6月4日,贵阳北至广州南的D2809次动车在贵州榕江站撞上泥石流脱线,尽管动车司机杨勇同志用自己精湛的技术、责任担当挽救了全车142个人的生命,但是他的生命却永远定格在了46岁。为了避免类似动车事故,我们可以将分布式光纤振动和应力传感器应用于铁轨周界的防护系统,为铁轨穿上一层防护衣,第一时间发现铁轨周边环境改变,风险等级,提前进行维修加固;在异常发生的第一时间感知问题,及时启动应急指挥系统。
近10来年,我国的高速铁路快速发展,使中国铁路客运能力得到极大扩充,使城市间的时空距离大大压缩,给人们出行带来极大的方便。仅 2021年全年就输送旅客26.1亿人,输货物47.7亿吨。铁路线路长,穿山越岭,地质情况复杂多变,日晒雨淋变化会严重影响铁路运输的安全。如何让铁路可以穿上一层防护衣,第一时间感知地质环境的变化,识别地质可能带来的伤害;如何让铁轨和交通指挥系统第一时间发现正在发生的灾害。第一时间采取紧急措施是我们急迫需要解决的问题。
近10多年来,分布式光纤传感器得到了长足的发展,综合利用分布式光纤振动和应力传感可以让铁轨有了感知能力,第一时间发现地质环境变化对周边环境可能造成的影响,提前预警和加固;对于突发的安全隐患,可以第一时间精准定位灾害位置,为第一时间的处理赢取时间,避免重大伤亡事件发生。
一、原理
系统利用布里渊散射光对应变敏感的特性,能探测出沿着光纤不同位置的应力变化。当光纤沿线存在轴向应变时,利用光纤中的反向布里渊散射光的频率漂移与光纤应变之间良好的线性关系,测量布里渊散射光的频率漂移得到光纤沿线应变的分布信息,通过智能分析模型判断应力变化带来的危害等级。应力传感器可以持续感知外界变化形成的持续影响力和伤害程度,从而为提前预警、加固和处理,赢取了宝贵的时间。
激光器沿着光纤发出编码光脉冲,与光纤作用以三种量子叠加态在光纤中传播,某处受到外界扰动时光纤晶格皮变,在相干长度内背散射信号曲率与扰动成比例,解码解调获得的片段扰动,由于光速保持不变,因此可得到每米光纤受到扰动的测量结果。振动传感器可以实时感知瞬间事件发生的准确位置和时间,为紧急抢修和调度赢取了时间,降低灾害带来的危害程度。
二、成都瑞莱杰森的分布式光纤振动和应力传感器
成都瑞莱杰森科技有限公司经过18年的持续沉淀,拥有分布式传感器系统体系架构和理论算法方面全球领先的技术成果,所研发的分布式光纤振动传感器实现24小时实时监测,具有响应速度快,误报率底,监测距离长、全域分布无盲点、定位精准、无源防爆、抗干扰、隐蔽性强、对环境要求低、使用寿命长、安装维护简单、智能融合便捷等特点。
1.性能指标
速度快:计算和解调同时进行,最快响应速度只需5s
定位准:定位误差小于5米
距离长:单台主机单通道测量距离可以达到60公里,多台主机联网可以实现上千公里的监测
成本低:采用首创的单路系统自解调温度方案,降低了系统成本。
误报率低:系统将采集的数据传入云端经过人工智能处理,实时识别威胁事件级别、位置并报警低。
2.部署方式
针对不同的应用场景,通过对铁路沿线的地址特点和监控目标进行分析和综合设计后,可以有四种部署方案:
①山坡上打竖井,光纤垂直放入井中
②光纤布设在山坡表面
③光纤布设在山底冲口
④铁路两厢围栏浅土层中。
几种不同的方式,预警时间依次递减,成本也依次递减,前两种根据地质灾害普查决定。