专利名称：用于监视人在其中移动的区域的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种系统，其用于监视: 人或货物在其中移动的区域；籲预定区域的外围；或 具有难以到达的内部区域的对安全敏感的点，例如，进气孔和空调管道。
背景技术：
人们感到需要对人在其中移动的拥挤区域(例如，机场航站楼或海港码头，铁路车站，大型百货公司，购物中心，工厂等)进行监视，从而及时检测所述区域内的空气中的毒剂的存在。在这些情况下，需要一种最有可能检测到所述物质的一级警报传感器。所述毒剂可能随着事故(例如，工厂事故)或者例如恐怖行动的其它故意伤害释放到空气中。为了满足上述情况下的监视的需要，目前使用点传感器(例如，化学传感器或光学传感器)的网络来检测在所述监视区域的外接点上毒剂的存在。通常这些解决方案具有一些限制:点传感器的使用比较复杂而且费用高，因为必须使用大量互相连接的部件；大多数使用的点传感器不保证连续监视(例如，它们与环境相互作用，需要从取样模式到清洗模式的过程)光学型点传感器可以保证连续运行、灵敏度和选择性，但是为了同时提供所有这些特征，它们花费太大而不能大量应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种上述类型的监视系统，其有效，具有高灵敏度和选择性，提供时间连续的监视，具有限定的反应时间，并且生产和安装的成本低。迄今为止上述目的通过本发明来实现，涉及一种用于监视人在其中移动的界定区域的系统，其特征在于其包括:至少一根形成为延伸穿过所述区域的中空光纤，所述中空光纤在其整个长度上具有使所述光纤的内部通道与光纤的外部相连通的多个孔；用于沿着所述中空光纤的所述内部通道提供压力空气流的输送装置；形成为将光信号提供到所述中空光纤的第一端部的光源；形成为检测出现在所述光纤的第二端部的光信号的光学传感器；用于把来自激光源的光信号导引至所述中空光纤的一端部并从所述中空光纤的一端部导引至所述传感器的光学耦接装置；
用于在进入和离开所述中空光纤的端部处输送光信号和空气流的连接接口 ；和用于获取、数字化和处理所述信号的系统，其用于检查所述传感器检测到的光信号的光谱以便检测出现在所述区域并被引入到所述通道内的毒剂的存在，
所述系统包括在所述区域内按照网格结构延伸的多个中空光纤。
现在具体参照表示优选的非限制性实施例的附图来说明本发明，其中:图1是一个根据本发明的指导提供的一种用于监视人在其中移动的区域的系统的不意图；和图2表示的是图1中所述系统的一种变形。
具体实施例方式在图1中，整体标记为⑴的是一种用于监视人(3)在其中移动的界定区域(2)的系统。所述区域(2)便利地可以是机场航站楼或海港码头，铁路车站，购物中心，大型百货公司，或工厂，包括至少一个由墙(5)(示意地说明)限定并具有入口(6)和出口(7)的隔间(4)。所述系统(I)包括至少一根延伸穿过所述区域(2)的中空光纤(10)(商业上可得到的类型)。所述中空光纤(10)，优选具有环形横截面，限定出内部通道(11)，所述中空光纤在整个长度上具有多个间隔的并设计为使所述内部通道(11)与光纤(10)的外部相连通的径向孔(12)。所述径向孔(12)可以方便地利用已知技术得到，典型的是激光钻孔。所述中空光纤还可以在侧面设置毛细管CT，所述毛细管连接到所述光纤的一端，沿着所述光纤设置，并在整个长度上具有使所述管的内部通道与管本身的外部相连通的多个孔。中空光纤的例子在专利申请N0.PCT WO 01/94915中有描述。所述光纤(10)可以铺设在地上，固定于墙(5)或另外固定于所述区域(2)的顶篷，从而适应所述隔间(4)的形状。典型地，所述光纤(10)可设置在所述区域(2)的通风管道(没有示出)内。所述光纤的长度可以从几米到几十米，还通过耦接若干长度的中空光纤。优选地，所述光纤(10)的透射率必须使整个操作光谱带宽(3到15 μ m)的信号损失小于ldB/m。对于具有大于IOcm的曲率半径的90°弯曲，由所述光纤的弯曲导致的损失应该小于IdB/弯曲。与其它解决方案相比，如果布置所述光纤的话，会提高所述传感器的灵敏度，这归功于较低的光学损失。所述光纤(10)的第一端(IOa)与第一连接器(15)相连,第一连接器(15)设计为通过已知类型的微型泵(16)在中空光纤内能提供空气流并允许光信号传送进入所述光纤
