一種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]本實用新型屬于光纖傳感技術(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，運營里程超過上萬公里的龐大復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。地鐵網(wǎng)絡(luò)安全運營所面臨的挑戰(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、侵入等嚴重威脅地鐵隧道的結(jié)構(gòu)安全和運營安全。光纖分布式振動實時監(jiān)測技術(shù)，是近年來的傳感技術(shù)的研究熱點。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)的光纖感知長距離線狀結(jié)構(gòu)的異常振動，將光纖分布式振動測試技術(shù)用于對威脅地鐵隧道安全行為的實時監(jiān)測。為地鐵安全監(jiān)測提供一種新型、有效、切實可行的解決方案，為地鐵的安全運營提供可靠地技術(shù)支撐。
[0003]由于地鐵隧道運營環(huán)境復(fù)雜，地鐵運營、環(huán)境噪場、汽車等地音振動的噪場都可能影響系統(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，是本領(lǐng)域亟需要解決的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有分布式光纖傳感地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)易受到地鐵運營、環(huán)境噪場、汽車等地音振動的噪場影響，造成穩(wěn)定性以及監(jiān)測準確性降低的問題，本實用新型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)，本實用新型從系統(tǒng)構(gòu)建的多個方面以及通過物理方式，對現(xiàn)場噪場進行綜合的消除，提高系統(tǒng)運行信噪比，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低環(huán)境干擾引起的誤漏報。
[0006]為了達到上述目的，本實用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0007]一種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、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光源模塊進行驅(qū)動，并控制其上的制冷器。再進一步的，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功率控制器和自動溫度控制器，所述中央處理器控制激光器的驅(qū)動電流和制冷器的驅(qū)動電流，其配置的自動功率控制器和自動溫度控制器根據(jù)溫度探測和電流檢測得到的數(shù)據(jù)來對激光器驅(qū)動電流和制冷器驅(qū)動電流進行矯正。
[0009]進一步的，所述傳感光纜外套設(shè)有一管子。再進一步的，所述傳感光纜內(nèi)形成兩路光干涉信號。
[0010]進一步的，所述尾端設(shè)備對從傳感光纜中獲得兩路干涉光信號進行光電轉(zhuǎn)換形成電信號后，并對該電信號進行濾波、放大處理，所述尾端設(shè)備對兩路干涉光信號光電轉(zhuǎn)換前進行同步放大。再進一步的，所述尾端設(shè)備采用儀器放大器對光信號進行放大。
[0011]進一步的，所述安全監(jiān)控系統(tǒng)中的主機、前端設(shè)備以及尾端設(shè)備放置在站臺上。
[0012]進一步的，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]本實用新型提供的分布式光纖傳感技術(shù)的地鐵隧道安全監(jiān)測系統(tǒng)，從系統(tǒng)構(gòu)建的多個方面以及通過物理方式，對現(xiàn)場噪場進行綜合的消除，從而有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，提升系統(tǒng)預(yù)報警的準確度。
[0014]本實用新型通過穩(wěn)定光源的設(shè)計、光電轉(zhuǎn)換和信號處理、白光干涉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、高靈敏度的光信號探測技術(shù)、振動信號的模式識別研究在系統(tǒng)構(gòu)建的時候多方面的有效降低背景噪聲的干擾。
[0015]再者，本實用新型還通過隔音箱的設(shè)計，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)的背景噪聲進行消除。
【附圖說明】
[0016]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】來進一步說明本實用新型。
[0017]圖1為本實用新型實例提供的安全監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖。
【具體實施方式】
[0018]為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
[0019]光纖分布式地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)用于對外界對隧道的威脅性沖擊行為的實施監(jiān)測，實現(xiàn)預(yù)警。對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)報警的準確度。
[0020]參見圖1，其所示為本實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)定的探測光源，并通過傳感光纜104將探測光信號傳至尾端設(shè)備103。
[0022]尾端設(shè)備103，其主要用于探測傳感光纜104傳播的光信號，對其進行光電轉(zhuǎn)換和信號處理。
[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。在具體實現(xiàn)時，該傳感光纜104的外側(cè)套設(shè)有一管子105。
[0024]主機101為整個監(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，同時對獲取的數(shù)據(jù)進行分析處理完成監(jiān)測和預(yù)警。
[0025]在此基礎(chǔ)上，本實例從系統(tǒng)構(gòu)建的多個方面以及通過物理方式，對現(xiàn)場噪場進行綜合的消除。
[0026]1、構(gòu)成穩(wěn)定的白光光源。
[0027]由于對光纜的敲擊間接作用到光纖，使得獲得的光強變化很微弱，甚至可能與光電探測器的暗電流量級相接近，要有效的提取出這種微弱信號，要求光電探測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，要求有高穩(wěn)定的光載體。
[0028]其中，光源是整個系統(tǒng)工作的能量源，其功率大小以及波長、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，由于語音拾取裝置會需要長時間不間斷工作，對光源的穩(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，光源控制模塊對光源模塊的發(fā)光進行穩(wěn)定可靠的控制，是獲得穩(wěn)定的工作波長和功率的保障，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，并采用自動功率控制(APC)，自動溫度控制(ATC)方式獲得高譜適性的高穩(wěn)光源。
[0031]由于光源的光功率、光波長與發(fā)光體的驅(qū)動電流和溫度都有關(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，可對應(yīng)于不同的驅(qū)動電流和工作溫度組合，因此，相同的光功率，可能光的波長特性會有所不同。為此，本系統(tǒng)中的光源控制模塊采用恒流源對光源模塊進行驅(qū)動，同時，通過對制冷器的控制，來達到溫度穩(wěn)定的目的，由此獲得高穩(wěn)定功率和波長的光源。
[0033]在具體實現(xiàn)時，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)集成有自動功率控制器和自動溫度控制器。該中央處理器控制激光器的發(fā)光功率和制冷器