[发明专利]基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统及监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及道路交通监控技术领域，特别是涉及一种基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统及监测方法。

背景技术

为应对日益繁忙的交通状况，交警部门对道路进行检测，当前在交警部门使用的交通检测系统多采用地感线圈、视频等检测工具。然而，目前的检测系统存在一定的局限性，在监测内容上，仅能完成车辆速度和数量的检测，无法实现车辆轨迹、交通事故等的监测；在测试范围上，仅能对路口或路段中预先设置检测工具的某一固定位置进行检测，无法完成全路段实时连续检测。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，设计出基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统及监测方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统，包括多段光缆，埋设在被监测路段的路边，用于检测被监测路段的振动信号；多个DAS交通流量监控系统，用于接收振动信号并根据振动信号确定振源位置和振动强度，并将振源位置和振动强度信息传输给服务器，每个DAS交通流量监控系统均与多段光缆进行通信连接；服务器，用于对多个DAS交通流量监控系统的数据信息进行处理并传递给客户端；客户端，用于可视化显示被监测路段的振源位置和振动强度。

所述DAS交通流量监控系统包括脉冲发射器，用于发射光脉冲；调制解调器，光电探测器，用于接收从光缆的振源位置返回的背向散射信号，记录光脉冲和背向散射信号的相位、光脉冲入射光缆的时间、背向散射信号入射光电探测器的时间，并将光脉冲和背向散射信号的相位信息和时间信息传输给处理器；处理器，用于根据光脉冲与背向散射信号的相位差确定振源的振动强度，根据背向散射信号入射光电探测器的时间与光脉冲入射光缆的时间确定振源位置。

所述每段光缆检测路段的长度为45-50km。

所述光缆为一芯单模光纤，多根光缆纵向串联埋设。

一种基于分布式光纤传感器的交通状况监测方法，具体包括以下步骤：

步骤1：脉冲发射器向光缆发射光脉冲；

步骤2：光缆检测被监测路段的振动信号，振源位置的背向散射信号返回至光电探测器；

步骤3：光电探测器记录光脉冲和背向散射信号的相位、光脉冲入射光缆的时间、背向散射信号入射光电探测器的时间；

步骤4：处理器根据光脉冲入射光缆的时间和背向散射信号返回至光电探测器的时间计算振源的位置，根据光脉冲与背向散射信号的相位差确定振源的振动强度；

步骤5：客户端对连续时间范围内的连续振源位置及振源的振动强度进行可视化显示。

所述步骤1中向光缆发射光脉冲的具体步骤为：首先，脉冲发射器发射光脉冲，然后，调制解调器将光脉冲经光电探测器传输给光缆。

所述脉冲发射器每隔0.5ms发射一束光脉冲。

所述步骤4中计算振源位置的具体公式为：S=（t1- t0）*10⁸m/s，其中S为振源位置，t1为背向散射信号返回至光电探测器的时间，t0为光脉冲入射光缆的时间。

步骤5中所述连续时间范围内的连续振源位置构成的直线斜率为车辆的车速。

本发明的积极有益效果：

1、本发明能够对50Km长的路面进行监测，监测距离长，且能够对整个路段上连续时间范围内的连续振源位置进行检测，连续时间范围内的连续振源位置所构成的直线斜率即为在路段上行驶的车辆车速。

2、本发明能够根据光脉冲入射光缆的时间和背向散射信号返回至光电探测器的时间确定振源的位置，当客户端上显示的振源位置聚集在某一处时，则可判断该位置发生了交通异常事件，如交通事故或者拥堵等。

3、不同类型的机动车、非机动车对路面的振动强度是不同的，同一类型的机动车或非机动车对路面的振动强度是相同的，本发明可以检测机动车或非机动车在行驶过程中所引发的振源的振动强度，根据客户端显示器上所显示的不同振动强度的运行轨迹，可以得出同一类型的机动车或非机动车的数量。

附图说明

图1为本发明的系统原理框图。

图2为本发明的DAS交通流量监测系统的电路原理框图。

图3为本发明交通状况监测方法的流程图。

图4为光电探测器接收光脉冲的时刻图。

图5为车辆的运行轨迹图。

图中标号的具体含义为：1为光缆，2为 DAS交通流量监控系统，3为服务器，4为客户端，5为被监测路段，6为脉冲发射器，7为调制解调器，8为光电探测器，9为处理器。

具体实施方式