路基塌陷光纖振動實時監測及報警系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于重要基礎設施安全監測技術領域，涉及一種路基塌陷光纖振動實時監測及報警系統。
【背景技術】
[0002]我國巖溶面積超過300萬平方公里，占國土面積近三分之一。巖溶土洞(塌陷)是一種極其嚴重的自然災害，導致了極大的經濟財產損傷和人員傷亡。隨著經濟的高速發展，我國鐵路里程9萬公里(位居世界第二)，其中高鐵里程七千多公里(位居世界第一)，并成為我國重要的高新出口技術。這些鐵路不可避免穿越巖溶區，特別是西南地區的鐵路。目前，巖溶區域鐵路路基塌陷是鐵路線路建設的最主要災害形式，嚴重威脅鐵路的安全運營。因此，科學地把握巖溶土洞災害，發展鐵路路基塌陷災害實時報警，是預防鐵路路基塌陷和減緩塌陷危害的最有效途徑。
[0003]目前，對于巖溶土洞監測/檢測主要采用地質雷達沿鐵路路基沿線進行掃描，該方法檢測成本高、檢測周期長，不能實現路基塌陷實時監測功能。位移傳感器和土壓力傳感器可以對路基進行點式或局部監測，對于路基而言，需要布設大量的點式傳感器，這就會造成傳輸線路繁多，系統集成復雜等問題，且容易出現漏檢。分布式傳感技術可以實現分布式測量，在國內外土木工程、航空航天領域得到了重視并在一些重要基礎設施(橋梁、隧道等)中得到了成功的應用。在巖溶土洞監測方面，嚴明等人采用同軸電纜時域反射(TDR)技術對土洞監測的可行性和有效性進行了實驗研宄，TDR 土洞定位精度1.0m。但是TDR傳輸距離比較短且易受環境干擾，不合適路基塌陷實時監測。分布式光纖布里淵傳感技術具有傳感精度高、絕對測量且可以實現上百公里的應變和溫度的連續測量的特點，能對塌陷災害規模進行預警，但是其屬于準動態監測技術，塌陷報警時間有所延遲。對于災害事故而言，哪怕提前一秒進行報警，也會大大減緩事故的后果。光纖分布式振動傳感技術能對施加在光纖振動傳感器上振動信號進行高實時性、高靈敏性監測，已在周界安防、埋地管道等結構上開展了廣泛的研宄與工程應用。目前光纖振動傳感技術應用到鐵路路基塌陷監測還未見相關報道。

【發明內容】

[0004]本實用新型的目的是提供了一種路基塌陷光纖振動實時監測及報警系統，該方法通過分布式光纖振動系統實時采集施加在分布式光纖振動傳感器上的振動信號，通過路基塌陷振動信號識別系統識別出塌陷振動信號，并實時通過通用分組無線服務技術(GSM/GPRS)傳輸給塌陷災害報警終控中心進行塌陷報警。
[0005]本實用新型的技術方案是將分布式光纖振動傳感器按S型方式布設于路基中，分布式光纖振動系統實時采集和定位施加在分布式光纖振動傳感器上的振動信號，通過路基塌陷振動信號識別系統對各種振動信號進行處理，識別因路基塌陷產生的振動信號，識別出的塌陷災害信息通過GSM/GPRS實時上報到塌陷災害報警終控中心進行塌陷報警。本實用新型包括以下技術特征:
[0006]a)路基塌陷光纖振動實時監測方法及其報警系統，包括分布式光纖振動傳感器、分布式光纖振動測試系統、路基塌陷振動信號識別系統、GSM/GPRS接收傳輸塔和路基塌陷災害報警終控中心。分布式光纖振動測試系統實時定位監測路基沿線上分布式光纖振動傳感器感知各種振動信號，由路基塌陷振動信號識別系統識別因路基塌陷引起的振動信號，通過GSM/GPRS上報到路基災害報警終控中心對路基塌陷災害規模和位置進行實時報警。
[0007]b)分布式光纖振動傳感器按S型方式布設路基中，實時感知各種振動信號，分布式光纖振動測試系統采集和定位分布式光纖振動傳感器感知的各種振動信號。
[0008]c)路基塌陷振動信號識別系統實時處理各種振動信號，識別出因路基塌陷引起的振動信號，根據識別出的振動信號能量譜圖，確定路基塌陷規模和位置。
[0009]d)路基塌陷規模和位置信息通過GSM/GPRS傳輸給路基塌陷災害報警終控中心進行塌陷災害實時報警
