CN111309020B - 一种基于das的露天矿山车辆防撞系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于DAS的露天矿山车辆防撞系统及方法，其中，光纤(2)采用DAS光纤，其埋设在矿山运输道路两旁附近的沟槽(1)内；光纤(2)与光电解调仪(3)的输入端相连，所述光电解调仪(3)的输出端通过有线或无线的方式与数据库(4)相连；数据库(4)用于记录多个光电解调仪(3)传输过来的车辆震动波形，其通过线路与分析处理仪(5)相连；分析处理仪(5)通过线路与调度控制器(6)的输入端相连；所述调度控制器(6)的输出端通过无线方式与放置在车辆内的所述车载仪(7)连接。本发明能够实现车辆防撞预警，减少人为失误，使露天矿生产的安全性得到提高，并对露天矿车辆调度有一定的价值。

Description

一种基于DAS的露天矿山车辆防撞系统及方法
技术领域
本发明涉及车辆安全控制技术领域，特别是涉及一种基于DAS(DistributedAcoustic Sensing System，分布式光纤测震系统)的露天矿山车辆防撞技术。
背景技术
运输工作是露天矿的主要生产工序之一，其主要任务是将在采场开采出的矿石运送到选矿厂、破碎站或贮矿场，把剥离出来的岩土废石废渣运到排土场堆积起来以便后续进行排放处理，并将生产过程中所需要的人员、机具设备和材料运送到作业地点。在露天矿生产中，运输系统的投资约占矿山总投资的40％～60％，运输成本占矿石成本的30％～40％。在采运排各环节中，由于露天矿大型运输车辆司机驾驶盲区大，车辆基本没有测距和防碰撞预警功能，运输过程中容易发生安全事故，运输事故有时高达70％以上。
针对目前运输容易发生安全事故等问题，传统GPS定位、无线射频方法通过监测车辆周围其它车辆，利用车辆的坐标采集、液晶显示、语音报警等技术，在一定程度上实现了车辆之间的防撞预警。
虽然传统GPS定位、无线射频方法能够在一定程度上减少运输事故，但由于露天矿路况差、车辆载重大、弯道多、夜间灯光较弱、尘土较大、GPS信号不佳等特征易造成此方法失准，导致运输事故仍然较多。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于DAS的露天矿山车辆防撞系统及方法，其能够较大程度减少运输事故发生率。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
本发明提供一种基于DAS的露天矿山车辆防撞系统，其包括：
光纤、光电解调仪、分析处理仪、调度控制器和车载仪；
所述光纤采用DAS光纤，其埋设在矿山运输道路两旁附近的沟槽内；
所述光纤与光电解调仪的输入端相连，所述光电解调仪的输出端通过有线或无线的方式与数据库相连；
所述数据库用于记录多个光电解调仪传输过来的车辆震动波形，其通过线路与分析处理仪相连；
所述分析处理仪通过线路与调度控制器的输入端相连；所述调度控制器的输出端通过无线方式与放置在车辆内的所述车载仪连接。
更优选地，所述光电解调仪为多个，每个光电解调仪连接一条光纤或多条光纤；
所述露天矿山车辆防撞系统还包括：数据库；
所述数据库的输入端通过数据总线与多个所述光电解调仪相连；
所述数据库的输出端通过有限或无线方式与分析处理仪相连。
更优选地，所述沟槽的深度不大于500mm。
本发明还提供一种基于DAS的露天矿山车辆防撞方法，其包括：
步骤S101，利用DAS光纤实时采集行驶在矿山运输道路上的车辆的震动信号；并对车辆震动信号的采样写入时间戳；
步骤S102，光电解调仪利用小波阈值去噪方法对接收到的车辆震动信号进行滤波降噪处理，获得有效车辆震动信息；
