[发明专利]基于分布式光缆解调技术的高速防撞护栏感知系统

说明书

本发明公开了一种基于分布式光缆解调技术的高速防撞护栏感知系统，包括高速公路防护栏、分布式光时域反射模块、光缆、单片机模块以及交互式显示器和通讯模块；所述光缆沿护栏的延伸方向设置，通过卡具与护栏固定连接；所述光缆的前端与分布式光时域反射模块相连，分布式光时域反射模块的信号输出端与单片机模块相连，同时，单片机模块与交互式显示器和通讯模块相连；还包括电源模块，所述电源模块为各电气元件供电。本发明能够长距离分布式感知、故障/撞击事件点自定位报警、实时响应，可靠性强，安装方便，并且性价比高。

技术领域

本发明涉及高速公路护栏系统，尤其涉及一种基于分布式光缆解调技术的高速防撞护栏感知系统。

背景技术

随着智能感知技术、5G技术、物联网、AI及大数据的快速进步，未来高速公路成为可感知、可运营、可管控、可服务的高速公路，核心就是要依托智能监控和未来科技打造四个高速公路系统（4H），即全息感知高速、在线推演高速、闭环管控高速和全程服务高速。

对于高速的有源机电设备和仪器而言，由于需要供电及通信要求，在正常工作状态下可通过自身的供电线路或者高速已有的有线/无线通信网络，将其工作状态实时发送到交管部门的监控中心。然而，对于高速的无源设施而言，特别其两边和中间隔离带的防撞护栏是高速最基础的设施，覆盖着高速所有路段，具有防入侵及防越道车祸撞击的功能，由于其无源特性，目前实时监测其损坏、损毁情况存在较大现实条件的难度；类似的，高速的众多龙门架及其上的大型指示牌和标识牌等无源设施，在遭遇大风之后松动掉落的情况也难以实时监测。

目前已有人提出的高速防护栏碰撞感知系统主要是通过三轴加速度传感器（压电式或光电式）获取实时的防撞栏动态加速度数据，当碰撞发生时，自动计算碰撞程度及发生位置来实现事故报警。由于采用的是分立式传感器组网布设方式，传感器的密度非常的高，而且传感器本身需要供电，并且传感器都需要集成无线发射模块将数据实时发送到数据中心；因此，如果以5米布设一个传感器的密度计算，其成本将非常高。

另外也有人提出一种基于光缆振动的高速公路护栏碰撞告警方法。将振动敏感光缆敷设在护栏背面，信号解调主机采用干涉相位式解调技术，在护栏受到强烈冲击时，该系统可以探测到冲击的声音信息和位置信息。该技术的优势是光缆信号及传输一体化，传感部分是无源的光缆本身，无需供电，可远距离传输、分布式传感及自主定位。但是，目前基于干涉相位式的光信号解调主机系统体积和重量较大，价格也十分昂贵（60万元以上），因此成本太高；更重要的是其振动解调及报警算法十分复杂，目前该技术主要用于油气及热力管线泄漏、地质灾害预警监测方面，而对于高速防护栏所要求的实时撞击报警而言，其实用性并不是很强，性价比也很低。

综上，目前对于高速无源设施（特别是防护栏）的智能监测仍然存在各种技术难题和现实条件的问题，目前国内外都还没有实用的监测技术用于该实际工程中。但是，目前国家提出的“新基建”计划中，基于物联网技术的智慧高速公路全息感知系统，利用多种传感技术，结合先进的数据分析方法与物联网技术，实现公路管理的透明化、信息化、自动化及智能化，已成为我国高速公路发展的主流趋势。因此，研发专门用于高速路无源设施（特别是防护栏）的智能自定位感知方法及系统，并同时具备长距离分布式感知、故障/撞击事件点自定位报警、实时响应、可靠性强、安装方便和性价比高等特点，是该方法和系统能够实际工程应用推广的基本要求。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的问题，提供一种基于分布式光缆解调技术的高速防撞护栏感知系统，能够长距离分布式感知、故障/撞击事件点自定位报警、实时响应，可靠性强，安装方便，并且性价比高。