基于φ-OTDR分布式光纤传感的高速公路护栏碰撞事故报警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于φ‑OTDR分布式光纤传感的高速公路护栏碰撞事故报警系统，该系统包括传感光缆、如权利要求1所述的基于φ‑OTDR分布式光纤振动传感系统主机、交换机和监控端；所述传感光缆铺设在高速公路护栏上，并与所述基于φ‑OTDR分布式光纤振动传感系统主机连接；所述基于φ‑OTDR分布式光纤振动传感系统主机与交换机连接；所述交换机通过网络与监控端和移动端连接。本发明专利技术能在低误报和低漏报的条件下，二十四小时、全天候为高速公路上司乘人员安全提供保障。

Alarm system for highway guardrail collision accident based on phi -OTDR distributed optical fiber sensing

The invention discloses a highway guardrail crash alarm system based on OTDR distributed optical fiber sensing of phi, which includes a sensor optical cable, a host, a switch and a monitoring terminal based on a OTDR distributed optical fiber vibration sensing system, as described in the claim 1, and the transmission line is laid on a highway guardrail, and the transmission line is laid on a highway guardrail. Connecting with the host based on the phi OTDR distributed optical fiber vibration sensing system, the phi OTDR distributed optical fiber vibration sensing system is connected with the switchboard, and the switch is connected to the monitoring and mobile terminal through the network. The invention can provide personnel protection for highway superiors by twenty-four hours and all-weather under the condition of low false positives and low false positives.

【技术实现步骤摘要】
基于φ-OTDR分布式光纤传感的高速公路护栏碰撞事故报警系统
本专利技术属于光纤传感领域，尤其涉及一种基于φ-OTDR分布式光纤传感的高速公路围栏碰撞事故报警系统及方法。
技术介绍
随着我国的交通快速发展，车辆日益增多，高速公路作为联系城市的大动脉，在我国的经济发展中扮演着举足轻重的作用。高速公路上的畅通、安全显得尤为重要。高速公路护栏能在车辆撞击时，由于波浪形钢护栏具有良好的耐撞性能和吸收能量的作用，能为车辆和司乘人员起到很好的保护作用。护栏的完好为交通安全提供的有力保障，一旦遭受车辆事故撞损，若未及时处理，将给高速公路带来极大的危险性。同时，在雨天、雾天、深夜等视线不明情况下，当发生交通事故时，对事故的报警、定位、现场情况的及时评估显得刻不容缓。现有技术中利用白光干涉模块将公路护栏受到的振动转换为音频信号，利用维护人员更准确地判断公路护栏受到的撞击情况。但是其实现结构复杂，没有误报处理机制，且还需人工进行判断，实用性不大。
技术实现思路
本专利技术的目是通过基于φ-OTDR分布式光纤传感的高速公路护栏碰撞事故报警系统，解决
技术介绍
