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基于OTDR的铁路贯通地线防盗的研究
| 论文题名： | 基于OTDR的铁路贯通地线防盗的研究 |
| 关键词： | 铁路工程;贯通地线;防盗技术;分布式光纤传感系统;光时域反射原理 |
| 摘要： | 铁路贯通地线作为安全地线、防雷地线和屏蔽地线的综合地线，被广泛敷设于各条铁路线路。但由于大部分铁路线路处于偏僻地段，铁路现场环境比较复杂，贯通地线时常发生被偷盗的现象。铁路信号设备均与贯通地线连接，地线被盗后，造成设备不接地，严重时有可能烧毁设备甚至造成人员伤亡，威胁着铁路的运行及人身安全。 相比于其他的传感方式，光纤传感具有灵敏度高、可靠性好，抗电磁干扰性强等优势，尤其在远距离里传感应用中有无可比拟的优势。针对上述问题，本文提出一种基于光时域反射原理(OTDR)的分布式光纤传感系统，实现对铁路贯通地线主动、实时的监测，当贯通地线发生被割盗行为后能够迅速发出警报，并在短时间内监测出事故发生的位置，实现监测的自动化、实时化，对偷盗份子进行有效打击抓捕，减少铁路上由贯通地线被盗引起的经济损失。本文开展的主要工作有: 首先，本文在介绍现有地线防盗系统的基础上，简要分析了光纤传感技术的特点优势，在此基础上提出利用OTDR设计铁路贯通地线的防盗系统，并对OTDR的工作原理、性能指标等参数进行详细的讲解。 其次，OTDR的动态范围和距离分辨率是最重要的两个参数，分别决定了系统的探测范围和定位精度。动态范围的增大可以通过增大脉宽实现，但脉宽的增大会导致距离分辨率的降低。传统的OTDR是发射单脉冲作为光纤的探测信号，采用累加平均的方式来提高动态范围，本文提出使用相关运算的方法，使用伪随机序列作为探测信号，分别使用MATLAB比较了几种伪随机码的特性，并在伪随机序列中选取性能较好的CCPONS码作为输入信号。 然后，通过介绍傅里叶变换、短时傅里叶变换和小波变换的特点，说明了小波变换在信号处理上的优势。根据OTDR的曲线特性选取Harr小波作为系统的小波基函数，并提出小波变换和斜率法相结合的思路分别定位曲线上的反射事件和非反射事件。 最后，设计基于OTDR的铁路贯通地线防盗系统中最重要的信号发生部分和信号处理部分，分别给出在MATLAB下的仿真结果，得出系统在使用128位的CCPONS编码调制时，在不损失距离分辨率的情况下信号能量增加了25dB，系统信噪比增加了8dB。之后使用小波变换对铁路实际应用中出现的信号进行分析，分别准确的判断出各种事件及发生位置，验证了系统的可行性。 |
| 作者： | 杨哲 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 宁提纲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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