一種高可靠性分布式光纖地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及分布式光纖傳感地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)各城市地鐵經(jīng)過了十多年的高速建設(shè)已經(jīng)形成了擁有數(shù)百條線路，運(yùn)營(yíng)里程超過上萬(wàn)公里的龐大復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。地鐵網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)營(yíng)所面臨的挑戰(zhàn)與城市總體建設(shè)和地下空間開發(fā)密切相關(guān)。一方面，地鐵線路必將越來越密集、環(huán)境越來越復(fù)雜；另一方面，城市基礎(chǔ)設(shè)施、地面建筑及地下空間的開發(fā)業(yè)越來越密集，從而不可避免地形成沖突。如在地鐵隧道附近，甚至在正上方，有各類粧基施工、各類鉆孔以及開挖作業(yè)，其形成的振動(dòng)、侵入等嚴(yán)重威脅地鐵隧道的結(jié)構(gòu)安全和運(yùn)營(yíng)安全。光纖分布式振動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)，是近年來的傳感技術(shù)的研究熱點(diǎn)。分布式光纖傳感地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)利用連續(xù)布設(shè)的光纖感知長(zhǎng)距離線狀結(jié)構(gòu)的異常振動(dòng)，將光纖分布式振動(dòng)測(cè)試技術(shù)用于對(duì)威脅地鐵隧道安全行為的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。為地鐵安全監(jiān)測(cè)提供一種新型、有效、切實(shí)可行的解決方案，為地鐵的安全運(yùn)營(yíng)提供可靠地技術(shù)支撐。
[0003]由于地鐵隧道運(yùn)營(yíng)環(huán)境復(fù)雜，地鐵運(yùn)營(yíng)、環(huán)境噪場(chǎng)、汽車等地音振動(dòng)的噪場(chǎng)都可能影響系統(tǒng)，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0004]由此可見如何提高分布式光纖傳感地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的信噪比，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低環(huán)境干擾引起的誤漏報(bào)，是本領(lǐng)域亟需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有分布式光纖傳感地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)易受到地鐵運(yùn)營(yíng)、環(huán)境噪場(chǎng)、汽車等地音振動(dòng)的噪場(chǎng)影響，造成穩(wěn)定性以及監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性降低的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高可靠性的分布式光纖地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)，本發(fā)明從系統(tǒng)構(gòu)建的多個(gè)方面以及通過物理方式，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)噪場(chǎng)進(jìn)行綜合的消除，提高系統(tǒng)運(yùn)行信噪比，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低環(huán)境干擾引起的誤漏報(bào)。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]一種高可靠性分布式光纖地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)，所述安全監(jiān)控系統(tǒng)包括主機(jī)、前端設(shè)備以及尾端設(shè)備，前端設(shè)備與尾端設(shè)備之間通過傳感光纜連接，傳感光纜分布于隧道內(nèi)，在前端設(shè)備與尾端設(shè)備之間構(gòu)成光路；所述前端設(shè)備中構(gòu)建白光光源，基于該白光光源在尾端設(shè)備之間構(gòu)建白光干涉系統(tǒng)。
[0008]進(jìn)一步的，所述前端設(shè)備中包括光源模塊以及光源控制模塊，所述光源模塊內(nèi)部集成熱敏電阻和制冷器，所述光源控制模塊通過恒流源對(duì)光源模塊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并控制其上的制冷器。再進(jìn)一步的，所述光源模塊為集成熱敏電阻和制冷器的激光器，所述光源控制模塊包括中央處理器，所述中央處理器中配置有自動(dòng)功率控制器和自動(dòng)溫度控制器，所述中央處理器控制激光器的驅(qū)動(dòng)電流和制冷器的驅(qū)動(dòng)電流，其配置的自動(dòng)功率控制器和自動(dòng)溫度控制器根據(jù)溫度探測(cè)和電流檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)來對(duì)激光器驅(qū)動(dòng)電流和制冷器驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行矯正。
[0009]進(jìn)一步的，所述傳感光纜外套設(shè)有一管子。再進(jìn)一步的，所述傳感光纜內(nèi)形成兩路光干涉信號(hào)。
[0010]進(jìn)一步的，所述尾端設(shè)備對(duì)從傳感光纜中獲得兩路干涉光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換形成電信號(hào)后，并對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行濾波、放大處理，所述尾端設(shè)備對(duì)兩路干涉光信號(hào)光電轉(zhuǎn)換前進(jìn)行同步放大。再進(jìn)一步的，所述尾端設(shè)備采用儀器放大器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大。
[0011]進(jìn)一步的，所述安全監(jiān)控系統(tǒng)中的主機(jī)、前端設(shè)備以及尾端設(shè)備放置在站臺(tái)上。
[0012]進(jìn)一步的，所述安全監(jiān)控系統(tǒng)中的前端設(shè)備和尾端設(shè)備放置在隔音箱中。