的第一端。所述光纤(10)的第二端(IOb)与第二连接器(17)相连，第二连接器(17)设计为使通过所述微型泵(16)在所述内部通道(11)内输送的空气能进入或流出并允许信号传送离开所述光纤的第二端。因此，沿着所述内部通道(11)，获得了从所述中空光纤的外部引入的从所述第一端(IOa)到第二端(IOb)或反方向的的空气流。此外，通过所述中空光纤的内部，也能从所述光源(20)到所述传感器(24)传输所述光信号。所述微型泵(16)用于使所述光纤(10)内的气体以均匀的速度相当快地通过，这样使得由所述光纤内的气流导致的噪音最小化。所述中空光纤(10)和/或所述毛细管CT(如果提供的话)可以具有一个容纳它们的管道，所述管道能够过滤微粒或包括朝着所述中空光纤和所述毛细管(如果有的话)的内部的可能的干扰物的通道。所述系统(I)包括一个用于产生光信号并将产生的所述信号提供给所述中空光纤(10)的第一端(IOa)的发生器装置(20)。例如，所述发生器装置(20)包括诸如用来产生具有可调波长的光信号的激光源，所述光信号通过两个反射镜(22a)，(22b)和设置在所述反射镜之间的光束分离器(23)被传导至所述第一连接器(15)。所述系统(I)进一步包括用于检测出现在所述光纤(10)的所述第二端(IOb)的光信号的传感器(24)(已知类型)。所述信号通过一对反射镜(25a)，(25b)输送到所述传感器(24)，所述反射镜将从所述第二连接器(17)出来的光信号引向所述传感器(24)。所述传感器(24)和所述中空光纤(10)优选在3到ISym(MID-1R)的电磁辐射光谱的范围内运行，在所述范围内大多数TICs (有毒工业化合物)和CWAs (化学战剂)表现出最强的特征吸收带(所谓的“指纹”)。选择具有短的响应时间的所述传感器(24)(已知类型)。所述系统(I)进一步包括处理单元(30)，所述处理单元接收由所述传感器(24)产生的测量信号和由所述传感器(21)产生的可能的参考信号来处理所述传感器(24)接收到的信号的光谱。此外，所述处理单元(30)用于检查所述光信号的光谱(通过已知的红外光谱算法)从而检测代表出现在所述区域⑵并被引入到所述通道(11)内的毒剂的光谱特征形状的存在。这样，在所述区域(2)内释放了毒剂(气体或蒸汽)的情况下，所述毒剂通过所述中空光纤或沿其设置的所述毛细管CT的所述孔(12)被引入到所述光纤(10)的通道(11)内，其中，光传输的条件改变了。因此，接收到的所述信号的光谱呈现出表示毒剂存在的特征形状。然后，所述电子单元(30)可以在专用线路上(32)发出警报从而启动所述区域(2)的疏散和恢复安全状态的程序。从上面的描述中，所述系统(I)的优点清楚地显现出来，即:与点传感器相比，虽然所述系统(I)提供相当甚至更高的覆盖水平，但是能实质性地减少部件的数量并因此实质性地降低成本；与大多数已知系统相比，所述系统⑴保证了连续监测，良好的灵敏度和选择性，实现了宽的光谱覆盖；与点光学传感器相比，所述系统(I)原则上更灵敏，这归功于所述光纤提供的光程以及与如专利申请N0.W02008061949AI中所述使用相同但卷绕的中空光纤的点传感器相比，铺开的所述中空光纤的信号传输的光学效率更高；所述系统(I)预计能在不使用特别强或复杂的光源的情况下的的若干ppm直到使用激光源的情况下的如干ppb的范围实现灵敏度；以及最后，与使用大量点传感器的系统相比，所述系统(I)的调整和校准程序更简单。图2表示了按照网格结构在所述区域(2)内延伸的多个中空光纤。更详细地，具有下述:
第一多路复用分路器(de-multiplexer) (40)，其设置在所述发生器装置(20)和第一光纤(10’)的第一端(IOa)之间并用于在所述第一光纤内序列(in sequence)提供光
