,误报率低于1%。

摘要：基于相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)的分布式光纤振动传感系统在铁路周界安防中有着重要的应用前景.为降低Φ-OTDR中固有的相干衰落对相位解调的影响,提高扰动信号识别率,提出一种基于矢量旋转滑动平均(MVRA)的相干衰落抑制方法.首先,对探测信号复矢量化,并对各位置的复矢量信号按初相角进行旋转对齐;然后,采用滑动平均的方法缓和信号幅度起伏以及减小噪声功率,提高信噪比,进而抑制相干衰落;其次,从衰落抑制信号解调出扰动信号,将MVRA与频谱提取重组(SERM)、数字向移变换(DPST)方法进行对比,通过差分相位标准差验证抗衰落效果;最后,通过搭建分布式光纤周界入侵检测实验平台,模拟环境噪声、应力破坏、攀爬、剪网4种防护扰动信号,以解调的相位灰度图作为特征图像,使用卷积神经网络进行模式识别.实验结果表明:相比SERM、DPST,MVRA能更高效地抑制衰落,当滑动窗长50 ns时,MVRA提高11.2 dB信噪比;扰动信号的识别率由衰落抑制前的88%提高到衰落抑制后的92%.

摘要：为了解决在周界安防系统中基于FBG振动传感器波分复用方式下传感单元数量受光源带宽和解调限制的问题,同时也为了延长周界安防距离、降低系统成本、提高系统效率,提出了"全同光纤布喇格光栅(FBG)振动传感器"的概念,论述了全同FBG振动传感器在周界安防系统中应用的可行性,设计了实验方案,搭建了试验装置并给出了实验结果。实验证明,两个波长基本相同的全同FBG振动传感器接入后的波长灵敏度会有不同程度的损失,实验中6种组合12种连接方式波长灵敏度大于20pm的有10种,实践证明,经过筛选可以达到实际应用的要求,全同FBG振动传感器在周界系统的应用不但可以提高系统的容量,而且使FBG周界系统的成本大大降低,更具市场竞争力。

摘要：为了增强对地下文物的安全保护,设计了一种智能光纤地波周界安防设备。通过将马赫-曾德尔光纤干涉技术应用于地波传感器,实现对地波微震动的监听。利用软件算法分析微震动波的幅频特性值,智能过滤干扰,对入侵行为进行甄别、记录和报警联动。实验结果表明,该设备单探点有效监控范围在半径25m内,单系统最大探点数量为64个,预警辨别时间小于2s。

摘要：为了全面评估旅游安全事故周界安防入侵监测系统的光纤Φ-OTDR传感器性能,本文采用了蝶形单模光纤和侵入板制作了光纤Φ-OTDR传感器,并将该传感器埋在细沙中,利用光纤Φ-OTDR(相位时域反射仪)搭建了基于分布式光纤Φ-OTDR传感器的旅游安全事故周界安防入侵监测系统,并对入侵信息(侵入者位置、重量及高度信息)进行了监测和评估。研究发现,采用所设计的光纤侵入板作为传感器,入侵监测系统能对侵入位置进行准确监测,定位精度小于10 m;重量监测下限达到15 kg;对越高的侵入者监测准确度越高,其准确度可达到99.6%。结果表明:基于光纤Φ-OTDR传感器的入侵监测系统能对长距离、大范围的入侵者进行准确监测,该入侵监测系统可广泛用于旅游景点危险禁区安全事故的安防实时监控。

摘要：针对损坏油气输送管道这一问题,提出基于YOLO的油气输送管道周界目标检测和定位算法。在YOLOV5检测器基础上,引入SE注意力机制,采用CIoU函数替换GIoU,对颈部网络进行了改进,从而形成YOLOV5s-SE检测网络。用摄像头采集的图像数据集进行实验分析,结果表明,改进的YOLOV5s模型在检测精度、召回率上有明显提升,较原模型有所改善,证明所提算法适用于输油管道周界安防的目标检测和定位。

摘要：对于现代工厂,为了提高安全防范能力,保障生产运行安全,建立功能完善的周界安防系统是非常必要的,周界防范系统就像一道看不见的"电子围墙",保卫着工厂的安全。从厂区监控、周界报警及巡更系统等方面阐述了工厂周界安防系统设计方案的特点,在已建成工厂周界安防系统的基础上,对周界安防系统的可靠性、安全性、实用性及未来发展趋势进行了进一步的探讨。

摘要：针对长距离、大范围周界安防的需求,设计了复合干涉型分布式光纤振动传感周界安防系统。研究了光纤干涉方式实现振动传感的机理,为克服传统干涉结构两路传感光纤需等长且相互隔离的问题,提出采用Sagnac与Mach Zehnder复合光路结构,通过测量干涉光强的变化还原调制光信号中的振动信号,实现对入侵行为的感知。实验结果证明,本系统的频率响应范围在100 Hz~20 kHz,可良好还原外界振动信号,在20 km的测试距离内,可灵敏感知外界扰动。