步骤S104，分析处理仪实时获取所述有效车辆震动信息，并根据所述有效车辆震动信息的波形，获得车辆震动信号达到起始时间、车辆震动信号离开的终止时间和振幅参数；根据所述参数进行定量计算，获得车辆的位置、速度、间距信息，并将其传给调度控制器；
步骤S105，调度控制器根据分析处理仪得出的多个车辆的位置、速度、间距信息呈现出多个车辆在矿山道路上的行驶状况，并获取矿山调度人员的调度指令；根据该调度指令发出对应的调度信令，通过无线方式传给放置在车辆内的车载仪；
步骤S106，车载仪接收调度控制器发出的调度信令，并通过语音或屏显方式提示司机。
更优选地，所述露天矿山车辆防撞方法还包括：
步骤S103，所述光电解调仪将滤波降噪处理后的车辆震动信息传给数据库供所述分析处理仪调取。
更优选地，所述步骤S102具体包括：
选择一个小波基函数，并利用所述小波基函数对带有噪声的车辆震动信号进行N层小波分解，通过小波变换得到相应的低频系数；
对高频部分的小波系数基于阈值进行去噪处理，得到每层电平的高频系数；
对得到的低频系数和每层电平的高频系数进行逆小波变换重构，获得真实信号的估计值。
更优选地，步骤S104中，所述根据所述有效车辆震动信息的波形，获得车辆震动信号达到起始时间、车辆震动信号离开的终止时间、振幅参数；根据所述参数进行定量计算，获得车辆的位置、速度、间距信息的过程包括：
根据所述有效车辆震动信息的波形，将所述有效车辆震动信号漂移值从所述有效车辆震动信号的平均值中减去，得到消除信号漂移影响后的有效车辆震动信号；
利用得到的车辆震动信号计算短期能量和短期过零率：
利用如下公式计算短期能量：
其中，En定义为n时刻信号的短期能量，N为帧长，x(m)为m时刻信号，w(n)为滑动窗函数；
利用如下公式计算短期过零率：
其中sgn[x]是一个象征性的功能，设波形时域信号为x(l)、加窗分帧处理后得到第n帧语音信号为xn(m)；
比较短期能量指标和高阈值、比较短期过零率和低阈值；当计算得到的短期能量指标超过高阈值且下一个时间段的短期过零率长于低阈值时，表示车辆震动信号开始，并基于GPS记录车辆震动信号的达到起始时间；当计算得到的短期能量指标超过高阈值且上一个时间段的短期过零率长于低阈值时,表示车辆震动信号终止，并基于GPS记录车辆震动信号的离开终止时间；
利用如下公式计算车辆行驶速度V：
V＝(vin+vout)/2
vin＝L/Δtin
vout＝L/Δtout
Δtin＝tB,in-tA,in
Δtout＝tB,out-tA,out
其中，节点A和B分别为同步检测到的两个车辆震动信号的震动传感器位置；L为节点A和B之间的距离；Vin为车辆震动信号的到达速度；Vout为车辆震动信号离开速度；tA,in为车辆进入节点A的初始时间，tA,out为车辆出节点A所在区间的终止时间；tB,in为车辆进入节点B的初始时间，tB,out为车辆出节点B所在区间的终止时间；
根据检测车辆行驶产生的震动能量的震动传感器位置、所计算的车辆速度及高精度GPS测量的初始时间和终止时间来确定车辆的位置。
由上述本发明的技术方案可以看出，本发明具有如下技术效果：
本发明相对于现有技术，通过车辆震动在DAS光纤传感器上产生的震动波形参数对车辆的位置、速度、间距等进行检测，实现车辆防撞预警，减少人为失误，使露天矿生产的安全性得到提高，并对露天矿车辆调度有一定的价值。
本发明基于DAS检测可保证纳秒级时间同步，相对目前常见的GPS定位、无线射频方法，具有更加灵敏和准确，长距离低成本的优势。
本发明由于整根DAS光纤都是传感器，全长都可以感知外部震动信号，所以本发明可以做到全尺度(幅度、频率、相位)数万道信息的实时无盲点检测，具有一定的可行性和推广价值。
本发明DAS光纤可进行长距离连续的震动获取，并且对高温高压等恶劣环境、腐蚀和电磁干扰的抵抗力更高。
附图说明
图1为本发明的一种基于DAS系统的矿山车辆防撞系统的结构示意图；
