一种防护门状态监测方法及系统技术方案

技术编号:20093712 阅读:37 留言:0更新日期:2019-01-15 12:45
本发明专利技术属于光纤传输技术领域,具体提供了一种防护门状态监测方法及系统,通过波分复用器组对光信号进行解复用形成多束光信号输出至一一对应的光电开关组,然后对经光电开关组形成的反射光信号经过波分复用器组的波分复用及解复用后形成的光信号进行监测,从而实现了对防护门状态监测的功能。该调节算法利用宽带光源的光谱特点以及波分复用/解复用器的通道串扰形成的信号特点实现了被监测门异常开启与系统本身故障的有效区分;通过统计连续时间内的反射光强度状态变化,可有效滤除由于振动等原因引起的光电开关状态频繁切换的误报警。此外,该系统不需要对光源进行调制、编码等操作,降低了系统成本和维护周期。

A method and system for monitoring the condition of protective door

The invention belongs to the field of optical fiber transmission technology, and specifically provides a method and system for monitoring the status of protective gates. The optical signals are demultiplexed by a group of wavelength division multiplexers to form a multi-beam optical signal output to a corresponding one-to-one photoelectric switch group, and then the reflected optical signals formed by the photoelectric switch group are monitored by the wavelength division multiplexing and demultiplexing optical signals formed by the group of wavelength division multiplexers. The function of monitoring the condition of the protective door is realized. The adjusting algorithm makes use of the spectral characteristics of broadband light source and the signal characteristics caused by crosstalk of WDM/demultiplexer channels to distinguish abnormal opening of the monitored gate from the fault of the system itself. By counting the change of reflected light intensity in continuous time, it can effectively eliminate the false alarm caused by frequent switching of photoelectric switch state due to vibration and other reasons. In addition, the system does not need to modulate and code the light source, which reduces the system cost and maintenance cycle.

