CN107861134A - 基于北斗、分布式光纤和雷达探测的铁塔实时监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于北斗、分布式光纤和雷达探测的铁塔实时监测系统，包括北斗位移探测系统、分布式光纤探测系统、既有铁路通信光缆，铁塔周边专门敷设的感测光缆、应用主机、监测平台数据中心、管理终端；所述的分布式光纤探测系统包括瑞利或布里渊散射的分布式光纤振动与应变传感器、检测仪器、模式识别单元，分布式光纤振动与应变传感器围着铁塔周边敷设，所述的北斗位移探测系统、分布式光纤探测系统、雷达探测系统通过通信链路连接所述的应用主机；所述的监测平台数据中心对组网的各个铁塔数据进行综合分析处理，包括铁塔倾斜、基站入侵、天气状况等，并分发给管理终端，与声音报警、灯光报警等信息进行联动。
Description
技术领域
本发明涉及铁塔及铁塔周围的安全预警，特别是基于北斗位移探测和分布式光纤的安全预警。尤其是基于分布式光纤和北斗位移探测的实时铁塔综合监测系统。
背景技术
近年来，随着铁路无线通信技术的飞速发展，通信铁塔越来越多的应用于铁路通信。然而，地壳运动、恶劣气候、老化氧化、潜在的人为偷盗破坏等因素，都会给铁塔带来一定的安全隐患，甚至导致铁塔倾斜、倒塌等。目前，传统的铁路通信铁塔维护主要靠定期巡检、人为观测，这些是非常必要的安全防护手段。但上述手段存在一定的主观性，某些参数人工实测困难，并且不容易及时发现问题，无法满足铁塔实时监测的需求。为了消除铁塔安全隐患，避免出现倾斜、倒塌等危及行车安全的事件发生，需要采用先进的技术设备对铁塔进行实时的安全监测，为铁塔的集中整治、中修、大修提供基础参考数据。
针对铁路沿线发生铁塔倾斜、倒塌、基站入侵等安全问题，事先预防和事后快速定位处置的迫切需求，利用先进的分布式光纤探测定位技术和卫星定位技术，对铁路沿线铁塔的安全状态进行全天候的实时监控和预警，并建立网络化的智能监控系统和管理平台。
发明内容
本发明的目的在于，克服传统人工检测铁塔安全的方法和手段，利用卫星定位和雷达技术，对铁塔及其周边安全实时预警，并利用铁路沿线的既有光缆，对一定数量铁塔组网集中监测管理。
本发明的技术解决方案如下：一种基于北斗、分布式光纤和雷达探测的铁塔实时监测系统，包括北斗位移探测系统、分布式光纤探测系统、雷达探测系统、既有铁路通信光缆，在铁塔周边专门敷设的感测光缆、平台数据中心、管理终端；所述的北斗位移探测系统包括天线、基准天线、GNSS接收机、气象传感器，放置塔顶的天线通过馈线将实时位置信息传给接收机，GNSS接收机对数据接收并转发至应用主机，气象传感器将风速、风向、雨量实时数据传至采集器，并通过其串口转发至应用主机；所述的分布式光纤探测系统包括瑞利或布里渊散射的分布式光纤振动与应变传感器、检测仪器、模式识别单元，分布式光纤振动与应变传感器围着铁塔周边敷设，并将敷设的感测光缆感受的应变、振动信号由分布式光纤探测系统中分布式光纤振动与应变传感器中的瑞利或布里渊散射信号给出，并且经过模式识别单元信号处理，可以去除噪声，得到铁塔周边区域的实时状况；所述的雷达探测包括一个收发一体组成的激光雷达，在其向外面发射激光信号的同时，也接收外界目标体的后向散射信号，通常是通过红外激光扫描形成布控，形成一面不可视的激光墙面(红外激光)，若有入侵将产生报警并上报应用主机；在通信机房连接沿铁路铺设的所述的既有铁路通信光缆，对感测光缆感受信号、卫星探测数据、雷达探测数据进行传送；所述的北斗位移探测系统、分布式光纤探测系统、雷达探测系统通过通信链路连接所述的监测平台数据中心；所述的监测平台数据中心对组网的各个铁塔数据进行综合分析处理，包括铁塔倾斜、基站入侵、天气状况等，并分发给管理终端，与声音报警、灯光报警等信息进行联动。
根据上述一种基于北斗位移探测、分布式光纤探测、雷达探测的实时监测系统进行预警的方法，所述的北斗位移探测系统包括铁塔倾斜、位移、沉降、形变、实时天气的功能，对铁塔的状态进行实时监测和预警；所述的分布式光纤探测系统包括铁塔周边报警信息定位的功能，在铁塔周边专门敷设的感测光缆，对其进行实时监控和防护；所述的应用主机包括置于通信机房的转发主机，对由所述的铁路既有通信光缆进行数据接收并转至所述的监测平台数据中心；所述的监测平台数据中心将沿线的铁塔数据信息进行处理分析，包括铁塔实时状态、天气状况、周边异常情况，并传递所述的用户终端，与声音报警、灯光报警等信息进行联动。
分布式光纤探测系统利用既有的通信光缆中的一芯进行探测。
所述的通信链路利用既有的通信光缆中的另一芯进行数据传输，可以保障信息传输的安全性、可靠性。