图2为本发明的一种基于DAS系统的矿山车辆防撞方法的实施流程图。
附图中：
1-矿山运输道路沟槽；2-光纤；3-光电解调仪；4-数据库；5-电脑分析处理仪；6-调度控制器；7-车载仪。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将通过实施例并结合图1至图2对本发明做进一步详细说明。
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
本发明中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明通过在矿山运输道路旁安装DAS光纤，通过该DAS光纤上携带的多个分布式光纤传感器，实时获得车辆震动数据；通过对震动数据进行滤波降噪处理，且对处理后波形的震动到达时间和终止时间、振幅等参数进行处理分析、定量计算，获得车辆的位置、速度、间距等信息。利用本发明，能够实时获取多个车辆的相关信息，进而评价碰撞风险并通过合理调度规避风险。
实施例一
本发明提供一种基于DAS系统的矿山车辆防撞系统，其结构如图1所示，包括：
光纤2、光电解调仪3、数据库4、分析处理仪5、调度控制器6和车载仪7。
其中，光纤2采用DAS光纤，其埋设在矿山运输道路两旁附近的沟槽1内，该沟槽1深度不大于500mm；
光纤2与光电解调仪3的输入端相连。光电解调仪3用于对震动数据进行滤波降噪处理，其输出端通过有线或无线的方式与数据库4相连，用于传输每个车辆震动信号，每个车辆震动信号携带如下信息：光纤2的ID标识、去燥后的车辆震动信号波形、车辆震动信号波形对应的时间戳。该有线可以是数据总线；该无线可以是WIFI。
数据库4用于记录多个光电解调仪3传输过来的车辆震动信号，其通过线路与分析处理仪5的输入端相连；分析处理仪5的输出端通过线路与调度控制器6的输入端相连。
分析处理仪5用于对震动波形的频幅进行分析处理并得出数据：分析处理仪5根据车辆震动信号中携带的光纤2的ID标识识别出车辆震动信号来源于哪一条光纤2，根据去燥后的车辆震动信号波形、车辆震动信号波形对应的时间戳确定车辆的位置、速度、间距。
调度控制器6采用现有的车辆调度，调度控制器6根据分析处理仪5得出多个车辆的位置、速度、间距等信息，呈现出多个车辆在矿山道路上的行驶状况，并获取矿山调度人员的调度指令，根据该调度指令发出对应的调度信令，调度信令通过无线方式传给放置在车辆内的车载仪7。
车载仪7放置在车辆内，随车辆运行实时更新其位置。车载仪7通过无线方式与调度控制器6连接，其上安装有用于与调度控制器6交互传输信号的接收器和发射器。车载仪7上安装有语音播放器和显示屏。车载仪7接收调度控制器6发出的调度指令，并通过语音或屏显方式提示司机防撞。
工作原理如下：
行驶过程中的汽车将震动信号传给在道路附近沟槽1内的光纤2，并通过光纤2传输给光电解调仪3；光电解调仪3对震动数据进行滤波降噪处理，将处理后的车辆震动信息传入数据库4；分析处理仪5实时调取数据库4中的车辆震动信息，并根据该车辆震动信息的波形进行处理分析，获得震动达到起始时间、振幅等参数，并根据这些参数进行定量计算，获得车辆的位置、速度、间距等信息；分析处理仪5通过线路将这些信息传给调度控制器6；调度控制器6用于根据分析处理仪5得出的数据呈现出多个车辆的位置、速度、间距等信息，并获取矿山调度人员的调度指令，并根据该调度指令发出对应的调度信令，根据这些信息呈现出多个车辆在矿山道路上的行驶状况，并当获取到调度操作人员的调度指令后，发出调度信令通过无线方式传给放置在车辆内的车载仪7；车载仪7接收调度控制器6发出的调度信令，并通过语音或屏显方式提示司机。
上述实施例一中的光纤2可以埋设在整条矿山运输道路的沟槽内，也可以根据特殊需要紧紧埋设在矿山运输道路的某个特殊路段，如转弯、陡坡、速降等特殊路段。
