基于无芯光纤感知铁路现场作业防护无人值守系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无芯光纤感知铁路现场作业防护无人值守系统，适用于铁路施工、光纤传感等领域。
【背景技术】
[0002]铁路施工是保障铁路正常运行的重要条件，施工过程通常是和铁路运输同时进行，因此保障铁路施工安全具有重要的现实意义。
[0003]目前，铁路现场作业防护预警系统主要有如下方法:作业调度、人工瞭望和卫星定位技术。铁路运输从时间上可以分为运输通行期和作业施工期。对于简单、集中的施工，可以安排在天窗内进行；对于繁琐的维修作业，天窗点时间难以满足要求，就要利用列车间隔进行作业，这时施工的安全性要求更高，通常采用人工瞭望的方式解决。但是随着高速铁路的发展，列车运行速度不断提高，这意味着列车的预警时间大大缩短，施工预警难度大大提高，极易导致现场意外危险情况的发生。卫星定位技术实现对全局所有作业点的实时监控，对现场安全作业情况进行有效监督，确保作业安全。同时在现场作业安全监控主机及防护分机之间建立相互监控机制，系统任何一点出现故障，均严禁上道施工作业，并实时将防护及作业情况，包括作业地点、施工人员情况、上下道状态和防护情况等上传至监控中心。但是采用卫星技术的现场防护设备存在体积及质量大，不便于携带，可用性差，无法实现产品化等缺点。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种无芯光纤感知铁路现场作业防护无人值守系统。
[0005]本发明的技术方案:
[0006]一种无芯光纤感知铁路现场作业防护无人值守系统，该系统由测量模块和接收模块两部分组成。测量模块分为上行测量模块和下行测量模块，上行测量模块和下行测量模块的结构相同。测量模块的激光源输出端接相位调制器的输入端，相位调制器的输出端接无芯光纤的输入端，振动信号施加在无芯光纤上，无芯光纤输出端接光电探测器输入端，光电探测器的输出端接信号处理模块的输入端，信号处理模块的输出端接无线发射模块的输入端。接收模块的无线接收模块输出端接信号处理模块的输入端，信号处理模块的输出端接显示模块和扬声器。
[0007]首先将上行测量模块和下行测量模块分别布置在铁路钢轨的上行方向和下行方向5-6公里处，实时检测钢轨车辆的振动。光源发出的光经相位调制器调制后入射到无芯光纤上，当没有列车经过时，多模干涉的波长不会改变。当轨道上有列车经过时，光电探测器就会检测到多模干涉的波长发生变化。光信号经过光电探测器后变成电信号，电信号经过信号处理模块处理送入无线发射模块，无线发射模块发射报警信号。无线接收模块接收通过无线信号传输过来的报警信号，输出到信号处理模块，信号处理模块输出的信号通过显示模块显示，并将音频信号通过扬声器传送，从而通知施工现场有列车通过的信息。接收模块放置在施工现场，通常由施工人员携带。一套设备中，可以配置多个接收模块。
[0008]本发明的有益效果:本发明提出的基于无芯光纤感知铁路现场作业防护无人值守系统能够定位来车的位置，基于无芯光纤感知技术，具有长距离监控、低能源依赖性、高环境耐受性、抗电磁干扰、抗腐蚀等优点，同时采用高频无线信号传输数据的方式来实现对现场作业人员列车到来的预警，整个预警过程仅需要0.3秒。避免瞭望条件差的山区线路、曲线地段，出现防护员通知现场施工人员不够及时避让事故的发生。
【附图说明】
[0009]图1基于无芯光纤感知铁路现场作业防护无人值守系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0011]实施例一，见图1，一种无芯光纤感知铁路现场作业防护无人值守系统，该系统由测量模块和接收模块两部分组成，测量模块的激光源I的输出端接相位调制器2的输入端，相位调制器2的输出端接无芯光纤3的输入端，振动信号施加在无芯光纤，无芯光纤3输出端接光电探测器4输入端，光电探测器4的输出端接信号处理模块5的输入端，信号处理模块5的输出端接无线发射模块6的输入端。接收模块的无线接收模块7的输出端接信号处理模块8的输入端，信号处理模块8的输出端接显不模块9和扬声器10。
[0012]首先将上行测量模块和下行测量模块分别布置在铁路钢轨的上行方向和下行方向5-6公里处，实时检测钢轨车辆的振动。光源发出的光经相位调制器调制后入射到无芯光纤上，当没有列车经过时，多模干涉的波长不会改变。当轨道上有列车经过时，光电探测器就会检测到多模干涉的波长发生变化。光电探测器检测到的波长发生变化，光信号经过光电探测器后变成电信号，再经过信号处理模块处理后送入无线发射模块，无线发射模块发射报警信号。无线接收模块接收通过无线信号传输过来的报警信号，输出到信号处理模块，信号处理模块输出的信号通过显示模块显示，并将音频信号通过扬声器传送，从而通知施工现场有列车通过的信息。
[0013]本实施例所述的光源为LED光源，无芯光纤长度为1cm，无芯光纤芯径为60 μ m，相位调制器的调制频率为100Hz。无线传输采用Wifi网络。
