高铁周界异物入侵感知与识别系统

针对高铁周界异物入侵监测和预警需求,提出了一种融合分布式光纤传感技术、视频联动技术和智能识别技术的分布式、多维度高铁周界异物入侵感知与识别系统。通过使用布里渊光时域分析(BOTDA)技术进行应变监测以及相位光时域反射(Φ-OTDR)技术进行振动监测,可有效捕捉异物入侵事件。同时使用人工神经网络(ANN)对报警信号进行大数据分析,可降低系统误报率。该系统的应用能够大幅提高高铁运营安全预警完备率和应急响应效率,具有重大社会价值。     

光纤传感技术在铁路检测监测中的应用研究

光纤传感技术具有抗电磁干扰、精度高等特点,可以作为铁路现场检测监测的一种重要技术手段。介绍了多种光纤传感技术的原理和特点,及其在铁路边坡变形或滑坡监测、车体状态监测、列车定位与测速等场景下的工程应用情况。以高铁沿线栅栏状态监测为例,对光纤传感技术在铁路现场的应用进行了分析,并提出建议。     

基于光纤技术的铁路沿线崩塌落石监测报警系统研究

基于光纤技术的铁路沿线崩塌落石监测报警系统以光纤光栅传感技术为核心,集光电技术、计算机软件技术、信息处理技术、控制技术和通信技术于一体.介绍其危险源捕捉分系统、信号传输分系统、光纤光栅解调分系统、数据处理分系统、外围分系统功能.针对技术创新点,光纤光栅振动传感器的光纤光栅应变片、拾振结构、保护装置,软件的波长获取、数据处理、报警处理和UI界面模块功能,以及数据处理模块中的软件核心模块算法进行阐述和分析.     

智能技术在高速铁路周界安防中的应用研究

我国高速铁路里程长，气候、地质、人文环境复杂，传统技术防护手段难以满足高速铁路周界安防的要求。为了解决目前高速铁路周界入侵监测存在的问题，基于高速铁路周界安防需求，分析了高铁周界环境的特点，对现有周界技术防护手段的应用现状与存在问题进行总结。研究了3种典型的智能技术周界防护手段—智能视频分析、微波阵列传感探测、多维三鉴复合传感探测的技术特点及应用情况，为智能技术在高铁周界安防中的应用提供了思路和工作基础，并对智能技术在高铁安防中的应用提出了今后的研究方向。     

光纤传感技术在铁路中的应用

光纤传感技术是当前传感器领域研究方向。介绍光纤传感技术在监测路基沉降、边坡滑坡、轨道温度、轨道不平顺、轨道振动、道岔密贴、接触网温度、桥梁隧道结构状态、车体倾斜（载重）、车体状态（应力、振动、温度）、列车防撞预警及安全防护、列车装载超高与超宽和底部超限等方面的实际应用现状,分析总结其技术特点。光纤传感技术凭借自身优点和多参数监测能力,在铁路行业监测领域应用前景广阔。     

基于微波阵列技术的高铁周界安防系统应用研究

阐述高速铁路周界环境复杂多样的特殊性,以及入侵精确定位、目标识别与可视跟踪、低误报漏报的业务需求。分析得出在高铁周界中红外对射、振动光纤、视频监控3类现有安防手段的优势与不足。总结微波阵列技术的技术原理,及系统的核心能力与环境适应性。系统能够满足高铁周界防护中的高精度入侵探测与定位、智能识别合法人员、多维度入侵事件表达、特殊复杂环境一体化部署的应用需求。     

基于光纤光栅传感技术的高速铁路轨道状态远程监测数传系统

介绍了基于光纤光栅传感技术的高速铁路轨道状态远程监测系统的构成,详细阐述了系统的数据采集、处理和传输方法,包括数据的读取、预处理及无线网络等相关技术方法。针对大流量监测数据实时无线传输的瓶颈问题,提出光纤光栅解调系统数据处理和无线传输的方案,可对监测数据自动进行加密、校验和打包,并通过GPRS模块将监测数据推送至远端数据中心。该系统已应用于我国多处高速铁路轨道状态长期监测工点,系统运行状态良好,数据传输系统稳定可靠。     

分布式光纤传感在铁路通信光缆盗挖告警中的应用

与目前应用的光缆防护技术相比,分布式光纤传感具有成本较低、灵敏度高、抗电磁干扰、可复用、分布式连续测量等优点,因此,提出了一种基于分布式光纤传感的铁路通信光缆盗挖告警方法。该方法通过提取振动信号的时域特征和小波域特征作为特征向量,来识别盗挖过程中产生的振动事件类型。同时,还设计了一种两级振动模式识别方案,在正常情况下,系统只对时域特征进行监测,当时域特征的值超出设定的阈值时,再联合小波域特征进行模式识别。由此,提出的方法可以减少大量复杂的小波域变换计算,提高算法的时效性。     

