基于光纖光柵感知鐵路現(xiàn)場作業(yè)防護無人值守系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖光柵感知鐵路現(xiàn)場作業(yè)防護無人值守系統(tǒng)，適用于鐵路施工、光纖傳感等領域。
【背景技術】
[0002]鐵路施工是保障鐵路正常運行的重要條件，施工過程通常是和鐵路運輸同時進行，因此保障鐵路施工安全具有重要的現(xiàn)實意義。
[0003]目前，鐵路現(xiàn)場作業(yè)防護預警系統(tǒng)主要有如下方法:作業(yè)調(diào)度、人工瞭望和衛(wèi)星定位技術。鐵路運輸從時間上可以分為運輸通行期和作業(yè)施工期。對于簡單、集中的施工，可以安排在天窗內(nèi)進行；對于繁瑣的維修作業(yè)，天窗點時間難以滿足要求，就要利用列車間隔進行作業(yè)，這時施工的安全性要求更高，通常采用人工瞭望的方式解決。但是隨著高速鐵路的發(fā)展，列車運行速度不斷提高，這意味著列車的預警時間大大縮短，施工預警難度大大提高，極易導致現(xiàn)場意外危險情況的發(fā)生。衛(wèi)星定位技術實現(xiàn)對全局所有作業(yè)點的實時監(jiān)控，對現(xiàn)場安全作業(yè)情況進行有效監(jiān)督，確保作業(yè)安全。同時在現(xiàn)場作業(yè)安全監(jiān)控主機及防護分機之間建立相互監(jiān)控機制，系統(tǒng)任何一點出現(xiàn)故障，均嚴禁上道施工作業(yè)，并實時將防護及作業(yè)情況，包括作業(yè)地點、施工人員情況、上下道狀態(tài)和防護情況等上傳至監(jiān)控中心。但是采用衛(wèi)星技術的現(xiàn)場防護設備存在體積及質(zhì)量大，不便于攜帶，可用性差，無法實現(xiàn)產(chǎn)品化等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種光纖光柵感知鐵路現(xiàn)場作業(yè)防護無人值守系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的技術方案:
[0006]—種光纖光柵感知鐵路現(xiàn)場作業(yè)防護無人值守系統(tǒng)，該系統(tǒng)由測量模塊和接收模塊兩部分組成。測量模塊分為上行測量模塊和下行測量模塊，上行測量模塊和下行測量模塊的結構相同。測量模塊的激光源輸出端接相位調(diào)制器的輸入端，相位調(diào)制器的輸出端接光纖光柵的輸入端，振動信號施加在光纖光柵上，光纖光柵輸出端接光電探測器輸入端，光電探測器的輸出端接信號處理模塊的輸入端，信號處理模塊的輸出端接無線發(fā)射模塊的輸入端。接收模塊的無線接收模塊輸出端接信號處理模塊的輸入端，信號處理模塊的輸出端接顯示模塊和揚聲器。
[0007]首先將上行測量模塊和下行測量模塊分別布置在鐵路鋼軌的上行方向和下行方向5-6公里處，實時檢測鋼軌車輛的振動。光源發(fā)出的光經(jīng)相位調(diào)制器調(diào)制后入射到光纖光柵上，當沒有列車經(jīng)過時，光纖光柵的波長不會改變。當軌道上有列車經(jīng)過時，光電探測器就會檢測到光纖光柵波長發(fā)生變化。光信號經(jīng)過光電探測器后變成電信號，電信號經(jīng)過信號處理模塊處理送入無線發(fā)射模塊，無線發(fā)射模塊發(fā)射報警信號。無線接收模塊接收通過無線信號傳輸過來的報警信號，輸出到信號處理模塊，信號處理模塊輸出的信號通過顯示模塊顯示，并將音頻信號通過揚聲器傳送，從而通知施工現(xiàn)場有列車通過的信息。接收模塊放置在施工現(xiàn)場，通常由施工人員攜帶。一套設備中，可以配置多個接收模塊。
[0008]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提出的基于光纖光柵感知鐵路現(xiàn)場作業(yè)防護無人值守系統(tǒng)能夠定位來車的位置，基于光纖光柵的傳感技術，具有長距離監(jiān)控、低能源依賴性、高環(huán)境耐受性、抗電磁干擾、抗腐蝕等優(yōu)點，同時采用高頻無線信號傳輸數(shù)據(jù)的方式來實現(xiàn)對現(xiàn)場作業(yè)人員列車到來的預警，整個預警過程僅需要0.3秒。避免瞭望條件差的山區(qū)線路、曲線地段，出現(xiàn)防護員通知現(xiàn)場施工人員不夠及時避讓事故的發(fā)生。
