[发明专利]一种基于光纤的振动侦听辅助救援系统

说明书

本发明公开了一种基于光纤振动的音频还原辅助救援系统，属于安全生产及事故救援技术领域，解决了现有技术对电力系统的依赖性以及防干扰能力差，救援定位偏差大等问题。本系统的原理是：以光纤作为传感器，脉冲光源向光纤中打出脉冲光，同时设备在脉冲光入射端检测背向瑞利散射光，对回光强度信息进行分析。光纤背向瑞利散射规律性极强，在光纤没有振动情况下，返回的背向瑞利散射强度基本固定。井下人员活动或讲话所造成的轻微振动信息通过光纤回传到地面，分析系统根据收到这个异常值的时间来确定振动发生位置并且进行音频还原，使得救援指挥中心及时了解待救人员确切位置及状况信息，为精准救援提供了可靠的信息保障。

技术领域

本发明涉及光纤振动监测、光纤传感、音频还原、安全生产及事故救援技术领域。

背景技术

煤炭是我国的主要能源之一，而煤炭的开采主要是以地下开采为主，地下矿井生产作业环境复杂，生产过程中的安全隐患较多，经常受到顶板、瓦斯、机电、爆炸、水灾、火灾、塌方等灾害造成人员伤亡。如何在事故发生后确定被困人员的位置以及现状成为了救援的首要任务。随着科学技术的不断发展，现有对于被困人员的定位技术通信方式有蓝牙技术、红外技术、超宽频技术、WIFI技术、ZigBee技术等。而此类的定位技术存在有盲区、故障率高、设备易腐蚀、尤其是设备对电力的依赖，无电的情况下无法使用等问题。

随着光纤技术的发展，使得光纤在很多领域中得到应用。其中，光纤传感是以光作为被测敏感信息的传输途径，以光纤作为传递被测敏感信息的介质，当光纤所处环境中有振动或者声音引起光纤振动时，光纤中传输光的部分特性就会改变，模块对信号进行采集，判断光纤振动信号产生的瑞利散射回光，进而可以分析出发生振动位置对应的振动信息以及还原出音频信息。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的问题，提出了一种基于光纤振动的音频还原辅助救援系统，包括：上位机数据分析系统获取到经过下位机数据采集分析系统初步分析计算的数字信号进行分析，并由客户端显示系统将分析结果展示，即可显示定位和音频信息。

其中，上述的下位机数据采集分析系统初步分析计算的数字信号是经过数字信号处理（DSP）模块将数字信号进行浮点运算得到的，其中数字信号由模数转换（ADC）模块将模拟信号转换而来。

其中，上述的模拟信号，由光电转换（APD）模块将光信号转换而来。其中APD与监测光纤相连，光纤振动产生的瑞利散射会使APD内形成具有一定规律的电信号，由此达到光电信号的转变。

其中，光波进入APD前还需要利用滤波高斯线性滤波器对所述光纤电信号进行滤波，小波消噪去除噪声波等产生的无用波。

其中，上述的光纤是作为本系统的信号传输介质，可安装在井下管道的墙壁上，当有声音或者振动时会导致光纤振动，本系统利用其中的瑞利散射作为信号的传输进行分析。

其中，上述的光纤入口安装一个激光器向光纤中发射光波，每当有外界声音或振动导致光纤振动，从而引起光纤中折射率发生变化，背向瑞利散射的相位随之发生变化，这些携带外界振动信息进入APD处理。

上述方案，利用光纤作为系统的信号传输介质，采用瑞利散射对振动或声音引起的光纤振动进行检测，对光纤电信号进行还原能够得到该光纤的井下振动或声音产生的振动信号和音频信号。而且光纤为无源设备，不受环境影响或损坏，可以提高声音和振动监测的可靠性和稳定性。利用反射的瑞利散射信号在光纤中传输的特性，又可实现长距离监听。同时，本辅助救援系统便于维护，成本低，可实时侦测定位。

附图说明

图1是光纤振动的音频还原辅助救援系统结构图；

图2是通信基站网络结构示意图；

图3是音频技术处理流程图。

具体实施方式