鐵路沿線危巖落石監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】在此公開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備、信號(hào)處理系統(tǒng)和監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。所述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備包括：光纖光柵傳感器個(gè)體或者由其構(gòu)成的分布式陣列；和光纖光柵解調(diào)儀，其中，所述光纖光柵解調(diào)儀與所述光纖光柵傳感器或由其構(gòu)成的陣列通過(guò)信號(hào)傳輸光纖相連接，所述光纖光柵傳感器設(shè)置在鐵軌的預(yù)定位置，用于實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)與鐵軌上落有落石時(shí)相關(guān)聯(lián)的信號(hào)，并將該信號(hào)返回給所述光纖光柵解調(diào)儀。
【專利說(shuō)明】鐵路沿線危巖落石監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備、信號(hào)處理系統(tǒng)和監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，更具體地，涉及用于鐵路沿線危巖落石的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備、信號(hào)處理系統(tǒng)和監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]危巖落石作為邊坡尤其是高陡邊坡的一種淺表部破壞方式，是嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害之一。它突發(fā)性強(qiáng)，隨機(jī)性大，速度快，發(fā)生猛烈，一直是邊坡工程勘察中的重點(diǎn)。由于形成崩塌落石災(zāi)害的危巖體多分布于高陡邊坡上，從源頭完全治理將耗費(fèi)巨大的人力物力，目前更多的是采取致災(zāi)前的落石防護(hù)措施。落石是我國(guó)山區(qū)一種多發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，給公路、鐵路建設(shè)及運(yùn)營(yíng)和山區(qū)人民生活帶來(lái)巨大的危害。我山區(qū)道路兩側(cè)山體受多種因素影響，巖石墜落現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，輕則使鐵路和車輛遭到輕微毀壞，重則使道路中斷，給鐵路運(yùn)輸帶來(lái)重大損失；更有甚者，落石的巨大沖擊能量嚴(yán)重威脅到人民群眾生命安全，其危害程度不亞于泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重威脅著鐵路、公路等交通運(yùn)輸安全和旅客生命安全。特別是山區(qū)鐵路，一旦發(fā)生斷道，成千上萬(wàn)的旅客滯留外地，不能按時(shí)到達(dá)目的地，正常的生產(chǎn)、生活秩序也被打破,給社會(huì)安定帶來(lái)極大壓力，同時(shí)也給交通運(yùn)營(yíng)部門及旅客帶來(lái)難以估計(jì)的間接經(jīng)濟(jì)損失，為此，積極采取措施，對(duì)各種地質(zhì)災(zāi)害盡可能進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警有著重大深遠(yuǎn)的意義和影響。
[0003]鐵路危巖落石監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)，主要涉及到危巖落石地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)安全監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)、危巖落石等異物侵入自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)、防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)傳輸技術(shù)研究及危巖落石防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)實(shí)施細(xì)則與維護(hù)使用管理辦法等，根據(jù)大量的真實(shí)數(shù)據(jù)對(duì)鐵路危巖落石災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)控技術(shù)研究。常規(guī)的防護(hù)技術(shù)通過(guò)安裝主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)系統(tǒng)及被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。主動(dòng)防治技術(shù)適用于勘察確定的、大型的危巖體治理；被動(dòng)防治技術(shù)適用于危巖帶，或線狀工程受危巖落石災(zāi)害威脅下的防護(hù)。其優(yōu)點(diǎn)是可以全面有效保護(hù)落石災(zāi)害威脅對(duì)象，但限于被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的攔截能力，通常用來(lái)攔截小型落石。被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的有效設(shè)置有賴于落石運(yùn)動(dòng)行為預(yù)測(cè)的可靠程度，如運(yùn)動(dòng)路徑、彈跳高度、運(yùn)動(dòng)速度、動(dòng)能等參數(shù)的獲取。目前，主動(dòng)和被動(dòng)防治技術(shù)都存在不足，一旦落石跳過(guò)或沖破被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)進(jìn)入鐵路界限內(nèi)將對(duì)線路正常運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生重大的危害。