【附圖說明】
[0009]圖1基于光纖光柵感知鐵路現(xiàn)場作業(yè)防護無人值守系統(tǒng)結構示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0011]實施例一，見圖1，一種光纖光柵感知鐵路現(xiàn)場作業(yè)防護無人值守系統(tǒng)，該系統(tǒng)由測量模塊和接收模塊兩部分組成，測量模塊的激光源I的輸出端接相位調(diào)制器2的輸入端，相位調(diào)制器2的輸出端接光纖光柵3的輸入端，振動信號施加在光纖光柵上，光纖光柵3輸出端接光電探測器4輸入端，光電探測器4的輸出端接信號處理模塊5的輸入端，信號處理模塊5的輸出端接無線發(fā)射模塊6的輸入端。接收模塊的無線接收模塊7的輸出端接信號處理模塊8的輸入端，信號處理模塊8的輸出端接顯不模塊9和揚聲器10。
[0012]首先將上行測量模塊和下行測量模塊分別布置在鐵路鋼軌的上行方向和下行方向5-6公里處，實時檢測鋼軌車輛的振動。光源發(fā)出的光經(jīng)相位調(diào)制器調(diào)制后入射到光纖光柵上，當沒有列車經(jīng)過時，光纖光柵的波長不會改變。當軌道上有列車經(jīng)過時，光電探測器就會檢測到光纖光柵波長發(fā)生變化。光電探測器檢測到的波長發(fā)生變化，光信號經(jīng)過光電探測器后變成電信號，再經(jīng)過信號處理模塊處理送入無線發(fā)射模塊，無線發(fā)射模塊發(fā)射報警信號。無線接收模塊接收通過無線信號傳輸過來的報警信號，輸出到信號處理模塊，信號處理模塊輸出的信號通過顯示模塊顯示，并將音頻信號通過揚聲器傳送，從而通知施工現(xiàn)場有列車通過的信息。
[0013]本實施例所述的光源為LED光源，光纖光柵的反射波長1550nm，反射率為30%，相位調(diào)制器的調(diào)制頻率為100HZ。無線傳輸采用Wifi網(wǎng)絡。
[0014]實施例二，見圖1，一種光纖光柵感知鐵路現(xiàn)場作業(yè)防護無人值守系統(tǒng)，該系統(tǒng)由測量模塊和接收模塊兩部分組成，測量模塊的激光源I的輸出端接相位調(diào)制器2的輸入端，相位調(diào)制器2的輸出端接光纖光柵3的輸入端，振動信號施加在光纖光柵上，光纖光柵3輸出端接光電探測器4輸入端，光電探測器4的輸出端接信號處理模塊5的輸入端，信號處理模塊5的輸出端接無線發(fā)射模塊6的輸入端。接收模塊的無線接收模塊7的輸出端接信號處理模塊8的輸入端，信號處理模塊8的輸出端接顯不模塊9和揚聲器10。
[0015]首先將上行測量模塊和下行測量模塊分別布置在鐵路鋼軌的上行方向和下行方向5-6公里處，實時檢測鋼軌車輛的振動。光源發(fā)出的光經(jīng)相位調(diào)制器調(diào)制后入射到光纖光柵上，當沒有列車經(jīng)過時，光纖光柵的波長不會改變。當軌道上有列車經(jīng)過時，光電探測器就會檢測到光纖光柵波長發(fā)生變化。光電探測器檢測到的波長發(fā)生變化，光信號經(jīng)過光電探測器后變成電信號，再經(jīng)過信號處理模塊處理送入無線發(fā)射模塊，無線發(fā)射模塊發(fā)射報警信號。無線接收模塊接收通過無線信號傳輸過來的報警信號，輸出到信號處理模塊，信號處理模塊輸出的信號通過顯示模塊顯示，并將音頻信號通過揚聲器傳送，從而通知施工現(xiàn)場有列車通過的信息。
[0016]本實施例所述的光源為ASE寬帶光源，光纖光柵的反射波長1500nm，反射率為60%，相位調(diào)制器的調(diào)制頻率為2000Hz。無線傳輸采用Zigbee網(wǎng)絡。
