基于光纤传感技术的火车安全系统.doc

基于光纤传感技术的火车安全系统（一）基于光纤位移传感器的火车安全速度提示系统背景：新华社报道：28日凌晨4时41分,由北京开往青岛四方的T195次客车通过胶济铁路王村站后,在K289610处客车车尾前10-17位突然发生脱线、颠覆,而此时一列由烟台开往徐州的5034次客车在汇车时与脱线、颠覆车辆相撞,5034次客车机后1-3位及机车脱线、颠覆。截至发稿,据新华社消息,胶济铁路重特大交通安全事故死亡人数增至72人,受伤人数升至416人,其中有4名法国乘客受伤。列车超速是造成“4.28”特别重大交通事故的直接原因。这样类似的事故在世界各地时有发生，许许多多的人因此丧失了生命，亲人，朋友。基于光纤位移传感器的火车测速系统原理：在转弯时，火车会做向心运动，避免脱轨其向心力 F=mV2R（m为火车重量，V为火车转弯切线方向速度，R为火车向心运动的半径）而火车转弯时，内外轨道的高度是不同的，这样会产生一个重力偏力。由图可知： 当,都会给铁轨造成一定压力，所以火车的转弯速度被限制在附近，确保火车不会脱轨。所以，我们在火车入弯道的800米处设置一个光纤传感器测量火车的时速，根据转弯的限速，对司机进行提醒；同时我们也在弯道上铺设光纤传感器，测出火车速度，实时反馈到火车驾驶员的屏幕上，让司机及时调整车速，确保火车安全运行。传感器比较：传感器类型优点缺点寿命价格光纤测速传感器结构简单，体积小，重量轻，抗干扰强，损耗少，精度高，响应快价格相对比较贵，还没有用到实际中长无电子霍尔测速传感器电路形式简单，成本较低，稳定性好精度和线性度较差，响应时间较慢，温度漂移较大，灵敏度低，频宽小 长200速度我们利用光纤位移传感器测出位移，再除以相对的时间得到。光纤位移传感器组成结构和工作原理1、传感器结构据传感器的简略结构如图1所示，其连杆可以水平方向移动，在连杆上固定了薄膜Fizeau干涉仪（TFFI），它的详细构造如图2所示。2、工作原理（1）光信号调制实际使用时将传感器与读数器（Demodulator）连接，读数器中白光二极管二极管 二极管又叫半导体二极管、晶体二极管，是最常用的基本电子元件之一。二极管只往一个方向传送电流，由p型半导体和n型半导体形成的p-n结构成，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。 全文光源光源 光源产品具有LED显示、体积小、重量轻、易携带、电池供电、性能价格比高等特点，直观快速，是一种使用极其简单方便的测试工具，产品经过防震防潮处理，可以在野外恶劣环境下长时间工作。 全文发出的光从连接读数器的光纤的一端入射，传输到连接Fabry- Perot传感器，再由多模光纤射出，照射在TFFI干涉仪（光楔）的表面。当TFFI水平移动时，照点的位置也会不同。光楔上下两个表面都镀有半反射膜，因而构成了Fabry-Perot腔体。当读数器发射的白光的一部分被第一个半反射镜反射镜 反射镜是光的反射原理的典型应用，在玻璃的一面涂以高反光率的涂料或者镀一层金属膜，使入射光直接反射的光学元件。 全文反射后，其余的白光穿过Fabry-Perot腔体，且再一次被 第二个半反射镜反射回来，两束反射光相互干涉，使得原来入射白光的光谱被调制。 假设光楔的材料是玻璃，取其折射率n=1.6，入射白光二极管波长范围根据文献1取为600nm1750nm。