信号;第一光多路复用器(44)，其将出现在所述第一光纤(10’)的第二端(IOb)的光信号提供到第一传感器(24);所述光复用器的实现可能由光开关的波导系统来完成；第二多路复用分路器(42)，其设置在第二发生器装置(20)和第二光纤(10”)的第一端(IOa)之间，用于在所述第二光纤(10”)内顺序提供光信号；中空光纤的回路上可以设置有微型泵，每条光纤一个，或者由所述激光源供给的每组光纤一个，用来调整所述中空光纤内的空气流；一种可能的但非排除性的实现存在于从所述光纤的子集中选择流体的电磁阀和泵的系统中，其用于加快分析物的分析速度和/或提高气态分析物的浓度，以及限制取样范围；以及第二光多路复用器45(已知类型)，其将出现在所述第二光纤(10”)的第二端(IOb)的光信号提供到第二传感器(24)。所述第一和第二中空光纤10’，10”按照网格结构分布,其中所述第一光纤10’在所述限定区域2的不同点A，B, C等与第二光纤10”交叉。在所述区域(2)的点A，B, C等释放有毒物质的情况下，对于通过给定点的至少一条第一光纤(10’)和通过相同点的至少一条第二光纤(10”)，会检测到警报。这样，所述电子单元(30)可以识别涉及到警报的光纤(10’，10”)并追溯到光纤(10’，10”)的交叉点，所述交叉点高度可能对应于发生了化学攻击的所述区域(2)点。
权利要求
1.一种用于监视人在其中移动的界定区域(2)的系统，其特征在于包括: 至少一根形成为延伸穿过所述区域(2)的中空光纤(10)，所述中空光纤(10)在其整个长度上具有使所述光纤的内部通道(11)与所述光纤的外部相连通的多个孔(12)； 用于沿着所述中空光纤的所述内部通道(11)提供压力空气流的输送装置(16)； 形成为将所述光信号提供到所述中空光纤(10)的第一端部(IOa)的光源(20)； 形成为检测出现在所述光纤的第二端部(IOb)的光信号的光学传感器(24)； 用于把来自激光源的光信号导引至所述中空光纤的一端部和从所述中空光纤的一端部导引至所述传感器(21) (24)的光学耦接装置(22a) (22b) (23) (25a) (25b)； 用于在进入和离开所述中空光纤的端部输送光信号和空气流的连接接口(15)(17)；和 用于获取、数字化和处理所述信号的系统(30)，其用于检查所述传感器(24)检测到的光信号的光谱以便检测出现在所述区域并被引入到所述内部通道(11)内的毒剂的存在，所述系统包括在所述区域内按照网格结构延伸的多个中空光纤(10’，10”)。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述光源(20)和所述光纤(10’，10”)的第一端部(IOa)之间设置用于在所述光纤内序列提供光信号的多路复用器装置或光学开关(40，42)； 还具有用于将出现在所述光纤(10’，10”)的第二端部的光信号提供到所述传感器(24)的光学加法器装置(44，45)。
3.根据权利要求1所述的系统，具有: 第一多个第一中空光纤(10’)，其在其第一端部(IOa)序列接收所述光信号并具有与第一传感器装置(24)通信的第二端部(IOb);和 第二多个第二中空光纤(10”)，其在其第一端部(IOa)序列接收所述光信号并具有与第二传感器装置(24)通信的第二端部(IOb)； 所述第一和第二中空光纤(10’，10”)按照网格结构分布，其中所述第一光纤在所述界定区域的不同点与所述第二光纤交叉； 提供用于获取、数字化和处理所述信号的系统(30)来检测已经探测到毒剂存在的所述第一光纤和第二光纤对从而界定毒剂存在的所述区域的点。
4.根据前述权利要求任一项所述的系统，其特征在于所述中空光纤连接至与所述光纤侧接的毛细管(CT)，所述毛细管在整个长度上具有使所述毛细管的内部通道与所述光纤的外部相连通的多个孔。
全文摘要
本发明提供一种用于监视人在其中移动的界定区域的系统，其中配置有至少一根形成为延伸穿过所述区域(2)的中空光纤(10)，并在其整个长度上具有使所述光纤的内部通道(11)与光纤本身的外部相连通的多个孔(12)。配置有形成为将光信号提供到所述中空光纤(10)的一端部的光源(20)和用于在所述中空光纤的一端部检测贯穿所述光纤本身的长度传输的所述光信号的传感器(24)。配置有用于检查所述传感器(24)所检测到的光信号的光谱以便检测存在于所述区域并被引入到所述通道(11)内的毒剂的存在的处理单元(30)。
文档编号G01N21/35GK103097874SQ201180012532
公开日2013年5月8日 申请日期2011年3月4日 优先权日2010年3月5日
发明者罗伯托·维奥拉, 山德罗·门加利, 尼古拉·利贝拉托雷, 路易吉·皮耶尔 申请人:芬梅卡尼卡股份有限公司
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