光纤2可以为一条，为了更加降低防撞风险，光纤2也可以设置多条，相对应的光电解调仪3也设置多个。
上述实施例一中，也可以不包括数据库4，此情况下，每个光电解调仪3直接通过数据总线与分析处理仪5相连，每个光电解调仪3通过该数据总线传输各自输出的滤波降噪处理后的车辆震动信号，每个车辆震动信号携带如下信息：光纤2的ID标识、去燥后的车辆震动信号波形、车辆震动信号波形对应的时间戳。分析处理仪5根据光纤2的ID标识识别出车辆震动信号来源于哪一条光纤2，根据去燥后的车辆震动信号波形、车辆震动信号波形对应的时间戳确定车辆的位置、速度、间距。
实施例二：
本发明还提供一种基于DAS系统的矿山车辆防撞方法。本方法应用于上述防撞系统，比目前常见方法，更加灵敏和准确，长距离成本优势明显，对恶劣天气、腐蚀和电磁干扰的抵抗力更高。在实施本方法之前，先在矿山运输道路两旁的沟槽内布设光纤(为保证DAS传感器接受的震动波形为保真数据，将光纤布设在道路附近深约500mm沟内，并回填，将光纤接入光电解调仪。)，按图1所示的系统连接好其余各个元器件；然后，对多个光电解调仪进行设置调试，使其能接收DAS感知的所有车辆震动信号；为保证震动信号的高精度时间同步，在每台光电解调仪处布设GPS天线，将多台光电解调仪之间进行高精度时间同步：通过GPS或其他卫星导航系统的信号驯服DAS系统的晶振，从而实现高精度的时间信号输出，可达到纳秒级授时精度和稳定度在1E12量级频率输出。
做好如上布设后，开始实施本发明的一种基于DAS系统的矿山车辆防撞方法。该防撞方法包括以下几个步骤：
步骤S101，利用DAS光纤实时采集行驶在矿山运输道路上的车辆的震动信号；采用GPS时钟对车辆震动信号的采样写入时间戳。
步骤S102，每个光电解调仪，对接收到的车辆震动信号进行滤波降噪处理，获得信噪比高的车辆震动信号；
采用小波阈值去噪，具体为：
具有噪声的信号模型可以描述如下：
f(t)＝s(t)+λe(t)(t＝0，1，...，n-1)
其中，f(t)是带有噪声的车辆震动信号；e(t)是噪声信号；S(t)是真实信号；λ是噪声水平系数。
由于噪声信号的能量分布在整个小波域，基于这个原理，利用小波阈值去噪方法对采集到的带有噪声的震动信号进行多层小波分解，保留每层电平信号中的低频层和处理高频层中的噪声，每层都会产生逆系数重构噪声，因此处理后的信号接近于到真正的信号。
小波阈值去噪的主要步骤如下：
1)带有噪声的信号通过小波变换得到相应的低频系数。
选择一个小波基函数，并确定一个用于小波分解的分层N，对信号进行N层小波分解，得到相应的低频系数并予以保留。
2)对高频部分的小波系数基于阈值进行去噪处理。
高频部分的小波系数基于阈值进行处理采用的而基本原理为：
选择一个合适的阈值，小波系数大于该阈值时，表明高频部分主要由信号引起或控制，保留该高频部分的小波系数；小波系数小于阈值时，表明高频部分主要由噪声引起或控制，去除该高频部分的小波系数。
基于上述原理，利用硬阈值或软阈值去噪方法，对第1层到第N层的每一层的高频部分的小波系数进行去噪处理，得到第1层电平到第N层电平的高频系数。
3)逆变换用于重建真实信号。
通过对从小波分解得到的低频系数和阈值去噪之后的第一电平到第N电平的高频系数进行逆小波变换重构，获得真实信号的估计值，即为去噪后的信号。
步骤S103，每个光电解调仪将处理后的车辆震动信息传给数据库4。
步骤S104，分析处理仪5实时调取数据库4中的车辆震动信息，并根据该车辆震动信息的波形进行处理分析，获得车辆震动信号的达到时间、车辆震动信号的离开时间、振幅等参数，并根据这些参数进行定量计算，获得车辆的位置、速度、间距等信息；分析处理仪5通过线路将这些信息传给调度控制器6。