根据图2，光楔上下表面反射光的光程差为2nh，假设光源光谱所有频率光波的振幅皆为a，两束光在相遇点发生干涉时的相位差为d，光楔面的反射率为R，透射率为1-R，则合成振幅y为：y=a+aRe-i（1）据欧拉公式e-icosisin，可得：y(t)=a(1+ RcosiRsin) （2）光强与光波振幅的平方成正比，设光波相遇点的光强度为I，则：Iy(t)y(t)*a2(1+R2+2Rcos) （3）对于TFFI的某个位置，光楔面的高度为h，不同波长l的光对应的干涉相位差为：（2nh/l）2p4pnh/l （4）光强I的极值为：Ia2（1+R2+2R） （5）在 TFFI干涉仪中，为了形成光的反射面，需要在光楔的上下表面各镀上一层膜，而镀膜具有一定的厚度，所以镀膜上下表面的反射光将形成干涉，会影响测量结 果。因此，镀膜的厚度应控制在光源中心波长的1/4，例如光源波长为600nm1000nm，则镀膜厚度为800nm（假设镀膜材料的折射率为1），这 样镀膜上下表面大部分的反射光相位差为180，强度被衰减。在图2所示的坐标系中，设入射点距坐标原点的距离为x，光楔的倾斜角度为a，此时对应的光楔面高度为h：h7xtga（mm） （6）tga18/250007.210-4这里取x12.5mm=12500mm来计算传感器调制光的强度分布，将x的值代入（6）式可得h16mm，代入（4）式得到d，再把d代入（3）式即可得到光强I。取光源波长范围0.6mm1.75mm，光楔镀膜反射率R0.5，则可以得到如图3所示的光强分布图。可见，在光源光谱范围内部分波长处产生了有限个干涉极大值。显然，在传感器所在的不同位置，TFFI对光源的调制情况是不同的，即干涉极大值对应的波长值会发生变化。在波长l较小处，干涉极大值的波峰也较密。（2）光信号解调读数器（信号调理器）的作用是对传感器送回的光信号进行解调，从中解算出位移信号，以上过程可以用图4表示。读数器中附带了白光光源，从多模光纤返回的光经过柱状透镜变为平行光，会投射在TFFI干涉仪的倾斜面上，而TFFI的下表面紧贴了一个对光强敏感的 CCD传感器。如图5所示，假设单色光均匀照射在光楔的上表面，则在x方向的每一点，光楔上下表面的反射光会形成干涉，而下表面透射的光被CCD所检测。这里假设解调用的TFFI干涉仪结构与传感器中的完全相同，即取自同一批次的产品，这样可以消除由于光楔形位公差对测量结果的影响。给解调干涉仪输入图3所示的调制光信号。为简单起见，这里只考虑其中光强极大值对应的波长。这些波长形成的干涉结果在CCD的长度方向上进行矢量叠加，由 于是白光干涉，所以叠加的次数越多，CCD上得到的干涉条纹越细锐。Matlab下的仿真结果如图6所示。根据仿真结果，CCD在长度为12.5mm的位置上的光强值恰好为最大，与传感器中光纤处于光楔的中心位置时（x=12.5mm）正好对应。 在传感器位移为S时，光干涉强度最大的光波在读数器的Fizeau干涉仪上也是干涉最大，所以分析CCD上光强最大点的所在坐标位置xSmax，就可以得到传感器的绝对位置SSmax。三、 性能特点根据前面的分析和有关资料，白光位移传感器可以测量绝对位置，它具有如下特点：（1）使用白光二极管光源而不是激光光源，因此不需要激光二极管激光二极管 激光二极管本质上是一个半导体二极管，按照PN结材料是否相同，可以把激光二极管分为同质结、单异质结（SH）、双异质结（DH）和量子阱（QW）激光二极管。量子阱激光二极管具有阈值电流低，输出功率高的优点，是目前市场应用的主流产品。同激光器相比，激光二极管具有效率高、体积小、寿命长的优点，但其输出功率小（一般小于2mW），线性差、单色性不太好，使其在有线电视系统中的应用受到很大限制，不能传输多频道，高性能模拟信号。在双向光接收机的回传模块中，上行发射一般都采用量子阱激光二极管作为光源。 全文所必须的预热时间和恒温控制，降低了对光源稳定性的要求，而且白光LEDLED LED（Light Emitting Diode）即发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED 的心脏是一个半导体的晶片，当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量。