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申请/专利权人：中铁第四勘察设计院集团有限公司

摘要：本发明公开了一种光电结合的隧道防护门振动监测系统，包括系统主机平台1和振幅传感单元3，还包括若干个系统光电端机2，所述系统光电端机2并联后与所述系统主机平台1连接；所述振幅传感单元3设于防护门体6上，若干所述防护门体6上的振幅传感单元3并联后与其中一个所述系统光电端机2连接，实现对多个防护门的独立监测，且所述振幅传感单元3与所述系统光电端机2之间设有引导传输光纤4；所述振动传感单元3包括若干个间隔分散在防护门体6上的微结构光纤振动传感器，且所述若干微结构光纤振动传感器的末端均与一根所述引导传输光纤4连接，以实现对活塞风引起的门振动特性的探测。

主权项：1.一种光电结合的隧道防护门振动监测系统，包括系统主机平台1和振幅传感单元3，其特征在于，还包括若干个系统光电端机2，所述系统光电端机2并联后与所述系统主机平台1连接；所述振幅传感单元3设于防护门体6上，若干所述防护门体6上的振幅传感单元3并联后与其中一个所述系统光电端机2连接，实现对多个防护门的独立监测，且所述振幅传感单元3与所述系统光电端机2之间设有引导传输光纤4，实现远距离振动信号的传输；所述振幅传感单元3包括若干个间隔分散在防护门体6上的微结构光纤振动传感器，且所述若干微结构光纤振动传感器的末端均与一根所述引导传输光纤4连接，以实现对微震动的探测；所述微结构光纤振动传感器为一根微结构光纤振动传感器以等速螺旋绕线方式形成平面螺旋结构；还包括与所述系统主机平台1连接的监测分析系统管理器；监测分析系统管理器包括电子地图模块和报警管理模块;所述电子地图模块录入的信息包括各防护门的位置信息和对应防护门的振动信息。

全文数据：一种光电结合的隧道防护门振动监测系统技术领域本发明属于防护门监测技术领域，更具体地，涉及一种光电结合的隧道防护门振动监测系统。背景技术随着我国高速铁路的发展，铁路隧道越来越多，越来越长。铁路隧道设置洞室，洞室设置防护门，作为防火分隔措施将横通道、疏散通道与车行隧道相分隔。铁路隧道防护门设置在轨道旁，列车在隧道内运行通过时，由于列车截面积与隧道截面积之比较大，且隧道长度较长，列车运行速度快，列车会在隧道内产生较大侧向风压的“活塞效应”，会对隧道内存放的通信、信号、电力等设备产生破坏。铁路隧道防护门在防灾避难及对隧道内存放的设备的保护起到至关重要的作用。但防护门在使用过程中，长期承受火车运行时的大气压导致的振动，会出现松动和密封性能下降等问题，失去了原有的防护作用，极端情况下，隧道防护门松动脱落，还会造成严重的运行安全事故。现有技术中对防护门监测的研究主要侧重于防护门脱落的监测，如专利CN108122367A公开了一种防护门脱落报警系统，包括激光发射器、分布式光纤传感器、传输光纤、光信号处理模块和报警模块，其中分布式光纤传感器均匀分布在防护门板上，所述激光发射器、分布式光纤传感器、传输光纤和光信号处理模块依次连接形成完整的回路，所述光信号处理模块检测所述激光发射器发出的脉冲信号，所述光信号处理模块可反向发射脉冲信号对防护门上零部件脱落导致的光纤断点进行定位，所述光信号处理模块与所述报警模块连接。现有的监测系统存在问题如下：1振动检测的精度和灵敏度不高，同时信噪比和信号的保真率低；2现有的监测系统中的电学传感器需要通过光-电转换实现长距离感知信号的无损回传，成本较高。发明内容针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供本发明光电结合的隧道防护门振动监测系统，若干微结构光纤振动传感器设置在一扇防护门体上，若干防护门体的振动传感单元接入一个系统光电端机，若干光电端机接入系统主机平台，实现同时对多个防护门的独立有效监测；微结构光纤振动传感器作为门体振动波形的探测手段可提高传感信号的信噪比，提高振动探测灵敏度，若干振动传感器之间间隔设置，相邻的微结构光纤振动传感器之间产生的光学干涉感知效应，能够实现极高灵敏度的微震动探测。为了实现上述目的，本发明提供一种光电结合的隧道防护门振动监测系统，包括系统主机平台和振幅传感单元，还包括若干个系统光电端机，所述系统光电端机并联后与所述系统主机平台连接；所述振幅传感单元设于防护门体上，若干所述防护门体上的振幅传感单元并联后与其中一个所述系统光电端机连接，实现对多个防护门的独立监测，且所述振幅传感单元与所述系统光电端机之间设有引导传输光纤，实现远距离振动信号的传输；所述振动传感单元包括若干个间隔分散在防护门体上的微结构光纤振动传感器，且所述若干微结构光纤振动传感器的末端均与一根所述引导传输光纤连接，以实现对微震动的探测。进一步地，所述微结构光纤振动传感器为一根微结构光纤振动传感器以等速螺旋绕线方式形成平面螺旋结构。