【技术实现步骤摘要】
一种防护门状态监测方法及系统
本专利技术属于光纤传输
,具体涉及一种防护门状态监测方法及系统。
技术介绍
根据《铁路隧道防灾疏散救援工程设计规范》、《铁路工程设计防火规范》等相关规范要求,与长大隧道连接的各类通道及安装了设备的洞室均设置了防护门,如隧道应急救援站的横通道与隧道连接处、紧急救援站以外的横通道、紧急出口、避难所与隧道连接处、双洞双线隧道的联络通道以及安装了通风、电力、通信、信号、牵引供电设备的洞室等位置。大量防护门的安装虽然满足了铁路隧道疏散救援和防火的需要,但门本身固定的牢固程度也给铁路运营安全带来了一定的安全隐患。在长期运营中,防护门一旦异常开启,一方面将失去防护门的作用,另一方面将可能侵入铁路限界危及运营安全。因此,有必要对铁路防护门的开关状态进行实时监测。目前市场上有很多种可以实现远程监控的电子门锁,但是这种电子门锁在铁路防护门状态的监测应用中主要存在三点限制。一是,电子门锁多采用电池供电,需要定期更换电池,运营维护不便、成本高。二是,如电子门锁采取现场取电的方式则提高了取电的成本,且有一些铁路防护门附近无设计预留电源,不方便取电。三是,电子门锁需要互联网将门锁状态进行上传,而铁路防护门位置不能保证网络覆盖良好。因此电子门锁在铁路防护门状态的监测系统应用受限。申请人前期申请的申请号为CN201610591302.X的专利技术专利“基于光纤的反射式开关传感器”公开了一种基于光纤传感的开关传感器,可用于无源条件的现场环境下,监测箱门、柜门、井盖等各种结构的开关状态,有效解决在无电源环境下的各种装置、设备的“门”的开关状态。这种传感器可以应用在铁路防护门的状态监测中。但是,在具体铁路工程应用中,往往不止一个而是一系列的防护门状态需要监测。而此专利只公布了传感器的设计,并未公布传感器的组网应用方案以及组网应用中需要解决的问题。为了组网应用,申请号为201720315483.3的技术专利“光纤开关传感网络”公开了一种串联组网方案。该方案需要配合比较复杂的调制解调器对开关传感器的状态进行判别。申请号为201710697100.8的专利技术专利“一种脉冲光光纤开关状态检测方法”和201710698362.6的专利技术专利“背向脉冲光光纤开关传感节点序列检测方法”分别公开了一种解调方法。该组网方案及解调方法中,需要对光源进行脉冲调制,并对脉冲峰值位置进行识别。但是该解调方法无法区分被监测门异常开启与系统本身故障造成的光电探测器端无信号的区别。这在铁路防护门状态的监测应用中,将会带来较大的负面影响。这是因为铁路防护门一旦开启,将有侵入铁路限界的风险,而系统本身故障并无侵入铁路限界的风险。如无法区分这两种状态,当系统本身故障时,系统也将报警提醒,从而影响铁路运营效率。另外,铁路防护门往往由于列车经过等其他原因引起较大的振动,可能发生光电开关传感器内的光路短时间内处于通-断的频繁切换状态。既有的解调方法在这种情况下会发生频繁的误报现象。此外,光脉冲的最大脉冲宽度和串联传感器的最小间距有关。根据光在光纤中的传播速度进行估算,当串联传感器的最小间距为10m时,光脉冲宽度最大不应超过100ns,否则两个传感器的反射脉冲将重叠。数据采样的采样频率F大于或等于由1秒除以所述脉宽之商的2倍得到的参数值。这种方法中当串联传感器的最小间距比较小时,有两种方案,一是使用较窄的脉冲宽度和较高的数据采用频率;二是通过人为增加时延光纤,增加传感器之间的光路差。而这都将增加系统的成本及复杂度。另外,该方案为单芯级联式,适用于线性分布的监测点组网,对于以解调仪为中心呈星型分布的监测点的组网则不适用。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中铁路防护门状态监测难且成本高的问题。为此,本专利技术提供了一种防护门状态监测方法,包括以下步骤:S100:光信号经过第一波分复用器,所述波分复用器根据所述光信号的不同波长出射不同的分束入射光信号,各不同波长的所述分束入射光信号分别入射至一一对应的光电开关组;S200:所述光电开关组接收对应所述分束入射光信号后形成分束反射光信号,各所述分束反射光信号经过所述第一波分复用器形成合束反射光信号;S300:所述合束反射光信号经过光环形器后进入第二波分复用器,从所述第二波分复用器出射后形成与所述光电开关组一一对应的多束监测光信号;S400:各束所述监测光信号均传输至信息处理模块,所述信息处理模块对各束所述监测光信号进行实时监测并判断所述光电开关组的状态。优选地,所述光信号先由光环形器的第一端口进入并从所述光环形器的第二端口出射至所述第一波分复用器,所述合束反射光信号经过所述光环形器的第二端口进入并从所述光环形器的第三端口出射至所述第二波分复用器。优选地,所述第一波分复用器和第二波分复用器型号相同。优选地,所述信息处理模块对接收到的多束所述分束反射光信号的强度进行分类判别;当所述分束反射光信号的强度低于第一阈值时判定为防护门异常状态;当所述分束反射光信号的强度位于第一阈值和第二阈值之间时判定为防护门正常状态,且对应的所述光电开关组异常状态;当所述分束反射光信号的强度超过第二阈值时判定为防护门正常状态,且对应的所述光电开关组正常状态。优选地,所述第一阈值和所述第二阈值均为根据所述防护门正常状态且所述光电开关组正常情况下所述分束反射光信号的强度的相对值。本专利技术还提供了一种防护门状态监测系统,其特征在于,包括:宽带光源、光环形器、光电开关组、第一波分复用器、第二波分复用器及信号处理模块;所述宽带光源用于输出光信号至所述第一波分复用器;所述第一波分复用器用于对所述宽带光源输出的光信号进行波分解复用形成多束分束入射光信号后经过光电开关组形成一一对应的分束反射光信号,并对从所述光电开关组输出的多束分束反射光信号进行波分复用形成合束反射光信号;所述光电开关组用于接收所述分束入射光信号并形成所述一一对应的分束反射光信号;所述第二波分复用器用于对从所述第一波分复用器输出的合束反射光信号进行波分解复用形成多束监测光信号;所述光环形器用于隔离输入至所述第一波分复用器的光信号及输入至所述第二波分复用器光信号;所述信号处理模块用于处理从所述第二波分复用器输出的光信号,并根据该信号强度来判断防护门的状态及所述光电开关组的状态。优选地,多束所述分束入射光信号的中心波长位于所述光电开关组的多束所述分束反射光信号的波长范围内。优选地,所述光环形器的第一端口、第二端口及第三端口分别与所述宽带光源、第一波分复用器及第二波分复用器一一对应连接。优选地,还包括多个光电二极管,多个所述光电二极管与多束所述监测光信号一一对应联结。优选地,所述光电开关组包括多个光电开关,各所述光电开关分别设有位置编号且与防护门一一对应,各所述光电开关与多束所述分束入射光信号一一对应。本专利技术的有益效果:本专利技术提供的这种防护门状态监测方法及系统,通过波分复用器组对光信号进行解复用形成多束光信号输出至一一对应的光电开关组,然后对经光电开关组形成的反射光信号经过波分复用器组的波分复用及解复用后形成的光信号进行监测,从而实现了对防护门状态监测的功能。该调节算法利用宽带光源的光谱特点以及波分复用/解复用器的通道串扰形成的信号特点实现了被监测门异常开启与系统本身故障的有效区分;通过本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种防护门状态监测方法,其特征在于,包括以下步骤:S100:光信号经过第一波分复用器,所述波分复用器根据所述光信号的不同波长出射不同的分束入射光信号,各不同波长的所述分束入射光信号分别入射至一一对应的光电开关组;S200:所述光电开关组接收对应所述分束入射光信号后形成分束反射光信号,各所述分束反射光信号经过所述第一波分复用器形成合束反射光信号;S300:所述合束反射光信号经过光环形器后进入第二波分复用器,从所述第二波分复用器出射后形成与所述光电开关组一一对应的多束监测光信号;S400:各束所述监测光信号均传输至信息处理模块,所述信息处理模块对各束所述监测光信号进行实时监测并判断所述光电开关组的状态。