能完成数十种不同的工作，并且在各种设备中都能找到它们的身影。例如它们可以组成电子钟表 表盘上的数字，从遥控器 传输信息，为手表表盘照明并在设备开启时向您发出提示。 如果将它们集结在一起，可以组成超大电视屏幕上的图像，或是用于点亮交通信号灯。 全文的寿命也比激光二极管LD长得多； （2）传感器和读数器内部使用了结构相同的楔形薄膜干涉仪TFFI，这样可以补偿TFFI制造误差带来的测量误差，通常在不加任何补偿的情况下得到的最大线性误差为满量程的0.15%；（3）TFFI的制造工艺复杂，目前只能提供量程为20mm的位移传感器，更大尺寸的TFFI制造困难，限制了这种传感器量程的提高；（4）这种传感器本质上是利用光楔上下表面的光程差进行工作的，所以它对环境的震动和光纤的参数变化不敏感。光楔（TFFI）一般选用对温度不敏感的材料制造，传感器中无透镜，光纤的安装不需要严格对准，因此它可以在恶劣的环境下工作；（5）读数器内可以使用CCD或PSD光探测器光探测器 光探测器利用光与物质的各种相互作用把光能转换为其他可感知量的器件, 是光接收机的首要部分，能检测出入射到其面上的光功率，并把这个光功率的变化转化为相应的电流。 全文，CCD接收到的光强分布可以有多个极值点，但通过合理的结构设计可以保证只有一个最大点，信号处理使用求极大值的算法。 这种传感器的主要性能指标如表1所示：（二）基于光纤光栅的偏移出轨实时解决方案本系统应用于列车偏移出轨实时追踪，实现列车偏移出轨的判断，以及出现偏移出轨时的解决方法。由于是实时追踪的，所以必须要有一个做到实时并且具有解决速度检测方案的系统-下面会用高速列车实时追踪的光纤光栅压力传感器，解决这个问题。项目的背景及其解决方案.偏移出轨：是由于火车高速行驶，遇到特殊情况，紧急制动或与障碍物相撞时，前面车厢会左右晃动，经有后面的高动能车厢碰撞而产生的出轨。.产生偏移出轨条件：高速行驶；紧急制动；车厢晃动；高速碰撞.目前市面上的解决方案：在每节车厢底盘之间，加一个可卸载的起固定作用的装置，保证了列车的灵活性，并使列车在行驶过程中完全是一个整体，大大减弱了车厢晃动现象。在每节车厢之间，加一个缓冲装置，紧急制动或碰撞时，使动能转化为弹性势能，减小车厢直接高速碰撞的可能。. 由以上两个解决方案可以看出，方案在保证不能发生偏移出轨的情况下，不可以对目前铁道形状，列车形状作过大的改变，否则投入将是个无底洞；且应最大可能地保持列车的灵活性，对车速和转弯无太大影响。 我们的解决方案：在各个车厢都安装一个太阳能电动传感制动装置，利用光纤传感来测定车轮与铁轨的偏角，当超过最大安全偏角后，该车厢发出载制动信息的无线信号，所有车厢都进行不抱死的制动，以减小动能。 优点：光纤传感，精确度高，速度快，几乎可以实现测定与制动的同步。各节车厢都制动，可在短时间内，减小大量的动能。太阳能电动，可以免去不断更换电池的麻烦不抱死，可使列车即使在转弯处也能有一定的速度经过。 信号不容易受干扰，保证数据的准确性。缺点：制动装置复杂较为复杂，工程量大 大量釆用光纤传感系统，可能会出现误报7.技术： 检测火车折叠问题的流程图采集卡解调仪光纤光栅传感 器光信号发生器刹车系统超速计算机高速列车实时追踪的光纤光栅压力传感器此系统可广泛用于列车实时追踪，实现列车的定位、速度与加速度计算等，并可以辅助列车偏移出轨的情况的判断。由耦合模理论可知，光纤布喇格光栅的中心反射波长B=2neff, neff为导模的有效折射率。当外界应力发生变化时，波长偏移为BB=（1-Pe）Z 式中 Pe有效弹光系数； Z光纤轴向应变，可以表示为Z=1B（B）对于石英光纤，应力灵敏度系数为0.78，则BB=0.78Z通过检测B的变化，可以测知外界应力的变化状况。