[0004]在鐵路沿線危巖落石監(jiān)控技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)外已開(kāi)展了部分的研究與應(yīng)用，普遍存在以下問(wèn)題:一是部分監(jiān)測(cè)設(shè)備費(fèi)用昂貴，無(wú)法大量應(yīng)用；二是因測(cè)試元件安裝方法不當(dāng)引起的破損與數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，三是預(yù)報(bào)模型與報(bào)警觸發(fā)條件的確定比較困難；四是耐久性問(wèn)題比較突出，特別是測(cè)試元件受惡劣氣候影響容易失效。
[0005]光纖傳感技術(shù)是20世紀(jì)70年代伴隨光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的，以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界被測(cè)量信號(hào)的新型傳感技術(shù)。作為被測(cè)量信號(hào)載體的光波和作為光波傳播媒質(zhì)的光纖，具有一系列獨(dú)特的、其他載體和媒質(zhì)難以相比的優(yōu)點(diǎn)。光波不怕電磁干擾，易為各種光探測(cè)器件接收，可方便的進(jìn)行光電或電光轉(zhuǎn)換，易與高度發(fā)展的現(xiàn)代電子裝置和計(jì)算機(jī)相匹配。光纖工作頻帶寬，動(dòng)態(tài)范圍大，適合于遙測(cè)遙控，是一種優(yōu)良的低損耗傳輸線；在一定條件下，光纖特別容易接受被測(cè)量或場(chǎng)的加載，是一種優(yōu)良的敏感元件；光纖本身不帶電，體積小，質(zhì)量輕，易彎曲，抗電磁干擾，抗輻射性能好，特別適合于易燃、易爆、空間受嚴(yán)格限制及強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境下使用。因此，光纖傳感技術(shù)一問(wèn)世就受到極大重視，幾乎在各個(gè)領(lǐng)域得到研究與應(yīng)用，成為傳感技術(shù)的先導(dǎo)，推動(dòng)著傳感技術(shù)蓬勃發(fā)展。光纖傳感技術(shù)也逐步被應(yīng)用到鐵路防災(zāi)安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，還待進(jìn)一步完善。目前除主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和被動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)外，其它技術(shù)研究中普遍存在的問(wèn)題歸納如下:
(1)電測(cè)方法:采用應(yīng)變電阻，其精度低，抗干擾能力差，壽命短，現(xiàn)場(chǎng)需要用電源，信號(hào)難以遠(yuǎn)距離傳輸，不適合長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)；
(2)GPS方法:采用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，其現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備需維護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)需要電源，特殊地域無(wú)法取得信號(hào)，特別是無(wú)法測(cè)得地質(zhì)內(nèi)部的應(yīng)力變化，所以無(wú)法對(duì)塌方進(jìn)行預(yù)報(bào)，如進(jìn)行多點(diǎn)監(jiān)測(cè)，則該系統(tǒng)造價(jià)昂貴；
(3)圖像法:采用室外攝像法，比較直觀。但雨、霧和雪天難以識(shí)別，不能預(yù)報(bào)，且現(xiàn)場(chǎng)需要電源，設(shè)備容易被破壞；
(4)光纖光柵方法:光纖光柵傳感器具有體積小、精度高、壽命長(zhǎng)、高可靠性，與光纖兼容等優(yōu)點(diǎn)，極易埋入到待測(cè)物體內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的高精度、無(wú)干擾的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化傳感，尤其是在鐵路無(wú)人區(qū)、無(wú)電區(qū)以及惡劣的環(huán)境下可長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。