所述的监测平台数据中心包含服务器、中心监测显示设备等，向用户终端发送相应的预警信息。
所述的管理终端为放置于站段调度监控中心或上一级监控中心，该终端接入铁路专网。管理人员通过登录监测平台数据中心为其分配的账号，就可以根据该终端的权限查看铁路沿线各个铁塔的实时信息。
所述的既有铁路通信光缆是铁路沿线铺设的既有通信光缆中的某一芯闲置光纤，无需额外铺设，减小了施工成本。
本发明的有益效果：本发明利用先进的位移探测、分布式光纤探测定位、雷达探测技术，对铁路沿线的各个铁塔的实时状态(倾斜角度、水平位移、方位角、实时天气、周边状况)进行全方位的实时监控和预警，通过建立网络化的铁塔安全预警系统，保障我国铁路通信正常运行。利用北斗卫星位移探测定位，对铁塔的形变、位移、倾斜等现象进行实时在线监测；利用基站周边敷设的感测光缆和激光雷达，对外部入侵、激扰、铁塔破坏等行为进行监控；利用铁路既有通信光缆，对沿线铁塔进行组网和数据传输。本发明利用专门敷设的光缆作为传感器，灵敏度高；先进的位移探测算法，测算精度高。
综述达到如下效果：
1、本发明基于位移探测技术，对铁塔的综合状况(倾斜角度、水平位移、方位角、实时天气、周边状况)进行实时监控和预警。
2、本发明基于分布式光纤探测定位，采用分布式光纤传感技术，通过模式识别，可以实时监测铁塔周边的异常状况(入侵、偷窃、破坏等)。
3、本发明基于雷达探测技术，可对入侵的人员进行精确定位。
4、采用既有铁路通信光缆，不需要重新铺设光缆，减少了施工成本。
5、不需要现场供电，可靠性高。
6、传输距离长，一套系统可以同时检测多个铁塔。
7、通信链路为铁路专网，可以保障信息传输的安全性、可靠性。
附图说明
图1为本发明基于北斗位移探测、分布式光纤、雷达探测技术铁塔实时监测预警系统结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
首先请参照图1，图1为本发明基于北斗位移探测、分布式光纤、雷达探测技术铁塔监测预警系统结构框图。由图1可见，本发明基于北斗位移探测、分布式光纤、雷达探测技术铁塔实时监测预警系统及方法，其特征在于其构成包括北斗位移探测、分布式光纤探测、雷达探测系统、应用主机、监测平台数据中心、既有铁路通信光缆、用户终端；所述的北斗位移探测系统包括铁塔倾斜、位移、沉降、形变、实时天气的功能，对铁塔的状态进行实时监测和预警；所述的分布式光纤探测系统包括铁塔周边报警信息定位的功能，在铁塔周边专门敷设的感测光缆，对其进行实时监控和防护；所述的应用主机包括置于通信机房的转发主机，对由所述的铁路既有通信光缆进行数据接收并转至所述的监测平台数据中心；所述的监测平台数据中心将沿线的铁塔数据信息进行处理分析，包括铁塔实时状态、天气状况、周边异常情况，并传递所述的用户终端，与声音报警、灯光报警等信息进行联动。
所述的北斗位移探测系统，放置塔顶的天线通过馈线将实时位置信息传给接收机，GNSS接收机接收数据并转发至应用主机，气象传感器将风速、风向、雨量实时数据传至采集器，并通过其串口转发至应用主机，应用主机将数据转发至所述的监控数据中心，并通过相应的算法计算倾斜角度、水平位移、方位角、实时天气情况；所述的分布式光纤探测系统，分布式光纤振动与应变传感器围着铁塔周边敷设，并将敷设的感测光缆感受的应变、振动信号由分布式光纤探测系统中分布式光纤振动与应变传感器中的瑞利或布里渊散射信号给出，并且经过模式识别单元信号处理，可以去除噪声，并传送至所述的监控数据中心；所述的雷达探测系统，在其向外面发射激光信号的同时，也接收外界目标体的后向散射信号，通常是通过红外激光扫描形成布控，形成一面不可视的激光墙面(红外激光)，若有入侵将产生报警并上报应用主机，并传送至所述的监控数据中心；对北斗探测、分布式光纤探测定位、雷达探测的数据，所述的监控数据中心对其综合分析处理后，做完整性判断，形成和预警信息，并将其通过通信链路发送至管理终端；在通信机房连接沿铁路铺设的所述的既有铁路通信光缆，对感测光缆感受信号、卫星探测数据、雷达探测数据进行传送；所述的应用主机包括置于通信机房的转发主机，对由所述的铁路既有通信光缆进行数据接收并转至所述的监测平台数据中心；所述的监测平台数据中心对组网的各个铁塔数据进行综合分析处理，包括铁塔倾斜、基站入侵、天气状况等，并分发给管理终端，与声音报警、灯光报警等信息进行联动。
