基于OTDR的鐵路貫通地線防盜的研究.pdf

1、鐵路貫通地線作為安全地線、防雷地線和屏蔽地線的綜合地線，被廣泛敷設(shè)于各條鐵路線路。但由于大部分鐵路線路處于偏僻地段，鐵路現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較復(fù)雜，貫通地線時(shí)常發(fā)生被偷盜的現(xiàn)象。鐵路信號(hào)設(shè)備均與貫通地線連接，地線被盜后，造成設(shè)備不接地，嚴(yán)重時(shí)有可能燒毀設(shè)備甚至造成人員傷亡，威脅著鐵路的運(yùn)行及人身安全。
　　相比于其他的傳感方式，光纖傳感具有靈敏度高、可靠性好，抗電磁干擾性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，尤其在遠(yuǎn)距離里傳感應(yīng)用中有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)上述問(wèn)題，本文

2、提出一種基于光時(shí)域反射原理(OTDR)的分布式光纖傳感系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路貫通地線主動(dòng)、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，當(dāng)貫通地線發(fā)生被割盜行為后能夠迅速發(fā)出警報(bào)，并在短時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)出事故發(fā)生的位置，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化，對(duì)偷盜份子進(jìn)行有效打擊抓捕，減少鐵路上由貫通地線被盜引起的經(jīng)濟(jì)損失。本文開(kāi)展的主要工作有:
　　首先，本文在介紹現(xiàn)有地線防盜系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)要分析了光纖傳感技術(shù)的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，在此基礎(chǔ)上提出利用OTDR設(shè)計(jì)鐵路貫通地線的防盜系統(tǒng)，并對(duì)OT

3、DR的工作原理、性能指標(biāo)等參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的講解。
　　其次，OTDR的動(dòng)態(tài)范圍和距離分辨率是最重要的兩個(gè)參數(shù)，分別決定了系統(tǒng)的探測(cè)范圍和定位精度。動(dòng)態(tài)范圍的增大可以通過(guò)增大脈寬實(shí)現(xiàn)，但脈寬的增大會(huì)導(dǎo)致距離分辨率的降低。傳統(tǒng)的OTDR是發(fā)射單脈沖作為光纖的探測(cè)信號(hào)，采用累加平均的方式來(lái)提高動(dòng)態(tài)范圍，本文提出使用相關(guān)運(yùn)算的方法，使用偽隨機(jī)序列作為探測(cè)信號(hào)，分別使用MATLAB比較了幾種偽隨機(jī)碼的特性，并在偽隨機(jī)序列中選取性能較好的CCP

4、ONS碼作為輸入信號(hào)。
　　然后，通過(guò)介紹傅里葉變換、短時(shí)傅里葉變換和小波變換的特點(diǎn)，說(shuō)明了小波變換在信號(hào)處理上的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)OTDR的曲線特性選取Harr小波作為系統(tǒng)的小波基函數(shù)，并提出小波變換和斜率法相結(jié)合的思路分別定位曲線上的反射事件和非反射事件。
　　最后，設(shè)計(jì)基于OTDR的鐵路貫通地線防盜系統(tǒng)中最重要的信號(hào)發(fā)生部分和信號(hào)處理部分，分別給出在MATLAB下的仿真結(jié)果，得出系統(tǒng)在使用128位的CCPONS編碼調(diào)制時(shí)，在不