进一步地，所述平面螺旋结构中相邻两圈之间的间隔相同。进一步地，所述平面螺旋结构均平铺在所述防护门体上。进一步地，若干所述微结构光纤振动传感器均匀分布在防护门门扇骨架上。进一步地，还包括与所述系统主机平台连接的监测分析系统管理器。进一步地，所述系统光电端机的端部连接小于等于8个的所述振幅传感单元。进一步地，监测分析系统管理器包括电子地图模块和报警管理模块。进一步地，所述电子地图模块录入的信息包括各防护门的位置信息和对应防护门的振动信息。进一步地，还包括与所述系统主机平台相连的其他监控设备接入终端。总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1本发明光电结合的隧道防护门振动监测系统，若干微结构光纤振动传感器设置在一扇防护门体上，若干防护门体的振动传感单元接入一个系统光电端机，若干光电端机接入系统主机平台，实现同时对多个防护门的独立有效监测；微结构光纤振动传感器作为门体振动波形的探测手段可提高传感信号的信噪比，提高振动探测灵敏度，若干振动传感器之间间隔设置，相邻的微结构光纤振动传感器之间产生的光学干涉感知效应，能够实现极高灵敏度的微震动探测。2本发明光电结合的隧道防护门振动监测系统，引导传输光缆和微结构光纤振动传感单元均不需要任何供电，防潮耐腐蚀能力极强，可耐恶劣电磁环境；通过光学传感和光纤传输无缝融合的技术，无需进行光电转换，可便捷的实现长距离的感知信号无损回传。3本发明光电结合的隧道防护门振动监测系统，振动传感器为一根微结构光纤振动传感器以等速螺旋绕线方式形成平面螺旋结构，平面螺旋结构中相邻两圈之间的间隔相同，均匀间隔的等速螺旋缠绕方式能增加微震动信息的监测的平顺性和准确性，对门的振动或者移动行为进行精密光学感知，对防护门的微震动进行采集和回传，提高监测的灵敏度和精确度，从而实现对防护门异常状态智能识别和安全预警等。4本发明光电结合的隧道防护门振动监测系统，本发明还包括监测分析系统管理器，包括电子地图模块、报警管理模块，电子地图模块呈现防区位置信息，通过在地图上标注防区、传感器的位置，准确判断防护门异常的位置，报警管理模块的在时间小于2秒内响应，及时提醒。附图说明图1为本发明实施例中的光电结合的隧道防护门振动监测系统的结构示意图；图2为本发明实施例中振幅传感单元的结构示意图。在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-系统主机平台、2-系统光电端机、3-振幅传感单元、4-引导传输光纤、5-监测分析系统管理器、6-防护门体。具体实施方式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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。图1为本发明实施例中的光电结合的隧道防护门振动监测系统的结构示意图。如图1所示，光电结合的微结构光纤分布式声波传感隧道防护门振动监测系统包括系统主机平台1、系统光电端机2、振动传感单元4和引导传输光纤4，防护门体6上设有振幅传感单元3，振动传感单元3包括若干振动传感器，且振动传感器优选为微结构光纤振动传感器，微结构光纤振动传感器与其他光纤传感技术相比，传感信号的信噪比更高，提高振动监测的灵敏性。微结构光纤振动传感器均不需要任何供电，防潮耐腐蚀能力极强，可耐恶劣电磁环境；若干防护门上的振幅传感单元3与一个系统光电端机2连接，与同一个系统光电端机2连接的若干振幅传感单元3之间并联，实现同时对多个防护门的同时监测，且其中一个防护门上的振幅传感单元3出现故障时，不影响其他防护门上的振幅传感单元连接及传感，其他防护门的监测继续进行；进一步地，振幅传感单元3与系统光电端机2之间设置引导传输光纤4，通过引导传输光纤4将微结构光纤振动传感器感应到的防护门体6的振动信息传递给系统光电端机2，引导传输光纤4无需供电源，无需供电、耐恶劣电磁环境、可靠性高，且能够提供长达数十公里的连接和回传通道。光学传感和光纤传输无缝融合的技术，无需进行光电转换，可便捷的实现长距离的感知信号无损回传；系统光电端机2能够将振幅传感单元3传回的微震感信号进行无损还原、信号预分析并将信号反馈至系统主机平台1。优选地，系统光电端机2的端部连接小于等于8个的振幅传感单元3，以保证系统光电端机2能够快速无损地处理与其连接的防护门体的振动信息。系统主机平台1与若干个系统光电端机2相连，且若干个系统光电端机2之间并联，用于通过系统主机平台1接收若干个系统光电端机2的信息，从而接收与每个系统光电端机2端部连接的若干振幅传感单元反馈的防护门的微振动信息，实现对多个防护门的同时监测，且通过并联分接的形式实现有效的监测，防止出现干扰。优选地，系统光电端机2与系统主机平台1之间设有TCPIP网络或无线传输单元，以将系统光电端机2接收的振动信息上传给MC系统主机平台，进行数据分析、处理和智能识别。