以上技术方案可以实现一种基于北斗位移探测、分布式光纤探测、雷达探测的铁塔实时预警系统。虽然参照上述具体实施例详细地描述了本发明，但是应该理解本发明并不限于所公开的实施方式和实施例，对于本专业领域技术人员来说，可对其形式和细节进行各种改变。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于北斗、分布式光纤和雷达探测的铁塔实时监测系统，其特征在于，包括北斗位移探测系统、分布式光纤探测系统、既有铁路通信光缆，铁塔周边专门敷设的感测光缆、应用主机、监测平台数据中心、管理终端；
所述的北斗位移探测系统包括天线、基准天线、GNSS接收机、气象传感器，放置塔顶的天线通过馈线将实时位置信息传给接收机，GNSS接收机对数据接收并转发至应用主机，气象传感器将风速、风向、雨量实时数据传至采集器，并通过其串口转发至应用主机；所述的分布式光纤探测系统包括瑞利或布里渊散射的分布式光纤振动与应变传感器、检测仪器、模式识别单元，分布式光纤振动与应变传感器围着铁塔周边敷设，并将敷设的感测光缆感受的应变、振动信号由分布式光纤探测系统中分布式光纤振动与应变传感器中的瑞利或布里渊散射信号给出，并且经过模式识别单元信号处理，可以去除噪声，得到铁塔周边区域的实时状况；所述的雷达探测包括一个收发一体组成的激光雷达，在其向外面发射激光信号的同时，也接收外界目标体的后向散射信号，通常是通过红外激光扫描形成布控，形成一面不可视的激光墙面(红外激光)，若有入侵将产生报警并上报应用主机；在通信机房连接沿铁路铺设的所述的既有铁路通信光缆，对感测光缆感受信号、卫星探测数据、雷达探测数据进行传送；所述的应用主机包括置于通信机房的转发主机，对由所述的铁路既有通信光缆进行数据接收并转至所述的监测平台数据中心；所述的北斗位移探测系统、分布式光纤探测系统、雷达探测系统通过通信链路连接所述的应用主机；所述的监测平台数据中心对组网的各个铁塔数据进行综合分析处理，包括铁塔倾斜、基站入侵、天气状况等，并分发给管理终端，与声音报警、灯光报警等信息进行联动。
2.根据权利要求1所述的实时预警系统，其特征在于分布式光纤探测系统利用通信光缆中的一芯沿铁路铺设进行探测。
3.根据权利要求1所述的实时预警系统，其特征在于利用通信光缆中的一芯进行数据传输。
4.根据权利要求1所述的实时预警系统，其特征在于所述的通信链路为铁路专网。
5.根据权利要求1所述的实时预警系统，其特征在于所述的监测平台数据中心包含服务器、中心监测显示设备等，向用户终端发送相应的预警信息
6.根据权利要求1所述的基于北斗位移探测系统、分布式光纤探测定位系统、雷达探测系统的铁塔监测预警方法，其特征在于所述的北斗探测系统，放置塔顶的天线通过馈线将实时位置信息传给接收机，GNSS接收机对数据接收并转发至应用主机，气象传感器将风速、风向、雨量实时数据传至采集器，并通过其串口转发至应用主机；所述的分布式光纤探测系统，并将敷设的感测光缆感受的应变、振动信号由分布式光纤探测系统中分布式光纤振动与应变传感器中的瑞利或布里渊散射信号给出，并且经过模式识别单元信号处理，可以去除噪声，通过通信链路上报应用主机；所述的雷达探测系统，通常是通过红外激光扫描形成布控，形成一面不可视的激光墙面(红外激光)，若有入侵将产生报警并上报应用主机；在通信机房连接沿铁路铺设的所述的既有铁路通信光缆，对感测光缆感受信号、卫星探测数据、雷达探测数据进行传送；所述的应用主机包括置于通信机房的转发主机，对由所述的铁路既有通信光缆进行数据接收并转至所述的监测平台数据中心；所述的北斗位移探测系统、分布式光纤探测系统、雷达探测系统通过通信链路连接所述的应用主机；所述的监测平台数据中心对组网的各个铁塔数据进行综合分析处理，包括铁塔倾斜、基站入侵、天气状况等，并分发给管理终端，与声音报警、灯光报警等信息进行联动。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征是所述的管理终端为放置于站段调度监控中心或上一级监控中心，该终端接入铁路专网。管理人员通过登录监测平台数据中心为其分配的账号，就可以根据该终端的权限查看铁路沿线各个铁塔的实时信息。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征是其特征在于利用铁路沿线铺设的既有通信光缆，基本无需重新铺设光缆，减少了施工成本。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述的通信链路为铁路专网，所述的监测平台数据中心包含服务器、中心监测显示设备；向管理终端发送相应的预警信息。
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