监视运输网络基础结构制造技术

本申请涉及对形成运输网络的部分的结构进行状况监视，例如对结构（尤其是隧道）进行结构健康状况监视。该方法涉及对被部署以便监视结构（206）的至少一个光纤（104）执行分布式声学感测（DAS）。针对结构附近的网络上的交通（205）的移动的声学响应被检测和分析以检测结构的声学响应（303、304）。结构的声学响应然后被分析以检测状况中的任何改变。因而，该方法使用网络上的交通的正常移动（例如，铁轨网络上的列车）来声学激励结构，并且检测结果所得的响应。该方法对于铁轨网络上的隧道的状况监视特别有用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本申请涉及对形成运输网络的部分的结构进行状况监视，例如对结构（尤其是隧道）进行结构健康状况监视。该方法涉及对被部署以便监视结构（206）的至少一个光纤（104）执行分布式声学感测（DAS）。针对结构附近的网络上的交通（205）的移动的声学响应被检测和分析以检测结构的声学响应（303、304）。结构的声学响应然后被分析以检测状况中的任何改变。因而，该方法使用网络上的交通的正常移动（例如，铁轨网络上的列车）来声学激励结构，并且检测结果所得的响应。该方法对于铁轨网络上的隧道的状况监视特别有用。【专利说明】监视运输网络基础结构
本专利技术涉及监视运输网络的基础结构，例如铁轨网络(诸如，隧道或桥梁或铁轨轨道自身)的基础结构，并且特别涉及使用铁轨网络上的交通的移动的状况监视。 运输网络基础结构(诸如，铁轨网络基础结构)通常将包括期望监视其状况的一些结构。例如，可能期望的是监视形成该网络的部分的隧道的状况，以检测可能导致故障的隧道中的任何缺陷。 在一些铁轨网络中，可以手动地检查隧道的状况。这可以包括由合适的人员进行的检查，包括视觉检查和/或各种测试或测量的性能，以识别任何潜在的问题。例如，可以视觉地检查墙的状况，可以使用合适的探针来测试针对任何移动所测量的已知标记的相对位置并且在一些情况下测试墙状况。 然而显然此类检查需要将检查组送到相关结构，并且检查可能花费大量时间。甚至在长度方面几百米的单个轨道铁轨隧道中，要被检查的区域可能是大量的并且一些隧道可能大到足以容纳多个轨道并且在长度方面大约是几千米。检查可能仅当铁轨网络的相关段未在使用时是可能的，这可能限制对于检查而言可用的时间和/或导致对网络的减少或取消的服务。由于这些原因，人工检查通常是耗时且昂贵的工作，并且因此，仅周期性地检查多数基础结构，在一些实例中在检查之间有很多时间段。 在一些结构中，也可以存在多个永久安装的传感器，以提供前进中的结构健康状况监视。例如，各种应变传感器、加速度计等可以遍及隧道被部署以检测任何运动。此类传感器通常是点式传感器，并且因而为隧道提供在长度方面可以是几千米的足够的覆盖范围需要许多此类传感器，而有随之发生的费用。针对远程监视，每个传感器必须具有合适的电源并且被布置为能够发送所获取的数据以供分析。 本专利技术的实施例提供用于对形成运输网络的基础结构的部分的结构进行状况监视的方法和装置。 在本专利技术的一个方面，提供有一种对形成运输网络的部分的结构进行状况监视的方法，该方法包括:对被部署成监视所述结构的一个或多个光纤执行分布式声学感测以提供来自多个声学感测部分中的每个的测量信号；分析由于所述结构附近的运输网络上的交通的移动而生成的测量信号以识别与所述结构相关联的声学信号；以及分析与所述结构相关联的所述声学信号以提供所述结构的状况方面的任何改变的指示。 本专利技术的该方面的方法使用光纤分布式声学感测(DAS)。分布式声学感测是一种已知类型的感测，其中光纤被部署为感测光纤并且利用电磁辐射来重复询问，以提供对沿着其长度的声学活动的感测。通常，辐射的一个或多个输入脉冲被发射到光纤中。通过分析从光纤内反向散射的辐射，光纤可以有效地被分成可以是(但不必是)连续的多个分立的感测部分。在每个分立的感测部分内，光纤的机械扰动(例如由于传入的声波而造成的)引起从该部分反向散射的辐射的性质方面的变化。这种变化可以被检测和分析并用来给出该感测部分处的光纤的扰动的强度的量度。因而DAS传感器有效地充当光纤的声学感测部分的线性感测阵列。光纤的感测部分的长度由询问辐射的特性以及应用于反向散射信号的处理来确定，但通常可以使用大约几米到几十米左右的感测部分。