基于光纤传感的井盖监测系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及井盖检测，尤其涉及一种基于光纤传感的井盖监测系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着城市的发展，城市地埋井盖数量越来越多，井盖的存在方便了工作人员对于 地下污水管道的维护，便利了工作人员对地下管道拥堵的疏通。但随之也带来了一些不利 影响，由于井盖本身具有一定价值，易出现井盖被盗的情况，致使交通出现各种状况，以及 行人时常因井盖缺失而不慎落"井"的情况，给国家经济及公民的人生安全带来了极大的损 失。目前井盖丢失或破损事件多依赖于人工巡查和市民投诉，在发生井盖丢失后不能迅速 报警和采取有力措施，大大增加了行人或车辆陷入检查井的风险。因此现今提出了各种防 止井盖被盗以及对井盖开盖报警的措施。
[0003] 专利（CN 103778404 A)中涉及的智能井盖需要人员手持相关设备巡检发现故障 点，进行相应的经炜度定位。专利（CN 103778404 A、CN201210472719、CN201310368793、 CN201410014727、CN201410441597、CN201410778131、CN201410778472、CN201420419008)中 所涉及的井盖监测系统主要是电类传感器及无线通信设备实现组网及定位；但在实际井盖 的使用环境比较恶劣，例如温差大、油水汽等，现场供电难度较大、环境适应能力差，定期需 要人员进行相应的巡检维护成本高等问题；为解决上述问题，本发明提供一种基于光纤传 感的井盖监测系统，其是一种无源传感系统，具有组网容易、定位准确、少维护、环境适应能 力强等特点，具有很强的实际应用价值。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种具有较大的检测范围，定位精度较高，监测性能不受 外界环境因素的影响的基于光纤传感的井盖监测系统及方法。
[0005] 本发明提供了一种基于光纤传感的井盖监测系统，该检测系统包括：探测光纤、信 号解调分析设备、状态综合分析设备和图形界面显示设备；
[0006] 其中探测光纤包括多根光纤，每个井盖下方固定预设长度的光纤，每根光纤同时 监测多个井盖，多根光纤使多个井盖组成了井盖监测网络；
[0007] 信号解调分析设备与探测光纤连接，同时监测并解析多条光纤的探测曲线，检测 是否存在状态突变点，如果存在，则将突变点状态及信息存入数据库并输出给状态综合分 析设备；
[0008] 状态综合分析设备与信号解调分析设备连接，根据信号解调分析设备输出的突变 点状态及信息，统计井盖的历史状态，并进行综合分析后得到井盖的状态及位置信息；
[0009] 图形界面显示设备与信号分析设备连接，在图形界面上定位异常井盖状态的位置 信息及状态。
[0010] 本发明所述的系统中，状态综合分析设备在根据信号解调分析设备输出的突变点 状态及信息，统计井盖的历史状态时，如果一段时间内井盖状态连续出现多次相同的状态， 则确认井盖状态发生了变化。
[0011] 本发明所述的系统中，如果井盖状态发生了改变，图形界面显示设备还生成告警 通知，以告知相应的管理人员进行处理。
[0012] 本发明所述的系统中，信号解调分析设备具体用于连续监测一段时间并进行累积 平均，去除信号解调设备本身引入的随机噪声，将此光纤探测曲线作为探测的基准曲线P0， 当井盖的状态发生变化时，再连续探测一段时间光纤探测曲线，然后对光纤探测曲线进行 累积平均，得到监测曲线Pl ;对比监测曲线Pl和基准曲线P0,计算Pi = Pl-PO ;之后，对Pi 进行微分运算得到Pi';再根据微分结果判断是否存在状态突变点。
[0013] 本发明还提供了一种基于光纤传感的井盖监测方法，包括以下步骤：
[0014] 通过探测光纤将多个井盖组成井盖监测网络，探测光纤包括多根光纤，每个井盖 下方固定预设长度的光纤，每根光纤同时监测多个井盖；
[0015] 监测并解析多条光纤的探测曲线，检测是否存在状态突变点，则将突变点状态及 信息存入数据库并输出；
[0016] 根据输出的突变点状态及信息，统计井盖的历史状态，并进行综合分析得到井盖 的状态及位置信息；
[0017] 在图形界面上定位异常井盖状态的位置信息及状态。
[0018] 本发明所述的方法中，在根据信号解调分析设备输出的突变点状态及信息，统计 井盖的历史状态时，如果一段时间内井盖状态连续出现多次相同的状态，则确认井盖状态 发生了变化。
[0019] 本发明所述的方法中，还包括步骤：
[0020] 如果井盖状态发生了改变，图形界面显示设备还生成告警通知，以告知相应的管 理人员进行处理。
[0021] 本发明所述的方法中，步骤"检测是否存在状态突变点"具体为：
[0022] 连续监测一段时间并进行累积平均，去除信号解调设备本身引入的随机噪声，将 此光纤探测曲线作为探测的基准曲线PO ;
[0023] 当井盖的状态发生变化时，再连续探测一段时间光纤探测曲线，然后对光纤探测 曲线进行累积平均，得到监测曲线Pl ;
[0024] 对比监测曲线Pl和基准曲线P0,计算Pi = Pl-PO ;
[0025] 对Pi进行微分运算得到Pi ';
[0026] 根据微分结果判断井盖状态是否存在状态突变点。
[0027] 本发明产生的有益效果是：本发明通过探测光纤使多个井盖组成井盖监测网络， 其是一种无源传感系统，具有组网容易，检测范围大，少维护、环境适应能力强等特点。通过 信号解调分析设备解析多条光纤的探测曲线，检测是否存在状态突变点，再根据突变点状 态及信息进行综合分析得到井盖的状态及位置信息，并通过图形界面显示，实现精度较高 的定位，且监测性能不受外界环境因素的影响，具有很强的实际应用价值。
【附图说明】
[0028] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0029] 图1为本发明实施例基于光纤传感的井盖监测系统结构示意图；
[0030] 图2为本发明实施例的图形界面显示设备的显示界面；
[0031] 图3为本发明实施例基于光纤传感的井盖监测方法流程图；
[0032] 图4为本发明实施例正常状态光纤探测曲线；
[0033] 图5为本发明实施例状态改变时光纤探测曲线；
[0034] 图6为本发明实施例的差分曲线。
【具体实施方式】
[0035] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0036] 本发明的基于光纤传感的井盖监测系统，基于光时域反射技术，具有较大的检测 范围，定位精度较高，监测性能不受外界环境因素的影响。
[0037] 本发明实施例的监测井盖的遍布范围可以达到240km，其监测的精度可达到 I. 5m ;其系统构架如图1所示，本发明实施例的井盖监测系统主要包括探测光纤、信号解调 分析设备、状态综合分析设备和图形界面显示设备，其中光纤固定于井盖下，每个井盖