CN106600979A - 基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统及监测方法 - Google Patents

基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统及监测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106600979A
CN106600979A CN201611183016.6A CN201611183016A CN106600979A CN 106600979 A CN106600979 A CN 106600979A CN 201611183016 A CN201611183016 A CN 201611183016A CN 106600979 A CN106600979 A CN 106600979A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical cable
vibration source
vibration
time
light pulse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611183016.6A
Other languages
English (en)
Inventor
竺科南
菅云峰
周军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Zhongdian Intelligent Technology Co Ltd
Original Assignee
Zhejiang Zhongdian Intelligent Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Zhongdian Intelligent Technology Co Ltd filed Critical Zhejiang Zhongdian Intelligent Technology Co Ltd
Priority to CN201611183016.6A priority Critical patent/CN106600979A/zh
Publication of CN106600979A publication Critical patent/CN106600979A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/04—Detecting movement of traffic to be counted or controlled using optical or ultrasonic detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • G01H9/004—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统及监测方法，包括多段光缆、多个DAS交通流量监控系统、服务器、客户端，通过利用光纤本身的传感功能来检测路面的振动信号,DAS交通流量监控系统根据接收到的振动信号确定振源的振动位置以及振动强度，然后将振动强度和振动位置在客户端进行可视化显示。本发明能够对50Km长的路面进行监测，监测距离长，且能够对整个路段上连续时间范围内的连续振源位置进行检测，同时可以检测机动车或非机动车的不同振动强度，得出同一类型的机动车或非机动车的数量。

Description

基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统及监测方法
技术领域
本发明涉及道路交通监控技术领域，特别是涉及一种基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统及监测方法。
背景技术
为应对日益繁忙的交通状况，交警部门对道路进行检测，当前在交警部门使用的交通检测系统多采用地感线圈、视频等检测工具。然而，目前的检测系统存在一定的局限性，在监测内容上，仅能完成车辆速度和数量的检测，无法实现车辆轨迹、交通事故等的监测；在测试范围上，仅能对路口或路段中预先设置检测工具的某一固定位置进行检测，无法完成全路段实时连续检测。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，设计出基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统及监测方法。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统，包括多段光缆，埋设在被监测路段的路边，用于检测被监测路段的振动信号；多个DAS交通流量监控系统，用于接收振动信号并根据振动信号确定振源位置和振动强度，并将振源位置和振动强度信息传输给服务器，每个DAS交通流量监控系统均与多段光缆进行通信连接；服务器，用于对多个DAS交通流量监控系统的数据信息进行处理并传递给客户端；客户端，用于可视化显示被监测路段的振源位置和振动强度。
所述DAS交通流量监控系统包括脉冲发射器，用于发射光脉冲；调制解调器，光电探测器，用于接收从光缆的振源位置返回的背向散射信号，记录光脉冲和背向散射信号的相位、光脉冲入射光缆的时间、背向散射信号入射光电探测器的时间，并将光脉冲和背向散射信号的相位信息和时间信息传输给处理器；处理器，用于根据光脉冲与背向散射信号的相位差确定振源的振动强度，根据背向散射信号入射光电探测器的时间与光脉冲入射光缆的时间确定振源位置。
