監視運輸網絡基礎結構制造技術

本申請涉及對形成運輸網絡的部分的結構進行狀況監視，例如對結構（尤其是隧道）進行結構健康狀況監視。該方法涉及對被部署以便監視結構（206）的至少一個光纖（104）執行分布式聲學感測（DAS）。針對結構附近的網絡上的交通（205）的移動的聲學響應被檢測和分析以檢測結構的聲學響應（303、304）。結構的聲學響應然后被分析以檢測狀況中的任何改變。因而，該方法使用網絡上的交通的正常移動（例如，鐵軌網絡上的列車）來聲學激勵結構，并且檢測結果所得的響應。該方法對于鐵軌網絡上的隧道的狀況監視特別有用。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利摘要】本申請涉及對形成運輸網絡的部分的結構進行狀況監視，例如對結構（尤其是隧道）進行結構健康狀況監視。該方法涉及對被部署以便監視結構（206）的至少一個光纖（104）執行分布式聲學感測（DAS）。針對結構附近的網絡上的交通（205）的移動的聲學響應被檢測和分析以檢測結構的聲學響應（303、304）。結構的聲學響應然后被分析以檢測狀況中的任何改變。因而，該方法使用網絡上的交通的正常移動（例如，鐵軌網絡上的列車）來聲學激勵結構，并且檢測結果所得的響應。該方法對于鐵軌網絡上的隧道的狀況監視特別有用。【專利說明】監視運輸網絡基礎結構
本專利技術涉及監視運輸網絡的基礎結構，例如鐵軌網絡(諸如，隧道或橋梁或鐵軌軌道自身)的基礎結構，并且特別涉及使用鐵軌網絡上的交通的移動的狀況監視。 運輸網絡基礎結構(諸如，鐵軌網絡基礎結構)通常將包括期望監視其狀況的一些結構。例如，可能期望的是監視形成該網絡的部分的隧道的狀況，以檢測可能導致故障的隧道中的任何缺陷。 在一些鐵軌網絡中，可以手動地檢查隧道的狀況。這可以包括由合適的人員進行的檢查，包括視覺檢查和/或各種測試或測量的性能，以識別任何潛在的問題。例如，可以視覺地檢查墻的狀況，可以使用合適的探針來測試針對任何移動所測量的已知標記的相對位置并且在一些情況下測試墻狀況。 然而顯然此類檢查需要將檢查組送到相關結構，并且檢查可能花費大量時間。甚至在長度方面幾百米的單個軌道鐵軌隧道中，要被檢查的區域可能是大量的并且一些隧道可能大到足以容納多個軌道并且在長度方面大約是幾千米。檢查可能僅當鐵軌網絡的相關段未在使用時是可能的，這可能限制對于檢查而言可用的時間和/或導致對網絡的減少或取消的服務。由于這些原因，人工檢查通常是耗時且昂貴的工作，并且因此，僅周期性地檢查多數基礎結構，在一些實例中在檢查之間有很多時間段。 在一些結構中，也可以存在多個永久安裝的傳感器，以提供前進中的結構健康狀況監視。例如，各種應變傳感器、加速度計等可以遍及隧道被部署以檢測任何運動。此類傳感器通常是點式傳感器，并且因而為隧道提供在長度方面可以是幾千米的足夠的覆蓋范圍需要許多此類傳感器，而有隨之發生的費用。針對遠程監視，每個傳感器必須具有合適的電源并且被布置為能夠發送所獲取的數據以供分析。 本專利技術的實施例提供用于對形成運輸網絡的基礎結構的部分的結構進行狀況監視的方法和裝置。 在本專利技術的一個方面，提供有一種對形成運輸網絡的部分的結構進行狀況監視的方法，該方法包括:對被部署成監視所述結構的一個或多個光纖執行分布式聲學感測以提供來自多個聲學感測部分中的每個的測量信號；分析由于所述結構附近的運輸網絡上的交通的移動而生成的測量信號以識別與所述結構相關聯的聲學信號；以及分析與所述結構相關聯的所述聲學信號以提供所述結構的狀況方面的任何改變的指示。 本專利技術的該方面的方法使用光纖分布式聲學感測(DAS)。分布式聲學感測是一種已知類型的感測，其中光纖被部署為感測光纖并且利用電磁輻射來重復詢問，以提供對沿著其長度的聲學活動的感測。通常，輻射的一個或多個輸入脈沖被發射到光纖中。通過分析從光纖內反向散射的輻射，光纖可以有效地被分成可以是(但不必是)連續的多個分立的感測部分。在每個分立的感測部分內，光纖的機械擾動(例如由于傳入的聲波而造成的)引起從該部分反向散射的輻射的性質方面的變化。這種變化可以被檢測和分析并用來給出該感測部分處的光纖的擾動的強度的量度。因而DAS傳感器有效地充當光纖的聲學感測部分的線性感測陣列。