一種水下光電圍欄的制作方法

技術領域

本發明涉及電學領域，尤其涉及一種應用在海洋環境的水下傳感技術，特別是一種水下光電圍欄。

背景技術：

圍欄又常被稱為護欄、隔離柵（網）、防護網等，通常由金屬和非金屬的線材（或索）構成網狀加上必要的構架組成。廣泛應用于公路、鐵路、橋梁、工礦企業、電站、倉庫、建筑園區、機場、監獄、營房等各類民用和軍用設施對外界的隔離、防衛和警戒。

如果將圍欄中的金屬線索以一定規則排列并與接地的構架絕緣，可以向線索施加高壓電脈沖，如同時向線索施加一定的張力并配以張力傳感器，就成了“張力式電子圍欄”，不但可以通過高壓電脈沖威懾和阻擋非法入侵的人及動物，還可以通過檢測張力變化把任何企圖攀爬，切割線線索的人力、機械力轉換成電子信號并傳送到控制中心，從而實現警戒和報警。

如果將常規的圍欄作為承載物，把光纜以一定形狀接觸并固定之上，纜內的光纖就能感受到圍欄的振動，就成了“振動式光纖圍欄”。通過采集圍欄傳遞給光纖的各種擾動數據，經過后端分析處理和識別，可判斷出不同的擾動類型，如攀爬、按壓、切割圍欄等直接行為和在圍欄周界一定范圍內的人和動物的行走、挖掘等間接行為，從而實現警戒和預警。所以，又被稱為“光纖周界報警系統”。

對處于海邊和海上及海底的港口、核電站、島礁基地、油氣平臺、海底電纜及油氣管道等水下的警戒和防衛，則難度要大得多，它們受到的攻擊和破壞除了來之于水面艦艇外，還包括水下的蛙人、海豚、微型潛艇等的接近和入侵及魚雷的破壞。

現有的技術之一是在水下布放類似于攔阻索的高抗張圍欄，該圍欄通常用耐海水腐蝕的高強度鍍鋅鋼絲索組成，用于阻檔、勾拉非法入侵的蛙人和設備。但該技術不能阻擋蛙人對圍欄切割后的入侵和破壞，也不能判定入侵具體位置。

現有的技術之二是采用帶絕緣護套的鍍鋅鋼絲索組成圍欄，向鋼絲索施加脈沖電壓并檢測回波，用于判定直接入侵（如切割和撞擊等）的具體方位，但該技術不能提供周界預警。由于鋼芯的直流電阻較大，除警戒的范圍受限制外，對于入侵者（物）的接近，還需要另外在水底布放以電纜和光纜及水下設備組成的傳感器網絡（如有源或無源的聲吶和磁傳感器等），從而提供預警。

發展中的技術之三是采用光纜組成圍纜，利用光纖分析設備，可判定直接入侵的具體位置和入侵者（物）在一定范圍的接近（通過水聲信號）。但由于光纜中的光纖相對較脆弱且不能提供電源，為了向水下的有源設備供電，往往仍還需要在水底另外布放以電纜，從而提供預警。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種能同時提供光通道和電通道的水下光電圍欄。

為解決上述技術問題，本發明水下光電圍欄，包括：浮體，所述浮體浮于水面之上，在所述浮體上設有水上連接盒；沉體，所述沉體沉于水面之下，在所述沉體上設有水下連接盒；光電纜柵欄，所述光電纜柵欄通過邊框固定架連接在所述浮體與所述沉體之間；其中所述光電纜柵欄包括電纜和光纜，所述電纜和所述光纜相互交錯設置形成網狀結構；所述電纜和所述光纜分別與所述水上連接盒及所述水下連接盒連接。

所述光電纜柵欄包括：框架，所述框架通過所述邊框固定架連接在所述浮體與所述沉體之間；電纜固定夾組件及光纜固定夾組件，所述電纜固定夾組件及所述光纜固定夾組件設置在所述框架上；所述電纜及所述光纜分別通過所述電纜固定夾組件及所述光纜固定夾組件固定在所述框架上。

所述電纜固定夾組件包括第一電纜固定夾單元及第二電纜固定夾單元，所述第一電纜固定夾單元及所述第二電纜固定夾單元分別設置在所述框架上相向的側邊上；所述第一電纜固定夾單元包括多個間隔設置的第一電纜固定夾；所述第二電纜固定夾單元包括多個間隔設置的第二電纜固定夾；所述第一電纜固定夾與所述第二電纜固定夾間隔設置；所述電纜交替地從所述第一電纜固定夾及所述第二電纜固定夾中穿過。

所述光纜固定夾組件包括第一光纜固定夾單元及第二光纜固定夾單元，所述第一光纜固定夾單元及所述第二光纜固定夾單元分別設置在所述框架上相向的側邊上；所述第一光纜固定夾單元包括多個間隔設置的第一光纜固定夾；所述第二光纜固定夾單元包括多個間隔設置的第二光纜固定夾；所述第一光纜固定夾與所述第二光纜固定夾間隔設置；所述光纜交替地從所述第一光纜固定夾及所述第二光纜固定夾中穿過。