所述每段光缆检测路段的长度为45-50km。
所述光缆为一芯单模光纤，多根光缆纵向串联埋设。
一种基于分布式光纤传感器的交通状况监测方法，具体包括以下步骤：
步骤1：脉冲发射器向光缆发射光脉冲；
步骤2：光缆检测被监测路段的振动信号，振源位置的背向散射信号返回至光电探测器；
步骤3：光电探测器记录光脉冲和背向散射信号的相位、光脉冲入射光缆的时间、背向散射信号入射光电探测器的时间；
步骤4：处理器根据光脉冲入射光缆的时间和背向散射信号返回至光电探测器的时间计算振源的位置，根据光脉冲与背向散射信号的相位差确定振源的振动强度；
步骤5：客户端对连续时间范围内的连续振源位置及振源的振动强度进行可视化显示。
所述步骤1中向光缆发射光脉冲的具体步骤为：首先，脉冲发射器发射光脉冲，然后，调制解调器将光脉冲经光电探测器传输给光缆。
所述脉冲发射器每隔0.5ms发射一束光脉冲。
所述步骤4中计算振源位置的具体公式为：S=（t1- t0）*108m/s，其中S为振源位置，t1为背向散射信号返回至光电探测器的时间，t0为光脉冲入射光缆的时间。
步骤5中所述连续时间范围内的连续振源位置构成的直线斜率为车辆的车速。
本发明的积极有益效果：
1、本发明能够对50Km长的路面进行监测，监测距离长，且能够对整个路段上连续时间范围内的连续振源位置进行检测，连续时间范围内的连续振源位置所构成的直线斜率即为在路段上行驶的车辆车速。
2、本发明能够根据光脉冲入射光缆的时间和背向散射信号返回至光电探测器的时间确定振源的位置，当客户端上显示的振源位置聚集在某一处时，则可判断该位置发生了交通异常事件，如交通事故或者拥堵等。
3、不同类型的机动车、非机动车对路面的振动强度是不同的，同一类型的机动车或非机动车对路面的振动强度是相同的，本发明可以检测机动车或非机动车在行驶过程中所引发的振源的振动强度，根据客户端显示器上所显示的不同振动强度的运行轨迹，可以得出同一类型的机动车或非机动车的数量。
附图说明
图1为本发明的系统原理框图。
图2为本发明的DAS交通流量监测系统的电路原理框图。
图3为本发明交通状况监测方法的流程图。
图4为光电探测器接收光脉冲的时刻图。
图5为车辆的运行轨迹图。
图中标号的具体含义为：1为光缆，2为 DAS交通流量监控系统，3为服务器，4为客户端，5为被监测路段，6为脉冲发射器，7为调制解调器，8为光电探测器，9为处理器。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明的具体实施方式。
参见图1，本发明的基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统，包括多段光缆1、多个DAS交通流量监控系统2、服务器3、客户端4，每个DAS交通流量监控系统2均与多段光缆1进行通信连接，一个服务器3与多个DAS交通流量监控系统2通信连接。
所述光缆1用于检测被监测路段5的振动信号。所述光缆1为一芯单模光纤，采用GYTA53标准地埋通信光缆。每段光缆1能够检测45-50km的路面振动情况，同一路面上铺设有多根光缆1，多根光缆1纵向串联埋设在被监测路段的路边。路面上的振动信号有多种，主要包括机动车振动信号和非机动车振动信号。
所述DAS交通流量监控系统2用于接收光缆1检测到的振动信号，根据振动信号确定振源位置和振动强度，并将振源位置和振动强度信息传输给服务器。DAS交通流量监控系统2包括脉冲发射器6、调制解调器7、光电探测器8和处理器9。所述脉冲发射器6用于发射光脉冲，并将光脉冲传输给调制解调器7。调制解调器7将光脉冲经光电探测器8传输给光缆1。当路面上某一位置产生振动时，会引发光缆1上对应的位置振动，那么在该振动位置会产生背向散射信号。光电探测器8用于接收从光缆1的振源位置返回的背向散射信号，记录光脉冲和背向散射信号的相位、光脉冲入射光缆的时间、背向散射信号入射光电探测器8的时间，并将光脉冲和背向散射信号的相位信息和时间信息传输给处理器9。处理器9用于根据光脉冲与背向散射信号的相位差确定振源的振动强度，根据背向散射信号入射光电探测器的时间与光脉冲入射光缆的时间确定振源位置。所述服务器3用于对多个DAS交通流量监控系统2的数据信息进行处理并传递给客户端4；客户端4用于可视化显示被监测路段5的振源位置和振动强度。
本发明的基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统，主要利用光纤本身的传感功能来检测路面的振动信号，光纤本身的传感功能是基于瑞利散射原理实现的，在进行交通状况监测的过程中，具体包括以下步骤：
步骤1：脉冲发射器向光缆发射光脉冲；
首先，脉冲发射器每隔0.5ms发射一束光脉冲；然后，调制解调器将光脉冲经光电探测器传输给光缆，光脉冲以2*108m/s的速度在光缆中传播。
步骤2：光缆检测被监测路段的振动信号，振源位置的背向散射信号返回至光电探测器；
当光缆上某点发生振动时，即在该振动位置发生背向散射现象，部分光脉冲会由该振动点返回至光电探测器。
步骤3：光电探测器记录光脉冲和背向散射信号的相位、光脉冲入射光缆的时间、背向散射信号入射光电探测器的时间；
本发明所采用的光电探测器的探测灵敏度较高，能够直接探测光脉冲的相位，例如可采用EPM605LL型号的直插式光电探测器。光电探测器可记录传输到光缆中的光脉冲的相位λ0及其入射到光缆的时间t0，同时也记录背向散射信号的相位λ1及其返回至光电探测器的时间t1，光电探测器将获取的相位λ0和λ1、时间t0和t1传输给处理器。
