RU2698097C1 - Security system of a fiber-optic communication line and method of providing security of a fiber-optic communication line - Google Patents
Security system of a fiber-optic communication line and method of providing security of a fiber-optic communication line Download PDFInfo
- Publication number
- RU2698097C1 RU2698097C1 RU2019101148A RU2019101148A RU2698097C1 RU 2698097 C1 RU2698097 C1 RU 2698097C1 RU 2019101148 A RU2019101148 A RU 2019101148A RU 2019101148 A RU2019101148 A RU 2019101148A RU 2698097 C1 RU2698097 C1 RU 2698097C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- well
- security
- optic communication
- security system
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Alarm Systems (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к волоконно-оптическим линиям связи и предназначена для передачи потоков информации на большие расстояние и защите линий связи от постороннего вмешательства.The group of inventions relates to fiber-optic communication lines and is intended to transmit information flows over long distances and protect communication lines from outside interference.
Известна волоконно-оптическая линия связи по патенту РФ на изобретение №2504015 МПК G08B 25/08, опубл. 10.01.2014 г.Known fiber optic communication line according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2504015 IPC G08B 25/08, publ. 01/10/2014
Эта система состоит из центрального пульта управления, группы датчиков охраны и группы территориально удаленных пунктов видеоконтроля, имеющих первый радиоканал связи с датчиками охраны и второй радиоканал связи с центральным пультом управления. Электропитание системы осуществляется от батарейных или аккумуляторных источников питания с использованием режимов неактивного ожидания и активного видеоконтроля для экономии электроэнергии.This system consists of a central control panel, a group of security sensors and a group of geographically remote video monitoring points having a first radio channel for communication with security sensors and a second radio channel for communication with a central control panel. The system is powered by battery or battery packs using inactive standby modes and active video monitoring to save power.
Недостатки этой системы: сложность и значительные трудности в смене источников питания в отдаленных и трудно-доступных регионах страны.The disadvantages of this system: the complexity and significant difficulties in changing power supplies in remote and hard-to-reach regions of the country.
Известна волоконно-оптическая линия связи и способ обеспечения ее безопасности по патенту РФ на изобретение №2591205, МПК Н04 В10/25, опубл. 10.07.2016, прототип.A known fiber-optic communication line and a method for ensuring its safety according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2591205, IPC Н04 В10 / 25, publ. 07/10/2016, prototype.
Эта система безопасности волоконно-оптической линии связи содержит два дополнительные одномодовые волокон для раздельной передачи сигналов исходящего и входящего направлений подсистемы связи.This security system of a fiber-optic communication line contains two additional single-mode fibers for separate transmission of signals of the outgoing and incoming directions of the communication subsystem.
Способ обеспечения безопасности волоконно-оптической линии связи включает разбивку охраняемой территории крупного хозяйственного объекта как протяженной, так и локальной конфигурации на большое число связанных периметральных участков с длиной периметра каждого участка не более 10-15 км, что позволяет значительно расширить зону обслуживания, разбивают оборудование волоконно-оптической охранной системы на взаимоувязанные подсистемы охраны кольцевой топологии, реализующую на каждом участке функцию зондирования периметра с помощью когерентной рефлектометрии, и подсистему связи двойной шинной топологии, реализующую функцию предварительной обработки и последовательной передачи между участками результатов зондирования подсистемы охраны в единый центр управления с использованием временного и спектрального разделения каналов и регенерации сигналов на каждом участке. Вводят в сенсорный волоконно-оптический кабель два дополнителье одномодовые волокна для раздельной передачи сигналов исходящего и входящего направлений подсистемы связи, что позволяет исключить взаимное влияние обеих подсистем волоконно-оптической охранной системы при сохранении высокой чувствительности к акустическому воздействию.A method for ensuring the safety of a fiber-optic communication line involves breaking down the protected area of a large economic facility with both an extended and a local configuration into a large number of connected perimeter sections with a perimeter length of each section no more than 10-15 km, which can significantly expand the service area; -optical security system for interconnected subsystems of protection of the ring topology, which implements at each site the function of sensing the perimeter with the help of erentnoy reflectometry, and communication subsystem dual bus topology that implements the function of pre-processing and serial communication between areas of protection subsystem sensing results into a single control center using the temporal and spectral separation of channels and signal regeneration at each site. Two add-on single-mode fibers are introduced into the sensor fiber-optic cable for separate transmission of signals of the outgoing and incoming directions of the communication subsystem, which eliminates the mutual influence of both subsystems of the fiber-optic security system while maintaining high sensitivity to acoustic effects.
Недостатки этой системы: невозможность обеспечить энергопотребление средств обеспечения безопасности волоконно-оптической линии связи в удаленных и труднодоступных районах страны.The disadvantages of this system: the inability to ensure the energy consumption of means of ensuring the safety of the fiber optic communication line in remote and inaccessible areas of the country.
Задачи создания изобретения: обеспечение энергией систем безопасности и ее передача в трудно-доступные районы страны и минимизация потребления энергии.Objectives of the invention: providing energy security systems and its transfer to hard-to-reach areas of the country and minimizing energy consumption.
Достигнутый технический результат: уменьшение потребления энергии и ее передача в трудно- доступные районы.Technical result achieved: reduction of energy consumption and its transfer to hard-to-reach areas.