由所述電纜和所述光纜組成的網狀結構的網孔尺寸為250毫米×250毫米。

所述電纜和所述光纜的外徑小于等于8毫米。

所述電纜的導體為多股軟銅線絞合而成；所述光纜至少包括四根通信用常規光纖或四根傳感光纖。

在所述電纜與所述光纜的交叉點處設有十字固定夾。

所述光電纜柵欄的數量為多個，多個所述光電纜柵欄之間通過所述水上連結盒連接。

所述水上連接盒外接檢測控制中心；所述水下連接盒外接水下設備。

本發明水下光電圍欄充分發揮了電纜和光纜各自的優勢，電纜不但作為隔離柵欄，同時是周界傳感載體，還為水下傳感設備提供電源；光纜不但作為隔離柵欄，同時是周界傳感元件，還為水下設備提供信息傳輸通道，從而不需要另外布設水下設備網絡。當單片的柵欄受攻擊或遭損壞后，可方便地拆卸相關連接件進行更換和維護并通過連接盒直新連接，具有組網成本低、運行維護方便、功能強大、靈敏度高、智能化的特點。適用于處于海邊和海上及海底的港口、核電站、島礁基地、油氣平臺、海底電纜及油氣管道等水下的警戒和防衛。

附圖說明

圖1為本發明水下光電圍欄光電纜柵欄結構示意圖；

圖2為本發明水下光電圍欄結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明水下光電圍欄作進一步詳細說明。

如圖1所示，單片光電纜柵欄12，包括光纜1、電纜2、框架3、纜線十字夾定夾5、邊框固定架6、浮體7、水上連接盒8、沉體9、水下連接盒10。

電纜2因強度相對較高故縱向布置，光纜1因強度相對較低故橫向布置，電纜2和光纜1均不中斷地在框架3上通過第一電纜固定夾13、第二電纜固定夾14、第一光纜固定夾15和第二光纜固定夾16彎曲折回，電纜2和光纜1在相交處緊密接觸并用纜線十字固定夾5固定，從而組成單片光電纜柵欄12。傳感的基本原理是：光纜1作為周界傳感元件依附在作為傳感載體的電纜2上。

單片光電纜柵欄12的具體尺寸根據被防衛的水域條件（如警戒線面積和水深等）而定，用邊框固定架6分別固定在浮體7和沉體9上，水上連接盒8固定在浮體7上，水下連接盒10固定在沉體9上。

電纜2和光纜1的外徑通常不大于8毫米，以相互垂直的方向在框架3內通過第一電纜固定夾13、第二電纜固定夾14、第一光纜固定夾15和第二光纜固定夾16不中斷地往返布成十字相交的網格，組成的網孔尺寸通常為250毫米×250毫米或不大于防衛對象的尺寸，電纜與光纜的相交處由纜線十字固定夾5固定。

光纜1中至少含有4根通信用常規光纖或特種傳感光纖，電纜2中的導體通常采用多股軟銅線絞合而成，它們的外護套的材料和厚度應滿足相應的絕緣（與工作電壓有關）和在海水中工作的耐腐蝕要求。

第一電纜固定夾13、第二電纜固定夾14、第一光纜固定夾15和第二光纜固定夾16對光纜和電纜的夾持部分應根據所用纜的直徑和允許彎曲半徑有控制彎曲的孤型，包括纜線十字夾5、框架3、邊框固定架6在內，均用耐海水腐蝕的金屬或非金屬材料制成，所使用的緊固件均釆用耐海水腐蝕的不銹鋼，且都具有防盜卸結構。

浮體7是耐海水腐蝕的金屬或非金屬可充氣的封閉腔體，根據防衛區域的平面布置可采用多段浮體，各段浮體用管道連接并可充氣，其下端通過邊框固定架6連接接單片光電纜柵欄12，水上連接盒8安裝于浮體7的適當位置。

沉體9通常是水泥預制件或其他重物，它通過邊框固定架6連接接單片光電纜柵欄12，水下連接盒10安裝于沉體9的適當位置。

水上連結盒8和水下連接盒10均是多端口的連接保護器（接頭盒），用于連接或引出光纜和電纜，其光學、電氣、機械性能應符合接頭盒相關標準的要求，它們的外殼體和密封件采用耐海洋環境、耐海水腐蝕的材料制成。除此外，水上連接盒8應具有耐紫外老化性能，水下連接盒10應具有相應工作水深的耐水壓性能。

圖2是水下光電纜智能圍欄的一種應用，如圖2所示，多個單片光電纜柵欄12懸掛在浮體7、由沉體9定位于海床上，若干個單片光電纜柵欄12中的電纜2和光纜1通過水上連接盒8連接起來形成連續的圍纜，并連接至岸上的檢測控制中心4。

如果有必要，水上連接盒8也可引出為水面安防設備（如雷達、照明、聲光警報、攝像等）所需的電源（由電纜提供）和傳輸通道（由光纜提供）。

水下連接盒10固定在沉體9上，可用于連按多個單片光電柵欄中的電纜和光纜，它更重要的功能是可直接接入并向各類水下設備11（包括聲學、電學、化學和磁場傳感器和水下照明及攝像器材等）提供所需的電源和傳輸通道。

檢測控制中心4包括光纖和電纜分析儀器，并向水下設備11供電。水下信息通過專用計算處理并在地理屏上顯示，對于蛙人、海豚、微型潛艇、水面快艇的接近和入侵和提供了一道全天候的安全屏障，對在光電纜柵欄任意位置的撞擊或截斷圍欄，系統可以立即給出警報并提供準確方位。

以上已對本發明創造的較佳實施例進行了具體說明，但本發明創造并不限于實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明創造精神的前提下還可作出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。