[0006]考慮到西南鐵路主要在山區(qū)，又是多霧多雨少人地區(qū)，設(shè)備維護(hù)困難，一般外置設(shè)備存在損壞和盜竊的隱患，故工程采用國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的光纖光柵傳感技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]期望提供一種克服現(xiàn)有技術(shù)不足并且符合經(jīng)濟(jì)高效需求的用于鐵路防災(zāi)安全監(jiān)測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備、信號(hào)處理系統(tǒng)和監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種用于監(jiān)測(cè)鐵路沿線危巖落石的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括:光纖光柵傳感器個(gè)體或者由其構(gòu)成的分布式陣列；和光纖光柵解調(diào)儀，其中，所述光纖光柵解調(diào)儀與所述光纖光柵傳感器或由其構(gòu)成的陣列通過(guò)信號(hào)傳輸光纖相連接，所述光纖光柵傳感器設(shè)置在鐵軌的預(yù)定位置，用于實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)與鐵軌上落有落石時(shí)相關(guān)聯(lián)的信號(hào)，并將該信號(hào)返回給所述光纖光柵解調(diào)儀。
[0009]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中，所述光纖光柵傳感器為光纖光柵振動(dòng)傳感器，用于監(jiān)測(cè)當(dāng)鐵路界限內(nèi)落有落石時(shí)，光纖光柵的波長(zhǎng)相對(duì)于光纖光柵的特征波長(zhǎng)的振動(dòng)量信號(hào)，并將其返回給所述光纖光柵解調(diào)儀。
[0010]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中，所述光纖光柵的波長(zhǎng)信號(hào)實(shí)時(shí)傳遞給所述光纖光柵解調(diào)儀。
[0011]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，所述光纖光柵解調(diào)儀包括:激光發(fā)射裝置，用于生成激光；以及輸入輸出端口，用于將激光輸出到信號(hào)傳輸光纖中，其中，所述信號(hào)傳輸光纖與光纖光柵傳感器相連接，激光經(jīng)光纖光柵傳感器反射后返回到所述光纖光柵解調(diào)儀，并且其中，激光在光纖光柵傳感器內(nèi)反射時(shí)，在受到外部的作用的情況下，反射激光的波長(zhǎng)發(fā)生變化，且所述變化與外部作用之間具有預(yù)定的相關(guān)性。
[0012]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，所述光纖光柵傳感器可以設(shè)置在鐵軌的下側(cè)。[0013]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，所述光纖光柵解調(diào)儀可以對(duì)從所述光纖光柵傳感器反射回來(lái)的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理，并得出相應(yīng)的波長(zhǎng)信號(hào)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種信號(hào)處理系統(tǒng)，包括:信號(hào)接收裝置，用于接收來(lái)自根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的信號(hào)；處理器單元，設(shè)置成通過(guò)分析來(lái)確定:1)每個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)涉及哪個(gè)光纖光柵傳感器；2)所涉波長(zhǎng)的變化以及對(duì)應(yīng)的所代表的振動(dòng)量；3)所述振動(dòng)量是否達(dá)到危險(xiǎn)程度。
[0015]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)處理系統(tǒng)，所述信號(hào)處理系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)裝置，其中預(yù)先存儲(chǔ):光纖光柵傳感器與特征波長(zhǎng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；波長(zhǎng)變化和光纖光柵傳感器所測(cè)的振動(dòng)量之間的關(guān)系；振動(dòng)量和發(fā)生危巖落石的危險(xiǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0016]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)處理系統(tǒng)，所述處理器單元可以還設(shè)置成用于:確定是否對(duì)應(yīng)于一個(gè)或者幾個(gè)光柵光纖傳感器的波長(zhǎng)信號(hào)消失；以及根據(jù)預(yù)定的邏輯規(guī)貝U，由此判斷是何處位置發(fā)生了危巖落石和/或哪條光纖光纜損毀。
[0017]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)處理系統(tǒng)，所述處理器單元可以還設(shè)置成用于確定:相對(duì)于時(shí)間，所述振動(dòng)量增加的速度是否大于預(yù)定的閾值。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于鐵路沿線危巖落石的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，包括:上述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備；上述信號(hào)處理系統(tǒng)；報(bào)警系統(tǒng)，在所述信號(hào)處理系統(tǒng)確定振動(dòng)量發(fā)生和/或達(dá)到危險(xiǎn)程度的情況下，以一種或多種方式發(fā)出報(bào)警信號(hào)和/或情報(bào)信息。