中面临的问题。本专利技术能对30km范围内的护栏撞击事故进行及时报警和定位，特别是在晚上、大雾、雨天等视线不明情况下，全天二十四小时监控；并能够推送到移动端等设备，通知其他司乘人员，为司机和乘客提供安全保障。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于φ-OTDR分布式光纤振动传感系统主机，包括激光器、声光调制器、脉冲型掺铒光纤放大器、滤波器、环形器、波分复用器、拉曼放大器、掺铒光纤放大器、光电二极管、数字采集卡、数据处理模块和波形发生器；激光器的输出端与声光调制器的一个输入端连接，该声光调制器的输出端连接脉冲型掺铒光纤放大器的输入端，脉冲型掺铒光纤放大器的输出端与滤波器的输入端连接，滤波器的输出端与环形器的一个输入端连接，环形器的一个输出端与波分复用器的一个输入端连接，波分复用器的输出端连接传感光纤；拉曼放大器的输出端与波分复用器的另一个输入端连接；环形器的另一个输出端与掺铒光纤放大器的输入端连接，掺铒光纤放大器的输出端与光电二极管的一端连接，光电二极管的另一端与数字采集卡输入端连接，数字采集卡输出端与数据处理模块的输入端连接，数据处理模块的输出端与波形发生器的输入端连接，波形发生器的输出端与声光调制器的另一个输入端连接。接上述技术方案，所述传感光缆为增敏型铠装单模光缆。接上述技术方案，所述激光器为超窄线宽激光器。本专利技术还提供了一种基于φ-OTDR分布式光纤传感的高速公路护栏碰撞事故报警系统，该系统包括传感光缆、如上述技术方案中的基于φ-OTDR分布式光纤振动传感系统主机、交换机和监控端；所述传感光缆铺设在高速公路护栏上，并与所述基于φ-OTDR分布式光纤振动传感系统主机连接；所述基于φ-OTDR分布式光纤振动传感系统主机与交换机连接；所述交换机通过网络与监控端和移动端连接。本专利技术还提供了一种基于上述技术方案的分布式光纤传感的方法，包括以下步骤：激光器发出的连续光经过声光调制器被调制成一定宽度和频率的脉冲光；脉冲光通过脉冲型掺铒光纤放大器放大，再经过滤波器滤除自发辐射噪声，经过环形器入射到波分复用器件；拉曼放大器输出的拉曼光通过波分复用器输入，脉冲光和拉曼光注入到传感光纤中；反射回来的瑞利散射信号通过环形器入射到脉冲型掺铒光纤放大器中进行放大，再通过光电二极管进行光电转换，最后通过数字采集卡采集，输入数据处理模块；数据处理模块对采集的数据进行相邻或间隔脉冲信号的差分处理，并将差分结果与预设差分阈值进行比较，若大于等于该预设差分阈值，则判断该点为可疑事故点，并对该点进行模式识别；通过模式识别判断是否是车辆撞击，若是，则波形发生器改变其脉冲发射频率，数据处理模块同时提取采集数据中的语音信号。接上述技术方案，在未发生事故时，波形发生器发射的频率为500Hz，当发生事故时，发射的频率为3000Hz。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术基于φ-OTDR分布式光纤传感的高速公路护栏碰撞事故报警系统具有抗电磁干扰、耐腐蚀、传感距离远等优点，能在低误报和低漏报的条件下，二十四小时、全天候为高速公路上司乘人员安全提供保障，并能对突发事故进行精确定位特别是在晚上、大雾、雨天等视线不明条件下。通过调整脉冲发射频率，提高单点信号采样率，采集音频振动信号，并做好相应的救护措施，保证司乘人员的安全。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1为本专利技术基于φ-OTDR分布式光纤传感的高速公路护栏碰撞事故报警及现场语音提取系统的结构示意图；图2为基于φ-OTDR分布式光纤振动传感系统主机结构图；图3为常态和事故态注入传感光纤中光脉冲示意图；图4为数据处理流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参见图1，图1为本专利技术实施例提供的基于φ-OTDR分布式光纤传感的高速公路护栏碰撞事故报警系统安装示意图。图1实施例中，基于φ-OTDR分布式光纤传感的高速公路护栏碰撞事故报警系统包括传感光缆2、基于φ-OTDR分布式光纤振动传感系统主机3、交换机4、网络5、监控端6和移动端7。传感光缆2固定在高速公路护栏1上。其中，传感光缆1可选用铠装增敏单模光缆。基于φ-OTDR分布式光纤振动传感系统主机3与传感光缆2通过光纤跳线相连。主机3向传感光缆2中注入具有高相干性的脉冲光，并接收附带传感信息的后向瑞利散射信号。