图2为本发明实施例中振幅传感单元的结构示意图。振动传感单元3包括若干振动传感器，且一扇防护门体6上的若干振动传感器末端一同连接在一根引导传输光纤4上，实现对门体上多处的振动信息的采集；其中，振动传感器均平铺在防护门体上，若干振动传感器在防护门体6门体上分散设置，均匀分布在门体的各处，通过分布在门体各处振动传感器实现对防护门体各处振动的感应和信息采集，与一根光纤缠绕门体的设置形式相比，分成若干振动传感器分散设置能够实现微小振动的监测，对振动监测的精度更高，对微振动探测灵敏度更高；且振动传感器均为微结构光纤振动传感器，且若干振动传感器之间间隔设置，相邻的微结构光纤振动传感器之间产生的光学干涉感知效应，能够实现极高灵敏度的微震动探测。优选地，振动传感器均匀分布在防护门门扇骨架上，通过对防护门的门扇骨的振动的监测更加准确的了解防护门的振动信息。优选地，振动传感器为一根微结构光纤振动传感器以等速螺旋绕线方式形成平面螺旋结构，平面螺旋结构中相邻两圈之间的间隔相同，均匀间隔的等速螺旋缠绕方式能增加微震动信息的监测的平顺性和准确性，对门的振动或者移动行为进行精密光学感知，对防护门的微震动进行采集和回传，提高监测的灵敏度和精确度，从而实现对防护门异常状态智能识别和安全预警等。进一步地，本发明还设有其他监控设备接入终端，其他设备如摄像头，温度传感器等设备，其他监控设备接入终端与系统主机平台1相连，可通过该终端一并输入系统主机平台进行数据分析处理。优选地，本发明还包括监测分析系统管理器，监测分析管路器与系统主机平台1连接，监测分析系统管理器包括电子地图模块、报警管理模块、视频联动模块和联网控制模块，电子地图模块呈现防区位置信息，通过在地图上标注防区、传感器的位置，准确判断防护门异常的位置。出现防护门异常信息后，系统主机平台1反馈给报警管理模块，报警管理模块的响应时间小于2秒，视频联动模块和联网控制模块支持多维度的灵敏度调节以适应不同安全等级。首先，系统光电端机2发出光信号，经过引导传输光纤4耦合进入安装在防护门上的由微结构光纤振动传感器构成的振幅传感单元3，振幅传感单元3实时在线探测防护门门体的运行状态，振幅监测传感信号通过引导传输光纤4进行信号回传，送至OE系统光电端机并由其中的光探测器转换成电信号，在AD数字化处理和网络IP编码，通过TCPIP网络或者无线传输的方式上传给系统主机平台1，进行数据分析、处理和智能识别，如果监测到防护门有松动、开启、脱落等异常状态，平台可即时报警并通知维护部门人员勘察处理，避免恶性事故发生。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种光电结合的隧道防护门振动监测系统，包括系统主机平台1和振幅传感单元3，其特征在于，还包括若干个系统光电端机2，所述系统光电端机2并联后与所述系统主机平台1连接；所述振幅传感单元3设于防护门体6上，若干所述防护门体6上的振幅传感单元3并联后与其中一个所述系统光电端机2连接，实现对多个防护门的独立监测，且所述振幅传感单元3与所述系统光电端机2之间设有引导传输光纤4，实现远距离振动信号的传输；所述振动传感单元3包括若干个间隔分散在防护门体6上的微结构光纤振动传感器，且所述若干微结构光纤振动传感器的末端均与一根所述引导传输光纤4连接，以实现对微震动的探测。2.根据权利要求1所述的一种光电结合的隧道防护门振动监测系统，其特征在于，所述微结构光纤振动传感器为一根微结构光纤振动传感器以等速螺旋绕线方式形成平面螺旋结构。3.根据权利要求2所述的一种光电结合的隧道防护门振动监测系统，其特征在于，所述平面螺旋结构中相邻两圈之间的间隔相同。4.根据权利要求2或3所述的一种光电结合的隧道防护门振动监测系统，其特征在于，所述平面螺旋结构均平铺在所述防护门体6上。5.根据权利要求1所述的一种光电结合的隧道防护门振动监测系统，其特征在于，若干所述微结构光纤振动传感器均匀分布在防护门门扇骨架上。6.根据权利要求1所述的一种光电结合的隧道防护门振动监测系统，其特征在于，还包括与所述系统主机平台1连接的监测分析系统管理器。7.根据权利要求1所述的一种光电结合的隧道防护门振动监测系统，其特征在于，所述系统光电端机2的端部连接小于等于8个的所述振幅传感单元3。8.根据权利要求1所述的一种光电结合的隧道防护门振动监测系统，其特征在于，监测分析系统管理器包括电子地图模块和报警管理模块。9.根据权利要求8所述的一种光电结合的隧道防护门振动监测系统，其特征在于，所述电子地图模块录入的信息包括各防护门的位置信息和对应防护门的振动信息。10.根据权利要求1所述的一种光电结合的隧道防护门振动监测系统，其特征在于，还包括与所述系统主机平台1相连的其他监控设备接入终端。

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