[0019]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，所述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備與所述信號(hào)處理系統(tǒng)通過(guò)有線或者無(wú)線方式遠(yuǎn)距離連接。
[0020]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，所述監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)所述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，并且所述一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備向一個(gè)或多個(gè)所述信號(hào)處理系統(tǒng)提供收集到的信息。
[0021]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備、信號(hào)處理系統(tǒng)和監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)能夠接入其它路內(nèi)系統(tǒng)和路外信息系統(tǒng)，來(lái)完善此系統(tǒng)的外部互通功能，也給準(zhǔn)確、有效的報(bào)警帶來(lái)保障，更為鐵路安全運(yùn)營(yíng)增加了保駕護(hù)航。
[0022]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備、信號(hào)處理系統(tǒng)和監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)定性好的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，尤其適合于在鐵路無(wú)人區(qū)、無(wú)電區(qū)以及惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。另外，整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，統(tǒng)一為整體，又相互之間獨(dú)立分系統(tǒng)，并采用雙機(jī)熱備形式，能夠在艱難困苦的情況下穩(wěn)定不間斷運(yùn)行。再者，本系統(tǒng)的信息傳輸和處理均采用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)，為鐵路防災(zāi)系統(tǒng)互通奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)本發(fā)明，不僅克服了現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)諸多缺點(diǎn)，更為鐵路運(yùn)營(yíng)安全防災(zāi)監(jiān)控技術(shù)提供了一個(gè)全新的思路和方向。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鐵路沿線危巖落石監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的總體架構(gòu)圖；
圖2A和2B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光纖光柵傳感器的軌道安裝圖；和
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)處理系統(tǒng)中的處理器單元執(zhí)行的處理的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)一步地進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鐵路沿線危巖落石監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的總體架構(gòu)圖。圖1中所示的鐵路沿線危巖落石監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、光纖傳輸通道傳送信號(hào)、解調(diào)設(shè)備轉(zhuǎn)換信號(hào)、處理中心完成運(yùn)算、最終報(bào)警并互通其它系統(tǒng)的功能。下面以示例的方式分別描述各部分結(jié)構(gòu)。
[0026]現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)各
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備包括:光纖光柵傳感器個(gè)體或者由其構(gòu)成的分布式陣列；和光纖光柵解調(diào)儀。其中，所述光纖光柵解調(diào)儀與所述光纖光柵傳感器或由其構(gòu)成的陣列通過(guò)信號(hào)傳輸光纖相連接，所述光纖光柵傳感器設(shè)置在鐵軌的預(yù)定位置，用于實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)與鐵路界限內(nèi)落有落石時(shí)相關(guān)聯(lián)的信號(hào)，并將該信號(hào)返回給所述光纖光柵解調(diào)儀。
[0027]優(yōu)選地，所述光纖光柵傳感器以抱裝形式安裝于鐵軌下側(cè)，用不銹鋼螺釘加以固定。光纖光柵傳感器可以通過(guò)傳感器單軌間距25米布設(shè)方式，采用雙傳感器同時(shí)報(bào)警策略來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)功能。