分布式光纤传感技术在岩溶段桩基检测中的应用研究

分布式光纤传感技术近年来广泛应用于土木工程领域,该技术具有分布式测量、耐久性好、施工方便等优点。本文将此技术应用于岩溶区灌注桩检测,研究岩溶区灌注桩荷载传递规律和桩身附近溶洞存在位置,通过钢筋应力计测量结果验证了光纤传感技术在岩溶区灌注桩检测中应用的可行性。结果表明,该技术可实现岩溶区灌注桩完整性的分布式检测功能,并能判断桩身周围溶洞存在位置区间。相对于钢筋应力计、应变片等传统的检测方法,分布式光纤传感技术具有更高的检测精度和更广的测量范围。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道基础变形重点区段监测技术研究

针对CRTSⅡ型板式无砟轨道结构基础变形问题,提出一种基于光纤振动加速度传感阵列的高速铁路无砟轨道基础变形监测方法。在某运营高铁线路路桥过渡段采用该方法进行现场实测,通过联合经验模态分解(EMD)-功率谱分析方法得到轨道结构的振动特性。测试结果表明:轮轨振动信号经过轨道板、CA砂浆层以及底座板的层层衰减后到达电缆槽内振动信号的峰值加速度与现有文献一致,说明该监测方法正确。该方法为高速铁路无砟轨道结构健康状况的长期监测提供了新思路,同时可为后续无砟轨道结构局部变形的病害识别以及趋势预测建立特征库。     

铁路货车车辆转向架无源无线振动传感与监测系统

转向架是铁路货车车辆的关键部件，因货车上无电源供给，且车辆在运用过程中存在随机编组，因此很难开展铁路货车转向架状态监测与故障诊断的相关研究。针对这一问题，文章研究了一种包括车载转向架无源无线振动传感与监测组件、测速发电模块、轨旁数据基站和远程故障诊断中心的铁路货车转向架无源无线振动传感与监测系统，系统通过安装在货车轴端的微型轴端测速发电机、测速发电模块为车载转向架无源无线振动传感与监测组件供电和提供速度信号，由振动传感与监测组件的信号采集处理CPU经组合传感器、信号调理电路、模数转换电路同步采集货车转向架的振动、冲击和温度信号并预诊断后通过WSN网络发送到轨旁数据基站，轨旁数据基站运用多线程WSN网络接收并缓存货运车辆的运行状态监测数据后再通过4G/5G网络自动将数据传输到远程故障诊断中心，远程故障诊断中心对列车运行状态数据进行分析处理与故障诊断后实现对货车转向架的智能运维。该系统已装车进行运行试验，试验结果表明，系统能实现铁路货车转向架的无源无线振动传感与监测，及时发现故障，确保货运列车安全行驶。     

光纤传感智能监测系统在复杂基坑工程中的应用研究

光纤传感智能监测系统是基于光纤光栅传感技术、虚拟仪器技术和阿里云平台,针对复杂深基坑工程施工的智能化安全管控系统。通过光纤传感智能监测系统在北京新机场城际铁路联络线明挖隧道深基坑工程中的应用,阐述了深基坑开挖支护过程中的监测指标、监测元器件和监测实施过程;通过实施过程中的在线实时监测数据分析,总结了基坑开挖、支护过程中施工对基坑边坡稳定性的影响,分析了邻近支撑安拆对钢支撑轴力及基坑顶部和底部水平位移的影响。结果表明:在基坑开挖时,施工扰动对基坑边坡变形有一定的影响;每道支撑对邻近支撑的支撑轴力影响明显;光纤传感智能监测系统能够提供准确、及时、可靠的监测数据,为深基坑的安全施工提供保障。     

高铁站房结构健康监测系统设计

为了对服役期间高铁站房的安全状态进行及时评估和科学预警,设计并研发了一套高铁站房结构健康监测系统,包括传感器子模块、数据采集子模块、传输及处理子模块、数据管理子模块、安全评定与预警子模块及用户界面子模块。对各子系统的功能要求和实现方法进行分析,并详细阐述该系统的结构监测内容及测点布置。通过分析济南东客站站房结构关键构件的应变、应力、风荷载等相关数据,得到以下结论：济南东客站站房结构健康监测系统运行平稳,数据传输稳定;站房结构风速、振动加速度、拉索索力等均在合理阈值范围内,结构处于安全状态。实现了对结构状态的实时掌握,有助于保障济南东客站的安全运维,为以后站房结构健康监测系统的设计研发提供借鉴。     