光纤上每隔设定距离(如0.5m)就可以模拟为一个震动传感器，整根光纤模拟为大量的传感器，当车辆接近并通过这个传感器时，传感器记录的震动波形震幅有个从小到大再到小的过程，通过计算，可以知道车辆的位置、速度和间距。整根光纤有大量的传感器，通过这些传感器可有同时感知多个车辆的位置、速度和间距。
采用双阈值算法计算车辆是否进入检测区域：该双阈值采用短期能量指标和短期过零率指标。短期能量指标属于一个高阈值，对信号变化敏感度较弱。短期过零率指标属于一个低阈值，对信号变化敏感；当短期过零率指标超过低阈值时，可能是由噪声引起的，它不一定是车辆震动信号的开始；当短期能量指标超过高阈值且下一个时间段长于低阈值时，表示震动信号开始。该算法可以利用短期能量和短期过零率的特点来检测车辆震动信号的起点和终点。具体如下：
(1)短期能量
短期能量定义为：
其中，En定义为n时刻信号的短期能量，N为帧长，x(m)为m时刻信号，w(n)为滑动窗函数。
在识别车辆震动信号时，通常将短时能量用作特征中的一维参数来表示震动信号能量的大小和有效震动信号信息。处理车辆震动信号时，首先需要消除震动信号零均值漂移的影响，将信号漂移值从原始信号的平均值中减去，然后利用得到的信号进行短期能量计算。
(2)短期过零率
短期过零率是通过零值的震动信号的数量。短期过零率可用于分析震动信号。
在连续震动信号中，通过时间轴观察时域波形来确定短期过零率。
在离散震动信号中，短期过零率本质上是信号采样点符号变化的次数。短期过零率是符号变化的次数，可将其视为信号频率的简单度量。
短期过零率定义为：
其中sgn[x]是一个象征性的功能，设波形时域信号为x(l)、加窗分帧处理后得到第n帧语音信号为xn(m)。
车辆速度是最重要的交通参数之一。根据平均速度的物理定义，它等于距离除以时间。速度估算公式如下：
V＝L/T
Δtin＝tB,in-tA,in
Δtout＝tB,out-tA,out
vin＝L/Δtin
vout＝L/Δtout
V＝(vin+vout)/2
设两个同步震动信号检测节点A和B，二者之间的距离为L，车辆从检测节点A到检测节点B用为T。当检测节点A检测到车辆进入时，时间被记录为初始时间tA,in，当车辆出检测节点A所在区间时，时间被记录为终止时间tA,out。同理，检测节点B对应一组初始时间和终止时间，分别记录为tB,in，tB,out。
比较短期能量指标和高阈值、比较短期过零率和低阈值；当计算得到的短期能量指标超过高阈值且下一个时间段的短期过零率长于低阈值时，表示车辆震动信号开始，并基于GPS记录车辆震动信号的达到起始时间；当计算得到的短期能量指标超过高阈值且上一个时间段的短期过零率长于低阈值时,表示车辆震动信号终止，并基于GPS记录车辆震动信号的离开终止时间；根据车辆行驶产生的震动能量所检测的震动传感器位置、所计算的车辆速度及高精度GPS测量的初始时间和终止时间来确定车辆的位置。
步骤S105，调度控制器6用于根据分析处理仪5得出的数据呈现出多个车辆的位置、速度、间距等信息，并根据这些信息呈现出多个车辆在矿山道路上的行驶状况；获取矿山调度人员的调度指令，并根据该调度指令发出对应的调度信令给放置在车辆内的车载仪7；
调度控制器6根据车辆位置、速度和间距判断出得出的欲发生撞击事件的车辆位置进行警报，并且对整个矿山车辆进行控制调度，发送调度信令通过无线方式给车载仪7，以防发生严重多车撞击事故及车辆堵塞。
步骤S106，车载仪7接收调度控制器6发出的调度信令，并通过语音或屏显方式提示司机。
本发明通过在矿山道路旁沟槽内布设DAS光纤，该DAS光纤不仅是传感器也是信号传输载体，当有车辆在布设有光纤的路面行驶时，车辆震动信号会通过光纤传到光电解调仪，通过对车辆震动波形信号(包括波形到时、振幅等波形参数的计算)的检测与分析，可得车辆速度、位置、车辆间距等参数。据此可以评价车辆碰撞风险，实现监测预警，为矿山车辆调度部门进行调度提供合理的依据。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不限定本发明。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (6)

