基于分布式光纤传感的隧道车辆行驶预警装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于分布式光纤传感的公路隧道车辆行驶预警装置及其方法，车牌识别系统对驶入隧道的车辆进行锁定标记，实现车辆隧道全过程动态监控，光纤数据采集系统、光端机、光纤、数据交换机主要完成对实时光纤数据的采集，根据采集的关联数据信息对车辆行驶状态进行高精度还原，存储服务器根据采集精度和识别事件类型，对实时采集数据进行针对性存储，公路隧道车辆行驶预警设备主要对车辆在隧道行驶过程中出现的非正常情况进行及时预警。本发明专利技术结构简单、成本低、效率高、性能稳定、无盲区，实现隧道车辆运行状态智能监控全覆盖，分析车辆状态，使得预警系统可靠性更强。使得预警系统可靠性更强。使得预警系统可靠性更强。

【技术实现步骤摘要】
基于分布式光纤传感的隧道车辆行驶预警装置及其方法


[0001]本专利技术涉及隧道交通
，尤其涉及一种基于分布式光纤传感的隧道车辆行驶预警装置及其方法。

技术介绍

[0002]随着我国公路建设的高速发展，公路中隧道的数量也在突飞猛进，隧道作为一种特殊的构造物，为我国交通事业发展起到了极大的促进作用，正是由于其“穿山越岭”的特殊性，导致其洞体内部与外界产生极大的环境差异，其中主要包括照度、能见度、车流量等信息，而且隧道长度越长此类差异越大，为了保障隧道内的各种环境、路面情况和事故信息能及时反馈给车辆驾驶员及隧道管理站，均会在隧道内设置情报板、车辆检测器、高清摄像机、视频事件检测器等采集仪组成安全预警系统，通过各种采集设备可以对隧道内信息进行及时收集、发布，大幅度提高了隧道行车的安全性。
[0003]目前隧道内设置情报板、车辆检测器、高清摄像机、视频事件检测器等数据采集设备组成的安全预警系统在运营和管理的过程中还存在很多问题，主要体现在系统结构复杂、联动性能差、存在采集盲区、成本高等方面，车辆检测器一般布置于隧道出入口，对隧道内实际车辆运行轨迹无法判断；视频事件检测器通过高清摄像机和后端算法实现，但是覆盖率不足，而且当隧道能见度较低时，无法正常工作；情报板作为信息发布装置，主要在获取交通状况后将预案及时发布，提高隧道通行效率和安全性。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术存在的局限和缺陷，本专利技术提供一种基于分布式光纤传感的公路隧道车辆行驶预警装置，包括车牌识别系统、光纤数据采集系统、光端机、光纤、数据交换机、存储服务器以及公路隧道车辆行驶预警设备，所述车牌识别系统设置在隧道入口处，所述光纤数据采集系统设置在隧道口，所述光纤根据预设规律的排列方式铺设在隧道内的路面；
[0005]所述车牌识别系统用于对驶入隧道的车辆进行锁定标记，同步触发追踪操作，实现车辆隧道全过程动态监控；
[0006]所述光纤用于当车辆经过时产生相应的关联数据信息，所述关联数据信息包括应力、振动、数据生成时间、数据生成位置；
[0007]所述光纤数据采集系统用于采集实时光纤数据，所述实时光纤数据包括关联数据信息；
[0008]所述光端机用于将所述实时光纤数据传输至所述数据交换机；
[0009]所述数据交换机用于通过数据场景化拟合，将所述实时光纤数据中的关联数据信息与预警场景相互对应，对车辆行驶状态进行还原，最终还原车辆在隧道内的动态轨迹，所述预警场景包括车辆行驶速度、车辆行驶轨迹、车辆隧道内变道、压线、隧道堵塞、交通事故；
[0010]所述存储服务器用于存储实时光纤数据，根据预设的采集精度和识别事件类型，对所述实时光纤数据进行针对性存储；
[0011]所述公路隧道车辆行驶预警设备用于针对各种场景预案提前设置对应的阈值，当车辆在隧道行驶过程中出现非正常情况超过对应的阈值时，触发预警动作。
[0012]可选的，所述光纤包括多模传感光纤和数据传输光纤，设置在隧道入口、隧道出口以及隧道内的路面每隔200m处的多模传感光纤均会增设高精度光纤光栅传感器。
[0013]可选的，所述多模传感光纤L1设置在隧道内超车道，所述多模传感光纤包括间隔交替设置的垂直光纤与平行光纤，所述垂直光纤与隧道方向垂直，所述平行光纤与隧道方向平行，各段垂直光纤的长度相等，均为车道宽度L
m
，各段平行光纤的长度相等，均为10m。
[0014]可选的，所述多模传感光纤L2设置在隧道内行车道，所述多模传感光纤包括间隔交替设置的垂直光纤与平行光纤，所述垂直光纤与隧道方向垂直，所述平行光纤与隧道方向平行，各段垂直光纤的长度相等，均为车道宽度L
m
，各段平行光纤的长度相等，均为10m。
[0015]可选的，当隧道长度大于3km时，根据预设比例增加所述光纤数据采集系统与所述光纤的数量。
[0016]本专利技术还提供一种基于分布式光纤传感的公路隧道车辆行驶预警方法，所述公路隧道车辆行驶预警方法使用所述的公路隧道车辆行驶预警装置，所述公路隧道车辆行驶预警方法包括：
[0017]对隧道内行驶的车辆进行全过程动态智能监控，进入隧道的辆车均为单独的预警线程，从车辆进入隧道时，所述车牌识别系统和所述光纤数据采集系统通过车牌信息和应变值信息对车辆进行唯一性锁定和标记；
[0018]使用隧道内按照识别区域布设的多模传感光纤和数据传输光纤，对进入隧道的标记车辆的行驶信息进行实时采集；
[0019]根据采集获得的关联数据信息，利用各个采集区域之间的位置距离、数据生成时间进行综合计算分析，所述关联数据信息包括应力、振动、数据生成时间、数据生成位置；
[0020]通过数据模拟车辆进入隧道后的各种预警场景，所述预警场景包括车辆行驶速度、车辆行驶轨迹、车辆隧道内变道、压线、隧道堵塞、交通事故，还原车辆在隧道内运行状态全过程；
[0021]当出现车辆超速、隧道内停车、隧道内变道、隧道内压线、车辆行驶缓慢、隧道堵塞或者交通事故时，根据提前编制的应急预案，及时预警同时触发对应的措施。
[0022]可选的，还包括：
[0023]当车辆M经过第一个垂直光纤时，对所述高精度光纤光栅传感器产生应力作用，记录应力产生时间T1和应力信息，同时识别车牌和锁定车辆，启动针对该车辆信息的预警线程，当车辆M正常行驶至隧道出口，对隧道出口处的高精度光纤光栅传感器产生应力作用，记录应力产生时间T
n
和应力信息，核对应力信息一致后，认定车辆M正常通过隧道，同时释放该预警线程；
[0024]当车辆M经过第一个垂直光纤时，记录触发时间T1，经过第二个垂直光纤时，记录触发时间T2，计算车辆M在区域Z
11
内的行驶速度V
11
＝10/(T2‑
T1)，实时计算车辆M在整个隧道行驶过程中的行车速度，当行驶速度超出限速时进行预警；
[0025]当车辆M经过区域Z
11
，由区域Z
11
进入区域Z
21
处于压线状态时，所述多模传感光纤
L1出现相应时间的应力变化，随后车辆M同时作用于所述多模传感光纤L1和所述多模传感光纤L2，根据数据产生时间以及回归正常运行时间，认定车辆M处于压线状态，同时进行预警；
[0026]当车辆M经过区域Z
11
，由区域Z
11
变道进入区域Z
21
时，所述多模传感光纤L1出现相应时间的应力变化，随后车辆M持续作用于所述多模传感光纤L2的垂直光纤，根据以上应力变化的位置以及产生时间，认定车辆M处于变道状态，同时进行预警；
