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  一徑梅苔 2018-02-04 00:00:00

  你好 監(jiān)獄周界光纖智能安全防御系統(tǒng)，如果是采用‘分布式光纖振動傳感技術(shù)’的‘分布式光纖振動預(yù)警平臺’（Distributed Vibration Sensing， 簡稱DVS）核心系統(tǒng)，在誤報率上有很好的性能優(yōu)勢，它的誤報率極低，不會經(jīng)常因為虛警而導(dǎo)致人力資源浪費和精神緊張。原因如下：1）光纖振動傳感的原理：圖1 光纖振動傳感原理圖如圖1所示，通過將ITU波長激光器及與之波長保持微小偏差的可微調(diào)波長激光器耦合，得到拍相干光并輸入光纖。當(dāng)光纖振動時，拍相干光將去相干，光強隨著振動幅度和頻率，按一定規(guī)律變化。根據(jù)光強將光信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電信號，輸出至運算放大器進(jìn)行放大和運算，可得到不同的調(diào)制信號。對獲得的調(diào)制信號進(jìn)行處理，可以檢測到光纖振動，從而實現(xiàn)光纖振動傳感。2）分布式光纖振動預(yù)警平臺的工作原理：振動檢測平臺主要由微應(yīng)變傳感器和定位器組成探測系統(tǒng)：微應(yīng)變傳感器：基于“MZ干涉檢測”原理，為了檢測微應(yīng)變，通常采用兩芯單模光纖來實現(xiàn)。這兩根光纖組成了“干涉?zhèn)鞲衅鳌钡囊粋€臂，用相干激光器向其發(fā)射一束激光，若光纖沒有受到外界的擾動，則光檢測器將不對反射波產(chǎn)生報警信號。如果光纖受到外界侵?jǐn)_，如：運動、聲波和觸動，則光的波形改變，并產(chǎn)生干涉圖像（即是振動波形圖），光檢測器可檢測到這一波形變化，而且通過軟件可以分辯出事件的真實情況。相干激光器發(fā)射是連續(xù)波激光束，光纖傳感器的波形響應(yīng)范圍從1Hz至20K Hz。這項技術(shù)可用來檢測動態(tài)應(yīng)變，而響應(yīng)時間在毫秒級。定位器技術(shù)：與微應(yīng)變傳感器結(jié)合組成了一個完整系統(tǒng)。一個典型的系統(tǒng)通常需要三芯光纖，兩芯用于微應(yīng)變傳感器，一芯用于定位器，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)距離安全保障系統(tǒng)的定位報警功能。定位器技術(shù)是光束公司的一項專有技術(shù)，激光器向光纖發(fā)射激光，激光分別通過“干涉?zhèn)鞲衅鳌钡囊粋€臂和裝有我司ZL技術(shù)的終端單元。為了精確定位，需要將光纖的長度信息輸入計算機(jī)軟件中。根據(jù)現(xiàn)場情況將光纖長度距離換算為實際距離，該系統(tǒng)根據(jù)使用環(huán)境的不同，系統(tǒng)的定位精度一般在100米左右。3）各種振動波形圖的采集與應(yīng)用：各種振動波形圖，由系統(tǒng)在‘訓(xùn)練集數(shù)據(jù)采集與盲測’階段，即采集并建立到各種事件的振動波形圖，通過建立振動事件庫，采集并存儲多達(dá)上百種的振動波形圖，由機(jī)器學(xué)習(xí)與AI識別系統(tǒng)，可在發(fā)生同類振動事件時，由系統(tǒng)判斷并告警該類型的入侵振動事件。以下舉例系統(tǒng)采集到的振動波形圖和對應(yīng)事件：（一）人手觸碰光纜（鉆孔盜取數(shù)據(jù)）人手觸碰光纜（鉆孔盜取數(shù)據(jù)）系統(tǒng)偵測到人手觸碰光纜的波形圖（二）人工挖掘行為：未經(jīng)授權(quán)的管道開挖系統(tǒng)偵測到手工工具挖掘的波形圖（三）重型機(jī)械作業(yè)：重型機(jī)械作業(yè)系統(tǒng)偵測到重型機(jī)械作業(yè)的波形圖（四）沒有威脅的觸碰行為：對于沒有威脅的觸碰行為，由于系統(tǒng)在‘訓(xùn)練集數(shù)據(jù)采集與盲測’階段，即采集并建立了各種事件的振動波形圖，可通過對不同事件的振動波形圖的識別，對某一個具體的事件，如：車輛經(jīng)過引起的振動，就與重型機(jī)械施工所引起的振動，在振動波形圖上看是十分不同的。繼而通過機(jī)器學(xué)習(xí)和AI識別系統(tǒng)，即可在實際監(jiān)測中，過濾該觸碰行為事件，從而降低誤報率。