光纤光栅压力传感器的传感头在设计上应当结合列车实时追踪这一特点，及时将列车到达所产出的压力通过光纤光栅布喇格中心波长的变化体现出来。考虑到列车驶过后，传感头应当恢复初始状态，因此本传感头的主题为弹性材料，低端固定于封装体底部，上端为自由端，承载外界压力。外界施加的压力通过弹性材料的传动导致光纤光栅长度、曲率发生变化，光栅收到张力的左右，中心波长向长波长移动，由此可定性分析施加外力的有无、持续时间等。系统结构如图所示。光纤光栅压力传感系统结构当某个传感头上有压力时，对应的中心波长就会发生移动。利用这一原理，可实现“列车实时追踪”，并对列车脱节等事故实现计算机监控系统报警。选取了3个具有不同反射中心波长的光纤光栅传感头串联起来，进行了大量的测试。下表给出了压力作用下波长发生变化的一组测试数据。光纤光栅压力传感头中心波长/nm消光比/dB压力作用下中心波长漂移量/nm1=1557.85R1=251=0.372=1559.21R2=222=0.793=1562.90R3=253=0.85铁轨的与触感器的俯视图。光纤传感器装在与铁轨保持平行的位置，当火车正常行驶的时候，光纤传感器发出的光由铁轨重新反射到传感器。当火车的车厢有偏离的时候，即有可能发生脱轨的时候，发射光纤会出现偏离，这时候会出现一个偏离角，这时候分两种情况讨论，具体如下：第一：偏离角在安全范围，就是经过铁轨反射的时候，反射光能够反射到光纤传感器的接受板上。此时刻仍然认为火车的行驶是安全的。第二：偏离角超出安全范围的时候，火车不能接受 到反射光，此时认为已经有脱轨的危险，所以要启动紧急刹车装置，避免事故的发生。光纤传感器光纤发射光接受板铁轨与铁轨相对平行的物体2. 我们无法给出各项指标的参数，如行驶速度达到多少时，紧急制动的加速度是多少，才会出现偏移出轨，这个偏角究竟是多大。光纤光栅传感器以波长编码的特点克服了强度调制传感起必须补偿光纤连接器和耦合器损耗以及光源输出功率起伏的弱点，并且多个光纤光栅串联，与建筑结构制备在一起可实现实时监控。所提出的光纤光栅传感系统结构简单，不收电磁干扰，与计算机监控相结合，可以迅速对列车的各个参数作出判断，保证列车运行的高度安全和运输效率，对实现列车的实时追踪，尤其对未来高速列车的运行具有重要意义。（三）基于组态软件与光纤光栅传感技术的火车监测系统近年来，高速铁路在我国得到了蓬勃发展。高速铁路的特点是行车密度大，因此如果发生事故其造成的后果也会非常严重。保障运行列车的安全成为日益凸显的重要研究内容。1 光纤光栅技术1-3与组态软件的分析光纤光栅是利用紫外暴光技术在光纤芯中引起折射的周期性变化而形成的。光纤光栅中折射率分布的周期性结构，导致某一特定波长光的反射，从而形成光纤光栅的反射谱。反射光的波长对温度、应力和应变敏感，当环境温度、应力或应变发生变化时，光纤光栅反射光的峰值波长漂移，通过对波长漂移量的度量就可以实现对温度、应力和应变的感测。组态软件为“组态式监控软件”。“组态”(Configure)的含义是“配置”、“设定”、“设置”，指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序，即所谓的“组态”。“监控”（Supervisory Control）指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、控制和管理。1.1 理论基础光纤光栅的周期在几百纳米数量级。当某一宽带光源的光入射到光纤光栅中时，折射率分布的周期性结构导致某一特定波长光的反射，反射光的波长（即谐振波长）由Bragg公式确定：=2neff(1) 式中, , neff和分别为光纤光栅的谐振波长,导波模的有效折射率和周期.光纤光栅应力传感器通常是将光纤光栅附着在某一弹性体上，同时进行保护封装。