当有撞击围栏事故发生时，光缆的折射率发生改变，进而影响脉冲光中后向瑞利散射光的相位，使相干光的振幅发生改变，通过传感光缆2返回分布式光纤振动传感系统主机3中进行光电转换和数据处理。分布式光纤振动传感系统主机3与交换机4相连，交换机4接入网络系统5。报警信号可在监控端6查看展示，可推送至移动端7。该报警信号由分布式光纤振动传感系统主机产生，分布式光纤振动传感系统主机可产生包含事发地点、时间、类型、现场语音的消息包。图2为基于φ-OTDR分布式光纤振动传感系统主机结构图，包括激光器201、声光调制器(AOM)202、脉冲型掺铒光纤放大器(EDFA)203、100G滤波器204，环形器205、波分复用器(WDM)206、拉曼放大器207、掺铒光纤放大器(EDFA)208、光电二极管(PIN)209、数字采集卡210、数据处理模块211和波形发生器212。激光器202的输出端与声光调制器202的一个输入端连接，该声光调制器202的输出端连接脉冲型掺铒光纤放大器203的输入端，脉冲型掺铒光纤放大器203的输出端与滤波器204的输入端连接，滤波器204的输出端与环形器205的一个输入端连接，环形器205的一个输出端与波分复用器212的一个输入端连接，波分复用器212的输出端连接传感光纤；拉曼放大器207的输出端与波分复用器212的另一个输入端连接；环形器205的另一个输出端与掺铒光纤放大器203的输入端连接，掺铒光纤放大器203的输出端与光电二极管209的一端连接，光电二极管209的另一端与数字采集卡210输入端连接，数字采集卡210输出端与数据处理模块的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于φ‑OTDR分布式光纤振动传感系统主机，其特征在于，包括激光器、声光调制器、脉冲型掺铒光纤放大器、滤波器、环形器、波分复用器、拉曼放大器、掺铒光纤放大器、光电二极管、数字采集卡、数据处理模块和波形发生器；激光器的输出端与声光调制器的一个输入端连接，该声光调制器的输出端连接脉冲型掺铒光纤放大器的输入端，脉冲型掺铒光纤放大器的输出端与滤波器的输入端连接，滤波器的输出端与环形器的一个输入端连接，环形器的一个输出端与波分复用器的一个输入端连接，波分复用器的输出端连接传感光纤；拉曼放大器的输出端与波分复用器的另一个输入端连接；环形器的另一个输出端与掺铒光纤放大器的输入端连接，掺铒光纤放大器的输出端与光电二极管的一端连接，光电二极管的另一端与数字采集卡输入端连接，数字采集卡输出端与数据处理模块的输入端连接，数据处理模块的输出端与波形发生器的输入端连接，波形发生器的输出端与声光调制器的另一个输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于φ-OTDR分布式光纤振动传感系统主机，其特征在于，包括激光器、声光调制器、脉冲型掺铒光纤放大器、滤波器、环形器、波分复用器、拉曼放大器、掺铒光纤放大器、光电二极管、数字采集卡、数据处理模块和波形发生器；激光器的输出端与声光调制器的一个输入端连接，该声光调制器的输出端连接脉冲型掺铒光纤放大器的输入端，脉冲型掺铒光纤放大器的输出端与滤波器的输入端连接，滤波器的输出端与环形器的一个输入端连接，环形器的一个输出端与波分复用器的一个输入端连接，波分复用器的输出端连接传感光纤；拉曼放大器的输出端与波分复用器的另一个输入端连接；环形器的另一个输出端与掺铒光纤放大器的输入端连接，掺铒光纤放大器的输出端与光电二极管的一端连接，光电二极管的另一端与数字采集卡输入端连接，数字采集卡输出端与数据处理模块的输入端连接，数据处理模块的输出端与波形发生器的输入端连接，波形发生器的输出端与声光调制器的另一个输入端连接。2.根据权利要求1所述的光纤振动传感系统主机，其特征在于，所述传感光缆为增敏型铠装单模光缆。3.根据权利要求1所述的光纤振动传感系统主机，其特征在于，所述激光器为超窄线宽激光器。4.一种基于φ-OTDR分布式光纤传感的高速公路护栏碰撞事故报警系统，其特征在于，该系统包括传感光缆、如权利要求1所述的基于φ-OTDR分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭特，田铭，杨玥，刘洪凯，闫奇众，
申请(专利权)人：武汉理工光科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42