Решение указанных задач достигнуто в системе безопасности волоконно-оптической линии связи, выполненной в трудно-доступном районе протяженной с п колодцами, соединенными каналом кабельной канализаций, содержащей разделенные на участки сектора контроля безопасности, центр управления охраной, ретрансляторы, датчики безопасности и видеокамеры с аккумуляторами, тем, что центр управления охраной по радиоканалу соединен с ретрансляторами, а датчики безопасности и видеокамеры по оптическому кабелю для системы безопасности соединены с ретранслятором, канал кабельной канализации, в котором уложены оптические кабели, выполнен под поверрхностью грунта, при этом оптические кабели выбирают для передачи информации, для передачи энергии и системы безопасности, в каждом колодце установлены: контроллер, концевой выключатель и внутренняя видеокамера, соединенные электрическими связями с аккумулятором, в первом колодце участка оптического волокна трудно-доступного района для передачи энергии в промежуточные и последний n-ый колодец установлен сплиттер, к которому присоединен лазерный оптический модуль, а в промежуточных и последнем n-ом колодце через сплиттер к оптическому волокну подключен фотоэлектрический преобразователь напряжения, соединенный электрическими проводами с аккумулятором.The solution of these problems was achieved in the security system of a fiber-optic communication line, made in a difficult-to-reach area extended with n wells connected by a cable sewer channel, which includes security control sectors, a security control center, repeaters, security sensors and video cameras with batteries, the fact that the control center for security on the radio channel is connected to the repeaters, and security sensors and video cameras on the optical cable for the security system are connected to the ret with an insulator, the cable duct, in which the optical cables are laid, is made under the surface of the soil, while the optical cables are selected for information transfer, for energy and safety systems, in each well there are: a controller, limit switch and an internal video camera connected by electrical connections to a battery, in the first well of the optical fiber section of a hard-to-reach area for transferring energy to the intermediate and the last n-th well, a splitter is installed, to which is connected The black optical module, and in intermediate and final n-th pit through the splitter to the optical fiber connected to the photoelectric voltage converter connected by electrical wires to the battery.
Может быть применен для первого колодца Y-образный сплиттер с двумя входами и одним выходом, а для промежуточных и n-го колодца Y- образный сплиттер с одним входом и двумя выходами.The Y-shaped splitter with two inputs and one output can be used for the first well, and the Y-shaped splitter with one input and two outputs for intermediate and n-th wells.
Вне части промежуточных колодцев при наличии естественных опор, установлены внешние видеокамеры, соединенные линиями связи с контроллером в ближайшем колодце. Колодцы могут быть выполнены через 0,1-1,2 км.Outside the part of the intermediate wells, in the presence of natural supports, external video cameras are installed, connected by communication lines to the controller in the nearest well. Wells can be completed in 0.1-1.2 km.
Вдоль участка ВОЛС в трудно-доступном районе через каждые 70-80 км могут быть установлены ретрансляторы для передачи информации о состоянии системы безопасности по радиоканалу в центр управления охраной.Along the FOCL section in a difficult-to-reach area, repeaters can be installed every 70-80 km to transmit information about the state of the security system via radio channel to the security control center.
Около каждого колодца или их части может быть выполнена система охраны периметра колодца.Near each well or part thereof, a well perimeter security system may be implemented.
Система охраны периметра колодца может содержать: сенсорное оптическое волокно, проложенное под грунтом вокруг колодца, передатчик сигнала, приемник сигнала, преобразователь, усилитель, процессор и блок памяти, при этом передатчик сигнала подключен к входу в сенсорное оптическое волокно, а приемник сигнала - к выходу, выход из приемника сигнала подключен к входу в преобразователь, выход которого подключен к входу в усилитель, а выход из усилителя подключен к входу в процессор, выход из процессора подключен к входу в контроллер, к второму входу в процессор подключен блок памяти.A well perimeter security system may include: a sensor optical fiber laid underground under the well, a signal transmitter, a signal receiver, a converter, an amplifier, a processor, and a memory unit, while the signal transmitter is connected to the input to the sensor optical fiber, and the signal receiver to the output , the output from the signal receiver is connected to the input to the converter, the output of which is connected to the input to the amplifier, and the output from the amplifier is connected to the input to the processor, the output from the processor is connected to the input to the controller, to the second ode is connected to the processor memory block.
Решение указанных задач достигнуто в способе обеспечения безопасности волоконно-оптической линии связи, выполненной протяженной с колодцами, соединенными каналом кабельной канализаций, содержащей разделенные на участки сектора контроля безопасности, главный центр управления, ретрансляторы, датчики безопасности и видеокамеры с аккумуляторами, тем, что центр управления охраной по радиоканалу соединен с ретрансляторами, а канал кабельной канализации, в котором уложены оптические кабели выполнен под поверхностью грунта, при этом оптические кабели выбирают для передачи информации, для передачи энергии и для системы безопасности каналом кабельной канализации, в каждом колодце установлены контроллер, концевой выключатель и внутренняя видеокамера, соединенные электрическими связями с аккумулятором, подзарядка которых осуществляется от фотоэлектрических преобразователей напряжения, получающих световую энергию от лазерного оптического модуля, установленного в первом колодце на входе волокна для передачи энергии.The solution to these problems has been achieved in a method for ensuring the safety of a fiber-optic communication line, made with long wells connected by a cable duct, containing security control sectors, a main control center, repeaters, security sensors and video cameras with batteries, so that the control center protection by radio channel is connected to repeaters, and the channel of the cable duct, in which the optical cables are laid, is made under the surface of the soil, while The cables are chosen for information transfer, for energy transfer, and for the security system via a cable duct, in each well there is a controller, a limit switch and an internal video camera connected by electrical connections to the battery, which are recharged from photoelectric voltage converters that receive light energy from laser optical a module installed in the first well at the input of the fiber to transmit energy.
