[发明专利]一种高铁隧道异物侵限和周界侵入自动化监测方法及系统

说明书

本发明涉及一种高铁隧道异物侵限和周界侵入自动化监测方法及系统，包括：利用可调制激光信号获取后向散射光电数据；利用所述后向散射光电数据得到高铁隧道异物侵限和周界侵入自动化监测结果，通过将分布式振动感测光缆安装在隧道结构内，利用隧道异物侵限和周界侵入点输入脉冲与接收到信号的时间延迟来判断干扰点的位置，实现了隧道运营期异物侵限和周界侵入长距离分布式监测。

技术领域

本发明涉及铁路隧道工程领域，具体涉及一种高铁隧道异物侵限和周界侵入自动化监测方法及系统。

背景技术

随着我国高速铁路的迅速发展，以及高铁对线型的特殊要求，隧道工程数量也大大增多，与之而来的就是如何保证高铁隧道运营安全的问题。高铁隧道在建设以及运营的过程中，由于受到诸如地质、地形、气候条件和设计、施工、运营等各种因素的影响导致的隧道开裂、错台、大变形甚至掉块现象时有发生，影响高铁行车安全。运营期间各类人员违规侵入隧道线位内等问题也是隧道结构安全和高铁行车安全的重大威胁。如不能及时对上述异常情况进行感测、报警，有可能造成极大的经济损失和不良的社会影响，隧道异物侵限和周界侵入多发生在隧道运营期间，主要有异物侵限和周界侵入和人员侵入，其中异物侵限包括掉块、设备掉落、违规邻近施工，周界侵入主要指人员非法侵入。目前的隧道异物侵限和周界侵入主要依靠天窗期间铁路人员的巡检来发现，有条件的依靠相关的视频监控设备进行监控，但这几种方式人工成本高，监测效率低，在时间上具有滞后性，急需一种自动化监测方法及系统。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高铁隧道异物侵限和周界侵入自动化监测方法，包括：

利用可调制激光信号获取后向散射光电数据；

利用所述后向散射光电数据得到高铁隧道异物侵限和周界侵入自动化监测结果。

优选的，所述利用可调制激光信号获取后向散射光电数据包括：

利用可调制激光信号基于光放大器得到可调制激光放大信号；

利用所述可调制激光放大信号基于环形器发射至高铁隧道光纤后，得到后向散射光信号；

利用所述后向散射光信号进行光电转换得到后向散射光电数据。

优选的，所述利用后向散射光电数据得到高铁隧道异物侵限和周界侵入自动化监测结果包括：

利用所述后向散射光电数据进行解析得到后向散射光电解析数据；

利用所述后向散射光电解析数据得到高铁隧道异物侵限和周界侵入自动化监测结果。

进一步的，所述利用后向散射光电数据进行解析得到后向散射光电解析数据包括：

利用所述后向散射光电数据基于瑞利散射原理计算后向散射光振幅值；

利用所述后向散射光振幅值计算后向散射光功率值；

利用所述后向散射光功率的峰值计算后向散射光强度值；

利用所述后向散射光振幅值、后向散射光功率值与后向散射光强度值作为后向散射光电解析数据。

进一步的，所述利用后向散射光电数据基于瑞利散射原理计算后向散射光振幅值的计算式如下：

其中，f为准单色脉冲光的频率，W为脉冲宽度，a_i(a_j)为入射光在第i个散射中心产生的散射脉冲光的振幅，τ_i为单个脉冲周期内第i个散射脉冲光的时间延迟，N是整个传感光纤的散射中心个数，α是光纤衰减常数，c是真空中光速，n_f是光纤的折射率，e_i是第i 个散射点的入射光，r_i是第i个散射点的反射率，α_S是瑞利散射损耗系数。