当弹性体受到压力（1）时，光纤光栅与弹性体一起发生应变，导致光纤光栅的谐振波长漂移，漂移量由式(2)给出：=1-pc+(+)(2)式中pc=2neffp12-(p11+p12)/2为有效弹光系数, p11和p12为弹光系数, 为纤芯材料的泊松比,为弹性体的热膨 胀系数,为光纤的热光系数,T为温度改变量, 为光纤的轴向应变.由式(2)可得:=11-pc-+ (3),式(3)可以看出，如果已知光纤光栅谐振波长的漂移量以及其工作温度的改变量，就可以计算出光纤光栅的应变。1.2 物理逻辑模型光纤4光栅感应输出的是波长改变量，必须采用专用的波长解调设备进行波长识别，然后送入计算机进行分析处理和报警。图1给出了光纤光栅应力传感器与波长解调仪组成的应力测量系统。该应力测量系统主要由宽带光源、光纤光栅应力传感器5、基于可调F-P滤波器的波长解调仪和计算机及软件分析处理系统四部分组成。图中给出等间隔分布的多个光纤光栅应力传感器，这些光纤光栅通常要进行串接。由宽带光源发出的宽带光信号经过隔离器和3 dB耦合器传输到串接的传感光栅上，经过这些光纤光栅的波长选择后，一组不同波长的窄带光被反射，反射光再次经过3 dB耦合器由波长解调仪接收，经过波长解调仪对这些波长进行识别，得到一组应力传感信息。当检测传感器外部应力发生变化时，通过光栅解调器监测出波长的变化即应力变化之后，输入到计算机进行数据分析处理，最后得到传感器受压分布状况，从而判断是否会产生塌方、位移等危险影响，起到报警作用。波长解调仪由可调F-P滤波器、锯齿波扫描电压发生器、抖动信号发生器、信号混合器和LP低通滤波器五部分组成。波长解调仪的工作原理是：波长编码的压力传感信号输入到可调谐F-P滤波器，当锯齿波驱动F-P滤波器使其透射波峰与光纤光栅反射峰重合时，即可根据此时的F-P滤波器驱动电压与透射波长关系测得光纤光栅反射峰位置。但由于F-P滤波器输出的透射谱是光栅反摄谱与F-P滤波器透射谱的卷积，会使带宽增加，分辨率降低。所以，在扫描电压上加一小的抖动电压，其输出经混频和低通滤波器，测量抖动频率，在信号为零时，所测得数据即为光栅的反射峰值波长。1.3 组态软件组态软件（Configuration）为模块化任意组合，软件包括系统组态软件平台和应用软件平台两部分。操作系统可任意选用Window NT、Linux、Unix等。网络传输统一采用TCP/IP协议。在系统软件的基础上建立应用软件的支撑平台，即分布式实时运行环境。包括分布式系统管理与监视、基于内存的实时数据库、实时数据库组态工具、基于OPENGL的三维图形组态工具、多层次多协议网络通信结构等。在组态平台之上二次开发应用软件平台全面建立在开放的国际工业标准基础上，需要具有良好的开放性。考虑系统的开发性，采用商业数据库，并且应用系统的开放性设计需具备多层次特征，为多方位、多层次持续拓展系统功能提供坚实的基础。组态软件平台的层次结构分为操作系统(可选Windows、Linux、Unix等)、实时运行环境（包含实时数据库、实时数据库组态工具、关系数据库、多层次/多协议网络接口三部分）、图形组态以及数据库维护和SCADA应用功能四部分。2 系统方案2.1 系统逻辑功能铁路在线监测系统6包括数据测量系统和数据管理与分析两大子系统。其中，数据测量系统由传感器子系统和数据采集与传输子系统有机地组成；数据管理与分析系统包括监测数据管理子系统和数据分析处理子系统。系统逻辑功能如图2所示。传感器子系统由分布在现场的传感器组成，主要包括光纤温度、应变、压力、位移、振动传感器，光纤传感分析仪根据现场监测点的多少可以配置不同通道的仪器。传感器主要分布在牵引变电站的电力开关柜、电缆接头、变压器、互感器等输变电设备上，用来在线测温及自动报警，还有分布在桥梁、铁路轨道、铁路隧道等土木工程结构里，用来应力变形结构的安全监测。