Периметр каждого колодца или части колодцев можно контролировать при помощи системы охраны периметра колодца, содержащей сенсорное оптическое волокно, проложенное под грунтом и соединенное с передатчиком и приемником сигнала.The perimeter of each well or part of the wells can be controlled using the well perimeter security system, which contains a sensor optical fiber laid under the ground and connected to a transmitter and signal receiver.
На расстоянии, соответствующем максимальному для передачи энергии по оптическому волокну, периодически установлены ретрансляторы для передачи информации о состоянии системы безопасности по радиоканалу в центр управления охраной.Repeaters are periodically installed at a distance corresponding to the maximum for energy transfer via optical fiber to transmit information about the state of the security system via radio channel to the security control center.
Сущность группы изобретений поясняется на чертежах (фиг. 1-16), где:The essence of the group of inventions is illustrated in the drawings (Fig. 1-16), where:
- на фиг. 1 приведена принципиальная схема волоконно-оптической линии связи,- in FIG. 1 shows a schematic diagram of a fiber optic communication line,
- на фиг. 2 приведен сплиттер для первого колодца,- in FIG. 2 shows a splitter for the first well,
- на фиг. 3 приведен сплиттер для промежуточных и последнего колодца,- in FIG. 3 shows a splitter for intermediate and last well,
- на фиг. 4 приведен первый колодец,- in FIG. 4 shows the first well,
- на фиг. 5 приведен промежуточный колодец,- in FIG. 5 shows the intermediate well,
- на фиг. 6 приведен промежуточный колодец с внешней видеокамерой,- in FIG. 6 shows an intermediate well with an external video camera,
- на фиг. 7 приведен ретранслятор,- in FIG. 7 is a repeater
- на фиг. 8 приведена кабельная канализация,- in FIG. 8 shows the cable duct,
- на фиг. 9 приведен разрез В - В на фиг. 8,- in FIG. 9 shows a section B - B in FIG. eight,
- на фиг. 10 приведены волокна оптического волокна,- in FIG. 10 shows fiber optic fibers,
- на фиг. 11 приведена схема передачи энергии по нескольким оптическим волокнам одновременно,- in FIG. 11 shows a diagram of energy transfer through several optical fibers at the same time,
- на фиг. 12 приведена схема передачи энергии по одному оптическому волокну,- in FIG. 12 shows a diagram of energy transfer through a single optical fiber,
- на фиг. 13 приведен лазерный излучатель.- in FIG. 13 shows a laser emitter.
- на фиг. 14 приведена система охраны периметра колодца с сигнальным оптическим волокном,- in FIG. 14 shows a well perimeter security system with a signal optical fiber,
- на фиг. 15 приведен вид А на фиг. 14,- in FIG. 15 is a view A of FIG. 14,
- на фиг. 16 приведена схема охраны периметра колодца.- in FIG. 16 shows the perimeter protection scheme for a well.
Условные обозначения, принятые в описании:Symbols accepted in the description:
волоконно-оптическая линия связи 1,fiber
канал кабельной канализации 2,
оптический кабель 3,
поверхность грунта 4,
колодец 5well 5
крышка 6,
центр управления охраной 7,
приемно-передающее устройство 8,transmitting and receiving
антенна 9,
оптическое волокно для передачи энергии 10,optical fiber for
сплиттер 11,
лазерный оптический модуль 12, (не в каждом колодце),laser
фотоэлектрический преобразователь напряжения 13, (в каждом колодце),
контроллер 14,
аккумулятор 15,
концевой выключатель 16,
внутренняя видеокамера 17,
линии связи 18.
внешняя видеокамера 19, (там, где есть внешняя опора),
внешняя опора 20,
ретранслятор 21.
подводящий кабель 22,
приемное устройство ретранслятора 23,a
канал связи 24,
передающее устройство 25,transmitting
приемно-передающая антенна 26,transmitting and receiving
радиоканал 27,
волокно для передачи информации 28,fiber for transmitting
волокно системы безопасности 29,
система охраны периметра 30,
сенсорное оптическое волокно 31,sensor
передатчик сигнала 32,
приемник сигнала 33,
преобразователь 34,
усилитель 35,
процессор 36,
блок памяти 37,
электрические провода 38.
Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) 1 фиг. 1 и ее система безопасности в трудно-доступном районе содержат: канал кабельной канализации 2, в котором уложены оптические кабели 3. Канал кабельной канализации 2 выполнен под поверхностью грунта 4. ВОЛС 1 имеет на участке в трудно-доступном районе n колодцев 5, в том числе первый 51, промежуточные 52, 53- 5n-1 и последний n-ый - 5n, расположенные друг от друга на расстоянии 0,1-1, 2 км в зависимости от места проложения волоконно-оптической линии связи 1. Порядковые номера колодцев внесены в оперативную память системы безопасности.Fiber optic communication line (FOCL) 1 of FIG. 1 and its security system in a hard-to-reach area contain: a
Если часть волоконно-оптической линии связи 1 проложена в населенной местности, то принимают минимальные расстояния между колодцами 5.If part of the fiber
Каждый колодец 5 имеет крышку 6. Система безопасности содержит центр управления охраной 7, содержащий, в свою очередь, приемно-передающее устройство 8, к выходу которого присоединена антенна 9.Each
В удаленных трудно-доступных районах, где невозможно подвести электроэнергиьо для питания системы безопасности, в первую очередь видеокамер, выбирают один или несколько оптических волокон для передачи энергии 10. В начале труднодоступного участка в первом колодце 51 установлен сплиттер 11 и к нему присоединен лазерный оптический модуль 12, предназначенный для передачи мощности в виде световой энергии.In remote hard-to-reach areas where it is impossible to supply electricity to power the security system, primarily video cameras, one or more optical fibers are selected to transmit
В промежуточных и последнем колодцах 52, 53 … 5n труднодоступного района в каждом из них, установлен фотоэлектрический преобразователь напряжения 13, подсоединенный к сплиттеру 11 для получения части энергии, идущей от оптического волокна для передачи энергии 10.In the intermediate and
Сплитер (в переводе с анг. - разветвитель). Оптические разветвители и их использование в волоконно-оптических линиях связиSplitter (translated from English. - Splitter). Optical splitters and their use in fiber optic communication lines
Оптоволокно продолжает оставаться одной из самых оптимальных и востребованных сред для передачи данных, сигналов и информации на большие расстояния без ограничения по полосе пропускания и скорости передачи. Для построения волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) требуется использование специализированного активного и пассивного оборудования, а также применение специальных инструментов и приборов. Разветвитель (optical splitter) - небольшое, но необходимое устройство, используемое при строительстве сетей связи с использованием оптического волокна.Fiber optics continues to be one of the most optimal and sought-after media for transmitting data, signals and information over long distances without limiting bandwidth and transmission speed. The construction of fiber-optic communication lines (FOCL) requires the use of specialized active and passive equipment, as well as the use of special tools and devices. A splitter (optical splitter) is a small but necessary device used in the construction of communication networks using optical fiber.
Оптический разветвитель представляет из себя пассивное устройство, разделяющее поток энергии, передаваемый по оптоволокну. Данное устройство является пассивным, поскольку для разделения оптической мощности электропитание не требуется.The optical splitter is a passive device that separates the flow of energy transmitted through the optical fiber. This device is passive because power is not required to separate optical power.
Оптические разветвители уже давно и успешно применяются на практике при строительстве магистральных и субмагистральных линий в гибридных волоконно-коаксиальных сетях (Hybrid Fibre and Coaxial), используемых для распределения и передачи телевизионного сигнала в сетях кабельного телевидения. И еще большее применение оптические разветвители нашли с созданием в 90-ых годах и развитием технологии PON (Passive Optical Network), которая в настоящее время стала популярной и доступной.Optical splitters have long been successfully used in practice in the construction of trunk and sub-trunk lines in hybrid fiber-coaxial networks (Hybrid Fiber and Coaxial) used to distribute and transmit a television signal in cable television networks. Optical splitters found even greater application with the creation in the 90s and the development of PON (Passive Optical Network) technology, which has now become popular and affordable.
Оптические сплиттеры по количеству входов и выходов разделятся на Х-образные (несколько входов и несколько выходов) и Y-образные (один вход и несколько выходов). Самый простейший Х-образный оптический делитель имеет два входа и два выхода (так называемый оптический разветвитель 2×2). Самый простейший среди Y-образных оптических делителей - это оптический сплиттер, который имеет один вход и два выхода (так называемый оптический разветвитель 1×2). Y-образные сплиттеры называют делителями мощности. Y-образные делятся на два типа: симметричные и несимметричные. Симметричные Y-образные оптические делители, разделяют оптическую мощность между выходами равномерно. Несимметричные оптические делители позволяют разделить оптическую мощность в определенной пропорции.Optical splitters according to the number of inputs and outputs are divided into X-shaped (several inputs and several outputs) and Y-shaped (one input and several outputs). The simplest X-shaped optical divider has two inputs and two outputs (the so-called 2 × 2 optical splitter). The simplest among the Y-shaped optical dividers is an optical splitter, which has one input and two outputs (the so-called 1 × 2 optical splitter). Y-shaped splitters are called power dividers. Y-shaped are divided into two types: symmetric and asymmetric. Symmetrical Y-shaped optical dividers, divide the optical power between the outputs evenly. Asymmetric optical dividers allow you to split the optical power in a certain proportion.
Конкретно в предложенном техническом решении применены Y-образные сплиттеры 11 для первого колодца 51 (фиг. 1 и 2) с двумя входами и одним выходом, а для промежуточных и последнего n-го колодца с одним входом и двумя выходами (фиг. 1 и 3).Specifically, in the proposed technical solution, Y-shaped
Во всех колодцах 5 трудно-доступного участка волоконно-оптической линии связи 1 установлен контроллер 14 (для управления всеми приборами системы безопасности), к которому присоединен аккумулятор 15, под крышкой 6 установлен концевой выключатель 16, предназначенный для включения внутренней видеокамеры 17, установленной в каждом колодце 5. Контроллер 14, концевой выключатель 16 и внутренняя видеокамера 17 соединены между собой линиями связи 18 для подпитки энергией и управления приборами безопасности.In all the
Около некоторых колодцев 5 может быть установлена внешняя видеокамера 19.Near some
Внешняя видеокамера 19 может быть установлена при наличии внешних опор 20. как естественных, например деревьев, так и искусственных, например столбов, ограждений и стен зданий.An
Для передачи информации о состоянии безопасности на значительное расстояние в местах, где нет проблем с электроэнергией, например в населенных пунктах, могут быть установлены ретрансляторы 21 (фиг. 7), к которым от ближайшего колодца 5 подведен подводящий кабель 22 к приемному устройству ретранслятора 23, которое каналом связи 24 соединено с передающим устройством 25, к выходу которого присоединена приемно-передающая антенна 26 для передачи информации по радиоканалу 27.To transmit information about the security status over a considerable distance in places where there are no problems with electricity, for example, in settlements,
Ретрансляторы 21 должны быть установлены и при отсутствии населенных пунктов и линий электропередач через 70-80 км. Это предельное расстояние, на которое может быть передана энергия по оптическому волокну. В этом случае энергопотребление ретранслятора 21 и очередного участка ВОЛС 1 может быть обеспечено применением дизель-генераторов, (на фиг. 1-16 дизель-генераторы не показаны).