[0017]實施例三，見圖1，一種光纖光柵感知鐵路現(xiàn)場作業(yè)防護無人值守系統(tǒng)，該系統(tǒng)由測量模塊和接收模塊兩部分組成，測量模塊的激光源I的輸出端接相位調(diào)制器2的輸入端，相位調(diào)制器2的輸出端接光纖光柵3的輸入端，振動信號施加在光纖光柵上，光纖光柵3輸出端接光電探測器4輸入端，光電探測器4的輸出端接信號處理模塊5的輸入端，信號處理模塊5的輸出端接無線發(fā)射模塊6的輸入端。接收模塊的無線接收模塊7的輸出端接信號處理模塊8的輸入端，信號處理模塊8的輸出端接顯不模塊9和揚聲器10。
[0018]首先將上行測量模塊和下行測量模塊分別布置在鐵路鋼軌的上行方向和下行方向5-6公里處，實時檢測鋼軌車輛的振動。光源發(fā)出的光經(jīng)相位調(diào)制器調(diào)制后入射到光纖光柵上，當沒有列車經(jīng)過時，光纖光柵的波長不會改變。當軌道上有列車經(jīng)過時，光電探測器就會檢測到光纖光柵波長發(fā)生變化。光電探測器檢測到的波長發(fā)生變化，光信號經(jīng)過光電探測器后變成電信號，再經(jīng)過信號處理模塊處理送入無線發(fā)射模塊，無線發(fā)射模塊發(fā)射報警信號。無線接收模塊接收通過無線信號傳輸過來的報警信號，輸出到信號處理模塊，信號處理模塊輸出的信號通過顯示模塊顯示，并將音頻信號通過揚聲器傳送，從而通知施工現(xiàn)場有列車通過的信息。
[0019]本實施例所述的光源為LD光源，光纖光柵的反射波長1600nm，反射率為90%，，相位調(diào)制器的調(diào)制頻率為1000Hz。無線傳輸采用433Mhz網(wǎng)絡
[0020]本發(fā)明的光源可以使用C、L、0、E波段的多波長光源，光纖光柵反射波長可以根據(jù)實際適用情形選取，所使用的器件均為市售器件。上述內(nèi)容僅是對本發(fā)明較佳實施例的詳細說明，而本發(fā)明的保護范圍并不限于上述內(nèi)容，本領域的技術人員可以根據(jù)本方明的思想，對本發(fā)明進行各種變形和修飾，這些應屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于光纖光柵感知鐵路現(xiàn)場作業(yè)防護無人值守系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)由測量模塊和接收模塊兩部分組成，測量模塊的激光源(I)的輸出端接相位調(diào)制器(2)的輸入端，相位調(diào)制器(2)的輸出端接光纖光柵(3)的輸入端，振動信號施加在光纖光柵上，光纖光柵(3)輸出端接光電探測器(4)輸入端，光電探測器(4)的輸出端接信號處理模塊(5)的輸入端，信號處理模塊(5)的輸出端接無線發(fā)射模塊(6)的輸入端，接收模塊的無線接收模塊(7)的輸出端接信號處理模塊(8)的輸入端，信號處理模塊(8)的輸出端接顯示模塊(9)和揚聲器(10) ο
【專利摘要】一種基于光纖光柵感知鐵路現(xiàn)場作業(yè)防護無人值守系統(tǒng)，適用于鐵路施工、光纖傳感等領域。該系統(tǒng)由測量模塊和接收模塊兩部分組成，測量模塊的激光源(1)的輸出端接相位調(diào)制器(2)的輸入端，相位調(diào)制器(2)的輸出端接光纖光柵(3)的輸入端，振動信號施加在光纖光柵上，光纖光柵(3)輸出端接光電探測器(4)輸入端，光電探測器(4)的輸出端接信號處理模塊(5)的輸入端，信號處理模塊(5)的輸出端接無線發(fā)射模塊(6)的輸入端。接收模塊的無線接收模塊(7)的輸出端接信號處理模塊(8)的輸入端，信號處理模塊(8)的輸出端接顯示模塊(9)和揚聲器(10)。該系統(tǒng)采用光纖光柵傳感技術能夠精確定位來車的位置，具有低能源依賴性、抗電磁干擾、抗腐蝕等優(yōu)點。避免瞭望條件差的山區(qū)線路、曲線地段，出現(xiàn)防護員通知現(xiàn)場施工人員不夠及時避讓事故的發(fā)生。
【IPC分類】B61L23/06
【公開號】CN204845962
【申請?zhí)枴緾N201520442707
【發(fā)明人】寧提綱, 李超, 李晶, 鄭晶晶
【申請人】北京交通大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年6月25日