CN103132468A - 一种智能防护网 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能防护网，包括立柱和安置在立柱间的防护网，在防护网的顶端有拉索，拉索与立柱间安置有光纤传感装置，光纤传感装置包括壳体和光纤弯曲传感单元，在壳体上有开口，移动杆一端与位于壳体内的滑板连接，在壳体上和位于壳体外的移动杆上安装有连接装置，连接装置分别与立柱和拉索连接；光纤弯曲传感单元包括曲线形支架以及连续布设在曲线形支架的多个变形齿一和多个变形齿二，在两侧变形齿间夹持有信号光纤，在滑板与壳体内壁间还安置有与曲线形支架并联的辅助弹簧；信号光纤通过光缆与测试单元连接，测试单元与处理单元连接，处理单元与通讯报警单元连接。本发明精度高、抗电磁干扰、成本低的优点，适应实际工程环境。

Description

一种智能防护网

技术领域

本发明属于交通技术及土木、岩土工程技术领域，具体是涉及一种基于光纤传感技术的智能防护网。

背景技术

在铁路、公路沿线的地质灾害的监测预报是保证交通正常运行的基础，由于我国幅员广阔、地质条件复杂，滑坡、崩塌、滚石是主要的地质灾害形式，严重影响车辆的安全。在危岩滚石的防护方面，柔性防护网的应用愈来愈广泛。但柔性被动的防护网并不是很安全的，当滚石下落的能量超过防护网的承受能力时，滚石会突破防护网进入铁路或公路上，从而带来极大的威胁。所以需要在防护网上安装传感装置，监测防护网的状态，以便预警和及时处理。

传统的力值传感装置易受到电磁干扰，且使用寿命短、故障率高、稳定性差，不能适应野外环境条件。中国专利申请号201120126098.7《滚石柔性防护网用光纤光栅拉力传感装置》文中揭示了一种方案，采用的是基于光纤光栅的传感技术，具有抗电磁干扰等优点，但其监测设备昂贵，导致成本较高，限制了其在实际工程的使用范围。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种安置有基于新型微弯光纤传感器的力值监测装置的智能防护网，其具有精度高、抗电磁干扰、成本低的优点，适应实际工程环境。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种智能防护网，其特征在于：包括固定在地面上的立柱和安装在立柱之间的防护网，所述防护网的顶端设置有拉索，所述拉索上安装有光纤传感装置，所述光纤传感装置包括壳体、光纤弯曲传感单元和设置在壳体上的顶盖，所述壳体上设置有开口和与开口滑动配合的移动杆，所述移动杆的一端与位于壳体内的滑板连接，所述移动杆的另一端位于壳体外；所述壳体上安装有拉环，所述移动杆上设置有拉眼，所述拉环和拉眼均与拉索连接，所述拉索与立柱连接；所述光纤弯曲传感单元包括曲线形支架以及连续布设在曲线形支架上相对两侧的多个变形齿一和多个变形齿二，多个所述变形齿一和变形齿二呈交错对应布设且二者的头部之间形成供一个或多个信号光纤穿过的曲线型测试通道；所述滑板与壳体内壁间设置有与曲线形支架并联的辅助弹簧；所述信号光纤通过固定在立柱上的光缆连接测试单元，所述测试单元连接处理单元，所述处理单元连接通讯报警单元；所述处理单元、通讯报警单元和测试单元均与电源模块连接。

上述的一种智能防护网，其特征在于：所述移动杆上安置有防扭器。

上述的一种智能防护网，其特征在于：所述壳体的内壁上设置凹槽，所述滑板上设置有凸棱，所述凹槽和凸棱滑动配合。

上述的一种智能防护网，其特征在于：所述曲线形支架为曲线形壳体、弹簧、波纹管或柱体。

上述的一种智能防护网，其特征在于：所述电源模块为太阳能光伏发电装置、风力发电装置或太阳能光伏-风力发电组合装置。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、加工制作简便、投入成本低且使用方式灵活、灵敏度高。