步骤4：处理器根据光脉冲入射光缆的时间和背向散射信号返回至光电探测器的时间计算振源的位置。具体计算振源位置的具体公式为：S=（t1- t0）*108m/s，其中S为振源位置，t1为背向散射信号返回至光电探测器的时间，t0为光脉冲入射光缆的时间。
如图4所示，图4横坐标代表时间，纵坐标代表光脉冲强度。将光脉冲入射光缆的那一刻记作时间t0，光脉冲在光缆中传播返回后的时间记作时间t2，当光缆的长度为50km时，t2-t0=2*50*103m÷2*108m/s=0.5ms。
如果t0和t2之间发生振动，由于瑞利散射的存在，光电探测器会接收到一束较弱的光脉冲，假设背向散射信号返回至光电探测器的时间与光脉冲入射光缆的时间差为0.3ms，那么振源的具体位置S=0.3*10-3*108=30km，即振动发生在距离光缆起始端的30km处。
处理器根据光脉冲与背向散射信号的相位差（λ1- λ0）得到光的强度差，从而确定振源的振动强度；
步骤5：客户端对连续时间范围内的连续振源位置及振源的振动强度进行可视化显示。由于不同信号的车辆对地面的振动强度不同，同一型号的车辆对地面的振动强度是相等的，而车辆的行驶轨迹是连续的，因此，同一振幅的振源在某一连续时间范围内构成的轨迹曲线即可代表该车辆的运行轨迹，振源轨迹曲线的斜率即为车辆的车速。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统,其特征在于，包括
多段光缆，埋设在被监测路段的路边，用于检测被监测路段的振动信号；
多个DAS交通流量监控系统，用于接收振动信号并根据振动信号确定振源位置和振动强度，将振源位置和振动强度信息传输给服务器；每个DAS交通流量监控系统均与多段光缆进行通信连接；
服务器，用于对多个DAS交通流量监控系统的数据信息进行处理并传递给客户端；
客户端，用于可视化显示被监测路段的振源位置和振动强度。
2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统，其特征在于，所述DAS交通流量监控系统包括脉冲发射器，用于发射光脉冲；调制解调器；
光电探测器，用于接收从光缆的振源位置返回的背向散射信号，记录光脉冲和背向散射信号的相位、光脉冲入射光缆的时间、背向散射信号入射光电探测器的时间，并将光脉冲和背向散射信号的相位信息和时间信息传输给处理器；
处理器，用于根据光脉冲与背向散射信号的相位差确定振源的振动强度，根据背向散射信号入射光电探测器的时间与光脉冲入射光缆的时间确定振源位置。
3.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统，其特征在于，所述每段光缆检测路段的长度为45-50km。
4.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统，其特征在于，所述光缆为一芯单模光纤，多根光缆纵向串联埋设。
5.一种根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统的监测方法,其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：脉冲发射器向光缆发射光脉冲；
步骤2：光缆检测被监测路段的振动信号，振源位置的背向散射信号返回至光电探测器；
步骤3：光电探测器记录光脉冲和背向散射信号的相位、光脉冲入射光缆的时间、背向散射信号入射光电探测器的时间；
步骤4：处理器根据光脉冲入射光缆的时间和背向散射信号返回至光电探测器的时间计算振源的位置，根据光脉冲与背向散射信号的相位差确定振源的振动强度；
步骤5：客户端对连续时间范围内的连续振源位置及振源的振动强度进行可视化显示。
6.根据权利要求5所述的基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统的监测方法,其特征在于，所述步骤1中向光缆发射光脉冲的具体步骤为：首先，脉冲发射器发射光脉冲，然后，调制解调器将光脉冲经光电探测器传输给光缆。
7.根据权利要求6所述的基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统的监测方法,其特征在于，所述脉冲发射器每隔0.5ms发射一束光脉冲。
8. 根据权利要求5所述的基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统的监测方法,其特征在于，所述步骤4中计算振源位置的具体公式为：S=（t1- t0）*108m/s，其中S为振源位置，t1为背向散射信号返回至光电探测器的时间，t0为光脉冲入射光缆的时间。
9.根据权利要求5所述的基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统的监测方法,其特征在于，步骤5中所述连续时间范围内的连续振源位置构成的直线斜率为车辆的车速。
CN201611183016.6A 2016-12-20 2016-12-20 基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统及监测方法 Pending CN106600979A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611183016.6A CN106600979A (zh) 2016-12-20 2016-12-20 基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统及监测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611183016.6A CN106600979A (zh) 2016-12-20 2016-12-20 基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统及监测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106600979A true CN106600979A (zh) 2017-04-26

