[發明專利]一種高鐵隧道異物侵限和周界侵入自動化監測方法及系統

在審

• 申請號: 202211086863.6
• 申請日: 2022-09-07
• 公開（公告）號: CN115601897A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 白鴻國;葉少敏;趙青;孫一鳴;孟慶余;曾青;吳強;李彬;段忠輝
• 申請（專利權）人: 中國鐵路設計集團有限公司
• 主分類號: G08B13/12
• 分類號: G08B13/12;G08B13/189
• 代理公司: 天津璽名知識產權代理有限公司 12237
• 代理人: 羅偉清

1.一種高鐵隧道異物侵限和周界侵入自動化監測方法，其特征在于，包括：

利用可調制激光信號獲取后向散射光電數據；

利用所述后向散射光電數據得到高鐵隧道異物侵限和周界侵入自動化監測結果；

所述利用后向散射光電數據得到高鐵隧道異物侵限和周界侵入自動化監測結果包括：

利用所述后向散射光電數據進行解析得到后向散射光電解析數據；

利用所述后向散射光電解析數據得到高鐵隧道異物侵限和周界侵入自動化監測結果；

所述利用后向散射光電數據進行解析得到后向散射光電解析數據包括：

利用所述后向散射光電數據基于瑞利散射原理計算后向散射光振幅值；

利用所述后向散射光振幅值計算后向散射光功率值；

利用所述后向散射光功率的峰值計算后向散射光強度值；

利用所述后向散射光振幅值、后向散射光功率值與后向散射光強度值作為后向散射光電解析數據；

所述利用后向散射光電解析數據得到高鐵隧道異物侵限和周界侵入自動化監測結果包括：

利用高鐵隧道初始光電數據獲取高鐵隧道異物侵限和周界侵入自動化監測的標準閾值；

當所述后向散射光電解析數據的后向散射光振幅值低于標準閾值，后向散射光信號頻率低于標準閾值，后向散射光振動時間較短時，高鐵隧道異物侵限和周界侵入自動化監測結果為隧道內存在混凝土掉落，利用所述后向散射光振幅值對應的后向散射光電解析數據接收延遲獲取高鐵隧道異物侵限和周界侵入位置；

當所述后向散射光電解析數據的后向散射光振幅值高于標準閾值，后向散射光信號頻率低于標準閾值，后向散射光振動時間較長時，高鐵隧道異物侵限和周界侵入自動化監測結果為隧道上方存在挖掘機施工作業，利用所述后向散射光振幅值對應的后向散射光電解析數據接收延遲獲取高鐵隧道異物侵限和周界侵入位置；

當所述后向散射光電解析數據的后向散射光振幅值高于標準閾值，后向散射光信號頻率高于標準閾值，后向散射光振動時間較長時，高鐵隧道異物侵限和周界侵入自動化監測結果為隧道上方存在鉆孔施工作業，利用所述后向散射光振幅值對應的后向散射光電解析數據接收延遲獲取高鐵隧道異物侵限和周界侵入位置。

2.如權利要求1所述方法，其特征在于，所述利用可調制激光信號獲取后向散射光電數據包括：

利用可調制激光信號基于光放大器得到可調制激光放大信號；

利用所述可調制激光放大信號基于環形器發射至高鐵隧道光纖后，得到后向散射光信號；

利用所述后向散射光信號進行光電轉換得到后向散射光電數據。

3.如權利要求1所述方法，其特征在于，所述利用后向散射光電數據基于瑞利散射原理計算后向散射光振幅值的計算式如下：

其中，f為準單色脈沖光的頻率，W為脈沖寬度，為入射光在第i個散射中心產生的散射脈沖光的振幅，為單個脈沖周期內第i個散射脈沖光的時間延遲，N是整個傳感光纖的散射中心個數，是光纖衰減常數，c是真空中光速，是光纖的折射率，是第i個散射點的入射光，是第i個散射點的反射率，是瑞利散射損耗系數。

4.如權利要求1所述方法，其特征在于，所述利用后向散射光振幅值計算后向散射光功率值的計算式如下：

其中，為后向散射光功率值，為各散射中心的后向散射光強值，為同一個脈沖寬度內不同部分后向散射光干涉值。

5.如權利要求1所述方法，其特征在于，所述利用后向散射光功率的峰值計算后向散射光強度值的計算式如下：

其中，S為后向散射系數，為瑞利散射因子，c為真空中光速，為纖芯折射率，為光脈沖寬度，為光纖損耗系數，z為散射點到入射端的距離。