[0028]具體地，如圖2A和2B中所示，光纖光柵傳感器可以以與軌道平行或垂直的方式安裝在軌道的下側(cè)。然而，光纖光柵傳感器也可以根據(jù)需要以其他方式安裝在軌道的預(yù)定位置。
[0029]作為一個(gè)示例，光纖光柵傳感器可以為光纖光柵振動(dòng)傳感器，用于監(jiān)測(cè)當(dāng)鐵路界限內(nèi)落有落石時(shí)，光纖光柵的波長(zhǎng)相對(duì)于光纖光柵的特征波長(zhǎng)的振動(dòng)量信號(hào)，并將其返回給所述光纖光柵解調(diào)儀。然而，也可以使用其他類型的光纖光柵傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)其他的物理量以監(jiān)測(cè)鐵路沿線危巖落石。另外，在實(shí)際的應(yīng)用中，可以僅當(dāng)光纖光柵的波長(zhǎng)相對(duì)于光纖光柵的特征波長(zhǎng)的振動(dòng)量信號(hào)大于預(yù)定閾值時(shí)，才將該振動(dòng)量信號(hào)返回給所述光纖光柵解調(diào)儀，從而使得可以排除不必要的干擾信號(hào)，或者僅通知對(duì)于火車通過(guò)有危險(xiǎn)的較大落石的信號(hào)。
[0030]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述光纖光柵解調(diào)儀可以包括:激光發(fā)射裝置，用于生成激光；以及輸入輸出端口，用于將激光輸出到信號(hào)傳輸光纖中。所述信號(hào)傳輸光纖與光纖光柵傳感器相連接，激光經(jīng)光纖光柵傳感器反射后返回到所述光纖光柵解調(diào)儀。此外，激光在光纖光柵傳感器內(nèi)反射時(shí)，在受到外部的作用的情況下，反射激光的波長(zhǎng)發(fā)生變化，且所述變化與外部作用之間具有預(yù)定的相關(guān)性。所述光纖光柵解調(diào)儀對(duì)從所述光纖光柵傳感器反射回來(lái)的激光進(jìn)行解調(diào)處理，并得出反射激光的波長(zhǎng)信號(hào)。得到的波長(zhǎng)信號(hào)經(jīng)鐵路專用傳輸通道傳送至中央處理系統(tǒng)。
[0031]中央處理系統(tǒng)
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，中央處理系統(tǒng)(即，信號(hào)處理系統(tǒng))可以包括信號(hào)接收裝置和處理器單元。信號(hào)接收裝置用于接收來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的信號(hào)。處理器單元可設(shè)置成通過(guò)分析來(lái)確定每個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)涉及哪個(gè)光纖光柵傳感器、所涉的波長(zhǎng)的變化以及對(duì)應(yīng)的所代表的振動(dòng)量、所述振動(dòng)量是否達(dá)到危險(xiǎn)程度(如圖3所示)。
[0032]此外，所述信號(hào)處理系統(tǒng)還可以包括存儲(chǔ)裝置，其中預(yù)先存儲(chǔ):光纖光柵傳感器與特征波長(zhǎng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；波長(zhǎng)變化和光纖光柵傳感器所測(cè)的振動(dòng)量之間的關(guān)系；振動(dòng)量和發(fā)生危巖落石的危險(xiǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。[0033]再者，處理器單元可以還設(shè)置成用于:確定是否對(duì)應(yīng)于一個(gè)或者幾個(gè)光柵光纖傳感器的波長(zhǎng)信號(hào)消失；以及根據(jù)預(yù)定的邏輯規(guī)則，由此判斷是何處位置發(fā)生了危巖落石和/或哪條光纖光纜損毀。
[0034]另外，處理器單元可以還設(shè)置成用于確定:相對(duì)于時(shí)間，所述振動(dòng)量增加的速度是否大于預(yù)定的閾值。
[0035]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，中央處理系統(tǒng)可以包括:應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、UPS、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備。所有設(shè)備均為雙機(jī)熱備，雙網(wǎng)絡(luò)通道，確保系統(tǒng)中心運(yùn)行穩(wěn)定。
[0036]其中，應(yīng)用服務(wù)器根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)雙傳感器報(bào)警制定規(guī)則來(lái)進(jìn)行判斷報(bào)警信息，并將信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，同時(shí)上傳至終端用戶。應(yīng)用服務(wù)器之間有心跳線連接，如遇到故障可在短時(shí)間內(nèi)切換，平均故障間隔時(shí)間(MTBF)不小于2 X 105h。
[0037]數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器存儲(chǔ)歷史基礎(chǔ)信息、報(bào)警信息、設(shè)備故障信息等數(shù)據(jù)，并配有磁盤陣列來(lái)提升數(shù)據(jù)的安全性。同樣，平均故障間隔時(shí)間(MTBF)不小于2X105h。
