一种基于阵列式光纤传感技术的监测预警系统及方法与流程

本发明涉及地铁隧道周界振动监测系统，尤其涉及一种基于阵列式光纤传感技术的监测预警系统及方法。

背景技术：

1、在城市建设高速发展的情况下，城市地铁线路逐年增加，地铁沿线隧道的安全隐患问题日益凸显；由于地面各种未经审批的打桩施工作业会击穿隧道管片，造成列车撞断桩头，导致列车严重受损，相关地铁设备损伤，乘客人身安全受到极大威胁；目前国内城市在地铁防止外界入侵方面采用人工巡防的方式，即聘用大批临时巡检人员每天分时段对地铁运营端进行巡检；采用该手段人力物力消耗极大；考虑到城市安防的急切需求，采用技防代替人防，主动监测管隧上方违章施工、油气泄露等安全事故，在事故隐患阶段及时报警，为城市生命线工程提供安全监测预警技术保障，成为政府部门高度关注的问题，也是城市创新发展和科技强安的必然要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有地铁运营线路违章施工、危险施工利用人工巡检方式人力物力消耗极大的问题，实现地铁隧道外界（地质钻）入侵事件精确定位、准确识别、自动预警、及时处置功能。

2、为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：

3、一种基于阵列式光纤传感技术的监测预警系统，包括振动监测系统、数据分析系统、监测预警系统和外界入侵处置系统；

4、所述振动监测系统包括若干组光纤地震计、光纤信号采集器和传输光缆，若干组光纤地震计通过传输光缆与光纤信号采集器信号连接；

5、所述数据分析系统包括本地服务器、振动加速度数据库模块与信号分析处理软件模块，所述本地服务器与光纤信号采集器电性连接，所述振动加速度数据库模块与信号分析处理软件模块分别与本地服务器电性连接；

6、所述监测预警系统包括云服务器、预警数据库系统、监测预警后台和监测预警展示平台，所述本地服务器与云服务器信号连接，所述预警数据库系统、监测预警后台和监测预警展示平台分别与云服务器电性连接；

7、所述外界入侵处置系统为智能终端设备，所述智能终端设备与云服务器信号连接。

8、进一步地，所述智能终端设备为手机、平板或笔记本电脑中的一种。

9、一种基于阵列式光纤传感技术的监测预警方法，包括上述的一种基于阵列式光纤传感技术的监测预警系统，还包括如下步骤：

10、步骤一、在地铁运行段隧道环壁内按照15米-50米的间距布设光纤地震计，通过传输光缆进行连接，形成光纤地震计阵列；

11、在地铁隧道区间设备房布设光纤信号采集器，通过传输光缆将光纤地震计连接到信号采集器，外界入侵事件引起地铁隧道管片振动，利用光纤地震计阵列感知该振动信号，并通过传输光缆将该振动信号传输至光纤信号采集器；

12、步骤二、光纤信号采集器将振动信号通过本地服务器传输并储存至振动加速度数据库模块中，同时本地服务器将振动信号传输至信号分析处理软件模块进行分析与处理，得出预警结果，实现监测数据流的自动处理和入侵事件的分析和判定；

13、步骤三、基于信号分析处理软件模块的分析结果数据通过本地服务器传输至云服务器，再通过云服务器储存在预警数据库系统中，同时云服务器将该分析结果数据传输至监测预警后台，监测预警后台发布不同等级的危险报警，给出入侵事件的要素信息，包括发生时间、位置、持续时间和里程信息，并以短信形式推送给巡检人员；

14、监测预警展示平台接收到危险报警后，在展示平台上通过gis地图对入侵事件位置进行定位，并提示入侵事件的要素信息，包括发生时间、位置、持续时间和里程信息；

15、步骤四、巡检人员通过预警信息定位危险施工事件的具体位置，并前往事故现场排查，并将现场排查信息通过智能终端设备反馈给云服务器，云服务器将现场排查信息传输至预警数据库系统更新预警信息处置状态，形成处置闭环。