На фиг. 8-10 приведена структура ВОЛС 1, содержащая оптические волокна разного назначения. Оптический кабель 3, кроме оптического волокна (волокон) для передачи энергии 10, содержит волокна для передачи информации 28 (основное назначение ВОЛС) и волокна системы безопасности 29 для передачи информации о состоянии безопасности волоконно-оптической линии связи 1.In FIG. 8-10 shows the structure of
На фиг. 11 приведена схема передачи энергии по нескольким оптическим волокнам 10 одновременно, которую можно применить, если не удастся передать энергию по одному оптическому волокну 10 или для дублирования систем безопасности.In FIG. 11 shows a diagram of energy transmission through several
На фиг. 12 приведена упрощенная схема передачи энергии по одному оптическому волокну 10 ко всем колодцам 5.In FIG. 12 shows a simplified diagram of the transfer of energy through one
На фиг. 13 приведен лазерный оптический модуль 12.In FIG. 13 shows a laser
Волоконно-оптическая линия связи 1 (фиг. 14-16) оборудована системой охраны периметра колодцев 30, выполненной под грунтом 4 вокруг колодца 5 для контроля прохождения нарушителей к колодцу 5. Предпочтительно оборудовать такими системами все колодцы 5.Fiber-optic communication line 1 (Fig. 14-16) is equipped with a perimeter security system for
Система охраны периметра колодцев 30 содержит сенсорное оптическое волокно 31, проложенное под грунтом вокруг колодца 5, передатчик сигнала 32, приемник сигнала 33, преобразователь 34, усилитель 35, процессор 36 и блок памяти 37 (фиг. 14-16).The perimeter security system for
К входу в сенсорное оптическое волокно 31 подключен передатчик сигнала 32, а к выходу - приемник сигнала 33. Выход из приемника сигнала 33 подключен к входу в преобразователь 34. Преобразователь 34 преобразует оптический (световой) сигнал в электрический для его усиления, обработки и анализа. Выход из преобразователя 34 подключен к входу в усилитель 35, а выход из усилителя 35 подключен к входу в процессор 36. Выход из процессора 36 подключен к входу в контроллер 14. К второму входу в процессор подключен блок памяти 37. Блок памяти 37 содержит информацию по алгоритму управления системой охраны периметра 30 и порядковому номеру колодца 5 (фиг. 14-16).A
Известно, что волоконно-оптические кабели, используемые обычно для передачи информации, можно использовать также и в качестве датчиков для периметральных охранных систем. Деформация оптического волокна изменяет его оптические параметры и, как следствие, характеристики проходящего через волокно излучения. В силу специфики используемых физических принципов оптоволоконные системы отличаются очень малой восприимчивостью к электромагнитным помехам, что позволяет использовать их даже в неблагоприятной электромагнитной обстановке.It is known that fiber-optic cables, usually used to transmit information, can also be used as sensors for perimeter security systems. Deformation of an optical fiber changes its optical parameters and, as a result, the characteristics of the radiation passing through the fiber. Due to the specificity of the physical principles used, fiber-optic systems are characterized by a very low susceptibility to electromagnetic interference, which allows them to be used even in adverse electromagnetic environments.
Оптическое волокно в общем случае представляет собой коаксиальный световод, Свет распространяется вдоль центральной части (сердцевины) волокна. К сердцевине волокна прилегает прозрачная оболочка, которая обладает меньшим показателем оптического преломления, чем сердцевина. Свет, распространяющийся под углом к оси световода, отражается от границы раздела между сердцевиной и оболочкой и концентрируется в центральной части волокна. Внешнее непрозрачное покрытие служит для механической защиты кабеля.An optical fiber in the general case is a coaxial fiber. Light propagates along the central part (core) of the fiber. A transparent shell adheres to the fiber core, which has a lower optical refractive index than the core. Light propagating at an angle to the axis of the fiber is reflected from the interface between the core and the sheath and is concentrated in the central part of the fiber. An external opaque coating serves to mechanically protect the cable.
В качестве источника излучения обычно используются миниатюрные полупроводниковые лазеры или светодиоды. На выходе кабеля установлен оптический приемный модуль, который преобразует оптический сигнал в электрический. При деформациях или вибрациях волокна изменяются условия распространения света или его внутреннего отражения, в результате чего претерпевают изменения фазовые и пространственные характеристики луча на выходе кабеля. Эти изменения регистрируются фотоприемником и обрабатываются анализатором сигналов.Miniature semiconductor lasers or LEDs are typically used as a radiation source. An optical receiving module is installed at the cable output, which converts the optical signal into an electrical one. During deformation or vibration of the fiber, the conditions for the propagation of light or its internal reflection change, as a result of which the phase and spatial characteristics of the beam at the output of the cable undergo changes. These changes are recorded by the photodetector and processed by the signal analyzer.
Волоконные световоды делятся на многомодовые и одномодовые. Диаметр сердцевины многомодовых волокон обычно составляет 50-100 микрон. По такому волокну одновременно распространяется большое количество типов волн (мод) с различными геометрическими параметрами. Эти лучи испытывают множественные отражения от границы между сердцевиной и оболочкой, что приводит к заметному затуханию сигналов.Fiber optic fibers are divided into multimode and single mode. The core diameter of multimode fibers is typically 50-100 microns. A large number of types of waves (modes) with various geometric parameters simultaneously propagate along such a fiber. These rays experience multiple reflections from the boundary between the core and the shell, which leads to a noticeable attenuation of the signals.