[0038]UPS電源采用一路AC220v/50Hz電源由電力電源配電盤引入，經(jīng)雙機(jī)熱備在線式UPS后，提供不小于0.5小時(shí)的備用電源，平均故障間隔時(shí)間(MTBF)不小于I X 105h，為中央處理中心設(shè)備提供可靠工作電源。
[0039]網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備利用通信MSTP傳輸系統(tǒng)提供的網(wǎng)絡(luò)接口，網(wǎng)絡(luò)為帶寬不低于2Mbps的業(yè)務(wù)專網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)各監(jiān)控單元、中央處理中心及終端用戶設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸。傳輸網(wǎng)絡(luò)采用雙以太網(wǎng)、TCP/IP協(xié)議，雙網(wǎng)絡(luò)通道分別接入不同的業(yè)務(wù)板卡，任一網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障不影響系統(tǒng)運(yùn)行。IP地址的分配應(yīng)納入全路統(tǒng)一規(guī)劃，符合鐵道部對(duì)全路災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)IP地址分配管理辦法、標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，并采用防火墻進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接口隔離。
[0040]此外，中央處理系統(tǒng)會(huì)將所需信息傳送至防洪管理信息系統(tǒng)，便于防洪工作的開(kāi)展；中央處理系統(tǒng)會(huì)將所需信息傳送至綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，便于綜合判斷危巖落石險(xiǎn)情，做好及時(shí)、準(zhǔn)確的措施；中央處理系統(tǒng)會(huì)同步鐵路時(shí)間系統(tǒng)，有利于數(shù)據(jù)查詢和報(bào)警信息的準(zhǔn)確性；中央處理系統(tǒng)會(huì)將所需信息傳送至綜合運(yùn)營(yíng)調(diào)度管理系統(tǒng)，便于上級(jí)部門統(tǒng)籌規(guī)劃運(yùn)調(diào)工作，帶來(lái)提示保障。在條件允許的情況下，可接入信號(hào)系統(tǒng)和牽引變電系統(tǒng)，直接參與列車運(yùn)營(yíng)控制，對(duì)于突發(fā)險(xiǎn)情的處理更為及時(shí)。
[0041]針對(duì)于路外系統(tǒng)的氣象部門和地震部門，同樣可以信息共享，這樣可以提前預(yù)測(cè)險(xiǎn)情的發(fā)生，從而起到鐵路沿線危巖落石監(jiān)控預(yù)警的作用。
[0042]設(shè)各終端區(qū)
終端用戶為鐵路工務(wù)部門，由工控機(jī)(含顯示器)、黑白激光打印機(jī)、告警箱、計(jì)算機(jī)桌椅等組成。工務(wù)終端設(shè)備按單機(jī)配置，采用雙網(wǎng)卡結(jié)構(gòu)，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。終端以圖形、文本并伴音響報(bào)警方式，提落石及設(shè)備故障等報(bào)警、預(yù)警信息和相應(yīng)的維護(hù)預(yù)案。發(fā)生災(zāi)害時(shí)，彈出報(bào)警界面，提供維護(hù)預(yù)案，提醒維修人員及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。
[0043]系統(tǒng)軟件及應(yīng)用軟件組成，其中系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件、集群管理軟件、通信中間件等，應(yīng)用軟件主要包括災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用軟件、防病毒軟件及維護(hù)管理軟件等。災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用軟件有遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)功能，便于工程前期調(diào)試工作和日后設(shè)備維護(hù)，但在日常使用中會(huì)根據(jù)用戶級(jí)別的不同進(jìn)行限制。終端界面有查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、查詢歷史數(shù)據(jù)、查看報(bào)警記錄、確認(rèn)報(bào)警等功能。已做到統(tǒng)一的圖形界面，操作界面簡(jiǎn)單、便于維護(hù)。在經(jīng)過(guò)分析得到災(zāi)害發(fā)生或者危害程度的信息后，將此信息以某種媒介的形式發(fā)送給有關(guān)的人員，比如區(qū)域負(fù)責(zé)鐵路安全的人員、維修人員，和上級(jí)決策者。其中，由負(fù)責(zé)安全監(jiān)控的人員，根據(jù)監(jiān)測(cè)的情況，可以通過(guò)有線或者無(wú)線的方式，比如電話、短信、廣播、警示燈，向有關(guān)人員進(jìn)行示警或通告。