基於分布式應力測量的主動網形變實施監控系統的製作方法

2023-10-18 15:05:54 1

本實用新型涉及鐵路沿線塹坡落石監測，特別是一種基於分布式應力測量的主動網形變實施監控系統。

背景技術：

高速鐵路是國民經濟大動脈和大眾化交通工具，是國家關鍵公共基礎設施，是全面支撐「區域經濟一體化」、「一帶一路」、「製造強國」和「走出去」戰略的基礎保障，對我國經濟社會發展、民生改善和國家安全起著不可替代的全局性支撐作用。隨著鐵路「速、密、重」快速發展，鐵路運輸安全風險在不斷加大。

鐵路沿線敷設的通信光電纜承擔著鐵路運輸指揮任務，是確保列車安全運行極為重要的基礎設施。

常規的鐵路沿線塹坡的安全防護技術有主動網、被動網防護塹坡落石、滑移等，是一種被動的防護手段，無法提供報警功能。主要的監測手段有GPS位移監測技術、視頻監控等，對現場環境要求較高，易受外界環境等因素影響，難以進行遠距離操控，不適合大範圍的敷設使用。

針對當前鐵路安全監測技術手段與裝備存在的功能單一、覆蓋範圍有限、環境適應性差、造價高、信息孤島的共性瓶頸問題，以先進分布式光纖探測和定位技術為核心，開拓利用鐵路既有通信光纜的內在傳感功能。系統能夠實現對鐵路沿線隧道仰坡和塹坡落石等事件的實時監測、精確定位、快速識別和報警，從而保障鐵路信號、通信、供電，尤其列車運行安全，對確保鐵路運輸安全具有十分重要的意義。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於，克服鐵路沿線塹坡多，現有技術難以大範圍監控、難以實時監測、難以準確測量、受外界環境影響大等問題，提供一種基於分布式應力測量的主動網形變實施監控系統。利用先進的分布式光纖探測和定位技術，對鐵路沿線塹坡的主動網進行全方位的實時監控和預警，提供主動網的形變數據和變化曲線，通過建立網絡化的塹坡安全安全預警系統，保障我國鐵路列車運行監控數據的準確性和可靠性。

本實用新型的技術解決方案如下：一種基於分布式應力測量的主動網形變實施監控系統，其特徵在於包括分布式光纖探測定位儀、數據中心、用戶終端、既有鐵路通信光纜、應力檢測光纜；

所述的分布式光纖探測定位儀，在通信機房連接沿線鋪設的所述的既有鐵路通信光纜和在塹坡上安裝的應力檢測光纜，整條應力檢測光纜沿鐵路沿線塹坡均勻埋設在2-30cm深度，對鐵路沿線塹坡的安全狀態進行實時監控和防護；所述的分布式光纖探測定位儀對應力檢測光纜的定位和應變變化進行實時監測，並通過通信鏈路連接給所述的監測平臺數據中心和用戶終端。

所述的分布式光纖探測定位儀通過對探測到的信號進行採集、換算等處理後，可以對應力檢測光纜的應變變化進行實時監測，並通過通信鏈路上報給所述的監控管理終端和用戶終端。

所述的分布式光纖探測定位儀包括瑞利或布裡淵散射的分布式光纖振動與應變傳感器、檢測儀器、模式識別單元，應力檢測光纜在鐵路沿線塹坡上鋪設，鐵路沿線塹坡出現應變，應力檢測光纜張緊，應力檢測光纜所受應力增大；應力檢測光纜所受應力變化由布裡淵散射信號給出，並且經過模式識別單元信號處理，得到光纜實時所受應力、應力變化，應力變化位置等信息，即得到某個空間或時間區間的坡上應力檢測光纜所受應力、應力變化，應力變化位置等信息；分布式光纖探測定位儀對應力檢測光纜應力信息進行綜合分析處理後，形成對塹坡安全狀的判斷，形成預警信息，並將這些預警信息通過通信鏈路上傳到所述的數據中心，數據中心將監控信息傳送到不同權限所述的用戶終端。

利用鐵路沿線鋪設的既有通信光纜作為傳輸線路，監測距離長，敷設成本低。

利用在鐵路沿線塹坡的主動網上敷設的應力檢測光纜，通過對光纜的應變監測來監控主動網的形變狀態。

所述的通信鏈路為鐵路專網，可以保障信息傳輸的安全性、可靠性。

所述的監測平臺數據中心包含伺服器、中心監測顯示設備等；可以將分布式光纖探測定位儀上傳的信息進行邏輯管理，並根據各個終端的權限，向道口終端和監控終端發送相應的預警信息。

所述的用戶監控終端為放置於站段調度監控中心或上一級監控中心，該終端接入鐵路專網。管理人員通過登錄監測平臺數據中心為其分配的帳號，就可以根據該終端的權限查看相關線路的塹坡狀態報警信息。

所述的既有鐵路通信光纜是鐵路沿線鋪設的既有通信光纜中的某一芯閒置光纖，無需額外鋪設，減小了施工成本。

所述的應力檢測光纜是敷設在塹坡主動網上、並連接到鐵路既有通信光纜其中一芯上，可以根據其應力變化來反映主動網的形變狀態。

所述的其它輔助監控系統可以通過攝像機實現對局部重點區域的視頻監控。

本實用新型的有益效果：本實用新型採用分布式光纖傳感技術，具有與既有線無縫融合、距離長，覆蓋範圍大、分布式監測，無漏點。監測系統基於光纖的傳感技術，無需現場供電，抗雷擊、維護成本低。系統所用通信鏈路為鐵路專網，可以保障信息傳輸的安全性、可靠性。同時具有擴展性強，網絡化、智能化等優點。

附圖說明

圖1為本實用新型基於分布式應力測量的主動網形變實施監控系統的結構框圖。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，但不應以此限制本實用新型的保護範圍。

首先請參照圖1，圖1為本實用新型基於分布式光纖應力測量的主動網形變實時監測系統結構框圖。由圖1可見，本實用新型基於分布式光纖傳感技術，其特徵在於其構成包括分布式光纖探測定位儀、數據中心、用戶終端、鐵路既有通信光纜、應力檢測光纜、主動網；所述的分布式光纖探測定位儀，在通信機房連接沿線鋪設的所述的鐵路既有通信光纜，並在鐵路沿線塹坡區域在既有鐵路通信中串接入所述的應力檢測光纜，其中應力檢測光纜敷設在塹坡的主動網上；所述的分布式光纖探測定位儀通過對探測到的信號進行處理後，可以實時獲取應力檢測光纜的應變變化狀態，若出現應變異常則通過通信鏈路上報給所述的數據中心，數據中心進行報警信息的分類、分級別後分發給相關的用戶，然後通過所述的用戶終端進行聲音報警、燈光報警

以上技術方案可以實現一種基於分布式光纖應力監測的主動網形變實時監控系統。雖然參照上述具體實施例詳細地描述了本實用新型，但是應該理解本實用新型並不限於所公開的實施方式和實施例，對於本專業領域技術人員來說，可對其形式和細節進行各種改變。所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實例而已，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。