16、进一步地，步骤三中，本地服务器通过有线或无线网络方式，将信号分析处理软件模块的分析结果传输到云服务器。

17、进一步地，步骤三中，监测预警展示平台在任一可联网的计算机上通过浏览器进行访问。

18、进一步地，步骤四中，现场排查信息包括信息真实性判定、现场照片、现场处置信息。

19、本发明的有益效果为：本发明通过光纤地震计来监测外界入侵事件引起的地铁隧道管片振动，并通过传输光缆将该振动信号传输至光纤信号采集器，光纤信号采集器将振动信号通过本地服务器传输并储存至振动加速度数据库模块中，同时本地服务器将振动信号传输至信号分析处理软件模块进行分析与处理，得出预警结果，实现监测数据流的自动处理和入侵事件的分析和判定；通过振动监测系统对地铁隧道周界振动进行全时段全方位的实时监测，自动识别入侵事件并进行及时警报，减轻人力物力的消耗，且通过多组光纤地震计有效消除人工巡检的盲区，降低漏报率，从而使本发明具备入侵事件精确定位、准确识别的功能。

20、基于信号分析处理软件模块的分析结果数据通过本地服务器传输至云服务器，再通过云服务器储存在预警数据库系统中，同时云服务器将该分析结果数据传输至监测预警后台，监测预警后台发布不同等级的危险报警，给出入侵事件的要素信息，包括发生时间、位置、持续时间和里程信息，并以短信形式推送给巡检人员，地铁安全巡检人员可远程接收警报信息，能够第一时间到达现场进行事件排查，有效降低地铁隧道受到入侵的风险，从而使本发明实现自动预警的功能。

21、监测预警展示平台接收到危险报警后，在展示平台上通过gis地图对入侵事件位置进行定位，并提示入侵事件的要素信息，包括发生时间、位置、持续时间和里程信息；巡检人员通过预警信息定位危险施工事件的具体位置，并前往事故现场排查，并将现场排查信息通过智能终端设备反馈给云服务器，云服务器将现场排查信息传输至预警数据库系统更新预警信息处置状态，形成处置闭环，从而使本发明实现及时处置的功能。

技术特征：

1.一种基于阵列式光纤传感技术的监测预警系统，其特征在于：包括振动监测系统、数据分析系统、监测预警系统和外界入侵处置系统；

2.根据权利要求1所述的一种基于阵列式光纤传感技术的监测预警系统，其特征在于：所述智能终端设备为手机、平板或笔记本电脑中的一种。

3.一种基于阵列式光纤传感技术的监测预警方法，其特征在于，包括权利要求1或2中所述的一种基于阵列式光纤传感技术的监测预警系统，还包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种基于阵列式光纤传感技术的监测预警方法，其特征在于：步骤三中，本地服务器通过有线或无线网络方式，将信号分析处理软件模块的分析结果传输到云服务器。

5.根据权利要求3所述的一种基于阵列式光纤传感技术的监测预警方法，其特征在于：步骤三中，监测预警展示平台在任一可联网的计算机上通过浏览器进行访问。

6.根据权利要求3所述的一种基于阵列式光纤传感技术的监测预警方法，其特征在于：步骤四中，现场排查信息包括信息真实性判定、现场照片、现场处置信息。

技术总结本发明公开了一种基于阵列式光纤传感技术的监测预警系统及方法，涉及地铁隧道周界振动监测系统技术领域，包括振动监测系统、数据分析系统、监测预警系统和外界入侵处置系统；振动监测系统包括若干组光纤地震计、光纤信号采集器和传输光缆，数据分析系统包括本地服务器、振动加速度数据库模块与信号分析处理软件模块，监测预警系统包括云服务器、预警数据库系统、监测预警后台和监测预警展示平台，智能终端设备与云服务器信号连接；本发明解决了现有地铁运营线路违章施工、危险施工利用人工巡检方式无法全时段全方位监管，且人力物力消耗极大的问题，实现了地铁隧道外界（地质钻）入侵事件精确定位、准确识别、自动预警、及时处置功能。技术研发人员：刘智,黄剑涛,谢海珠,黄文辉,沈玉松,苏柱金,张楚玥,欧阳小波受保护的技术使用者：深圳防灾减灾技术研究院技术研发日：技术公布日：2024/5/12