[發明專利]一種基于分布式光纜傳感的公路護欄碰撞告警方法

有效

• 申請號: 201410208086.7
• 申請日: 2014-05-17
• 公開（公告）號: CN104021645B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 蔣宗伯;黃鳳玲;趙奎;文金朝;劉丹蕾;彭懷敏;蔣海霞
• 申請（專利權）人: 桂林聚聯科技有限公司;中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: G08B21/00
• 分類號: G08B21/00;G08B25/00
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司45112
• 代理人: 盧玉恒

技術領域

本發明涉及光纜傳感領域，特別是涉及OTDR（Optical?Time?Domain?Reflectometer?，光時域反射儀）技術、光纖相干檢測技術和光纜振動傳感技術，具體是一種基于分布式光纜傳感的公路護欄碰撞告警方法及裝置。

背景技術

在公路運營中，公路的護欄常常會由于車輛的碰撞而損壞，由于不能及時發現護欄損壞而會導致事故擴大。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于分布式光纜傳感的公路護欄碰撞告警方法及裝置，這種方法可實現對公路護欄碰撞告警及定位，監測范圍廣、監測實時性強、故障響應快；這種裝置施工成本低、結構簡單、方便易行、適應性強、無電磁干擾、綠色環保。

實現本發明目的的技術方案是：

一種基于分布式光纜傳感的公路護欄碰撞告警裝置，包括Φ-OTDR（相位-OTDR）模塊、白光干涉模塊、波分復用器、傳感光纜、反射器，波分復用器公共端口連接傳感光纜中近端一根光纖；波分復用器另外兩個接口分別連接Φ-OTDR模塊的輸入輸出接口、白光干涉模塊的輸入輸出接口，光纖反射器連接在傳感光纜的遠端。

所述的波分復器為三端口器件。

所述的傳感光纜為單模光纜。

一種基于分布式光纜傳感的公路護欄碰撞告警方法,?包括將光纜與公路護欄固定的步驟，還包括如下步驟：

1）Φ-OTDR模塊以實時模式對光纖進行測試，Φ-OTDR模塊獲取每次被測試光纖的后向散射信號幅度與時間函數的信號數據序列，將測試時間相鄰的兩次信號數據序列進行相減運算得到最終信號數據序列；

2）對步驟1）得到的最終信號數據序列進行斜率值計算并找出該信號數據序列斜率值突變點；當該信號數據序列斜率值的變化值超過設定的閾值，該信號數據序列斜率值突變點對應于傳感光纜中被測試光纖的碰撞點，記錄該信號數據序列斜率值突變點對應的后向散射信號的時間值；

3）根據步驟2）得到的后向散射信號的時間值及光信號在光纖中的傳輸速率，計算出光纖長度；?

4）根據步驟3）得到的光纖長度，計算出光纜長度，從而確定出光纜受碰撞的位置；光纜長度等于光纖長度除以系數k?，系數k為光纜的纖纜系數比，取值范圍為1.01-1.06；?

5）記錄白光干涉模塊輸出的碰撞音頻信號；

6）根據振動發生的時間，提取該時間段附近步驟5）記錄的音頻信號，即可還原受撞時的聲音場景，光纜受碰撞的位置即為護欄受撞的位置。

所述的Φ-OTDR使用的光信號波長為1310nm、1550nm、1625nm、1650nm中的一個。

所述的測試時間相鄰兩次測試的時間間隔為0.1s-0.3s。

所述的閾值為0.38db/km。

所述的白光干涉模塊使用的光信號波長為1310nm、1550nm、1625nm、1650nm中的一個，但與Φ-OTDR模塊所使用的光信波長不同。

Φ-OTDR技術可以測量光纖中后向散射信號相位的變化，因而可以用于探測光纜的振動。

白光干涉法也可以用于探測光纜的振動，并且可以獲得振動的音頻信號。

將通信用的普通單模光纜固定在公路護欄背面，通過Φ-OTDR模塊監測公路護欄是否受到劇烈的振動，并進行振動點的定位；如果碰撞劇烈導致光纜斷裂，可以定位出光纜的斷點位置；通過白光干涉模塊將公路護欄受到的振動轉換為音頻信號，可以使維護人員更準確地判斷公路護欄受到碰撞的情況。

這種方法的優點是：使用Φ-OTDR模塊，監測公路護欄上的光纜的振動、光纜斷裂，可實現對公路護欄碰撞告警及定位，該方法采用白光干涉模塊檢測光纜振動，將公路護欄受到的振動信號轉換為音頻信號，這種分布式監測，監測范圍廣、監測實時性強、故障響應快。

該裝置的優點是：施工成本低、結構簡單、方便易行、系統傳感部分為無源系統、適應性強、無電磁干擾、綠色環保。

附圖說明

圖1為實施例中裝置的結構示意圖。

圖中，1.Φ-OTDR模塊?2.白光干涉模塊?3.波分復器?4.傳感光纜?5.光纖反射器。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明內容作進一步闡述，但不是對本發明的限定。

實施例：