[0014]实施例二，见图1，一种无芯光纤感知铁路现场作业防护无人值守系统，该系统由测量模块和接收模块两部分组成，测量模块的激光源I的输出端接相位调制器2的输入端，相位调制器2的输出端接无芯光纤3的输入端，振动信号施加在无芯光纤，无芯光纤3输出端接光电探测器4输入端，光电探测器4的输出端接信号处理模块5的输入端，信号处理模块5的输出端接无线发射模块6的输入端。接收模块的无线接收模块7的输出端接信号处理模块8的输入端，信号处理模块8的输出端接显不模块9和扬声器10。
[0015]首先将上行测量模块和下行测量模块分别布置在铁路钢轨的上行方向和下行方向5-6公里处，实时检测钢轨车辆的振动。光源发出的光经相位调制器调制后入射到无芯光纤上，当没有列车经过时，多模干涉的波长不会改变。当轨道上有列车经过时，光电探测器就会检测到多模干涉的波长发生变化。光电探测器检测到的波长发生变化，光信号经过光电探测器后变成电信号，再经过信号处理模块处理后送入无线发射模块，无线发射模块发射报警信号。无线接收模块接收通过无线信号传输过来的报警信号，输出到信号处理模块，信号处理模块输出的信号通过显示模块显示，并将音频信号通过扬声器传送，从而通知施工现场有列车通过的信息。
[0016]本实施例所述的光源为ASE宽带光源，无芯光纤长度为3cm，无芯光纤芯径为80 μm，相位调制器的调制频率为2000Hz。无线传输采用Zigbee网络。
[0017]实施例三，见图1，一种无芯光纤感知铁路现场作业防护无人值守系统，该系统由测量模块和接收模块两部分组成，测量模块的激光源I的输出端接相位调制器2的输入端，相位调制器2的输出端接无芯光纤3的输入端，振动信号施加在无芯光纤，无芯光纤3输出端接光电探测器4输入端，光电探测器4的输出端接信号处理模块5的输入端，信号处理模块5的输出端接无线发射模块6的输入端。接收模块的无线接收模块7的输出端接信号处理模块8的输入端，信号处理模块8的输出端接显不模块9和扬声器10。
[0018]首先将上行测量模块和下行测量模块分别布置在铁路钢轨的上行方向和下行方向5-6公里处，实时检测钢轨车辆的振动。光源发出的光经相位调制器调制后入射到无芯光纤上，当没有列车经过时，多模干涉的波长不会改变。当轨道上有列车经过时，光电探测器就会检测到多模干涉的波长发生变化。光电探测器检测到的波长发生变化，光信号经过光电探测器后变成电信号，再经过信号处理模块处理后送入无线发射模块，无线发射模块发射报警信号。无线接收模块接收通过无线信号传输过来的报警信号，输出到信号处理模块，信号处理模块输出的信号通过显示模块显示，并将音频信号通过扬声器传送，从而通知施工现场有列车通过的信息。
[0019]本实施例所述的光源为LD光源，无芯光纤长度为5cm，无芯光纤芯径为125 μ m，相位调制器的调制频率为1000Hz。无线传输采用433Mhz网络
[0020]本发明的光源可以使用C、L、0、E波段的多波长光源，无芯光纤长度可以根据实际适用情形选取，所使用的器件均为市售器件。上述内容仅是对本发明较佳实施例的详细说明，而本发明的保护范围并不限于上述内容，本领域的技术人员可以根据本方明的思想，对本发明进行各种变形和修饰，这些应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于无芯光纤感知铁路现场作业防护无人值守系统，其特征在于:该系统由测量模块和接收模块两部分组成，测量模块的激光源(I)的输出端接相位调制器(2)的输入端，相位调制器⑵的输出端接无芯光纤(3)的输入端，振动信号施加在无芯光纤上，无芯光纤(3)输出端接光电探测器(4)输入端，光电探测器(4)的输出端接信号处理模块(5)的输入端，信号处理模块(5)的输出端接无线发射模块(6)的输入端，接收模块的无线接收模块(7)的输出端接信号处理模块(8)的输入端，信号处理模块(8)的输出端接显示模块(9)和扬声器(10) ο
【专利摘要】一种基于无芯光纤感知铁路现场作业防护无人值守系统，适用于铁路施工、光纤传感等领域。该系统由测量模块和接收模块两部分组成，测量模块的激光源(1)的输出端接相位调制器(2)的输入端，相位调制器(2)的输出端接无芯光纤(3)的输入端，振动信号施加在无芯光纤上，无芯光纤(3)输出端接光电探测器(4)输入端，光电探测器(4)的输出端接信号处理模块(5)的输入端，信号处理模块(5)的输出端接无线发射模块(6)的输入端。接收模块的无线接收模块(7)的输出端接信号处理模块(8)的输入端，信号处理模块(8)的输出端接显示模块(9)和扬声器(10)。该系统采用无芯光纤感知技术能够精确定位来车的位置，具有低能源依赖性、抗电磁干扰、抗腐蚀等优点。避免瞭望条件差的山区线路、曲线地段，出现防护员通知现场施工人员不够及时避让事故的发生。
【IPC分类】B61L23/06
【公开号】CN104960552
【申请号】CN201510357666
【发明人】宁提纲, 李超, 李晶, 马绍朔, 张传彪, 袁瑾
【申请人】北京交通大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月25日