[发明专利]一种用于光纤振动测量系统的新型实时数据采集与信号处理设备及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及周界安防领域，特别涉及一种用于光纤振动测量系统的新型实时数据采集与信号处理设备及其实现方法。

背景技术

目前，应用于周界报警的安防系统主要包括：微波报警系统、主动红外报警系统、泄露电缆周界报警系统、静电感应周界报警系统以及摄像机视频识别系统等。上述传统的周界报警系统应用在长距离条件下的监控时，存在很多问题。例如微波报警系统或主动红外报警系统等监控方式只能适用于视距及平坦区域，受地形的高低、曲折、转弯、折弯等环境因素影响很大，而且它们不适合恶劣气候，易受自然气候影响，准确率也较低。同时由于传感器单元一般是有源的，所以在长距离监测的情况下，难以解决野外供电的问题，传感器单元的寿命也较短，在长时间连续使用的情况下，设备的维护成本也较高。

因此，长距离可定位的周界报警系统作为全新的安防设备，具有明显的优势。报警系统分为室外监控光缆和综合处理设备两部分。综合处理设备位于监控室机房内，按功能来划分，可以由光源、光路输出模块、光电转换电路、模数转换模块、数字信号处理模块及报警模块组成。其工作过程为：光源在光源驱动电路的控制下，发出的光经光路输出模块处理后进入室外监控光缆；室外监控光缆返回的光到达光电转换电路之后，经模数转换和数字信号处理模块进行处理；之后进行分析并识别出扰动信号，然后再根据对扰动信号的分析结果进行相应的报警操作。

现有技术中，采用市面上成熟的采集卡，把经模数转换和数字信号处理模块处理过的数据采集到工业计算机上，利用工业计算机进行处理。这类采集卡功能单一，仅仅完成数据采集功能，没有预处理功能。另外，工业计算机处理采用软件处理方法，这种方案的优点是算法移植简单，开发难度较低，缺点是由于PC机是基于多任务系统，不能实时地专一处理单一事务；同时由于系统数据量大，算法比较复杂，很难实时实现，存在数据丢失问题。但是，如果数据处理全部用硬件实现，开发难度大，周期长。

研究发现，即便采用FPGA对信号进行预处理，再利用工业计算机对预处理后的信号进行分析和判别，当多个振动事件同时发生时，系统仍然无法实时处理，仍然存在事件丢失，事件漏报的缺陷。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于光纤振动测量系统的新型实时数据采集与信号处理设备，用以实现实时数据采集和信号处理功能，达到实时分析和判别的目的。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于光纤振动测量系统的新型实时数据采集与信号处理设备，包括同步脉冲发生器、光电模块、模数转换器、FPGA、第一DDR存储器、第二DDR存储器、第一DSP模块、第二DSP模块和工业计算机，其特征在于：所述同步脉冲发生器分别连接所述光电模块和FPGA ，所述光电模块连接模数转换器，所述模数转换器连接FPGA，所述FPGA分别连接所述第一DDR存储器、第二DDR存储器、第一DSP模块和第二DSP模块，所述第一DSP模块和第二DSP模块共同连接工业计算机。

所述同步脉冲发生器，用以产生具有一定重复频率的一定脉宽的同步脉冲信号，用来同步光电模块和FPGA（即数据采集控制器），从而使得系统采集到光电模块产生的有效信号。所述重复频率可以设置。

所述光电模块，用以产生激光发射和激光干涉接收。当所述同步脉冲发生器产生脉冲时，光电模块发射激光，同时接收激光干涉光，并将其转换成电信号输出到模数转换器的输入端；当所述同步脉冲发生器的脉冲结束时，光电模块停止发射激光，干涉光则延时一段时间后结束，延时时间与系统探测距离有关。

所述模数转换器，其功能是完成模拟电信号到数字电信号的转换。

所述FPGA，其功能是完成数据采集、数据缓存、数据重排、数据预处理等功能。

所述第一DDR存储器和第二DDR存储器，其功能是缓存数据。

所述第一DSP模块和第二DSP模块，其功能是实现数据后处理、模式识别和事件判别。

所述工业计算机，其功能是用于事件报警显示、信息记录等。