Family

ID=58600212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611183016.6A Pending CN106600979A (zh) 2016-12-20 2016-12-20 基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统及监测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106600979A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107256635A (zh) * 2017-07-14 2017-10-17 浙江大学 一种智能交通中基于分布式光纤传感的车辆识别方法
CN107730895A (zh) * 2017-10-25 2018-02-23 同济大学 一种埋入式道路车辆类型识别系统和方法
CN108389343A (zh) * 2018-02-05 2018-08-10 长飞光纤光缆股份有限公司 一种可提示入侵轨迹的防区型光纤入侵监测系统
CN108431880A (zh) * 2015-10-30 2018-08-21 光学感应器控股有限公司 监测交通流量
CN108645501A (zh) * 2018-08-09 2018-10-12 平湖波汇通信科技有限公司 一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统
CN109508631A (zh) * 2018-09-12 2019-03-22 上海电科智能系统股份有限公司 一种基于分布式光纤传感技术的交通流模型构建方法
CN111309020A (zh) * 2020-03-02 2020-06-19 中国安全生产科学研究院 一种基于das的露天矿山车辆防撞系统及方法
CN113260833A (zh) * 2018-12-03 2021-08-13 日本电气株式会社 道路监视系统、道路监视设备、道路监视方法和非暂时性计算机可读介质
CN113366545A (zh) * 2018-12-06 2021-09-07 日本电气株式会社 道路监视系统、道路监视设备、道路监视方法和非暂时性计算机可读介质
CN115050189A (zh) * 2022-04-26 2022-09-13 清华大学 基于分布式光纤传感的车辆识别与车道定位方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN200962255Y (zh) * 2006-10-16 2007-10-17 天津市金飞博光通讯技术有限公司 新型光纤车辆检测器
CN201780688U (zh) * 2010-05-28 2011-03-30 北京交通大学 温度不敏感光纤光栅公路交通流量监测装置
WO2013114128A1 (en) * 2012-02-01 2013-08-08 Optasense Holdings Limited Indicating locations
CN104266084A (zh) * 2014-09-22 2015-01-07 天津大学 基于分布式光纤传感器的输油管道内检测器跟踪定位方法
CN104700624A (zh) * 2015-03-16 2015-06-10 电子科技大学 基于相敏光时域反射仪的车流量在线监测系统及监测方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN200962255Y (zh) * 2006-10-16 2007-10-17 天津市金飞博光通讯技术有限公司 新型光纤车辆检测器
CN201780688U (zh) * 2010-05-28 2011-03-30 北京交通大学 温度不敏感光纤光栅公路交通流量监测装置
WO2013114128A1 (en) * 2012-02-01 2013-08-08 Optasense Holdings Limited Indicating locations
CN104266084A (zh) * 2014-09-22 2015-01-07 天津大学 基于分布式光纤传感器的输油管道内检测器跟踪定位方法
CN104700624A (zh) * 2015-03-16 2015-06-10 电子科技大学 基于相敏光时域反射仪的车流量在线监测系统及监测方法

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108431880A (zh) * 2015-10-30 2018-08-21 光学感应器控股有限公司 监测交通流量
CN107256635B (zh) * 2017-07-14 2019-12-31 浙江大学 一种智能交通中基于分布式光纤传感的车辆识别方法
CN107256635A (zh) * 2017-07-14 2017-10-17 浙江大学 一种智能交通中基于分布式光纤传感的车辆识别方法
