【正文】 設(shè)計(jì)的主要分成四部分:信號采集、信號處理、光纖圍欄傳感與報(bào)警。侵入者在圍欄上的行為使得光纖傳感器受到擾動(dòng)，光纖傳感器中傳遞的信號的也將受到相應(yīng)的調(diào)制。然后信號采集，將采集來的信號進(jìn)行實(shí)時(shí)解調(diào)和處理，確定擾動(dòng)位置。并對告警信息進(jìn)行智能分析，剔除那些非人為因素影響的非侵入事件。下面我們來做一些光纖圍欄報(bào)警系統(tǒng)模型上的測試，如截?cái)鄧鷻?、抖?dòng)圍欄以及非人為因素?cái)_動(dòng)等的測試。信號采集信號處理光纖圍欄傳 感光纖圍欄報(bào)警圖 41 光纖圍欄報(bào)警系統(tǒng)原理示意圖我們通過實(shí)驗(yàn)測試分析了這些信號的兩種作用效果:光纖圍欄上的光纖傳感器所受到的截?cái)?、抖?dòng)兩種作用效果。長春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)17圖 42 截?cái)喙饫w圍欄波形 圖 42 表示一次截?cái)嗟牟ㄐ螆D，當(dāng)截?cái)鄷r(shí)，光纖傳感器收到一次力作用并引起的沖擊作用，出現(xiàn)一個(gè)尖銳的峰值，在主峰值旁邊出現(xiàn)一些微小的峰值，可以解釋為入侵者階段圍欄時(shí)給圍欄瞬間施加的一次力的作用，微小的峰值可以解釋為這次力作用后而引起的余震。圖 43 抖動(dòng)光纖圍欄波形圖 43 表示抖動(dòng)光纖傳感器時(shí)，有多個(gè)峰值出現(xiàn)，可以解釋為在圍欄上連續(xù)的施以力的作用。我們單憑上面測試的兩種信號特點(diǎn)不能判別入侵者類型，需要結(jié)合其它特點(diǎn)綜合分析，最終才能確定是否發(fā)出警報(bào)和判別警報(bào)類型。 報(bào)警系統(tǒng)解決方案的設(shè)計(jì)我們?nèi)粢@得一次完整的報(bào)警事件信息，就必須把上面所說的信號特點(diǎn)和相關(guān)的信號結(jié)合起來分析。為了便十分析報(bào)警信號的特點(diǎn)和判斷報(bào)警信號的類型，我們要建立了一個(gè)信號庫。我們將入侵信號與信號庫信號進(jìn)行對比，并最終判斷出入侵方式。光纖圍欄報(bào)警系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)，我們主要分析了入侵圍欄的方式，包括截?cái)鄧鷻诤蛣?dòng)圍欄。根據(jù)這些考慮我們簡單分析了報(bào)警模式，即截?cái)鄧鷻谀Ｊ胶投秳?dòng)圍欄模式。長春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)18如圖 42 所示，截?cái)鄧鷻谛盘柺歉鶕?jù)光纖圍欄報(bào)警系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)在截?cái)鄧鷻跁r(shí)采集的具有概括性特點(diǎn)的信號，顯著特點(diǎn)就是具有沖擊信號和振動(dòng)信號的特點(diǎn)。出現(xiàn)一個(gè)尖銳的峰值信號，可以解釋為截?cái)鄧鷻诔掷m(xù)的時(shí)間很短，固定在光纖圍欄上的分布式光纖傳感器受到一個(gè)瞬時(shí)的力作用。該信號的上升和下降的幅度都很大，我們可以認(rèn)為截?cái)鄧鷻跁r(shí)對光纖圍欄的作用力是瞬間的。截?cái)鄧鷻诤笥捎跉堄嗔Φ淖饔?，故在尖銳峰值旁邊伴隨著許多小的峰值信號的特點(diǎn)。如圖 14 所示，抖動(dòng)圍欄信號是根據(jù)光纖圍欄報(bào)警系統(tǒng)模擬在實(shí)際抖動(dòng)圍欄時(shí)采集的具有概括性特點(diǎn)的信號，具有一定的周期特點(diǎn)和振動(dòng)特點(diǎn)。由十抖動(dòng)圍欄時(shí)的力和抖動(dòng)的頻率都時(shí)隨機(jī)的，所以抖動(dòng)圍欄是一個(gè)隨機(jī)過程，信號顯得毫無規(guī)律性。但是仔細(xì)觀察抖動(dòng)圍欄的信號，我們還是能夠從信號中分析出它具有周期和振動(dòng)的顯著特點(diǎn)。對于圍欄侵入信號總體上說明信號幅度變化比較明顯，兩種模式信號特點(diǎn)有明顯的差異。為了更加準(zhǔn)確地報(bào)警，在報(bào)警模式的基礎(chǔ)我們提出了誤警模式分析。非人為因素如風(fēng)、雨等的影響較大時(shí)，光纖圍欄信號所受到的影響顯著特點(diǎn)是幅度變化和微弱的報(bào)警模式信號很相近，這些影響不需要發(fā)出警報(bào)。這里我們對光纖圍欄信號影響比較大的如強(qiáng)風(fēng)，暴雨等非人為因素影響做一些分析。