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種用于鐵路沿線危巖落石的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，其包括:前述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備；前述信號(hào)處理系統(tǒng)；以及報(bào)警系統(tǒng)，其在所述信號(hào)處理系統(tǒng)確定振動(dòng)量發(fā)生和/或達(dá)到危險(xiǎn)程度的情況下，以一種或多種方式發(fā)出報(bào)警信號(hào)和/或情報(bào)信息。在該監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)中，所述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備與所述信號(hào)處理系統(tǒng)通過(guò)有線或者無(wú)線方式遠(yuǎn)距離連接。另外，監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)所述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，并且所述一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備向一個(gè)或多個(gè)所述信號(hào)處理系統(tǒng)提供收集到的信息。此外，監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)可以接入其它路內(nèi)系統(tǒng)和路外信息系統(tǒng)，來(lái)完善此系統(tǒng)的外部互通功能，也給準(zhǔn)確、有效的報(bào)警帶來(lái)保障，更為鐵路安全運(yùn)營(yíng)增加了保駕護(hù)航。
[0045]綜上，本系統(tǒng)制定了一套開(kāi)放性好、可以擴(kuò)展的通訊協(xié)議，便于三個(gè)分系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸，并且有利于建立統(tǒng)一的防災(zāi)體系。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，可以取得下列優(yōu)點(diǎn):
1、可靠性:災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具有高可靠性，確保系統(tǒng)7X24小時(shí)不間斷運(yùn)行。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、接口服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備的平均故障間隔時(shí)間(MTBF)不小于2X105h;路由器、交換機(jī)、防火墻、UPS電源的平均故障間隔時(shí)間(MTBF)不小于lX105h。中央處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及監(jiān)控單元主機(jī)應(yīng)采用冗余配置。監(jiān)控單元應(yīng)采用工業(yè)級(jí)設(shè)備。
[0047]2、可維護(hù)性:系統(tǒng)硬件設(shè)備應(yīng)采用通用的設(shè)備，功能相同的板件宜采用同一類型的產(chǎn)品，便于相互替換，減少備品備件種類。
[0048]3、安全性:系統(tǒng)應(yīng)具有操作權(quán)限設(shè)置及口令認(rèn)證功能；系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的容錯(cuò)和抵御非法用戶及病毒攻擊的能力。
[0049]4、可擴(kuò)展性:系統(tǒng)硬件具備可擴(kuò)展性；系統(tǒng)軟件使用開(kāi)放性的操作系統(tǒng)，應(yīng)用軟件應(yīng)采用模塊化設(shè)計(jì)，并具備良好的擴(kuò)展性，支持在線配置與軟件的升級(jí)。
[0050]本發(fā)明的功能特征不限于前面給出的那些例子，這樣可以設(shè)想本發(fā)明精神內(nèi)的任意種類的功能。盡管已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但并非為了將本發(fā)明限制為這里所闡述的具體例子。相反，本發(fā)明的范圍僅受限于所述權(quán)利要求。
【權(quán)利要求】
1.一種用于監(jiān)測(cè)鐵路沿線危巖落石的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括: 光纖光柵傳感器個(gè)體或者由其構(gòu)成的分布式陣列；和 光纖光柵解調(diào)儀， 其中，所述光纖光柵解調(diào)儀與所述光纖光柵傳感器或由其構(gòu)成的陣列通過(guò)信號(hào)傳輸光纖相連接，所述光纖光柵傳感器設(shè)置在鐵軌的預(yù)定位置，用于實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)與鐵軌上落有落石時(shí)相關(guān)聯(lián)的信號(hào)，并將該信號(hào)返回給所述光纖光柵解調(diào)儀。
2.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中，所述光纖光柵傳感器為光纖光柵振動(dòng)傳感器，用于監(jiān)測(cè)當(dāng)鐵路界限內(nèi)落有落石時(shí)，光纖光柵的波長(zhǎng)相對(duì)于光纖光柵的特征波長(zhǎng)的振動(dòng)量信號(hào)，并將其返回給所述光纖光柵解調(diào)儀。
3.如權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中，所述光纖光柵的波長(zhǎng)實(shí)時(shí)傳遞給所述光纖光柵解調(diào)儀。