1.一种基于DAS的露天矿山车辆防撞系统，其特征在于，所述露天矿山车辆防撞系统包括：
光纤(2)、光电解调仪(3)、数据库(4)、分析处理仪(5)、调度控制器(6)和车载仪(7)；
所述光纤(2)采用DAS光纤，其埋设在矿山运输道路两旁附近的沟槽(1)内；所述DAS光纤(2)实时采集行驶在矿山运输道路上的车辆的震动信号，并对车辆震动信号的采样写入时间戳；
所述光纤(2)与光电解调仪(3)的输入端相连，所述光电解调仪(3)的输出端通过有线或无线的方式与数据库(4)相连；所述光电解调仪(3)对接收到的车辆震动信号进行滤波降噪处理，获得有效车辆震动信息；
所述数据库(4)用于记录多个光电解调仪(3)传输过来的车辆震动波形，其通过线路与分析处理仪(5)相连；
所述分析处理仪(5)实时从所述数据库(4)中获取所述有效车辆震动信息，并根据所述有效车辆震动信息的波形，获得车辆震动信号达到起始时间、车辆震动信号离开的终止时间和振幅参数；根据所述参数进行定量计算，获得车辆的位置、速度、间距信息；其中定量计算过程如下：
根据所述有效车辆震动信息的波形，将所述有效车辆震动信号漂移值从所述有效车辆震动信号的平均值中减去，得到消除信号漂移影响后的有效车辆震动信号；
利用得到的车辆震动信号计算短期能量和短期过零率：
利用如下公式计算短期能量：
其中，En定义为n时刻信号的短期能量，N为帧长，x(m)为m时刻信号，w(n)为滑动窗函数；
利用如下公式计算短期过零率：
其中sgn[x]是一个象征性的功能，设波形时域信号为x(l)、加窗分帧处理后得到第n帧语音信号为xn(m)；
比较短期能量指标和高阈值、比较短期过零率和低阈值；当计算得到的短期能量指标超过高阈值且下一个时间段的短期过零率长于低阈值时，表示车辆震动信号开始，并基于GPS记录车辆震动信号的达到起始时间；当计算得到的短期能量指标超过高阈值且上一个时间段的短期过零率长于低阈值时,表示车辆震动信号终止，并基于GPS记录车辆震动信号的离开终止时间；
利用如下公式计算车辆行驶速度V：
V＝(vin+vout)/2
vin＝L/Δtin
vout＝L/Δtout
Δtin＝tB,in-tA,in
Δtout＝tB,out-tA,out
其中，节点A和B分别为同步检测到的两个车辆震动信号的震动传感器位置；L为节点A和B之间的距离；Vin为车辆震动信号的到达速度；Vout为车辆震动信号离开速度；tA,in为车辆进入节点A的初始时间，tA,out为车辆出节点A所在区间的终止时间；tB,in为车辆进入节点B的初始时间，tB,out为车辆出节点B所在区间的终止时间；
根据检测车辆行驶产生的震动能量的震动传感器位置、所计算的车辆速度及高精度GPS测量的初始时间和终止时间来确定车辆的位置；
所述分析处理仪(5)通过线路与调度控制器(6)的输入端相连，将所获得车辆的位置、速度、间距信息传输给所述调度控制器(6)；所述调度控制器(6)的输出端通过无线方式与放置在车辆内的所述车载仪(7)连接，所述调度控制器(6)根据所述车辆的位置、速度、间距信息呈现出多个车辆在矿山道路上的行驶状况；并根据获取到的矿山调度人员的调度指令发出对应的调度信令给放置在车辆内的车载仪7。
2.根据权利要求1所述的一种基于DAS的露天矿山车辆防撞系统，其特征在于，
所述光电解调仪(3)为多个，每个光电解调仪(3)连接一条光纤(2)或多条光纤(2)；
所述数据库(4)的输入端通过数据总线与多个所述光电解调仪(3)相连；
所述数据库(4)的输出端通过有限或无线方式与分析处理仪(5)相连。