数据采集子系统由光纤光栅分析仪完成，将光纤光栅分析仪接入现场的传感器，仪器分析光纤光栅中折射率分布的周期性结构，导致某一特定波长光的反射，从而形成光纤光栅的反射谱。反射光的波长对温度、应力和应变敏感，当环境温度、应力或应变发生变化时，光纤光栅反射光的峰值波长漂移，通过对波长漂移量的度量就可以实现对温度、应力和应变的感测。感测的数据通过数据传输系统传输给数据处理和控制系统。数据传输系统是光纤光栅分析仪与监控系统的通信通道，在具备有线传输的场所可以考虑光纤(例如在牵引变或分区所)，通道稳定可靠；在不具备条件的场所(例如隧道、桥梁等)，可以采用无线方式，虽然通道的质量会差一些，但对在线监测系统还是可以满足需求。数据处理与控制系统，为了保证系统的实时性、稳定性采用组态软件，系统具备实时数据采集、数据越限处理、历史数据采用、事故采样、事故追忆等功能，在实时系统之上配有决策支持系统，帮助调度人员对现场情况迅速、准确地做出判断。2.2 系统结构整体系统结构如图3所示。 (1)在每个被检测设备的内部安装若干个光纤光栅传感器，采集现场信息；(2)在相对集中的监测现场设置主控室或主控箱体，用来安放光纤光栅分析仪和通信设备，对温度、应力和应变的感测信息数据进行分析、预警报告及数据传输；(3)主站调度系统通过不同的传输通道（光纤、微波、载波、GPRS等）按照一定的传输协议采集分布在各个现场（铁轨、铁路桥梁、铁路隧道、铁路牵引变电站等）的光纤光栅分析仪的数据，由调度系统对实时现场数据进行告警、采样等处理，由决策支持系统协助调度人员提出预知方案。2.3 牵引变测温系统以牵引变测温系统7为例对系统物理结构及现场安装情况进行详细描述，如图4所示。系统各部分的功能描述：(1)光纤光栅温度传感器：布置在高压开关柜内，采集温度信号；(2)传输系统：将温度传感器信号传到控制室内的光纤光栅解调仪；(3)光纤光栅信号解调系统：对温度信号进行解调，提供现场温度的实时信息；(4)系统软件：给整个系统的运行提供软件支持。综上所述，光纤光栅传感技术在铁路安全防护上具有很高的应用价值，实践证明在线监测系统比以往传统的铁路安全巡检更安全、快捷，会带来更大的经济效益和更好的社会效应。尤其采用了多种通信技术以及运用了组态软件与决策支持系统，为调度员的决策提供了安全保障。火车安全检测系统中，其他检测设备（一）视频监控设备：功能： 数字录像功能：采用FCode DVR主机进行影像录像。 智能控制功能：可透FCode DVR主机过进行实时监看、控制、回放、录像。 实时播放功能：可通过监视器监看前端所采集的影像，达到实时监看。 具有网络功能：通过计算机网络可实行远程监控。 具有分区功能：根据系统的不同要求，对系统进行分区回传，分区控制。 共缆传输功能：采用 共缆传输结构，多路影像与控制信号可在同一根同轴电缆中传输。 优点： 线缆用量少：系统采用共缆传输结构，一根线缆解决 视频 + 控制信号。 传输距离远：2 3公里半径范围内的安全传输，实时，不丢帧。 影像质量高：传输图像质量高。 抗干扰性强：有效防止各种电磁、电源以及地电位不平衡干扰。 可扩容性好：增加监控点无需重新布线，直接接入或者延长线缆便可。 实时传送现场状况，方便预测与控制场面，且方便调动人员缺点：对比：光纤传感尽管可以实现网络、分区与共缆传输功能，且抗干扰性强，但实现不了这些影像功能，只能作一些对参数进行分析设置，不具备了具体了解现场的能力，在这方面比不上视频监控设备。但光纤传感不需要人的过多参与，不像视频监控，可以应用于非感性分析的地方，可以实现系统的高自动化。