Диаметр сердцевины одномодовых световодов составляет не более 10 микрон. В таком световоде может распространяться только один тип волны (мода) и затухание света здесь существенно меньше, чем в многомодовых световодах.The core diameter of single-mode fibers is not more than 10 microns. In such a waveguide, only one type of wave (mode) can propagate, and the damping of light here is substantially less than in multimode fibers.
В волоконно-оптических охранных системах используются различные методы регистрации сигналов вторжения:In fiber-optic security systems, various methods for recording intrusion signals are used:
Метод регистрации межмодовой интерференции Полупроводниковый лазер обычно генерирует несколько десятков близких по частоте мод (спектральных линий) с определенным распределением энергии по спектру излучения. Если многомодовый оптоволоконный кабель подвергается механическим воздействиям, то на его выходе регистрируемый приемником спектр излучения меняется, что позволяет детектировать деформации кабеля.Method for detecting intermode interference A semiconductor laser usually generates dozens of modes that are close in frequency (spectral lines) with a certain energy distribution over the radiation spectrum. If a multimode fiber optic cable is subjected to mechanical stress, then the radiation spectrum recorded by the receiver changes at its output, which allows the cable deformation to be detected.
Метод регистрации спектр-структуры На выходе оптоволокна наблюдается так называемая спектр-структура, представляющая собой нерегулярную систему светлых и темных пятен. При деформациях или вибрациях волокна спектр-структура излучения претерпевает изменения. Для детектирования деформаций кабеля здесь применяют пространственно-чувствительные фотоприемники.Spectrum-structure registration method The so-called spectrum-structure, which is an irregular system of light and dark spots, is observed at the output of the optical fiber. With strains or vibrations of the fiber, the spectrum-structure of the radiation undergoes changes. To detect cable deformations, spatially sensitive photodetectors are used here.
Метод микронапряженийMicrostress method
Эта технология предполагает использование двух отдельных одномодовых оптических волокон, по которым распространяется лазерное излучение. На дальнем краю зоны осуществляется интерференция обоих лучей в специальном оптическом модуле. Если установленный под землей оптический кабель испытывает механические воздействия (например, изменения давления от проходящего человека), то условия распространения излучения по обоим волокнам изменяются, и динамика интерференционной картинки в оптическом модуле позволяет зарегистрировать вторжение.This technology involves the use of two separate single-mode optical fibers through which laser radiation propagates. At the far edge of the zone, the interference of both beams is carried out in a special optical module. If an optical cable installed underground, undergoes mechanical effects (for example, changes in pressure from a passing person), then the conditions for the propagation of radiation through both fibers change, and the dynamics of the interference image in the optical module can detect the intrusion.
Интерференционный метод с локализацией места вторжения.The interference method with localization of the invasion site.
Эта схема является «волоконно-оптической» версией классического интерферометра Маха - Цандера. В состав протяженного датчика входят три отдельных волокна многожильного оптического кабеля. Два верхних волокна выполняют функцию чувствительных элементов: в них подается излучение от полупроводникового лазера, работающего в непрерывном режиме. Третье (выходное) волокно служит для передачи сигналов на анализатор системы от оконечного оптического модуля. Источник излучения расположен в блоке анализатора, от него излучение лазера по пассивному волокну подается на начальный модуль. В этом модуле излучение расщепляется на два пучка, которые подаются на два чувствительных волокна. На оконечном модуле происходит интерференция обоих лучей. Если оба плеча этого интерферометра находятся в невозмущенном состоянии, то интерференционная картинка на оконечном модуле остается неизменной. При этом сигнал, передаваемый с оконечного модуля по выходному оптическому волокну на анализатор, не имеет переменной составляющей. При деформациях или вибрациях кабеля оптическая разность хода в чувствительных волокнах (т.е. плечах интерферометра) изменяется, и оконечный модуль регистрирует переменную составляющую сигнала, передавая ее на анализатор. Специфическая особенность данной интерференционной системы состоит в том, что она определяет относительную временную задержку регистрируемых сигналов в обоих плечах интерферометра. Это позволяет определять место вторжения в систему с точностью до нескольких метров.This scheme is a “fiber optic” version of the classical Mach – Zander interferometer. The composition of the extended sensor includes three separate fibers of a multicore optical cable. The two upper fibers perform the function of sensitive elements: they are fed by radiation from a semiconductor laser operating in a continuous mode. The third (output) fiber is used to transmit signals to the system analyzer from the terminal optical module. The radiation source is located in the analyzer block, from it the laser radiation is fed through a passive fiber to the initial module. In this module, the radiation is split into two beams, which are fed into two sensitive fibers. On the terminal module, interference of both beams occurs. If both arms of this interferometer are in an unperturbed state, then the interference pattern on the terminal module remains unchanged. In this case, the signal transmitted from the terminal module through the output optical fiber to the analyzer does not have a variable component. During cable deformations or vibrations, the optical path difference in sensitive fibers (i.e., the arms of the interferometer) changes, and the terminal module registers the variable component of the signal, passing it to the analyzer. A specific feature of this interference system is that it determines the relative time delay of the recorded signals at both arms of the interferometer. This allows you to determine the place of intrusion into the system with an accuracy of several meters.
Технология когерентной оптической рефлектометрии с временным разрешением.Coherent optical time domain reflectometry reflectometry technology.
