[发明专利]一种基于光纤振动传感的地铁振动在线监测系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于光纤传感的地铁振动在线监测系统及方法，所述监测系统包括数据采集子系统、数据通信子系统、数据分析子系统、预警报警子系统；通过监测系统实时在线采集地铁振动数据，并结合地铁现状条件对采集的地铁振动数据信息进行分析处理，实现预警和报警等；基于物联网技术实现地铁运营安全在线监测，具有结构简单、成本低、节省人力、数据采集全面、效率高、人性化、智能化等优点。

技术领域

本发明涉及一种地铁安全监测领域，具体涉及一种基于光纤振动传感的地铁振动在线监测系统及方法。

背景技术

近年来，由于我国城市化进程发展迅速，城市轨道交通正逐渐成为人们市区出行的主要方式。在享受其快捷、舒适、运量大、污染少等一系列优点的同时，因地铁的建设和运营也引发了一系列问题，严重困扰了城市居民的正常生产和生活。城市轨道交通振动的危害可能造成的不利影响主要有:(1)机车和客车的平稳性降低，影响舒适度，直接影响列车内的驾驶人员和乘客；(2)过大的振动加速度会造成轨道部件，尤其是钢轨和道床的提前损伤，甚至破坏；(3)钢轨的高频振动产生了地铁噪声；(4)过大的振动会影响贴近地铁隧道或直接建在地铁隧道上面的建筑物的使用；(5)某些地段，振动可能使隧道周围的软弱地层(如饱和砂土或粉土)产生液化，严重的地方可能威胁到地铁列车的运行安全，乃至人们的生命安全；(6)振动对建筑物的影响，轻微的会出现墙皮剥落、墙壁龟裂、地板裂缝，严重则导致基础变形或下沉。像地铁的运行是一个长期的、每天均持续很长时间的过程，即使不足以在短时间内对建筑物产生明显的影响，长期积累之后，对建筑物的疲劳损伤、安全性能下降等方面的结果如何，都需要进行较为准确的评估。

目前，地铁振动测试主要采用电学类加速度传感器，这类传感器虽具有动态范围大和工作频带宽等优点，但在地铁振动监测领域具有一定的局限性：

(1)电学加速度传感器和解调设备属于电子设备，现场需要供电，会给地铁自身运行系统带来电磁干扰，会导致地铁设备误动作，具有一定的安全隐患。

(2)电学类传感器系统，信号传输距离短，组网能力差，无法实现长距离的传感监测网络。

(3)长期稳定性差，长期振动的地铁环境对电学类传感器的长期可靠性要求高，无法实现长期在线或无线监测。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于光纤传感的地铁隧道振动在线监测系统及方法，通过基于光纤加速度计的矢量水听器阵列，对地铁振动信息的实时、在线监测，并自动进行数据存储、分析和评估，实现地铁隧道振动在线监测和安全评估，有效保障地铁隧道的安全运营。

为了达到上述目的，本发明提出一种基于光纤振动传感的地铁振动在线监测系统，包括：

(1)数据采集子系统：实时在线采集地铁振动数据信息；

(2)数据分析子系统：对采集的地铁振动数据信息进行收集、分析和状态评估；

(3)数据通信子系统：对采集的地铁振动数据信息进行传输，并将评估结果传递给预警报警子系统；

(4)预警报警子系统：根据评估结果进行预警、报警，并自动生成处理方案。

优选的，所述数据采集子系统包括光纤振动传感器阵列和光纤振动解调模块。

优选的，所述数据分析子系统包括数据存储模块、数据分析模块和评估判决模块。

优选的，所述数据通信子系统包括上行传输模块和下行传输模块；所述数据采集子系统与所述数据分析子系统通过所述下行传输模块连通，所述数据分析子系统与所述预警报警子系统通过所述上行传输模块连通。

优选的，所述预警报警子系统包括预警模块、报警模块。