4.如權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中，所述光纖光柵解調(diào)儀包括: 激光發(fā)射裝置，用于生成激光；以及 輸入輸出端口，用于將激光輸出到信號(hào)傳輸光纖中， 其中，所述信號(hào)傳輸 光纖與所述光纖光柵傳感器相連接，激光經(jīng)光纖光柵傳感器反射后返回到所述光纖光柵解調(diào)儀。
5.如權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中，所述光纖光柵傳感器設(shè)置在鐵軌的下側(cè)。
6.如權(quán)利要求5所述的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中，所述光纖光柵解調(diào)儀對(duì)從所述光纖光柵傳感器傳導(dǎo)回來(lái)的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理，并得出傳導(dǎo)信號(hào)的波長(zhǎng)信號(hào)。
7.—種信號(hào)處理系統(tǒng),包括: 信號(hào)接收裝置，用于接收來(lái)自根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的信號(hào)； 處理器單元，設(shè)置成通過(guò)分析來(lái)確定: O每個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)涉及哪個(gè)光纖光柵傳感器； 2)所述波長(zhǎng)的變化以及對(duì)應(yīng)的所代表的振動(dòng)量； 3)所述振動(dòng)量是否達(dá)到危險(xiǎn)程度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)處理系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)裝置，其中預(yù)先存儲(chǔ): 光纖光柵傳感器與特征波長(zhǎng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系； 波長(zhǎng)變化和光纖光柵傳感器所測(cè)的振動(dòng)量之間的關(guān)系； 振動(dòng)量和發(fā)生危巖落石的危險(xiǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，處理器單元還設(shè)置成用于: 確定是否對(duì)應(yīng)于一個(gè)或者幾個(gè)光柵光纖傳感器的波長(zhǎng)信號(hào)消失；以及 根據(jù)預(yù)定的邏輯規(guī)則，由此判斷是何處位置發(fā)生了危巖落石和/或哪條光纖光纜損毀。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，處理器單元還設(shè)置成用于確定:相對(duì)于時(shí)間，所述振動(dòng)量增加的速度是否大于預(yù)定的閾值。
11.一種用于鐵路沿線危巖落石的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備；根據(jù)權(quán)利要求7-10中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理系統(tǒng)； 報(bào)警系統(tǒng)，在所述信號(hào)處理系統(tǒng)確定振動(dòng)量發(fā)生和/或達(dá)到危險(xiǎn)程度的情況下，以一種或多種方式發(fā)出報(bào)警信號(hào)和/或情報(bào)信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于，所述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備與所述信號(hào)處理系統(tǒng)通過(guò)有線或者無(wú)線方式遠(yuǎn)距離連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于，包括一個(gè)或多個(gè)所述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，并且所述一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備向一個(gè)或多個(gè)所述信號(hào)處理系統(tǒng)提供收集到的信息。
14.如權(quán)利要求11所述的鐵路沿線危巖落石的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)處理系統(tǒng)接入其它路內(nèi)系統(tǒng)或路外信息系統(tǒng)。
15.如權(quán)利要求14所述的鐵路沿線危巖落石的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，其中，所述路內(nèi)系統(tǒng)包括防洪管理信息系統(tǒng)、綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、鐵路時(shí)間同步網(wǎng)系統(tǒng)、運(yùn)營(yíng)調(diào)度管理系統(tǒng)之一，而所述路外系統(tǒng)包括信號(hào)系統(tǒng)、牽引`變電系統(tǒng)、氣象系統(tǒng)和地震系統(tǒng)之一。
【文檔編號(hào)】G08B21/10GK103824422SQ201210467220
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月19日
【發(fā)明者】張植俊, 溫海寧, 曹學(xué)光, 董坤, 閻震, 錢鴻治, 楊小軍, 于國(guó)瑞 申請(qǐng)人:同方威視技術(shù)股份有限公司