2、通过采用基于光纤传感技术的力值监测装置可以提高测试精度，并具有良好的抗电磁干扰能力、耐腐蚀性，同时具有良好的抗震能力，适于实际工程环境条件。

3、其全封闭的光路检测系统，提高了光纤传感单元的稳定性、可靠性，增加了力值传感装置的安全性，并适于应用在易燃易爆的场所。

4、本发明采用的力值传感装置具有较大的动态范围，适应实际监测条件的要求，具有良好的应用前景。

综上所述，本发明结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且使用方式灵活、灵敏度高、监测动态范围大，实用价值高，并适于易燃易爆及强电磁干扰环境，适应实际监测条件的要求，具有广阔的应用前景。

下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为实施例1中光纤传感装置的结构示意图。

图3为实施例1中曲线形支架与光缆的连接关系示意图。

图4为实施例1中曲线形支架的结构示意图。

图5为实施例2中曲线形支架的结构示意图。

图6为实施例3中曲线形支架的结构示意图。

图7为图6中A处的局部放大结构示意图。

图8为实施例4中曲线形支架的结构示意图。

图9为图8的A-A剖视图。

附图标记说明：

1-光缆；        2-壳体；            3-顶盖；

4-处理单元；    4-1-变形齿一；      4-2-变形齿二；

5-测试单元；    6-曲线型测试通道；  7-拉眼；

8-拉环；        9-辅助弹簧；        10-移动杆；

12-滑板；       13-凸棱；           14-防扭器；

16-凹槽；       19-曲线型壳体；     20-通讯报警单元；

21-电源模块；   22-立柱；           23-光纤传感装置；

24-伸缩环；     25-拉索；           26-防护网；

30-地面；      33-信号光纤；    38-弹簧；

40-波纹管；    42-管壁；        36-柱体；

37-缝隙。

具体实施方式

实施例1

如图1、2、3、4所示的一种智能防护网，包括固定在地面30上的立柱22和安装在立柱22之间的防护网26，所述防护网26的顶端设置有拉索25，所述拉索25上安装有光纤传感装置23，所述光纤传感装置23包括壳体2、光纤弯曲传感单元6和设置在壳体2上的顶盖3，所述壳体2上设置有开口和与开口滑动配合的移动杆10，所述移动杆10的一端与位于壳体2内的滑板12连接，所述移动杆10的另一端位于壳体2外；所述壳体2上安装有拉环8，所述移动杆10上设置有拉眼7，所述拉环8和拉眼7均与拉索25连接，所述拉索25与立柱22连接；所述光纤弯曲传感单元6包括曲线形支架以及连续布设在曲线形支架上相对两侧的多个变形齿一4-1和多个变形齿二4-2，多个所述变形齿一4-1和变形齿二4-2呈交错对应布设且二者的头部之间形成供一个或多个信号光纤33穿过的曲线型测试通道6；所述滑板12与壳体2内壁间设置有与曲线形支架并联的辅助弹簧9；所述信号光纤33通过固定在立柱22上的光缆1连接测试单元5，所述测试单元5连接处理单元4，所述处理单元4连接通讯报警单元20；所述处理单元4、通讯报警单元20和测试单元5均与电源模块21连接。

本实施例中，所述移动杆10上安置有防扭器14。

本实施例中，所述壳体2的内壁上设置凹槽16，所述滑板12上设置有凸棱13，所述凹槽16和凸棱13滑动配合。

本实施例中，所述电源模块21为太阳能光伏发电装置、风力发电装置或太阳能光伏-风力发电组合装置。

本实施例中，通讯报警单元20通过光缆或无线电波发出报警信息。

本实施例中，曲线形支架为曲线型壳体19，多个变形齿一4-1和多个变形齿二4-2对应布设在曲线形壳体19的内壁上。

其监测过程是：当有落石被防护网26拦截时，防护网26由于冲击力的作用而被拉伸，则拉索25也会承受拉力，则光纤传感装置23中的移动杆10和壳体2会出现相对运动，固定于移动杆10上的滑板12也移动，从而使布设于曲线形壳体19内的变形齿一4-1与变形齿二4-2齿间的距离改变，变形齿一4-1与变形齿二4-2齿间的距离改变导致夹持于两者之间的信号光纤33的弯曲曲率变化，信号光纤33的弯曲曲率变化使传输于信号光纤33内的光信号功率变化，通过光缆1后测试单元5测得该变化信号并传递给处理单元4，处理单元4经计算得到曲线形壳体19的弯曲状态，从而得到移动杆10移动的距离，并进一步可计算出作用于移动杆10上的F力值的大小以及变化情况；当处理单元4计算的F力值超过预先设置门限值时，处理单元4控制通讯报警单元20发出告警信号，从而达到了智能监测的目的。