Еще одна технология, появившаяся сравнительно недавно, использует принципы С-OTDR. Полное название этой технологии Coherent Optical Time Domain Reflectometry - или когерентная оптическая рефлектометрия с временным разрешением. Эта технология предполагает, что к контроллеру подключен волоконный кабель, в который подается лазерное излучение. Каждый элемент волоконного кабеля частично отражает излучение в сторону контроллера. Если кабель подвергается деформациям или вибрациям, то характеристики отраженного света изменяются и система регистрирует тревожный сигнал. Эффективность системы существенно повышается, если в волокне специально создаются регулярные неоднородности показателя преломления с пространственным периодом, сравнимым с длиной волны лазерного излучения, т.е. формируются условия для так называемого брэгговского рассеяния. Такая технология позволяет измерять время задержки отраженного сигнала и получать информацию о месте, где происходят нарушения состояния сенсора, т.е. о месте вторжения.Another technology, which has appeared relatively recently, uses the principles of C-OTDR. The full name of this technology is Coherent Optical Time Domain Reflectometry - or time-resolution coherent optical reflectometry. This technology assumes that a fiber cable is connected to the controller, into which laser radiation is supplied. Each element of the fiber cable partially reflects the radiation towards the controller. If the cable is subjected to deformations or vibrations, the characteristics of the reflected light change and the system registers an alarm. The efficiency of the system increases significantly if regular inhomogeneities of the refractive index with a spatial period comparable to the wavelength of the laser radiation are specially created in the fiber, i.e. conditions for the so-called Bragg scattering are formed. This technology allows you to measure the delay time of the reflected signal and obtain information about the place where violations of the sensor state occur, i.e. about the place of the invasion.
Все перечисленные системы очень сложны и поэтому имеют очень высокую стоимость. Учитывая большую протяженность ВОЛС 1, проходящей по всей территории страны и огромное количество колодцев 5, эта проблема имеет большое значение. Предложена самая простая, потребляющая минимум энергии и не требующая обслуживания схема охраны периметра колодца 5 (фиг. 14-16).All of these systems are very complex and therefore have a very high cost. Given the large length of
Для передачи энергии могут использоваться и любые существующие оптические волокна, в том числе свободные, при этом можно одновременно осуществлять передачу контрольной информации системы безопасности и энергии по одному и тому же оптическому волокну.For the transfer of energy, any existing optical fibers can be used, including free fibers, while it is possible to simultaneously transmit the control information of the security system and energy over the same optical fiber.
РАБОТА СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИSECURITY SYSTEM OPERATION
Работа системы безопасности волоконно-оптической линии связи осуществляется следующим образом (фиг. 1).The security system of the fiber optic communication line is as follows (Fig. 1).
При попытке открыть крышку 6 колодца 5 срабатывает концевой выключатель 16 и замыкает цепь питания внутренней видеокамеры 17 от аккумулятора 15. Внутренняя видеокамера 17 передает видеоинформацию по оптическому волокну безопасности 29.When you try to open the
При наличии внешней видеокамеры 19 передается видеосигнал и с этой видеокамеры.In the presence of an
Через каждые 70-80 км установлены ретрансляторы 21 для передачи информации о состоянии системы безопасности по радиоканалу в главный центр управления.
Интервал для установки ретрансляторов 21 определился максимально возможным расстоянием для передачи оптической энергии по оптическому волокну без значительных потерь при условии ее отвода в промежуточных колодцах 5 для питания внутренних видеокамер 17.The interval for the installation of
Применение системы охраны периметра колодцев 5 позволяет обнаружить проникновение нарушителя к колодцу 5 и место проникновения с точностью до нескольких метров (определить идентификационный номер колодца) и передать эту информацию (фиг. 16) с сенсорного оптического волокна 31 на приемное устройство 33, далее - через преобразователь 34 и усилитель 35 в процессор 36, который анализирует информацию. Процессор 36 передает ее на контроллер 14 и далее - по оптическому волокну системы безопасности 29 и подводящему кабелю 22 к входу в ближайший ретранслятор 21 на приемное устройство ретранслятора 23 (фиг. 7), потом на передающее устройство 25, далее - на приемно-передающую антенну 26 и по радиоканалу 27 в центр управления охраной 7 (фиг. 1).The use of the perimeter security system for
Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:
уменьшить потребления энергии системами безопасности в том числе видеокамерами,reduce energy consumption by security systems including video cameras,
- обеспечить передачу энергии для питания аппаратуры системы безопасности в трудно-доступных районах страны,- ensure the transfer of energy to power the security system equipment in hard-to-reach areas of the country,
- обеспечить охрану периметров колодцев с минимальными затратами на оборудование и эксплуатацию и с относительно небольшим потреблением энергии,- to ensure the protection of the perimeters of wells with minimal costs for equipment and operation and with relatively low energy consumption,
- обеспечить контроль за несанкционированным открыванием крышек колодцев и исключить случаи вандализма и диверсионных актов.- provide control over unauthorized opening of the covers of wells and exclude cases of vandalism and acts of sabotage.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019101148A RU2698097C1 (en) | 2019-01-14 | 2019-01-14 | Security system of a fiber-optic communication line and method of providing security of a fiber-optic communication line |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019101148A RU2698097C1 (en) | 2019-01-14 | 2019-01-14 | Security system of a fiber-optic communication line and method of providing security of a fiber-optic communication line |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2698097C1 true RU2698097C1 (en) | 2019-08-22 |
Family
ID=67733930
