鐵路沿線泥石流災害監測制造技術

本實用新型專利技術涉及一種鐵路軌道泥石流災害報警系統，包括：泥石流信息采集系統；泥石流信息分析系統；報警系統，在所述泥石流信息分析系統確定發生泥石流和/或泥石流災害等級的情況，以一種或多種方式發出報警信號和/或情報信息。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及地質災害監測領域，具體地涉及鐵路軌道沿線的地質災害監測并報警的領域。更具體地，本專利技術涉及鐵路沿線泥石流災害的監測方面。
技術介紹
目前，鐵路系統正處在迅速建設和發展的時期，隨著高速鐵路網規模迅速擴大，技術裝備水平也快速提升，速度提升及運力加大。同時，也必須意識到，鐵路運輸安全也面臨更多的挑戰和考驗。鐵路周邊環境更加復雜，自然氣候環境變化頻繁，災害天氣增加，對鐵路運輸安全尤其是高鐵運行安全帶來影響。出于全面防護的考慮，研發出各種新技術，例如車載化探測裝置、高速攝像技術、 GPS紅外線探測技術、微波無線探測等，廣泛應用于定位和監測，為鐵路安全允許提供了有效的防護和監測手段。但是，各種單獨的技術都有其局限性，分別會受環境，人文，設備等因素的限制，沒有一種方法能完全解決鐵路特別是高鐵沿線的安全防護問題，而是需要靠各種手段的互補。我國是泥石流多發國家，特別是，鐵路沿線由于施工或者認為破壞等因素，易發生泥石流等災害。這對鐵路的安全構成嚴重的威脅。目前，鐵路沿線的泥石流災情報警和防護還多采取人工方式進行。盡管現有技術中已經有相關設備用于泥石流的報警工作，但是現有的非人工檢測方式存在一定的缺陷。比如，設備造價昂貴、監測功能器件不夠耐用、金屬材質的器件易于腐蝕損壞和存在失竊隱患等。同時，考慮到鐵路沿線的地質災害主要發生在邊遠山區，一般是多霧多雨少人地區，從而設備維護困難等。另一方面，近來光纖器件的快速發展和廣泛運用，特別是先進的光纖光柵傳感器技術，為遠程監測提供了可行性和便利性。光纖光柵傳感器具有體積小、精度高、壽命長、高可靠性，與傳輸光纖兼容等優點，且易埋入到待測物體內部。其中，光纖Bragg光柵是一種新型的無源光子器件，可制成各種傳感器件，在傳感領域得到廣泛的應用。目前，國際上還沒有用光纖光柵傳感網絡分析系統來監控鐵路沿線的案例。鑒于現實中鐵路沿線泥石流災害的監測需求，以及光纖傳感器器件技術的發展，本專利技術旨創造出一種更經濟、高效的鐵路沿線泥石流監測系統。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，提供一種克服現有技術不足并且符合經濟高效需求的監測系統。根據本專利技術一個方面，提供一種泥石流信息采集系統，設置在鐵路軌道附近，用于采集鐵路軌道附近與泥石流有關的信息，包括光纖光柵傳感器個體或者由其構成的分布式陣列，和光纖光柵解調儀，其中所述光纖光柵解調儀與所說光纖光柵傳感器或由其構成的陣列通過光纖光纜相連接；其中，所述傳感器個體或陣列設置在距離鐵路軌道一定距離的防護阻墻的泥石流沖擊面內，所述傳感器個體或者陣列能夠在泥石流發生時感測到泥石流對阻墻的沖擊力，并轉換成感測信號返回給所述光纖光柵解調儀。其中，所述光纖光柵傳感器為應力傳感器，其能夠感測阻墻沖擊面內的應力變化。其中，所述光纖光柵解調儀包括激光發射裝置，用于生成激光，和輸入輸出端口，用于將激光輸出到傳輸光纖中，所述傳輸光纖與光纖光柵傳感器相連接，激光經光纖光柵傳感器反射后返回到所述光纖光柵解調儀，其中，激光在光纖光柵傳感器內反射時，若所述光纖光柵受到外部應力的作用，反射的激光的波長會發生變化，且所述變化與外部應力之間具有預定的相關性。其中，所述光纖光柵解調儀由外部電源來供電和/或由自帶電源來供電。所述光纖光柵傳感器陣列串聯連接在多個分支光路中，每個分支光路通過光纜接續盒與主光纜連接，由主光纜將各個分路光纜連接到光纖光柵解調儀器上，當入射激光經過光纖光柵傳感器時，其向回反射的特定波段光由探測器檢測到；當光纖光柵傳感器在某一點受力而產生應變，甚至光纜受力斷開，光纖光柵傳感器反射回的波長會發生變化或波長信號消失，通過比較光源脈沖與后向反射射光的波長可以得到光纖在實際工況下某一位 置處的信息。其中，所述光纖光柵解調儀對從傳感器反射回來的激光進行解調處理，并得出反射激光的波長信號。根據本專利技術另一方面，提供一種泥石流信息分析系統，包括信號接收裝置，用于接收來自泥石流信息采集系統的信號；處理器，通過分析來確定I)每個激光波長信號涉及哪個光纖光柵傳感器；2)所涉激光的波長的變化以及對應的所代表的應力水平；3)是否發生泥石流以及泥石流程度。其中所述泥石流信息分析系統包括存儲裝置，其中預先存儲光纖光柵傳感器與波長之間的對應關系；波長變化和光纖光柵傳感器所測的應力之間關系；應力與泥石流發生之間對應關系。其中處理器，還包括用于確定是否對應于一個或者幾個光柵光纖傳感器的波長信號消失；以及根據預定的邏輯規則，判斷是何處位置發生了嚴重泥石流災害和/或哪條光纜損毀。根據本專利技術的另一個方面，提供一種鐵路軌道泥石流災害報警系統，包括根據權利要求1-6中任一所述的泥石流信息采集系統；根據權利要求7-9中任一所述的泥石流信息分析系統；報警系統，在所述泥石流信息分析系統確定發生泥石流和/或泥石流災害等級的情況，以一種或多種方式發出報警信號和/或情報信息。其中，所述泥石流信息采集系統與所述泥石流信息分析系統通過有線或者無線地方式遠距離連接。另外，可以包括一個或多個所述泥石流信息采集系統，以及所述一個或多個所述泥石流信息采集系統向一個或多個所述泥石流信息分析系統提供收集的信息。所述泥石流信息分析系統綜合多個所述泥石流信息采集系統所收集的信息，確定鐵路軌道附近的多個監測位置的泥石流災害情況。本專利技術的優點在于，光柵光纖應力傳感器的結構簡單、適應性強、穩定性、重復性好；與光纖之間存在天然的兼容性，易與光纖連接、低損耗、光譜特性好、可靠性高；具有非傳導性，對被測介質影響小，抗腐蝕、抗電磁干擾，適合惡劣環境；輕巧柔軟，可以在一根光纖中寫入多個光柵，構成傳感陣列，與波分復用和時分復用系統相結合，實現分布式測量；測量信息是波長編碼的，所以光纖光柵傳感器不受光源的光強波動、光纖連接及耦合損耗；實現對物體的高精度、無干擾的實時監測。可實現數字化傳感，尤其是在鐵路無人區、無電區以及惡劣的環境下可長期穩定工作。光纖光柵傳感器在保證光路暢通的前提下，不受外界電磁環境、溫度環境等方面的影響，并且自身又具有抗電磁干擾、尺寸小(標準裸光纖為125um)、重量輕、耐溫性好(工作溫度上限可達400°C -600°C )、復用能力強、傳輸距離遠(傳感器到解調端可達幾公里)、耐腐蝕、高靈敏度、無源器件等優點，僅在分辨率一項技術指標上，就是傳統電子類傳感器的1000倍。附圖說明 圖Ia為阻墻受到泥石流沖擊的示意圖；圖Ib為傳感器布置在作為泥石流阻墻的水泥塊中的效果的示意圖；圖2為根據本專利技術的泥石流災害報警系統的示意圖，其中包括了泥石流信息采集系統、泥石流信息分析系統和報警系統；圖3為根據本專利技術的泥石流信息采集系統的示意圖；圖4為根據本專利技術的泥石流信息分析系統的邏輯過程示意圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、結構和優點更加清楚，以下結合附圖對本專利技術進一步地進行詳細描述。為了是鐵路軌道更加安全，在易發泥石流區域，通常會在鐵路橋梁的橋墩附近加設防護墻或者阻墻，以避免泥石流或者洪水對橋墩直接造成沖刷或沖擊損害。可以想見地，在其他可能的情況下，如需要也可以設置泥石流防護墻或者阻墻，以使得鐵路處于更好的安全保護。實際上，泥石流多發生在山谷區域，鐵路軌道一般置于鐵路橋之上，故在此僅以鐵路橋的場景為例，但不限制其他可能的情況。根據本專利技術的實施例，在鐵路橋橋墩本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種泥石流信息采集系統，設置在鐵路軌道附近，用于收集鐵路軌道附近與泥石流有關的信息，包括：光纖光柵傳感器個體或者由其構成的分布式陣列，和光纖光柵解調儀，其中所述光纖光柵解調儀與所說光纖光柵傳感器或由其構成的陣列通過光纖光纜相連接；其中，所述傳感器個體或陣列設置在距離鐵路軌道一定距離的防護阻墻的泥石流沖擊面內，所述傳感器個體或者陣列能夠感測到在泥石流發生時泥石流對阻墻的沖擊力，并轉換成感測信號返回給所述光纖光柵解調儀。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：錢鴻治，溫海寧，張植俊，曹學光，楊小軍，羅鵬，
申請(專利權)人：同方威視技術股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：