优选的，所述的拉索25上设置有伸缩环24，用于缓冲落石的冲击力。

优选的，所述的信号光纤33周围填充有阻水材料。如阻水油膏或阻水胶黏剂，防止水分子或其他杂质对信号光纤33的侵蚀，延长信号光纤33的使用寿命。

优选的，所述的信号光纤33可采用碳涂覆光纤、聚亚酰胺涂覆光纤、金属涂层信号光纤、细径光纤等特种光纤。

实施例2

如图5所示，本实施例与实施例1不同的是：所述曲线形支架为弹簧38，多个变形齿一4-1和多个变形齿二4-2对应布设在弹簧38中相邻两圈弹簧丝之间，且变形齿一4-1和变形齿二4-2相互交错布设。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例3

如图6和7所示，本实施例与实施例1不同的是：所述曲线形支架为波纹管40，变形齿一4-1和变形齿二4-2对应布设在波纹管40的管壁42上内凹处的相对两个侧面上，且变形齿一4-1和变形齿二4-2相互交错布设。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例4

如图8和9所示，本实施例与实施例1不同的是：所述曲线形支架为柱体36，在柱体36的侧壁上分布有缝隙37，在缝隙37的上下两侧布设有相互交错对应的变形齿一4-1和变形齿二4-2。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种智能防护网，其特征在于：包括固定在地面(30)上的立柱(22)和安装在立柱(22)之间的防护网(26)，所述防护网(26)的顶端设置有拉索(25)，所述拉索(25)上安装有光纤传感装置(23)，所述光纤传感装置(23)包括壳体(2)、光纤弯曲传感单元(6)和设置在壳体(2)上的顶盖(3)，所述壳体(2)上设置有开口和与开口滑动配合的移动杆(10)，所述移动杆(10)的一端与位于壳体(2)内的滑板(12)连接，所述移动杆(10)的另一端位于壳体(2)外；所述壳体(2)上安装有拉环(8)，所述移动杆(10)上设置有拉眼(7)，所述拉环(8)和拉眼(7)均与拉索(25)连接，所述拉索(25)与立柱(22)连接；所述光纤弯曲传感单元(6)包括曲线形支架以及连续布设在曲线形支架上相对两侧的多个变形齿一(4-1)和多个变形齿二(4-2)，多个所述变形齿一(4-1)和变形齿二(4-2)呈交错对应布设且二者的头部之间形成供一个或多个信号光纤(33)穿过的曲线型测试通道(6)；所述滑板(12)与壳体(2)内壁间设置有与曲线形支架并联的辅助弹簧(9)；所述信号光纤(33)通过固定在立柱(22)上的光缆(1)连接测试单元(5)，所述测试单元(5)连接处理单元(4)，所述处理单元(4)连接通讯报警单元(20)；所述处理单元(4)、通讯报警单元(20)和测试单元(5)均与电源模块(21)连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能防护网，其特征在于：所述移动杆(10)上安置有防扭器(14)。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能防护网，其特征在于：所述壳体(2)的内壁上设置凹槽(16)，所述滑板(12)上设置有凸棱(13)，所述凹槽(16)和凸棱(13)滑动配合。

4.根据权利要求1或2所述的一种智能防护网，其特征在于：所述曲线形支架为曲线形壳体、弹簧、波纹管或柱体。

5.根据权利要求1或2所述的一种智能防护网，其特征在于：所述电源模块(21)为太阳能光伏发电装置、风力发电装置或太阳能光伏-风力发电组合装置。

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