[發(fā)明專利]鐵路防災(zāi)立體監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310324219.2
• 申請(qǐng)日: 2013-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN104340239B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊小軍;張植俊;溫海寧;曹學(xué)光;翟江蘭;姜婷;于國(guó)瑞;趙志旺;耿振;安恩楊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同方威視技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): B61L23/00
• 分類號(hào): B61L23/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 劉鵬,汪揚(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖傳感、信號(hào)處理、工業(yè)信息化、危巖落石防護(hù)及監(jiān)測(cè)等技術(shù)領(lǐng)域，具體地，通過(guò)融合防護(hù)網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)及崩塌落石監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)危巖落石進(jìn)行立體監(jiān)測(cè)報(bào)警，適用于鐵路沿線危巖落石的安全監(jiān)測(cè)。

背景技術(shù)

崩塌落石是我國(guó)山區(qū)三大自然災(zāi)害（滑坡，泥石流，崩塌）之一，在巖體裸露、褶曲斷裂和風(fēng)化較嚴(yán)重的陡坡地區(qū)經(jīng)常發(fā)生崩塌落石災(zāi)害。在山區(qū)，崩塌落石現(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。崩塌落石災(zāi)害已嚴(yán)重威脅著鐵路運(yùn)輸安全和旅客生命安全，對(duì)鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)、安全管理、運(yùn)營(yíng)效率，以及經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益產(chǎn)生巨大影響，已成為我國(guó)西部開發(fā)和交通建設(shè)大發(fā)展的重要制約因素。為此，積極采取措施對(duì)崩塌災(zāi)害盡可能進(jìn)行有效防護(hù)及監(jiān)測(cè)預(yù)警，對(duì)于鐵路運(yùn)營(yíng)以及乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全有著重大深遠(yuǎn)的意義和影響。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，目前更多的是采取災(zāi)前的落石防護(hù)措施。在災(zāi)前邊坡防護(hù)措施中，柔性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)以其固有的施工簡(jiǎn)單、維修方便、技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、環(huán)保經(jīng)濟(jì)、設(shè)計(jì)選型標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)，得到了迅速的發(fā)展與普及，應(yīng)用在許多邊坡防護(hù)工程中。隨著柔性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的發(fā)展，避免防護(hù)網(wǎng)單一被動(dòng)的防護(hù)模式，對(duì)防護(hù)網(wǎng)的工作情況實(shí)施全方位智能監(jiān)測(cè)也勢(shì)在必行。

山區(qū)鐵路主要在多霧多雨少人地區(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，鐵路沿線的高壓線路會(huì)形成一個(gè)強(qiáng)高壓的電磁場(chǎng)，同時(shí)鋼軌上弱電信號(hào)易產(chǎn)生電磁干擾，因此鐵路防災(zāi)監(jiān)測(cè)報(bào)警面臨很多困難。光纖傳感技術(shù)采用光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界被測(cè)量信號(hào)。光纖容易接受被測(cè)量的荷載，是一種優(yōu)良的敏感元件，同時(shí)光纖具備安全（光纖本身不導(dǎo)電）、耐溫（高溫、低溫）、抗電磁干擾、抗輻射、不產(chǎn)生電磁干擾和輻射等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的高精度、無(wú)干擾的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，適合在鐵路無(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。

在鐵路沿線崩塌落石監(jiān)測(cè)技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)外已開展了部分的研究與應(yīng)用，普遍存在以下問(wèn)題：

（1）被動(dòng)防治技術(shù)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)置依賴于落石運(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；

（2）監(jiān)測(cè)位置不全面、監(jiān)測(cè)方案手段存在缺陷等，造成系統(tǒng)漏報(bào)和誤報(bào)現(xiàn)象嚴(yán)重；

（3）預(yù)報(bào)模型與報(bào)警觸發(fā)條件的確定比較困難；

（4）單獨(dú)的對(duì)防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)報(bào)警或單獨(dú)對(duì)崩塌落石進(jìn)行報(bào)警監(jiān)測(cè)，部分監(jiān)測(cè)設(shè)備費(fèi)用昂貴，無(wú)法大量應(yīng)用。

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種克服現(xiàn)有技術(shù)的不足并且符合經(jīng)濟(jì)高效需求的用于崩塌落石的鐵路防災(zāi)立體監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)（又稱“虛擬棚洞”）。

發(fā)明內(nèi)容

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鐵路防災(zāi)立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，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，以及光纖光柵解調(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包括光纖光柵拉力傳感器和光纖光柵振動(dòng)傳感器，所述光纖光柵拉力傳感器預(yù)先安裝在柔性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的設(shè)定位置，所述光纖光柵振動(dòng)傳感器設(shè)置在鐵軌的預(yù)定位置。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鐵路防災(zāi)立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述光纖光柵拉力傳感器通過(guò)監(jiān)測(cè)防護(hù)網(wǎng)下支撐繩的拉力，實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)防護(hù)網(wǎng)落石以及破網(wǎng)等相關(guān)聯(lián)的信號(hào)；所述光纖光柵振動(dòng)傳感器用于實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)與鐵軌上落石相關(guān)聯(lián)的信號(hào)；以及，通過(guò)信號(hào)傳輸光纖將所有信號(hào)返回給所述光纖光柵解調(diào)儀。其中，所述光纖光柵傳感器中的光纖光柵可以是反射型的，也可以是透射型的。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鐵路防災(zāi)立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的光纖光柵拉力傳感器，用于監(jiān)測(cè)：當(dāng)柔性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)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)的力值變化量，并將光纖光柵的波長(zhǎng)變化量返回給所述光纖光柵解調(diào)儀。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鐵路防災(zāi)立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的光纖光柵振動(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)，并將光纖光柵的波長(zhǎng)變化量返回給所述光纖光柵解調(diào)儀。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鐵路防災(zāi)立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中，所述光纖光柵傳感器的波長(zhǎng)信號(hào)實(shí)時(shí)傳遞給所述光纖光柵解調(diào)儀。