CN107730895A (zh) * 2017-10-25 2018-02-23 同济大学 一种埋入式道路车辆类型识别系统和方法
CN107730895B (zh) * 2017-10-25 2024-01-30 同济大学 一种埋入式道路车辆类型识别系统和方法
CN108389343A (zh) * 2018-02-05 2018-08-10 长飞光纤光缆股份有限公司 一种可提示入侵轨迹的防区型光纤入侵监测系统
CN108645501A (zh) * 2018-08-09 2018-10-12 平湖波汇通信科技有限公司 一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统
CN109508631A (zh) * 2018-09-12 2019-03-22 上海电科智能系统股份有限公司 一种基于分布式光纤传感技术的交通流模型构建方法
CN113260833A (zh) * 2018-12-03 2021-08-13 日本电气株式会社 道路监视系统、道路监视设备、道路监视方法和非暂时性计算机可读介质
CN113366545A (zh) * 2018-12-06 2021-09-07 日本电气株式会社 道路监视系统、道路监视设备、道路监视方法和非暂时性计算机可读介质
EP3893216A4 (en) * 2018-12-06 2022-01-26 NEC Corporation ROADSURVEILLANCE SYSTEM, ROADSURVEILLANCE DEVICE, ROADSURVEILLANCE METHOD AND NON-TRANSITORY COMPUTER READABLE MEDIUM
CN111309020B (zh) * 2020-03-02 2023-11-14 中国安全生产科学研究院 一种基于das的露天矿山车辆防撞系统及方法
CN111309020A (zh) * 2020-03-02 2020-06-19 中国安全生产科学研究院 一种基于das的露天矿山车辆防撞系统及方法
CN115050189A (zh) * 2022-04-26 2022-09-13 清华大学 基于分布式光纤传感的车辆识别与车道定位方法及系统
CN115050189B (zh) * 2022-04-26 2024-02-13 清华大学 基于分布式光纤传感的车辆识别与车道定位方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106600979A (zh) 基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统及监测方法
CN106597471B (zh) 具有透明障碍物自动检测功能的车辆及方法
US9561812B2 (en) Monitoring transport network infrastructure
CN108474674B (zh) 使用分布式光纤传感进行追踪
US10345139B2 (en) Non-isotropic acoustic cable
CN106710212A (zh) 一种基于高速公路交通状况监测系统的监测方法
US10352763B2 (en) Detection of moving objects
CN102197284B (zh) 光纤光学声感测
CN105371943A (zh) 一种分布式光纤振动传感系统的解调方法及装置
CN104021645B (zh) 一种基于分布式光缆传感的公路护栏碰撞告警方法
US20230152543A1 (en) Impulse signal detection for buried cable protection using distributed fiber optic sensing
US8144333B2 (en) Optical fiber structure monitoring and analysis
CN108320420B (zh) 一种双参量otdr周界安全监测系统
CN111811637A (zh) 一种多径信息融合的车辆振动识别装置及判决方法
CN106597423B (zh) 一种基于相位敏感光时域反射计的列车行驶轨迹检测方法
US20230358562A1 (en) Fibre optic sensing method and system for generating a dynamic digital representation of objects and events in an area
JP2004212325A (ja) Ｏｔｄｒ測定装置およびｏｔｄｒ測定方法
CN109959847B (zh) 光纤无源污闪监测系统
KR102508690B1 (ko) 하이퍼 튜브 차량의 주행 정보 취득장치 및 그 속도 취득방법
CN105784098A (zh) 一种光纤振动检测方法、装置及系统
JP2024516568A (ja) 光ファイバセンシングを用いたマッピング
CN207801938U (zh) 埋地通讯光缆故障位置地面精确定位装置
KR102124218B1 (ko) 열차 선로 환경 분석 장치
CN115050189B (zh) 基于分布式光纤传感的车辆识别与车道定位方法及系统
WO2022201526A1 (ja) データ処理装置、測定システム及びデータ処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170426

RJ01 Rejection of invention patent application after publication