如在本说明书中使用的，术语“分布式声学感测”将被视为意指通过询问光纤来提供沿着光纤纵向分布的多个分立的声学感测部分的感测，并且术语“分布式声学传感器”应该相应地解释。术语“声学”应该意指任何类型的压力波或机械扰动，其可能导致光纤上的应变的改变并且以用于避免怀疑术语“声学”被视为包括超音速和亚音速波以及地震波。 DAS可以被操作以在光纤的长的长度之上提供许多感测部分或通道，例如DAS可以被应用在高达40km或更多的光纤长度上，其中连续感测通道大约1m长。 在共同未决专利申请GB1201768.7中，已经提出了 DAS传感器可以沿着运输网络(诸如，铁轨或公路网络)被部署，以提供作为控制方法的部分的对运输网络上的交通移动的监视和/或以检测不正常的交通移动。例如在铁轨网络中，DAS感测光纤邻近的列车轨道上的列车的移动将生成可以被用来在列车移动时追踪列车的声学信号，从而沿着被监视部分的整个长度连续地提供针对几十米的分辨率的实时位置信息。 本专利技术人已经认识到，DAS可以被用来通过监视结构针对网络上的交通的经过的声学响应以提供对形成运输网络的部分或与运输网络相关联的结构的状况监视。本专利技术人已经意识到，网络上的交通的移动提供结构的声学激励并且结构的响应自身可以与交通的一般噪声相区分。换言之，交通移动提供噪声源，并且意外地与结构自身相关联的声学信号可以单独地识别为不同于声源。进而，专利技术人已经认识到，结构针对交通的经过的声学响应甚至在交通不同时也可能很大程度上相同。换言之，以监视铁轨网络上的隧道为例，第一列车经过隧道在隧道中激励与随后另一列车经过相同的隧道相同的一般响应。运输网络可以是用于人和/或物品的车辆移动的网络，并且特别可以是铁轨网络。 因此，可以理解，结构的声学响应可以在网络操作期间被监视，以提供进行中的状况监视。声学响应方面的任何显著改变可以指示状况方面的改变。 该方法因而涉及对至少一个光纤执行分布式声学感测，以如以上所描述的那样提供来自多个声学感测部分中的每个的测量信号。至少一个感测光纤被部署以便监视结构。感测光纤可以被部署成遍及诸如隧道、桥梁、高架桥、路堤或路堑之类的结构布设，并且在一些实例中，至少部分光纤可以被嵌入在结构的材料内。然而在其他应用中，感测光纤可以附加地或替代地被部署有邻近于结构或附接于结构的至少部分光纤。 如前面提到的，由于所述结构附近的运输网络上的交通(即，车辆)的移动而生成的测量信号被分析以识别与所述结构相关联的声学信号，即以将由于结构的声学响应所造成的那些信号与直接由于交通移动所造成的任何信号相区分。如以下将描述的，这可以采用各种方式来实现。。 被识别为与结构相关联的声学信号然后被分析以提供所述结构的状况方面的任何改变的指示。 在一个实施例中，分析与所述结构相关联的声学信号包括:将声学信号与先前所获取的声学信号相比较。如前面描述的，结构的一般声学响应通常对于相同类型的交通移动而言可能是相同的，例如在相同方向上行进通过隧道的列车可以激励相同的一般响应，如果不存在隧道状况方面的显著改变的话。事实上因此，结构可以表现出声学特性。 例如，考虑在长度方面比方说是300m的隧道具有遍及隧道布设的DAS感测光纤并且被询问以便提供在长度方面大约15m的感测部分。因而，可能存在沿着隧道的长度的光纤的连续感测部分。响应于列车经过隧道，一些感测部分通常可以表现出更强烈的声学响应和/或持续得比其他感测部分更长。另外，一些感测部分可以在一些声学频率处表现出与其他相比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对形成运输网络的部分的结构进行状况监视的方法，包括：对被部署成监视所述结构的一个或多个光纤执行分布式声学感测以提供来自多个声学感测部分中的每个的测量信号；分析由于所述结构附近的运输网络上的交通的移动而生成的测量信号以识别与所述结构相关联的声学信号；以及分析与所述结构相关联的所述声学信号以提供所述结构的状况方面的任何改变的指示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A戈弗雷，
申请(专利权)人：光学感应器控股有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB