面向铁路防灾的隧道异物监测系统

1.一种隧道异物监测系统，包括现场监测单元和异物监测单元，其特征在于：
所述现场监测单元由光源和光纤传感模块组成；其中，所述光源实时发出光信号，所述光纤传感模块用于实时感测隧道口异物状态；
所述异物监测单元接收所述异物状态信息，并将所述异物状态信息转化为感测信号，进行存储以及处理；
所述光纤传感模块为多个光纤传感器搭建的柔性光纤网，对异物起到主动防护作用；
当隧道口有异物侵限时，所述柔性光纤网发生形变，将异物状态信息以光信号形式传送至所述异物监测单元；其中，
当异物质量不超过报警阈值时，所述柔性光纤网承受形变，所述异物监测单元将形变信息处理后，所述隧道异物监测系统向监控终端发出告警信息；当异物质量超过报警阈值时，所述柔性光纤网形变超限或断裂，所述隧道异物监测系统向监控终端发出报警信息。
2.如权利要求1所述的隧道异物监测系统，其特征在于：
所述异物监测单元由形变检测模块、主机模块、采集驱动模块以及继电器组合模块组成；
其中，所述形变检测模块一方面与所述现场监测单元的柔性光纤网相连，另一方面与所述主机模块相连接；所述采集驱动模块一方面受所述继电器组合模块的控制，另一方面与所述主机模块相连接。
3.如权利要求2所述的隧道异物监测系统，其特征在于：
所述异物监测单元为两组，即包括两组主机模块、两组形变检测模块、两组采集驱动模块；其中，
所述两组主机模块分别与所述两组形变检测模块、所述两组采集驱动模相连接。
4.如权利要求3所述的隧道异物监测系统，其特征在于：
所述异物监测单元采用双机热备模式。
5.如权利要求1所述的隧道异物监测系统，其特征在于：
所述现场监测单元为两组，采用双机热备模式。

面向铁路防灾的隧道异物监测系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种异物监测系统，尤其涉及一种面向铁路防灾的隧道异物监测系统，属于防灾减灾技术领域。\n背景技术\n[0002] 中国高速铁路正处于飞速发展的时期，铁路防灾安全监控系统是高速铁路安全保障的重要组成部分，在高速铁路的行车保障体系中起着重要的作用。铁路防灾安全监控系统实时监测铁路沿线路基变化，并上报路局中心；工务维护部门按照防灾安全监控系统提供的相关灾害信息，开展基础设施的巡检、抢险及维修养护工作。\n[0003] 铁路沿线除了强风、降雪、洪水、地震、火灾、落石和路基沉降等的自然灾害，还存在一些特殊地形需要进行灾害防护，例如桥梁和隧道等。现有的防灾安全监控系统还没有针对隧道异物状况的相关监测方案。对于隧道异物的监测，一般依靠定期的人工现场维护，无法保证监测的准确性和实时性。\n[0004] 在申请号为201210172059.X的中国专利申请文件中，公开了一种铁路防灾异物侵限监控系统，包括监测点电网设备、异物侵限监控子单元、监控主机单元。该监控模块过采集电网模块和监测点电网设备之间的每路交流信号的电压幅值和交流频率，来判断信号传输通道、电网模块、监测点电网设备的状态，并对异物侵限结果做出分析。该系统应用于铁路沿线的异物监测，并且采用电网，无法避免电磁所带来的干扰，影响系统的准确性。而公布号为CN101713691B的中国发明专利中，公开了一种应用于公路的分布式传感光纤隧道健康监测系统。该系统包括设置在隧道内的传感光纤以及用于采集、处理传感光纤数据的处理系统。该发明将分布式传感光纤埋入混凝土内部，并以留设预埋槽的方式将分布式传感光纤粘贴在隧道结构物表面，通过施工期间埋入传感元件获取了初始应力场，可以实现隧道结构的在线、动态、实时健康监测。\n发明内容\n[0005] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种面向铁路防灾的隧道异物监测系统。\n[0006] 为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：\n[0007] 一种隧道异物监测系统，包括现场监测单元和异物监测单元，其特征在于：\n[0008] 所述现场监测单元感测隧道口有无异物，并将监测的异物状态信息传输至所述异物监测单元；\n[0009] 所述异物监测单元接收所述异物状态信息，并将所述异物状态信息转化为感测信号，进行存储以及处理。\n[0010] 其中较优地，所述异物监测单元由形变检测模块、主机模块、采集驱动模块以及继电器组合组成；\n[0011] 其中，形变检测模块一方面与现场监测单元的柔性光纤网相连，另一方面与主机模块相连接；采集驱动模块一方面受继电器组合模块的控制，另一方面与主机模块相连接。\n[0012] 其中较优地，所述异物监测单元为两组，即包括两组主机模块、两组形变检测模块、两组采集驱动模块；其中，\n[0013] 所述两组主机模块分别与所述两组形变检测模块、所述两组采集驱动模相连。\n[0014] 其中较优地，所述异物监测单元采用双机热备模式。\n[0015] 其中较优地，所述现场监测单元由光源和光纤传感模块组成；其中，光源实时发出光信号，光纤传感模块用于实时感测隧道口异物状态。\n[0016] 其中较优地，所述光纤传感模块为多个光纤传感器搭建的柔性光纤网。\n[0017] 其中较优地，所述现场监测单元为两组，采用双机热备模式。\n[0018] 本发明所提供的隧道异物监测系统免去了人工定期巡检，实现了对隧道异物的实时监测，同时相对于传统的刚性电网，更有利于铁路防灾安全监控系统的应用。该隧道异物监测系统可以实现主动防护功能，并且不受电磁干扰、精度高，可以实时在线工作。\n附图说明\n[0019] 图1为包括本隧道异物监测系统的铁路防灾安全监控系统的整体结构示意图；\n[0020] 图2为本发明所提供的隧道异物监测系统的结构示意图。\n具体实施方式\n[0021] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。\n[0022] 本发明所提供的隧道异物监测系统，主要应用于铁路领域的防灾安全监控系统中。该隧道异物监测系统监测作为铁路防灾安全监控系统的新型子系统，主要针对隧道口有无的异物落下的情况进行灾害防护。该隧道异物监测系统根据可以异物的情况，给予远程调度人员相应的报警信息，并使列车在未进入事故区域前停车，从而有效保障列车的安全运行。\n[0023] 如图1和图2所示，该隧道异物监测系统包括现场监测单元、异物监测单元。其中，现场监测单元将监测的异物状态传输至异物监测单元，异物监测单元将接收到的异物信息经过转化、处理、存储后发送到与防灾监控系统相连的监控终端。监控终端可以通过软件界面观察实时数据。应用本发明可以免去人工定期巡检，实现了隧道异物的实时监测。相对于传统的刚性电网监测，更有利于铁路防灾安全监控系统的应用，并具有主动防护功能。\n[0024] 如图1和图2所示，本发明中的现场监测单元由光源和光纤传感模块组成。其中，光源实时发出光信号，对于光源的选择没有具体的限定。光纤传感模块优选为多个光纤传感器搭建的柔性光纤网，用于实时感测隧道口异物状态，对异物可以起到主动防护作用。当隧道异物监测系统启动后，光源实时发出光信号，传输到柔性光纤网上。当有异物侵限时，柔性光纤网发生形变，并将异物信息以光信号形式传送至异物监测单元。根据光纤传感器的技术特点，该隧道异物监测系统具有抗电磁干扰、精度高、可实时在线工作等优点。\n[0025] 本发明中的异物监测单元由形变检测模块、主机模块、采集驱动模块以及继电器组合模块组成。其中，形变检测模块一方面与现场监测单元的柔性光纤网相连，另一方面与主机模块相连接。采集驱动模块一方面受继电器组合模块的，另一方面与主机模块相连接。\n形变检测模块用于实时测量柔性光纤的形变信息，将光信号转换为电信号，感知异物的重量等信息。主机模块用于异物信息存储与处理。\n[0026] 在本发明所提供的隧道异物监测系统中，为了提高系统可靠性，现场监测单元优选地采用2个光源分别对应2组柔性光纤网，相互作为备用，组成光纤传感模块的双机热备用系统。当一组光纤网发生故障时，可以由另一组光纤完成实时监测。异物监测单元优选也采用双机热备模式，其连接方式如图2所示。主机模块1、主机模块2同时分别与形变检测模块1、与形变检测模块2、采集驱动模块1、采集驱动模块2相连接。这样的连接方式可以保证实时接收处理光纤形变信息，大大提高了本隧道异物监测系统的可靠性。本发明采用的双机热备模式，主设备和备用设备在工作时是完全相互独立、互不干扰的，使得本隧道异物监测系统的可靠性以及感测的精确度有很大提高。\n[0027] 本发明所提供的隧道异物监测系统的工作过程如下：系统启动后，光源实时发出光信号，现场监测单元的柔性光纤网实时感测隧道口有无异物侵限。当异物侵入时柔性光纤网发生形变，异物监测单元的形变检测模块检测到的光信号发生变化，并将接收到的光信号转换为电信号后，将异物的质量等形变信息发送给主机模块。主机模块将数据存储后并加以处理后发送给远程监控终端。当异物质量不超过报警阈值时，柔性光纤网可以承受形变，异物监测单元将形变信息处理后，隧道异物监测系统向监控终端发出告警信息。当异物质量超过报警阈值（例如2000公斤）时，柔性光纤网形变超限或断裂，隧道异物监测系统向监控终端发出报警信息。该隧道异物监测系统可以做到不间断监测隧道口有无异物，同时实时将告警信息、报警信息上报路局中心，从而有效预防列车出轨等事故的发生。\n[0028] 需要说明的是，上述形变检测模块、主机模块、采集驱动模块均可以采用现有的成熟集成电路芯片实现，作为本领域技术人员都能掌握的常规技术，在此就不详细说明了。\n[0029] 上述实施例仅是为清楚说明本发明所做的举例，并非对本发明实施方式的限制。\n对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。