基于虚拟仪器技术的列车振动舒适度的检测与研究

参考UIC513《铁路车辆内旅客振动舒适度评价标准》，并结合传感技术和信号处理技术，在Iab-ⅥEW7．0环境下开发了一套列车振动舒适度检测和评价系统。该系统以计算机为硬件工作平台，以图形化编程语言LahVIEW7．0为软件开发平台，主要由传感器及信号调理、数据采集、数据处理、舒适度级评定4大模块构成，具有数据采集、数据保存及数据分析等功能，界面友好，易于操作。     

一种高灵敏度的光纤Sagnac干涉型声音传感技术研究

针对传统的声电型声音传感系统抗电磁干扰能力弱﹑易腐蚀﹑易失真等问题,本文构建一种基于Sagnac的干涉型光纤声音传感技术方案,以Sagnac干涉型声音传感原理为基础,提出使用普通光纤绕制感应线圈,利用声压作用于感应线圈产生的光弹效应实现对光相位的调制。通过理论推导,得到了外界振动信号与传感光纤输出光强度间的关系,仿真及测试表明,基于感应线圈的光纤Sagnac干涉型声音传感系统使得系统的灵敏度得以提高,光电探测器最低接收光功率达到-40dBm,能够将外界声音信息准确恢复,可实现对复杂环境下声音信号的监测。     

高速铁路光纤护栏系统的应用研究

论述铁路安全防护现状和光纤传感技术特点,对光纤护栏系统的目标、组成、原理、功能和安装关键技术进行研究。以光纤传感器为基础,分析基于光纤振动传感器的高速铁路光纤护栏系统。光纤护栏系统利用报警子系统、视频复核子系统、声光震慑子系统,以及光纤振动产生的光相位变化及光干涉信号,触发其平台产生报警,从而保证高速铁路行车安全。     

基于多种传感技术融合的高铁周界入侵监测报警技术及应用

铁路运输的行车安全是重中之重。人员违规上道、非法破坏或穿越铁路栅栏等人为因素，落石塌方、泥石流等客观自然因素，随时对列车行车安全构成重大威胁，高铁周界入侵报警监测技术对保证高铁安全运营具有重要作用。结合现阶段高铁周界入侵监测系统应用的具体情况及不足，针对不同场景的关键需求设计不同的监测方案，包括振动光纤+视频融合、毫米波雷达+双光谱融合、激光雷达+视频融合等3种技术方案，并将3种方案在银兰高铁中兰段宝台山隧道口（K357+147）进行现场部署及实测，测试结果表明应用效果良好。     

紫外燃弧检测技术在接触网运营维护中的应用

论述弓网燃弧检测原理,及其检测装置核心思想和方案设计框架。弓网燃弧检测装置由光学成像测量系统、UV光纤束、紫外光电传感系统、辅助参量测量系统、数据传输系统、数据分析处理系统和软件设计组成。基于燃弧检测技术研发的检测装置已在现场应用,可实现弓网燃弧精确检测,准确评价弓网动态关系性能指标。与传统接触式检测技术相比,可避免因太阳光、列车振动等客观因素对检测精度的影响,具有可靠性高和检测精度高等优点。     

一种基于LabView的光纤传感检测系统

介绍了光纤光栅激光传感器的传感机理和信号的解调算法,设计并实现了一种基于LabView光纤传感检测系统。实验得出该传感检测系统成功解调传感器被测信号,系统噪声达10-6pm/Hz(1/2),动态范围达到了120dB@100Hz,线性度达到了0.9999。结果表明:该检测系统性能可靠,可对光纤光栅传感器信号进行实时的解调。     

基于光纤传感技术的钢轨变形监测可行性研究

光纤传感技术与传统的电类、机械类传感技术相比,具有抗电磁干扰能力强、使用方便、易维护等优点。本文探讨其应用于钢轨变形监测的可行性。首先,将两相邻弹性扣件之间钢轨受力形式简化为简支梁,通过理论分析得出钢轨中间点断面同一高度处应变与位移之间的关系;然后将分布式光纤和光栅传感器布设在钢轨简支梁上,通过试验测试数据得到位移与应变的关系,并分析了由应变推算钢轨变形的计算误差。研究结果表明:光纤传感技术在钢轨变形监测上是可行的;光栅传感器测量精度较分布式光纤精度高。研究结果为光纤传感技术在钢轨变形监测中的应用提供了技术支撑。