[0027]每隔200m对经过车辆进行一次车辆承载力计数，若所述车辆承载力计数超过预设的阈值，表明进入该区域的车辆远大于离开该区域的车辆，认定该隧道内路段处于交通堵塞状态，同时进行预警；
[0028]当隧道内车辆的应力产生的位置和时间异常，同时在同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式光纤传感的公路隧道车辆行驶预警装置，其特征在于，包括车牌识别系统、光纤数据采集系统、光端机、光纤、数据交换机、存储服务器以及公路隧道车辆行驶预警设备，所述车牌识别系统设置在隧道入口处，所述光纤数据采集系统设置在隧道口，所述光纤根据预设规律的排列方式铺设在隧道内的路面；所述车牌识别系统用于对驶入隧道的车辆进行锁定标记，同步触发追踪操作，实现车辆隧道全过程动态监控；所述光纤用于当车辆经过时产生相应的关联数据信息，所述关联数据信息包括应力、振动、数据生成时间、数据生成位置；所述光纤数据采集系统用于采集实时光纤数据，所述实时光纤数据包括关联数据信息；所述光端机用于将所述实时光纤数据传输至所述数据交换机；所述数据交换机用于通过数据场景化拟合，将所述实时光纤数据中的关联数据信息与预警场景相互对应，对车辆行驶状态进行还原，最终还原车辆在隧道内的动态轨迹，所述预警场景包括车辆行驶速度、车辆行驶轨迹、车辆隧道内变道、压线、隧道堵塞、交通事故；所述存储服务器用于存储实时光纤数据，根据预设的采集精度和识别事件类型，对所述实时光纤数据进行针对性存储；所述公路隧道车辆行驶预警设备用于针对各种场景预案提前设置对应的阈值，当车辆在隧道行驶过程中出现非正常情况超过对应的阈值时，触发预警动作。2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感的公路隧道车辆行驶预警装置，其特征在于，所述光纤包括多模传感光纤和数据传输光纤，设置在隧道入口、隧道出口以及隧道内的路面每隔200m处的多模传感光纤均会增设高精度光纤光栅传感器。3.根据权利要求2所述的基于分布式光纤传感的公路隧道车辆行驶预警装置，其特征在于，所述多模传感光纤L1设置在隧道内超车道，所述多模传感光纤包括间隔交替设置的垂直光纤与平行光纤，所述垂直光纤与隧道方向垂直，所述平行光纤与隧道方向平行，各段垂直光纤的长度相等，均为车道宽度L
m
，各段平行光纤的长度相等，均为10m。4.根据权利要求2所述的基于分布式光纤传感的公路隧道车辆行驶预警装置，其特征在于，所述多模传感光纤L2设置在隧道内行车道，所述多模传感光纤包括间隔交替设置的垂直光纤与平行光纤，所述垂直光纤与隧道方向垂直，所述平行光纤与隧道方向平行，各段垂直光纤的长度相等，均为车道宽度L
m
，各段平行光纤的长度相等，均为10m。5.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感的公路隧道车辆行驶预警装置，其特征在于，当隧道长度大于3km时，根据预设比例增加所述光纤数据采集系统与所述光纤的数量。6.一种基于分布式光纤传感的公路隧道车辆行驶预警方法，其特征在于，所述公路隧道车辆行驶预警方法使用权利要求1
‑
5任一所述的公路隧道车辆行驶预警装置，所述公路隧道车辆行驶预警方法包括：对隧道内行驶的车辆进行全过程动态智能监控，进入隧道的辆车均为单独的预警线程，...

【专利技术属性】
技术研发人员：白磊，王志强，吕峰，邵利军，刘志英，周晓旭，黄江，许军，王昱晓，李洁，曹蔚枝，张佳鹏，缑龙，刘伟，王晓霞，白宇，苏晓潇，石治峰，
申请(专利权)人：山西省交通建设工程质量检测中心有限公司，
类型：发明
国别省市：