基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统及监测方法技术方案

本发明专利技术公开了基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统及监测方法，包括多段光缆、多个DAS交通流量监控系统、服务器、客户端，通过利用光纤本身的传感功能来检测路面的振动信号,DAS交通流量监控系统根据接收到的振动信号确定振源的振动位置以及振动强度，然后将振动强度和振动位置在客户端进行可视化显示。本发明专利技术能够对50Km长的路面进行监测，监测距离长，且能够对整个路段上连续时间范围内的连续振源位置进行检测，同时可以检测机动车或非机动车的不同振动强度，得出同一类型的机动车或非机动车的数量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及道路交通监控
，特别是涉及一种基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统及监测方法。
技术介绍
为应对日益繁忙的交通状况，交警部门对道路进行检测，当前在交警部门使用的交通检测系统多采用地感线圈、视频等检测工具。然而，目前的检测系统存在一定的局限性，在监测内容上，仅能完成车辆速度和数量的检测，无法实现车辆轨迹、交通事故等的监测；在测试范围上，仅能对路口或路段中预先设置检测工具的某一固定位置进行检测，无法完成全路段实时连续检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，设计出基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统及监测方法。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统，包括多段光缆，埋设在被监测路段的路边，用于检测被监测路段的振动信号；多个DAS交通流量监控系统，用于接收振动信号并根据振动信号确定振源位置和振动强度，并将振源位置和振动强度信息传输给服务器，每个DAS交通流量监控系统均与多段光缆进行通信连接；服务器，用于对多个DAS交通流量监控系统的数据信息进行处理并传递给客户端；客户端，用于可视化显示被监测路段的振源位置和振动强度。所述DAS交通流量监控系统包括脉冲发射器，用于发射光脉冲；调制解调器，光电探测器，用于接收从光缆的振源位置返回的背向散射信号，记录光脉冲和背向散射信号的相位、光脉冲入射光缆的时间、背向散射信号入射光电探测器的时间，并将光脉冲和背向散射信号的相位信息和时间信息传输给处理器；处理器，用于根据光脉冲与背向散射信号的相位差确定振源的振动强度，根据背向散射信号入射光电探测器的时间与光脉冲入射光缆的时间确定振源位置。所述每段光缆检测路段的长度为45-50km。所述光缆为一芯单模光纤，多根光缆纵向串联埋设。一种基于分布式光纤传感器的交通状况监测方法，具体包括以下步骤：步骤1：脉冲发射器向光缆发射光脉冲；步骤2：光缆检测被监测路段的振动信号，振源位置的背向散射信号返回至光电探测器；步骤3：光电探测器记录光脉冲和背向散射信号的相位、光脉冲入射光缆的时间、背向散射信号入射光电探测器的时间；步骤4：处理器根据光脉冲入射光缆的时间和背向散射信号返回至光电探测器的时间计算振源的位置，根据光脉冲与背向散射信号的相位差确定振源的振动强度；步骤5：客户端对连续时间范围内的连续振源位置及振源的振动强度进行可视化显示。所述步骤1中向光缆发射光脉冲的具体步骤为：首先，脉冲发射器发射光脉冲，然后，调制解调器将光脉冲经光电探测器传输给光缆。所述脉冲发射器每隔0.5ms发射一束光脉冲。所述步骤4中计算振源位置的具体公式为：S=（t1-t0）*108m/s，其中S为振源位置，t1为背向散射信号返回至光电探测器的时间，t0为光脉冲入射光缆的时间。步骤5中所述连续时间范围内的连续振源位置构成的直线斜率为车辆的车速。本专利技术的积极有益效果：1、本专利技术能够对50Km长的路面进行监测，监测距离长，且能够对整个路段上连续时间范围内的连续振源位置进行检测，连续时间范围内的连续振源位置所构成的直线斜率即为在路段上行驶的车辆车速。2、本专利技术能够根据光脉冲入射光缆的时间和背向散射信号返回至光电探测器的时间确定振源的位置，当客户端上显示的振源位置聚集在某一处时，则可判断该位置发生了交通异常事件，如交通事故或者拥堵等。3、不同类型的机动车、非机动车对路面的振动强度是不同的，同一类型的机动车或非机动车对路面的振动强度是相同的，本专利技术可以检测机动车或非机动车在行驶过程中所引发的振源的振动强度，根据客户端显示器上所显示的不同振动强度的运行轨迹，可以得出同一类型的机动车或非机动车的数量。附图说明图1为本专利技术的系统原理框图。图2为本专利技术的DAS交通流量监测系统的电路原理框图。图3为本专利技术交通状况监测方法的流程图。图4为光电探测器接收光脉冲的时刻图。图5为车辆的运行轨迹图。图中标号的具体含义为：1为光缆，2为DAS交通流量监控系统，3为服务器，4为客户端，5为被监测路段，6为脉冲发射器，7为调制解调器，8为光电探测器，9为处理器。具体实施方式下面结合附图具体说明本专利技术的具体实施方式。参见图1，本专利技术的基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统，包括多段光缆1、多个DAS交通流量监控系统2、服务器3、客户端4，每个DAS交通流量监控系统2均与多段光缆1进行通信连接，一个服务器3与多个DAS交通流量监控系统2通信连接。所述光缆1用于检测被监测路段5的振动信号。所述光缆1为一芯单模光纤，采用GYTA53标准地埋通信光缆。每段光缆1能够检测45-50km的路面振动情况，同一路面上铺设有多根光缆1，多根光缆1纵向串联埋设在被监测路段的路边。路面上的振动信号有多种，主要包括机动车振动信号和非机动车振动信号。所述DAS交通流量监控系统2用于接收光缆1检测到的振动信号，根据振动信号确定振源位置和振动强度，并将振源位置和振动强度信息传输给服务器。DAS交通流量监控系统2包括脉冲发射器6、调制解调器7、光电探测器8和处理器9。所述脉冲发射器6用于发射光脉冲，并将光脉冲传输给调制解调器7。调制解调器7将光脉冲经光电探测器8传输给光缆1。当路面上某一位置产生振动时，会引发光缆1上对应的位置振动，那么在该振动位置会产生背向散射信号。光电探测器8用于接收从光缆1的振源位置返回的背向散射信号，记录光脉冲和背向散射信号的相位、光脉冲入射光缆的时间、背向散射信号入射光电探测器8的时间，并将光脉冲和背向散射信号的相位信息和时间信息传输给处理器9。处理器9用于根据光脉冲与背向散射信号的相位差确定振源的振动强度，根据背向散射信号入射光电探测器的时间与光脉冲入射光缆的时间确定振源位置。所述服务器3用于对多个DAS交通流量监控系统2的数据信息进行处理并传递给客户端4；客户端4用于可视化显示被监测路段5的振源位置和振动强度。本专利技术的基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统，主要利用光纤本身的传感功能来检测路面的振动信号，光纤本身的传感功能是基于瑞利散射原理实现的，在进行交通状况监测的过程中，具体包括以下步骤：步骤1：脉冲发射器向光缆发射光脉冲；首先，脉冲发射器每隔0.5ms发射一束光脉冲；然后，调制解调器将光脉冲经光电探测器传输给光缆，光脉冲以2*108m/s的速度在光缆中传播。步骤2：光缆检测被监测路段的振动信号，振源位置的背向散射信号返回至光电探测器；当光缆上某点发生振动时，即在该振动位置发生背向散射现象，部分光脉冲会由该振动点返回至光电探测器。步骤3：光电探测器记录光脉冲和背向散射信号的相位、光脉冲入射光缆的时间、背向散射信号入射光电探测器的时间；本专利技术所采用的光电探测器的探测灵敏度较高，能够直接探测光脉冲的相位，例如可采用EPM605LL型号的直插式光电探测器。光电探测器可记录传输到光缆中的光脉冲的相位λ0及其入射到光缆的时间t0，同时也记录背向散射信号的相位λ1及其返回至光电探测器的时间t1，光电探测器将获取的相位λ0和λ1、时间t0和t1传输给处理器。步骤4：处理器根据光脉冲入射光缆的时间和背向散射信号返回至光电探测器的时间计算振源的位置。具体计算振源位置的具体公式为：S=（t1-t0）*108m/s，其中S为振源位置，t本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统,其特征在于，包括多段光缆，埋设在被监测路段的路边，用于检测被监测路段的振动信号；多个DAS交通流量监控系统，用于接收振动信号并根据振动信号确定振源位置和振动强度，将振源位置和振动强度信息传输给服务器；每个DAS交通流量监控系统均与多段光缆进行通信连接；服务器，用于对多个DAS交通流量监控系统的数据信息进行处理并传递给客户端；客户端，用于可视化显示被监测路段的振源位置和振动强度。

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统,其特征在于，包括多段光缆，埋设在被监测路段的路边，用于检测被监测路段的振动信号；多个DAS交通流量监控系统，用于接收振动信号并根据振动信号确定振源位置和振动强度，将振源位置和振动强度信息传输给服务器；每个DAS交通流量监控系统均与多段光缆进行通信连接；服务器，用于对多个DAS交通流量监控系统的数据信息进行处理并传递给客户端；客户端，用于可视化显示被监测路段的振源位置和振动强度。2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统，其特征在于，所述DAS交通流量监控系统包括脉冲发射器，用于发射光脉冲；调制解调器；光电探测器，用于接收从光缆的振源位置返回的背向散射信号，记录光脉冲和背向散射信号的相位、光脉冲入射光缆的时间、背向散射信号入射光电探测器的时间，并将光脉冲和背向散射信号的相位信息和时间信息传输给处理器；处理器，用于根据光脉冲与背向散射信号的相位差确定振源的振动强度，根据背向散射信号入射光电探测器的时间与光脉冲入射光缆的时间确定振源位置。3.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统，其特征在于，所述每段光缆检测路段的长度为45-50km。4.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感器的交通状况监测系统，其特征在于，所述光缆为一芯单模光纤，多根光缆纵向串联埋设。5.一种根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感器的交通状况监测系...

【专利技术属性】
技术研发人员：竺科南，菅云峰，周军，
申请(专利权)人：浙江中电智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33