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019101148A RU2698097C1 (en) | 2019-01-14 | 2019-01-14 | Security system of a fiber-optic communication line and method of providing security of a fiber-optic communication line |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2698097C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2733061C1 (en) * | 2019-12-27 | 2020-09-29 | Геннадий Васильевич Кирюшин | System for monitoring condition of road, control and traffic management and method of operation of said system |
RU2760503C1 (en) * | 2020-09-28 | 2021-11-25 | Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" | Linear part with combined interferometers for a fiber-optic security detector |
RU2812418C1 (en) * | 2023-07-26 | 2024-01-30 | Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" | Security alarm system with fence with moving element and sensitive element of dynamic fiber optic sensor placed on it |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1534148A (en) * | 1974-12-11 | 1978-11-29 | Commissariat Energie Atomique | Control of protection systems |
US5042027A (en) * | 1988-09-12 | 1991-08-20 | Hitachi, Ltd. | Communication network system and method of controlling a communication network |
RU2356111C2 (en) * | 2006-08-28 | 2009-05-20 | Евгений Степанович Бахмач | Control digital system of nuclear power plant safety and method for provision of safety parametres |
WO2010111377A2 (en) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | Geco Technology B.V. | System and method for towing acoustic source arrays |
RU2456747C1 (en) * | 2011-02-07 | 2012-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Астрахань" ( ООО "Газпром добыча Астрахань") ОАО "Газпром" | Multi-level distributed optic fibre communication system |
RU2540810C2 (en) * | 2013-03-19 | 2015-02-10 | Федеральное государственное казенное учреждение "27 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | System for protecting information transmission means of communication node from computer attacks |
-
2019
- 2019-01-14 RU RU2019101148A patent/RU2698097C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1534148A (en) * | 1974-12-11 | 1978-11-29 | Commissariat Energie Atomique | Control of protection systems |
US5042027A (en) * | 1988-09-12 | 1991-08-20 | Hitachi, Ltd. | Communication network system and method of controlling a communication network |
RU2356111C2 (en) * | 2006-08-28 | 2009-05-20 | Евгений Степанович Бахмач | Control digital system of nuclear power plant safety and method for provision of safety parametres |
WO2010111377A2 (en) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | Geco Technology B.V. | System and method for towing acoustic source arrays |
RU2456747C1 (en) * | 2011-02-07 | 2012-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Астрахань" ( ООО "Газпром добыча Астрахань") ОАО "Газпром" | Multi-level distributed optic fibre communication system |
RU2540810C2 (en) * | 2013-03-19 | 2015-02-10 | Федеральное государственное казенное учреждение "27 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | System for protecting information transmission means of communication node from computer attacks |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2733061C1 (en) * | 2019-12-27 | 2020-09-29 | Геннадий Васильевич Кирюшин | System for monitoring condition of road, control and traffic management and method of operation of said system |
RU2760503C1 (en) * | 2020-09-28 | 2021-11-25 | Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" | Linear part with combined interferometers for a fiber-optic security detector |
RU2812418C1 (en) * | 2023-07-26 | 2024-01-30 | Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" | Security alarm system with fence with moving element and sensitive element of dynamic fiber optic sensor placed on it |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7376293B2 (en) | Remote location of active section of fiber in a multimode intrusion detection system | |
EP0364093B1 (en) | Methods of and systems for optical fiber sensing | |
CA2471803C (en) | Method and apparatus using polarisation optical time domain reflectometry for security applications | |
US7092586B2 (en) | Intrusion detection system for use on an optical fiber using a translator of transmitted data for optimum monitoring conditions | |
US7403675B2 (en) | Method of high order mode excitation for multimode intrusion detection | |
US4931771A (en) | Optical fiber intrusion location sensor for perimeter protection of precincts | |
CN103208161B (en) | Active detection type fiber grating cable tunnel safety defense monitoring system | |
US20160202142A1 (en) | Distributed multi-channel coherent optical fiber sensing system | |
JP2022515184A (en) | Fiber optic sensing system, method, structure and application | |
WO2018039046A1 (en) | Distributed acoustic sensing in an optical fiber using distributed mode coupling and delay | |
US20070086693A1 (en) | Intrusion detection system for a multimode optical fiber using a bulk optical wavelength division multiplexer for maintaining modal power distribution | |
GB2396694A (en) | Multi-function security sensor cable with fibre-optic security sensor and system with integrated secure data transmission and power cables | |
JPH0262835B2 (en) | ||
RU2698097C1 (en) | Security system of a fiber-optic communication line and method of providing security of a fiber-optic communication line | |
CN101969344B (en) | Fiber photoelastic effect based larger-area sound monitoring system | |
Iida et al. | Design of identification fibers with individually assigned Brillouin frequency shifts for monitoring passive optical networks | |
CN109302229A (en) | A kind of multichannel optical cable safety pre-warning system based on wavelength-division multiplex | |
KR20020026863A (en) | Intrinsic securing of fibre optic communication links | |
JP2008309497A (en) | Fiber optic sensor | |
JP2022191168A (en) | Extending dynamic acoustic sensing range and localization in undersea cables using loopbacks | |
KR101819446B1 (en) | Optical line detection system | |
KR20090124437A (en) | Fixed reflector for otdr and supervisory apparaus thereuse | |
CN216285865U (en) | Optical signal detection device and optical cable cross connecting box | |
CN210119289U (en) | Multi-defense-zone vibration detection device based on optical fiber dual-mode coupling | |
Hornsteiner | Fiber Optic Technology Trends in Data Transmission: Digitalization of data advance the need for constant upgrading of data networks |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210115 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20220114 |