一种基于分布式光纤的列车上水溢流监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于分布式光纤的列车上水溢流监测系统，包括光纤解调仪、分布式光纤、光纤槽、弹性薄膜、监控计算机和服务器。在发生溢流时，多余的水通过溢流管以及车厢另一侧的上水管溢出，并跌落在位于溢流管以及车厢另一侧的上水管正下方光纤槽的弹性薄膜上，弹性薄膜产生微小振动，并促使与其接触的分布式光纤产生应变，光纤解调仪根据分布式光纤应变产生的后向瑞利散射光对应变位置进行定位，并将位置信息通过以太网传输至中控室的监控计算机上，监控计算机根据该时刻站台停靠的车辆信息及发生溢流的位置信息判断发生溢流的车厢编号，并发送相应的关阀指令，从而及时关闭相应上水管的电磁阀，避免水资源浪费。

A Train Overflow Monitoring System Based on Distributed Optical Fiber

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式光纤的列车上水溢流监测系统
本技术涉及列车上水领域，具体涉及一种基于分布式光纤的列车上水溢流监测系统。
技术介绍
我国当前的旅客列车上水主要依靠人工实现，当上水完成后，上水工观察到列车溢水管中有水溢出，并将对应上水管的阀门关闭。这种依靠人工的上水方式不仅效率低下，安全隐患大，而且实际上水过程中，一名上水工人需负责3～5节车厢的上水任务，这导致部分车厢发生溢流时，上水工还在其他车厢操作上水管，无法及时关闭对应溢流车厢的上水阀门，从而造成水资源的浪费。当前国内专利库中关于旅客列车上水控制技术的专利不多。技术专利201310319956.3公布了一种铁路列车上水自动关闭装置，该方法包括列车蓄水箱、发射器和接收器；所述列车蓄水箱上设置有注水管和溢水口，其工作原理是，当列车水箱注满后，水从水箱溢流管溢出，冲击位于溢流管正下方的跷跷板一端，使板体另一端翘起触发控制触点，使无线发射模块发射信号，关闭位于上水管上的电磁阀，停止上水[2]。该方法要求列车停靠后溢水管口正对跷跷板的一端，但实际停车过程中常存在一定偏差，且不同车型溢水口位置也不相同，难以保证每节车厢溢水管口正对跷跷板，此外，车站为半露天环境，外界风荷载也有可能带动跷跷板，从而产生误操作。同样的，技术专利201320169114.X公布了一种客车上水自动控制装置，该方法包括客车水箱及其接口、地面水井阀门和上水胶管等，其工作原理是当列车停靠后，上水工将相应上水编码输入给水模块，然后将胶管与客车水箱连接，给水模块根据上水编码开启电磁阀上水，同时压力传感器根据压力变化自动监测水箱水位，满水后发出停水信号，给水模块发出电磁阀关闭指令，同时打开给水井逆流阀，将胶管内的存水排入渗水井。该方法通过压力传感器判断水箱水位存在较大误差，因为上水软管内的水压本身波动范围较大，且上水过程中水流紊动程度较大，相比于这些干扰因素，水位变化导致的压力差则明显偏小。此外，华东交通大学对基于水压数据的上水栓自动管阀技术开展了一定的研究[4,5]，试图通过水箱水满前后上水管内压力差异来判断关阀时间，但在实际上水过程中，上水管内水压本身就不是恒定值，且波动范围通常大于水箱水满前后的压力波动[6]。随着计算机与机器人技术的发展，工业机器人在各行各业的应用越来越普遍。在铁路旅客列车上水领域，基于工业机器人的全自动上水将是未来的主要发展方向，而上水控制技术是机器人自动上水实施的关键，急需研发出一种成本低、可行性高的列车上水监控系统。
技术实现思路
针对现有列车上水监控技术的不足，本技术提出基于分布式光纤的列车上水溢流监测系统，能及时监测到相应车厢溢流管的溢流情况，具有监测灵敏度高，传输速度快，抗电磁干扰，能耗低，成本低等多种优点，本技术的技术方案如下：一种基于分布式光纤的列车上水溢流监测系统，包括光纤解调仪和分布式光纤，所述分布式光纤平行于到发线股道敷设于所述到发线股道两侧且位于列车溢流管及上水管正下方，所述股道两侧的分布式光纤串联后电连接到光纤解调仪且与所述光纤解调仪形成闭合的监测回路。在发生溢流时，多余的水通过溢流管以及车厢另一侧的上水管溢出，并跌落在位于溢流管以及车厢另一侧的上水管正下方的分布式光纤上，并促使与其接触的分布式光纤产生应变，光纤解调仪根据分布式光纤应变产生的后向瑞利散射光对应变位置进行定位，并将位置信息通过以太网传输至中控室的监控计算机上，监控计算机根据该时刻站台停靠的车辆信息及发生溢流的位置信息判断发生溢流的车厢编号，并发送相应的关阀指令，从而及时关闭相应上水管的电磁阀，避免水资源浪费。进一步地，还包括光纤槽，所述光纤槽平行于到发线股道敷设于所述到发线股道两侧且位于列车溢流管及上水管正下方，所述分布式光纤敷设于所述光纤槽中。进一步地，还包括光纤支架，所述光纤支架安装于所述光纤槽底面上，所述分布式光纤固定安装于所述光纤支架上。进一步地，还包括弹性薄膜，所述弹性薄膜安装于所述光纤槽上，且所述弹性薄膜的两侧分别固定于光纤槽两侧壁，所述弹性薄膜在光纤槽中处于拉紧状态，所述弹性薄膜下表面与所述分布式光纤外表面接触，通过设置弹性薄膜，使溢出的水跌落在弹性薄膜上，使弹性薄膜产生微小振动，促使与其接触的分布式光纤产生应变。进一步地，所述分布式光纤包括分布式应变补偿光纤和分布式应变监测光纤，所述弹性薄膜底部与所述分布式应变监测光纤的外表面接触。进一步地，所述分布式应变监测光纤为两条。进一步地，所述弹性薄膜边缘沿弹性薄膜长度方向间隔设置有多个弹性薄膜排水孔。进一步地，所述光纤槽侧壁的下部沿光纤槽长度方向间隔开设有多个光纤槽排水孔。进一步地，所述光纤槽顶部开口处设置有钢格栅盖板。进一步地，所述分布式光纤采用普通单模光纤，所述分布式光纤由内至外分别为光纤纤芯、包层、涂覆层、包覆层和柔性护套层。进一步地，还包括监控计算机和服务器，所述监控计算机和服务器均与所述光纤解调仪电连接，所述监控计算机还和所述服务器电连接。本技术的有益效果：1.本技术采用分布式光纤取代上水工人对列车水箱溢流进行监测，在发生溢流时，多余的水通过溢流管以及车厢另一侧的上水管溢出，并跌落在位于溢流管以及车厢另一侧的上水管正下方光纤槽的弹性薄膜上，弹性薄膜产生微小振动，并促使与其接触的分布式光纤产生应变，光纤解调仪根据分布式光纤产生的后向瑞利散射光对应变位置进行定位，并将位置信息通过以太网传输至中控室的监控计算机上，监控计算机根据该时刻站台停靠的车辆信息及发生溢流的位置信息判断发生溢流的车厢编号，并发送相应的关阀指令，从而及时关闭相应上水管的电磁阀，避免水资源浪费。2.本技术无需对列车水箱或列车溢流管等进行改造，仅沿股道两侧铺设光纤槽，在所述光纤槽中敷设分布式光纤，实施简单，可操作性强。3.分布式光纤既是信号传感元件，又是信号传输原件，监测精度高，信号传播速度快，抗电磁干扰强，可在水箱发生溢流后立即确定相应溢流水箱位置。4.分布式光纤采用普通单模光纤，耐久性好且成本低廉。附图说明图1：本技术实施例提供的基于分布式光纤的列车上水溢流监控系统平面布置示意图；图2：本技术实施例提供的光纤槽埋设位置示意图；图3：本技术实施例提供的光纤槽及列车横断面示意图；图4：本技术实施例提供的光纤槽俯视图；图5：本技术实施例提供的光纤槽内部结构示意图；图6：本技术实施例提供的光纤槽纵剖面图；图7：本技术实施例提供的光纤槽横剖面图；图8：本技术实施例提供的柔性护套光纤示意图；图9：本技术实施例提供的刚性护套光纤示意图；图10：本技术实施例提供的刚性护套光缆横断面示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。如图1-3所示，本技术提供的基于分布式光纤的列车上水溢流监测系统，包括光纤解调仪29、分布式光纤、光纤槽21、监控计算机32和服务器33，所述光纤解调仪29布置在轨道27沿线的各车站的中控室，所述光纤解调仪29通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式光纤的列车上水溢流监测系统，其特征在于，包括光纤解调仪和分布式光纤，所述分布式光纤平行到发线股道敷设于所述到发线股道两侧且位于列车溢流管及上水管正下方，所述股道两侧的分布式光纤串联后电连接到光纤解调仪且与所述光纤解调仪形成闭合的监测回路。