[0010]本實用新型的效果和益處是分布式光纖振動測試系統和路基塌陷振動信號識別系統實時識別出因路基塌陷引起的振動信號，并根據振動信號的能量譜確定塌陷規模，通過GSM/GPSR實時上報到路基塌陷災害報警終控中心實時發布塌陷報警，有效解決了當前路基塌陷災害報警延遲的難題。
【附圖說明】
[0011]附圖是路基塌陷光纖振動實時監測方法及其報警系統示意圖。
[0012]圖中:1分布式光纖振動傳感器；2傳輸光纜；3分布式光纖振動測試系統；4路基塌陷振動信號識別系統；5 GPRS/GSM接收發送塔；6路基塌陷災害報警終控中心。
【具體實施方式】
[0013]以下結合技術方案和附圖詳細敘述本實用新型的【具體實施方式】。
[0014]附圖為路基塌陷光纖振動實時監測及報警系統。系統具體構建方式是分布式光纖振動傳感器I沿路基縱向按S型布設，分布式光纖振動傳感器I與傳輸光纜2焊接，傳輸光纜2接入分布式光纖振動測試系統3，分布式光纖振動系統3與路基塌陷振動信號識別系統4，GSM/GPRS塔5接收和發送路基塌陷振動信號識別系統4識別出的路基塌陷災害信息，路基塌陷災害報警終控中心6將接收到路基塌陷災害信息進行實時發布報警，進而構成整個路基塌陷光纖振動實時監測方法及其報警系統。分布式光纖振動傳感器I按S型布設可以提高振動信號源頭的定位精度，分布式光纖振動系統3實時米集施加在分布式光纖振動傳感器I上的各種振動信號，振動信號經路基塌陷振動信號識別系統4分析處理，識別出因土洞塌陷引起的振動信號，然后通過GSM/GPRS塔5發送至路基塌陷災害報警終控中心6實時進行塌陷規模和位置報警。
【主權項】
1.一種路基塌陷光纖振動實時監測及報警系統，包括分布式光纖振動傳感器(I);傳輸光纜(2);分布式光纖振動測試系統(3);路基塌陷振動信號識別系統(4) ;GPRS/GSM接收發送塔(5);路基塌陷災害報警終控中心(6)，其特征是:分布式光纖振動測試系統(3)實時采集布設在路基中的分布式光纖振動傳感器(I)感知的振動信號，路基塌陷振動信號識別系統(4)識別因路基塌陷引起的振動信號，GPRS/GSM接收發送塔(5)接收并發送識別出的路基塌陷災害到路基塌陷災害報警終控中心(6)進行路基塌陷災害實時報警，該系統在于，分布式光纖振動傳感器(I)按S型沿路基縱向布設，獲取各種振動信號，分布式光纖振動測試系統(3)實時采集振動信號，通過路基塌陷振動信號識別系統(4)對振動信號進行處理，根據處理后得到的能量譜，識別出因路基塌陷引起的振動信息。
2.根據權利要求1所述的一種路基塌陷光纖振動實時監測及報警系統，其特征在于，路基塌陷振動信號識別系統(4)識別出的振動信號由GPRS/GSM接收發送塔(5)接收并發送至路基塌陷災害報警終控中心(6)，路基塌陷災害報警終控中心(6)實時報警路基塌陷規模和位置。
【專利摘要】一種路基塌陷光纖振動實時監測及報警系統，屬于重要基礎設施安全監測技術領域。其特征是將分布式光纖振動傳感器按S型方式布設于路基中，分布式光纖振動系統實時采集和定位施加在分布式光纖振動傳感器上的振動信號，通過路基塌陷振動信號識別系統對各種振動信號進行處理，識別因路基塌陷產生的振動信號，識別出的塌陷災害信息通過GSM/GPRS實時上報到塌陷災害報警終控中心進行塌陷報警。本實用新型的效果和益處是采用分布式光纖振動測試系統和路基塌陷振動信號識別系統實時識別出因路基塌陷引起的振動信號，并根據振動信號的能量譜確定塌陷規模，通過GSM/GPSR上報到路基塌陷災害報警終控中心實時報警塌陷，解決了當前路基塌陷災害報警延遲的難題。
【IPC分類】G01H9-00
【公開號】CN204346572
【申請號】CN201420719836
【發明人】何建平, 徐駿, 楊捷
【申請人】大連理工大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年11月25日