【技术特征摘要】
1.一种防护门状态监测方法,其特征在于,包括以下步骤:S100:光信号经过第一波分复用器,所述波分复用器根据所述光信号的不同波长出射不同的分束入射光信号,各不同波长的所述分束入射光信号分别入射至一一对应的光电开关组;S200:所述光电开关组接收对应所述分束入射光信号后形成分束反射光信号,各所述分束反射光信号经过所述第一波分复用器形成合束反射光信号;S300:所述合束反射光信号经过光环形器后进入第二波分复用器,从所述第二波分复用器出射后形成与所述光电开关组一一对应的多束监测光信号;S400:各束所述监测光信号均传输至信息处理模块,所述信息处理模块对各束所述监测光信号进行实时监测并判断所述光电开关组的状态。2.根据权利要求1所述的防护门状态监测方法,其特征在于:所述光信号先由光环形器的第一端口进入并从所述光环形器的第二端口出射至所述第一波分复用器,所述合束反射光信号经过所述光环形器的第二端口进入并从所述光环形器的第三端口出射至所述第二波分复用器。3.根据权利要求1所述的防护门状态监测方法,其特征在于:所述第一波分复用器和第二波分复用器型号相同。4.根据权利要求1所述的防护门状态监测方法,其特征在于:所述信息处理模块对接收到的多束所述分束反射光信号的强度进行分类判别;当所述分束反射光信号的强度低于第一阈值时判定为防护门异常状态;当所述分束反射光信号的强度位于第一阈值和第二阈值之间时判定为防护门正常状态,且对应的所述光电开关组异常状态;当所述分束反射光信号的强度超过第二阈值时判定为防护门正常状态,且对应的所述光电开关组正常状态。5.根据权利要求1所述的防护门状态监测方法,其特征在于:所述第一阈值和所述第二阈值均为根据所述防护门正...

【专利技术属性】
技术研发人员:王超东唐明石先明刘立海刘正自
申请(专利权)人:中铁第四勘察设计院集团有限公司
类型:发明
国别省市:湖北,42

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