系統(tǒng)偵測到周邊車輛經(jīng)過的波形圖風(fēng)、雨等引起光纜周界的振動是一種低頻振動，系統(tǒng)對這種振動波形圖進(jìn)行采集與處理。通過振動波形圖的識別，會發(fā)現(xiàn)該振動波形圖與其他具有威脅行為的振動波形圖存在很大的區(qū)別。所以，系統(tǒng)很容易識別該事件，從而濾除風(fēng)雨等干擾的無威脅振動。系統(tǒng)偵測到滂沱大雨的波形圖樹枝墜落敲打光纜等偶然敲擊事件，通過對系統(tǒng)的合理設(shè)置，能濾除大部分這些偶然因素引起的誤報。我們通過振動波形圖、振動相位等多種參數(shù)，進(jìn)行分析以區(qū)分是無威脅的觸碰行為。這里起作用的參數(shù)，有振動波形、振動持續(xù)時間、事件計數(shù)器等參數(shù)，系統(tǒng)在完成‘訓(xùn)練集數(shù)據(jù)采集與盲測’階段后，依靠機(jī)器學(xué)習(xí)與AI識別系統(tǒng)，即可避免該類無威脅事件的誤報。而且，雖然樹枝墜落可能引起振動，但該振動波形圖是達(dá)不到系統(tǒng)設(shè)置的報警靈敏度校驗值，且觸碰事件持續(xù)時間不夠，都未能滿足觸發(fā)告警，還要在一定的時間內(nèi)，產(chǎn)生持續(xù)的觸碰行為，才會產(chǎn)生報警信號，通過這一系列的設(shè)置，可避免大部分偶然的無威脅事件，從而降低虛警率。系統(tǒng)偵測到樹枝墜落的波形圖4） 振動波形圖比振動頻譜圖在分析判定入侵行為的優(yōu)勢振動波形圖是以X軸代表振動時間，Y軸代表振動幅度，來記錄振動行為的事件，是以入侵事件的振動‘時間域’來記錄與分析判定入侵行為。而振動頻譜圖是以X軸代表振動頻率，Y軸代表振動幅度，來記錄振動行為的事件，是以入侵事件的振動‘頻率域’來記錄與分析判定入侵行為。入侵行為的振動信號在‘時間域’下，即x軸是時間（秒或分鐘），而y軸是測量的振動幅度（位移、速度、加速度）。在該概念下，顯示振動波形是很精確的方法，可以顯示出入侵行為的實際振動形態(tài)，并對其各種振動參數(shù)進(jìn)行分析。相對‘頻率域’（以下圖例均是舉例的振動頻譜圖）采集到的振動頻譜圖，振動波形圖能更精確定位某入侵振動行為的持續(xù)時間、振動幅度、同一時間段的振動行為數(shù)量等，且無需在圖譜的高頻部分由系統(tǒng)取平均值，再與事件庫的數(shù)據(jù)對比，從而做出判定。人入侵時，采集到的頻譜圖風(fēng)雨引起的振動頻譜圖振動波形圖是通過波形幅度、幅度門限、持續(xù)時間等多種參數(shù)，進(jìn)行分析以區(qū)分是誤報，還是具有威脅的入侵行為。相對于樹枝、鳥類、小動物、冰雹、風(fēng)雨等偶然性事件而引起的敲擊振動，通過機(jī)器學(xué)習(xí)和AI識別系統(tǒng)校驗分析后，雖然和某些威脅行為，如：人體入侵所引起的波形是一個類似的波形，但無論是從整體的波形幅度、持續(xù)時間、同一時間產(chǎn)生的事件數(shù)量上，都是和人體入侵所引起的波形是不同的。所以，使用振動波形圖比振動頻譜圖，通過機(jī)器學(xué)習(xí)和AI識別系統(tǒng)的校驗后，在實際應(yīng)用中，更能讓系統(tǒng)精確鑒別各種振動行為。系統(tǒng)偵測到樹枝墜落的波形圖系統(tǒng)偵測到人手觸碰光纜的波形圖因此，監(jiān)獄周界光纖智能安全防御系統(tǒng)，如果是采用‘分布式光纖振動傳感技術(shù)’的‘分布式光纖振動預(yù)警平臺’（Distributed Vibration Sensing， 簡稱DVS）核心系統(tǒng)，在‘訓(xùn)練集數(shù)據(jù)采集與盲測’階段，即采集并建立到各種事件的振動波形圖，通過建立振動事件庫，采集并存儲多達(dá)上百種的振動波形圖，由機(jī)器學(xué)習(xí)與AI識別系統(tǒng)，可在發(fā)生同類振動事件時，由系統(tǒng)判斷并告警該類型的入侵振動事件，從而實現(xiàn)對威脅監(jiān)獄周界安全的物理入侵事件的高探測率，對沒有威脅周界安全的振動行為實現(xiàn)低誤報率。希望這個解釋可以滿足您對光纖振動預(yù)警系統(tǒng)的了解和認(rèn)識。歡迎關(guān)注我的帳號，了解更多光纖智能化應(yīng)用的信息。

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