[实用新型]基于分布式光纤传感的铁路异物入侵安全感知与识别系统

说明书

本实用新型公开了基于分布式光纤传感的铁路异物入侵安全感知与识别系统，基于两种分布式光纤传感技术和视频联动技术：利用相位光时域分析技术监测非法人员、车辆、施工入侵高速铁路时，产生的振动入侵信号，并给出入侵信号的位置和事件等信息；利用布里渊光时域分析技术监测大型落石、泥石流入侵高速铁路时，产生的高速铁路栅栏形变信号，并给出入侵信号的位置等信息；当上述两个光纤传感系统中的任意一个系统或者两个系统产生报警时，会联动布设于高速铁路塔杆上的摄像头，调取入侵事件的监控画面。该三个子系统同步工作，相互学习，层层入侵监测，共同实现高速铁路异物入侵的预警和识别。

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，特别涉及基于分布式光纤传感的铁路异物入侵安全感知与识别系统。

背景技术

光纤作为一种以光为媒介的传感器，抗电磁干扰，能够适应恶劣的自然环境；损耗低，适用于长距离传感；光纤本身即是信号的传输通道，又是传感器。光纤因其体积小、重量轻、抗电磁干扰、对振动、温度和应变敏感等独特优点而被广泛研究。分布式光纤传感系统利用光纤作为传感媒介，可对光纤长度内的目标进行实时远程监测。基于分布式光纤传感的高速铁路异物入侵安全感知与识别装置，能对非法进入高铁线路的物体进行感知和自动识别。现有的两种先进的分布式光纤传感技术，Φ-OTDR（相位敏感光时域反射计，Phase-sensitive Optical Time-Domain Reflectometer）和BOTDA（布里渊光时域分析技术，Brillouin Time Domain Analysis）。相位敏感光时域反射技术主要用于监测高速铁路沿线异物入侵产生的振动信号。布里渊光时域分析技术主要用于监测高速铁路沿线大型异物入侵产生的栅栏形变信号。

我国高速铁路分布区域广、长距离、地质条件复杂、自然灾害严重，同时高速公路具有昼夜运营、封闭式、只允许火车行驶等特点。由于距离长、分布面积广、昼夜运营、封闭式等特点，当高速铁路沿线发生山体滑坡、地质沉降等自然灾害时，无法及时发布道路交通故障警告，容易引发严重的交通安全事故及连锁反应。为了降低高速铁路交通事故，减小人员伤亡和财产损失，迫切需要解决高速铁路沿线自然灾害预警和特殊交通安全事故报警。

目前针对于高速铁路异物入侵监测系统，主要是采用刚性防护网等措施，没有针对于异物入侵进行感知与识别的系统。本实用新型创造性地提出基于分布式光纤传感的高速铁路异物入侵安全感知与识别系统。同时运用光纤传感技术和视频联动技术，使各自传感优势互相结合以确保高速铁路的线路沿线周边环境的运营安全。异物入侵安全感知与识别装置具有模块化探测功能、多防区防护、可目标追踪性、可识别事物性以及昼夜连续可用性，且能够在线路沿线外的周界处对非法人员、车辆、施工及移动物体进行识别、区分、跟踪及预警，反恐防暴，针对于大型落石、泥石流等侵入运营线路沿线内和外的情况进行感知和预警，有效地保障旅客生命及国家财产的安全。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供实现高速铁路异物入侵的预警和识别的基于分布式光纤传感的铁路异物入侵安全感知与识别系统。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

基于分布式光纤传感的铁路异物入侵安全感知与识别系统，包括监控模块、探测模块和通信模块，所述监控模块为若干个，所述探测模块包括振动探测系统和形变探测系统，所述通信模块包括网络交换装置、数据中心和控制终端，所述探测模块通过所述网络交换装置连接所述数据中心，所述数据中心信号连接所述控制终端：

所述振动探测系统包括振动传感光缆和振动探测主机，所述振动传感光缆布设于铁路栅栏外处，用于感知振动入侵并产生入侵信号，所述振动探测主机通过光缆信号连接所述振动传感光缆，用于接收所述入侵信号并对其进行分析和识别，给出报警位置、识别报警事件和给出电子地图报警显示；