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式光纤的列车上水溢流监测系统，其特征在于，包括光纤解调仪和分布式光纤，所述分布式光纤平行到发线股道敷设于所述到发线股道两侧且位于列车溢流管及上水管正下方，所述股道两侧的分布式光纤串联后电连接到光纤解调仪且与所述光纤解调仪形成闭合的监测回路。2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤的列车上水溢流监测系统，其特征在于，还包括光纤槽，所述光纤槽平行于到发线股道敷设于所述到发线股道两侧且位于列车溢流管及上水管正下方，所述分布式光纤敷设于所述光纤槽中。3.根据权利要求2所述的基于分布式光纤的列车上水溢流监测系统，其特征在于，还包括光纤支架，所述光纤支架安装于所述光纤槽底面上，所述分布式光纤固定安装于所述光纤支架上。4.根据权利要求3所述的基于分布式光纤的列车上水溢流监测系统，其特征在于，还包括弹性薄膜，所述弹性薄膜安装于所述光纤槽上，且所述弹性薄膜的两侧分别固定于光纤槽两侧壁，所述弹性薄膜在光纤槽中处于拉紧状态，所述弹性薄膜下表面与所述分布式光纤外表面接触。5.根据权利要求4所述的基于分布式光纤的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐剑乔，张志斌，杜永新，王忠合，史义雄，钟晨，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42