[发明专利]基于光纤的路桥变形信号监测采集系统

说明书

一种基于光纤的路桥变形信号监测采集系统，包括光纤组合及信号采集机构；光纤组合包括采用嵌入式浅埋于路桥全段的第一光纤和第二光纤、露天铺设在路桥全段的第三光纤；第一光纤的检测端与光电收发模块连接；第二光纤和第三光纤的检测端均通过耦合器与光源探测模块连接，光源发射模块与耦合器连接；光源探测模块和光电收发模块均与解调模块连接，解调模块与通讯模块连接，通讯模块与上位机连接。这种系统是针对路基桥梁的变形进行在线监测，基于变形的趋势，将变形或断裂信号实时传送至上位机进行存储，对路桥寿命进行预测；快速准确的找到弯折或断裂点，有利于对路桥的维修和维护时间进行提前合理安排，避免因为路桥塌陷造成的事故和伤亡。

技术领域

本发明涉及光纤信号领域，具体地说是一种基于光纤的路桥变形信号监测采集系统。

背景技术

目前，我国铁路和公路建设事业正以前所未有的速度高速发展，在车辆运营过程中，如果路基或桥梁发生变形或断裂，对于在其上面运行的车辆来说是及其重大的运营事故。高速铁路、高速公路属于长距离线性工程，诸如光纤光栅传感技术、电测传感技术等单点传感技术难以实现大范围连续监测，分布式光纤传感技术可以实现数十公里乃至上百公里的连续应变测试，是一种比较适合高速公路、高速铁路的路基变形监测技术。目前已报道采用分布式光纤振动传感技术开展路基突发塌陷监测的方法，主要通过监测路基突发塌陷产生的振动信息，属于一种定性监测技术，存在振动监测信息易受环境噪声干扰等问题。

现有的路桥变形监测方式多是采用定点、定期巡查测量，没有实时、全段的监测方案，也没有历史数据和大数据分析。因此对路桥整段的变形情况没有实时反馈和存储，因此都是发生坍塌等严重变形时，才能有信号响应，安全性低，信息实时反馈能力差，维护有效率低，事故防范预警意识不足。

发明内容

本发明是针对背景技术中提及的现有技术的不足，提供一种能够对路桥前线检测，且快速精准找到弯折或断裂点的路桥变形信号监测采集系统。

本发明采用的技术方案是：一种基于光纤的路桥变形信号监测采集系统，包括多根光纤组成的光纤组合以及实现监测的信号采集机构；

所述光纤组合包括采用嵌入式浅埋于路桥全段的第一光纤和第二光纤；还包括露天铺设在路桥全段的第三光纤；第一光纤与第二光纤的铺设轨迹相同；第二光纤与第三光纤的铺设轨迹并列；

所述信号采集机构包括光源发射模块、光源探测模块、解调模块、光电收发模块、通讯模块；第一光纤的检测端与光电收发模块连接；第二光纤和第三光纤的检测端均通过耦合器与光源探测模块连接，所述光源发射模块与耦合器连接；所述光源探测模块和光电收发模块均与解调模块连接，解调模块与通讯模块连接，通讯模块与上位机连接。

在制作所述的第一光纤时，其断裂强度要求为：当光纤挠度≥路桥变形预警阈值+路桥正常振动平均幅值+安全裕量时，第一光纤断裂。

所述第一光纤和第二光纤分别通过光纤固定座浅埋于路桥全段的地下，埋藏深度为0.6-0.8m。

所述第三光纤穿插与所述保护管内，保护管沿所述第二光纤的埋设轨迹进行铺设。

正常情况下：第一光纤通信号、第二光纤和第三光纤无信号；第一光纤的变形信号通过光电收发模块实时发送至解调装置模块；

当第一光纤断裂时：若路桥上通行车辆较多导致振动信号多，需要先封闭路桥路，去除振动信号；若确认该路桥监控段无车，第二光纤和第三光纤采用光干涉理论，实现第一光纤断裂点的精准定位。

第一光纤的变形信号通过光电收发模块实时传送至通讯模块后再上传至上位机进行存储，

与现有技术相比，本发明所公开的这种路桥变形信号监测采集系统是针对路基桥梁的变形进行在线监测，基于变形的趋势，将变形或断裂信号实时传送至上位机进行存储，对路桥寿命进行预测；快速准确的找到弯折或断裂点，有利于对路桥的维修和维护时间进行提前合理安排，避免因为路桥塌陷造成的事故和伤亡。