[0013]本發(fā)明提供的分布式光纖傳感技術(shù)的地鐵隧道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從系統(tǒng)構(gòu)建的多個(gè)方面以及通過物理方式，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)噪場(chǎng)進(jìn)行綜合的消除，從而有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，提升系統(tǒng)預(yù)報(bào)警的準(zhǔn)確度。
[0014]本發(fā)明通過穩(wěn)定光源的設(shè)計(jì)、光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理、白光干涉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、高靈敏度的光信號(hào)探測(cè)技術(shù)、振動(dòng)信號(hào)的模式識(shí)別研究在系統(tǒng)構(gòu)建的時(shí)候多方面的有效降低背景噪聲的干擾。
[0015]再者，本發(fā)明還通過隔音箱的設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)前后端模塊放置于隔音箱內(nèi)，從而從物理上將地鐵隧道內(nèi)的背景噪聲進(jìn)行消除。
【附圖說明】
[0016]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)例提供的安全監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0019]光纖分布式地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)用于對(duì)外界對(duì)隧道的威脅性沖擊行為的實(shí)施監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)預(yù)警。對(duì)背景噪聲的消除有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，提升系統(tǒng)預(yù)報(bào)警的準(zhǔn)確度。
[0020]參見圖1，其所示為本實(shí)例提供的光纖分布式地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖。由圖可知，該地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)100主要包括主機(jī)101、前端設(shè)備102、尾端設(shè)備103以及傳感光纜104這幾部分。
[0021]其中，前端設(shè)備102通過傳感光纜104與尾端設(shè)備103連接，其主要用于形成穩(wěn)定的探測(cè)光源，并通過傳感光纜104將探測(cè)光信號(hào)傳至尾端設(shè)備103。
[0022]尾端設(shè)備103，其主要用于探測(cè)傳感光纜104傳播的光信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理。
[0023]傳感光纜104，其采用分布式的方式分布在待監(jiān)控的隧道內(nèi)，在傳感光纜104內(nèi)形成連通前端設(shè)備102和尾端設(shè)備103的光路，并形成兩路光干涉信號(hào)。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，該傳感光纜104的外側(cè)套設(shè)有一管子105。
[0024]主機(jī)101為整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的控制中心，其控制連接前端設(shè)備102和尾端設(shè)備103，協(xié)調(diào)兩者配合工作，同時(shí)對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理完成監(jiān)測(cè)和預(yù)警。
[0025]在此基礎(chǔ)上，本實(shí)例從系統(tǒng)構(gòu)建的多個(gè)方面以及通過物理方式，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)噪場(chǎng)進(jìn)行綜合的消除。
[0026]1、構(gòu)成穩(wěn)定的白光光源。
[0027]由于對(duì)光纜的敲擊間接作用到光纖，使得獲得的光強(qiáng)變化很微弱，甚至可能與光電探測(cè)器的暗電流量級(jí)相接近，要有效的提取出這種微弱信號(hào)，要求光電探測(cè)部分需要有極高的靈敏度，高的放大倍數(shù)以及低的工作噪聲，同時(shí)，要求有高穩(wěn)定的光載體。
[0028]其中，光源是整個(gè)系統(tǒng)工作的能量源，其功率大小以及波長(zhǎng)、功率的穩(wěn)定程度直接影響了拾音系統(tǒng)的噪聲及穩(wěn)定性。同時(shí)，由于語(yǔ)音拾取裝置會(huì)需要長(zhǎng)時(shí)間不間斷工作，對(duì)光源的穩(wěn)定性也提出了高的要求。光源光譜特性也是是否能優(yōu)良系統(tǒng)的關(guān)鍵。
[0029]再者，光源控制模塊對(duì)光源模塊的發(fā)光進(jìn)行穩(wěn)定可靠的控制，是獲得穩(wěn)定的工作波長(zhǎng)和功率的保障，是獲得小的系統(tǒng)噪聲的關(guān)鍵部件，其中光源的驅(qū)動(dòng)電流和溫度的穩(wěn)定性尤為重要。
[0030]據(jù)此，本系統(tǒng)在前端設(shè)備102中通過構(gòu)建高穩(wěn)定的白光光源，并采用自動(dòng)功率控制(APC)，自動(dòng)溫度控制(ATC)方式獲得高譜適性的高穩(wěn)光源。
[0031]由于光源的光功率、光波長(zhǎng)與發(fā)光體的驅(qū)動(dòng)電流和溫度都有關(guān)系，因此本系統(tǒng)采用內(nèi)部集成熱敏電阻和制冷器的光源模塊。
[0032]由于光源功率穩(wěn)定時(shí)，可對(duì)應(yīng)于不同的驅(qū)動(dòng)電流和工作溫度組合，因此，相同的光功率，可能光的波長(zhǎng)特性會(huì)有所不同。為此，本系統(tǒng)中的光源控制模塊采用恒流源對(duì)光源模塊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，同時(shí)，通過對(duì)制冷器的控制，來達(dá)到溫度穩(wěn)定的目的，由此獲得高穩(wěn)定功率和波長(zhǎng)的光源。
[0033]在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，前端設(shè)備102中的光源電路主要由中央處理器和激光器配合構(gòu)成。該激光器內(nèi)部集成熱敏電阻和制冷器，而中央處理器內(nèi)集成有自動(dòng)功率控制器和自動(dòng)溫度控制器。該中央處理器控制激光器的發(fā)光功率和制冷器。中央處理器控制激光器的驅(qū)動(dòng)電流和制冷器的驅(qū)動(dòng)電流，