3.根据权利要求1所述的一种基于DAS的露天矿山车辆防撞系统，其特征在于，所述沟槽(1)的深度不大于500mm。
4.一种基于DAS的露天矿山车辆防撞方法，其特征在于，所述露天矿山车辆防撞方法基于权利要求1-3任意一项所述的基于DAS的露天矿山车辆防撞系统来实现，所述露天矿山车辆防撞方法包括：
步骤S101，利用DAS光纤(2)实时采集行驶在矿山运输道路上的车辆的震动信号；并对车辆震动信号的采样写入时间戳；
步骤S102，光电解调仪(3)利用小波阈值去噪方法对接收到的车辆震动信号进行滤波降噪处理，获得有效车辆震动信息；
步骤S104，分析处理仪(5)实时获取所述有效车辆震动信息，并根据所述有效车辆震动信息的波形，获得车辆震动信号达到起始时间、车辆震动信号离开的终止时间和振幅参数；根据所述参数进行定量计算，获得车辆的位置、速度、间距信息，并将其传给调度控制器(6)；其中定量计算过程如下：
根据所述有效车辆震动信息的波形，将有效车辆震动信号漂移值从有效车辆震动信号的平均值中减去，得到消除信号漂移影响后的有效车辆震动信号；
利用得到的车辆震动信号计算短期能量和短期过零率：
利用如下公式计算短期能量：
其中，En定义为n时刻信号的短期能量，N为帧长，x(m)为m时刻信号，w(n)为滑动窗函数；
利用如下公式计算短期过零率：
其中sgn[x]是一个象征性的功能，设波形时域信号为x(l)、加窗分帧处理后得到第n帧语音信号为xn(m)；
比较短期能量指标和高阈值、比较短期过零率和低阈值；当计算得到的短期能量指标超过高阈值且下一个时间段的短期过零率长于低阈值时，表示车辆震动信号开始，并基于GPS记录车辆震动信号的达到起始时间；当计算得到的短期能量指标超过高阈值且上一个时间段的短期过零率长于低阈值时,表示车辆震动信号终止，并基于GPS记录车辆震动信号的离开终止时间；
利用如下公式计算车辆行驶速度V：
V＝(vin+vout)/2
vin＝L/Δtin
vout＝L/Δtout
Δtin＝tB,in-tA,in
Δtout＝tB,out-tA,out
其中，节点A和B分别为同步检测到的两个车辆震动信号的震动传感器位置；L为节点A和B之间的距离；Vin为车辆震动信号的到达速度；Vout为车辆震动信号离开速度；tA,in为车辆进入节点A的初始时间，tA,out为车辆出节点A所在区间的终止时间；tB,in为车辆进入节点B的初始时间，tB,out为车辆出节点B所在区间的终止时间；
根据检测车辆行驶产生的震动能量的震动传感器位置、所计算的车辆速度及高精度GPS测量的初始时间和终止时间来确定车辆的位置；
步骤S105，调度控制器(6)根据分析处理仪(5)得出的多个车辆的位置、速度、间距信息呈现出多个车辆在矿山道路上的行驶状况，并获取矿山调度人员的调度指令；根据该调度指令发出对应的调度信令，通过无线方式传给放置在车辆内的车载仪(7)；
步骤S106，车载仪(7)接收调度控制器(6)发出的调度信令，并通过语音或屏显方式提示司机。
5.根据权利要求4所述的一种基于DAS的露天矿山车辆防撞方法，其特征在于，所述露天矿山车辆防撞方法还包括：
步骤S103，所述光电解调仪将滤波降噪处理后的车辆震动信息传给数据库(4)供所述分析处理仪(5)调取。
6.根据权利要求4所述的一种基于DAS的露天矿山车辆防撞方法，其特征在于，所述步骤S102具体包括：
选择一个小波基函数，并利用所述小波基函数对带有噪声的车辆震动信号进行N层小波分解，通过小波变换得到相应的低频系数；
对高频部分的小波系数基于阈值进行去噪处理，得到每层电平的高频系数；
对得到的低频系数和每层电平的高频系数进行逆小波变换重构，获得真实信号的估计值。
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