光纖的感測部分的長度由詢問輻射的特性以及應用于反向散射信號的處理來確定，但通常可以使用大約幾米到幾十米左右的感測部分。如在本說明書中使用的，術語“分布式聲學感測”將被視為意指通過詢問光纖來提供沿著光纖縱向分布的多個分立的聲學感測部分的感測，并且術語“分布式聲學傳感器”應該相應地解釋。術語“聲學”應該意指任何類型的壓力波或機械擾動，其可能導致光纖上的應變的改變并且以用于避免懷疑術語“聲學”被視為包括超音速和亞音速波以及地震波。 DAS可以被操作以在光纖的長的長度之上提供許多感測部分或通道，例如DAS可以被應用在高達40km或更多的光纖長度上，其中連續感測通道大約1m長。 在共同未決專利申請GB1201768.7中，已經提出了 DAS傳感器可以沿著運輸網絡(諸如，鐵軌或公路網絡)被部署，以提供作為控制方法的部分的對運輸網絡上的交通移動的監視和/或以檢測不正常的交通移動。例如在鐵軌網絡中，DAS感測光纖鄰近的列車軌道上的列車的移動將生成可以被用來在列車移動時追蹤列車的聲學信號，從而沿著被監視部分的整個長度連續地提供針對幾十米的分辨率的實時位置信息。 本專利技術人已經認識到，DAS可以被用來通過監視結構針對網絡上的交通的經過的聲學響應以提供對形成運輸網絡的部分或與運輸網絡相關聯的結構的狀況監視。本專利技術人已經意識到，網絡上的交通的移動提供結構的聲學激勵并且結構的響應自身可以與交通的一般噪聲相區分。換言之，交通移動提供噪聲源，并且意外地與結構自身相關聯的聲學信號可以單獨地識別為不同于聲源。進而，專利技術人已經認識到，結構針對交通的經過的聲學響應甚至在交通不同時也可能很大程度上相同。換言之，以監視鐵軌網絡上的隧道為例，第一列車經過隧道在隧道中激勵與隨后另一列車經過相同的隧道相同的一般響應。運輸網絡可以是用于人和/或物品的車輛移動的網絡，并且特別可以是鐵軌網絡。 因此，可以理解，結構的聲學響應可以在網絡操作期間被監視，以提供進行中的狀況監視。聲學響應方面的任何顯著改變可以指示狀況方面的改變。 該方法因而涉及對至少一個光纖執行分布式聲學感測，以如以上所描述的那樣提供來自多個聲學感測部分中的每個的測量信號。至少一個感測光纖被部署以便監視結構。感測光纖可以被部署成遍及諸如隧道、橋梁、高架橋、路堤或路塹之類的結構布設，并且在一些實例中，至少部分光纖可以被嵌入在結構的材料內。然而在其他應用中，感測光纖可以附加地或替代地被部署有鄰近于結構或附接于結構的至少部分光纖。 如前面提到的，由于所述結構附近的運輸網絡上的交通(即，車輛)的移動而生成的測量信號被分析以識別與所述結構相關聯的聲學信號，即以將由于結構的聲學響應所造成的那些信號與直接由于交通移動所造成的任何信號相區分。如以下將描述的，這可以采用各種方式來實現。。 被識別為與結構相關聯的聲學信號然后被分析以提供所述結構的狀況方面的任何改變的指示。 在一個實施例中，分析與所述結構相關聯的聲學信號包括:將聲學信號與先前所獲取的聲學信號相比較。如前面描述的，結構的一般聲學響應通常對于相同類型的交通移動而言可能是相同的，例如在相同方向上行進通過隧道的列車可以激勵相同的一般響應，如果不存在隧道狀況方面的顯著改變的話。事實上因此，結構可以表現出聲學特性。 例如，考慮在長度方面比方說是300m的隧道具有遍及隧道布設的DAS感測光纖并且被詢問以便提供在長度方面大約15m的感測部分。因而，可能存在沿著隧道的長度的光纖的連續感測部分。響應于列車經過隧道，一些感測部分通常可以表現出更強烈的聲學響應和/或持續得比其他感測部分更長。另外，一些感測部分可以在一些聲學頻率處表現出與其他相比本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種對形成運輸網絡的部分的結構進行狀況監視的方法，包括：對被部署成監視所述結構的一個或多個光纖執行分布式聲學感測以提供來自多個聲學感測部分中的每個的測量信號；分析由于所述結構附近的運輸網絡上的交通的移動而生成的測量信號以識別與所述結構相關聯的聲學信號；以及分析與所述結構相關聯的所述聲學信號以提供所述結構的狀況方面的任何改變的指示。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A戈弗雷，
申請(專利權)人：光學感應器控股有限公司，
類型：發明
國別省市：英國;GB