1)風(fēng)吹圍欄 如圖 43 所示，根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)風(fēng)吹測試采集的具有概括性特點(diǎn)的信號。我們可以從波形圖上看出顯著的特點(diǎn)，該信號具有周期性和整體性，可以解釋為風(fēng)吹的作用類似增加一個(gè)周期性的力作用。同時(shí)風(fēng)吹的影響又是一個(gè)整體性的影響，即是光纖傳感器在當(dāng)前的所有時(shí)刻都具有類似的信號特點(diǎn)，信號幅度變化不大，上升和下降的時(shí)間都比較的快，由此我們很方便判斷這類信號。長春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)19圖 43 風(fēng)吹圍欄波形圖2)雨淋圍欄如圖 44 所示，我們在大雨環(huán)境下根據(jù)模擬測試采集的具有概括性特點(diǎn)的信號。我們從圖很容易看出所有的光纖圍欄上的光纖傳感器的信號在此時(shí)都具有整體性，并目_這些信號表現(xiàn)出隨機(jī)的沖擊特點(diǎn)。我們可以解釋為雨點(diǎn)隨機(jī)打在光纖圍欄上時(shí)，對光纖傳感器產(chǎn)生隨機(jī)的作用力。由十圍欄上各部分光纖傳感器所受沖擊的雨點(diǎn)大小和方向的不同，所以信號的波形圖上表現(xiàn)為沖擊信號幅度不相同，和時(shí)間軸上位置的隨機(jī)分布。通過這些特點(diǎn)我們很容易判斷這類信號。圖 44 雨淋圍欄波形圖 本章小結(jié)本章主要對光纖圍欄的模型的建立的講解，并對相關(guān)擾動(dòng)信號的波形進(jìn)行分析。長春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)20結(jié) 論 本文對光纖圍欄報(bào)警系統(tǒng)的理論和技術(shù)方面進(jìn)行了分析，并采用了一些算法，在此基礎(chǔ)上提出了初步的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，用計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、單模光纖等搭建了模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。最后利用搭建好的光纖圍欄報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 在光纖圍欄報(bào)警系統(tǒng)采用的技術(shù)理論方面，本文采用 MachZehnde 光纖干涉技術(shù)，提高系統(tǒng)的定位精度和降低系統(tǒng)的誤報(bào)率。 在光纖圍欄報(bào)警系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方面，本文分析了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理，以及系統(tǒng)配置，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，定位模塊，數(shù)據(jù)分析等方面的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)一步的提出光纖圍欄報(bào)警系統(tǒng)的具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)可行性驗(yàn)證方案。 在光纖圍欄報(bào)警系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方面，本文根據(jù)提出的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，搭建了模擬測試的光纖圍欄報(bào)警系統(tǒng)。并通過實(shí)驗(yàn)測試，光纖圍欄報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警準(zhǔn)確率能夠滿足一般行業(yè)安全警報(bào)的需要。 由于實(shí)際條件限制，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的許多地方只停留在理論階段。長春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)21參考文獻(xiàn)[1]廖延彪等. 光纖傳感器的今日與發(fā)展 [J].傳感器世界，2022, 2: 612. 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