（二）多功能全自动的轨迹实时火车运行状态地面安全检测系统TPDS(Truck Performance Detection System)实现对运 优点：能连续对轨道垂直力和横向力的连续检测和分析，以及火车运行状态的综合评价，行状态不良的火车的识别，并兼有对火车超偏载，车轮踏面速上的检测功能，同时实现与车号自动识别系统集成和检测网络的传输，可自动将检测信息送到指定地点，可对严重的检测结果随时预警缺点：系统复杂，若系统出现故障，则不易一查出，操作需专业人员，在系统使用初期，技术人员短缺与光纤传感器（在火车安全监控上的应用)比较：其与车号自动识别系统集成和检测网络的传输，使其多功能化，而光纤监测系统具有体积小，速度快，信息完整.易推广的优点可行性分析：1当今世界中，光纤作为传感技术的新宠儿备受人们的关注，越来越多的人意识到它的重要性。而且光纤传感技术有成熟严谨的理论做强力的后盾，优越的性能做推力，很多人员已经投入这方面的研究，其中比较出名的有武汉大学，哈尔滨工业大学等，已经取得一些成就，现在就有一些学者在做光纤在火车安全系统的研究，所以光纤传感在火车安全系统的运用是很有可能的。2光纤传感不需要人的过多参与，不像视频监控，可以应用于非感性分析的地方，可以实现系统的高自动化，具有不可替代的作用。3光纤传感器在检测中起到了采集数据的作用，而传输部分可用先用系统。光纤传感器可以提高采集速度，信息完整，改善了现有的传感器4随着科技的提高，光纤的制造技术会越来越完善，光纤传感器的应用将得到推广5光纤传感器具有体积小的特点，因此可以在铁路网设置多个网点，连续检测火车的动态感想：彭木添：这个项目是个极具挑战性的，我很看好光纤的美好前景。然而正因为它的新颖，所以现在依然存在有问题。通过这个项目，我了解了更多关于光纤的原理及运用知识。同时深刻的意识到完成一个项目必须要有明确的步骤和分工，因为刚开始我们只是在讨论，没有明确的项目完成步骤及分工，浪费了很多时间，也打击了大家的积极性。此外完成一个项目寻找资料的能力及资料的分析处理能力是最关键的。当我们有了原理，找到了大把的资料却没有很好的整合资料，没有发挥资料的支撑作用，浪费了人力和物力，所以此后的时间里我会多注意处理资料能力的培养。同时也发现了数学的重要性，我们通过数学计算出理论的数值，然后再去实验证明，这样心里就有个底，不会迷茫。所以数学是一个处理工程问题的重要工具。从这个一级项目中，我也大概知道了做一个项目的流程，培养了我的思维方式，有助于我以后做工程项目。同时也暴露了自己一些缺点。我发现自己没有自己明确的思路，当我在思考火车脱轨问题时，总会被收集到的资料所改变自己想法，随资料的内容变动，导致查了很多资料却始终没有完成一个解决的方案，同时查了大量的资料却没有办法处理它们，只用了其中的小小的一部分。而且身为组长没有完全提起组员的积极性，这是我最失败的地方。现在的社会中，一个人的思维和能力都是有限的，一个团队的话，通过大家的讨论，交流，可以把个人的思维和能力扩展，受益匪浅。周虹宇：一级项目是设计项目的过程的思考，在做一级项目的过程中，我了解到做一个项目的基本过程，项目背景，资料搜索等，而其中，我们需要利用学过的专业知识进行思考，判断项目是否可行等，还需要团队的中的交流合作。我们小组所做的也只是停留在项目的构思和设计的过程中，虽然我们并不能也不需要将其实现，即使我们的积极性受到影响，但我们仍认真地按照要求去做。大一的时候，一级项目所要做的东西有了书面上的理解，大致明白做项目是怎样的一个过程。大二，就要动手实践，小组要对一个具体的课题做出详细的构思和设计的规划过程，我们要通过不同的渠道查找资料，根据实际情况做出合理的分析，并结合我们所学的专业知识，逐步去完成我们小组的项目设计开发报告书。在这个过程中，我得到了很好的锻炼，项目开发和设计的能力、创新能力、团队合作能力、沟通能力、语言表达能力也有了一定的提高。邱远志：这次接到题目的时候，尽管老师讲解了两次，但由于对光纤的完全不熟悉和光纤资料的有限性，特别是用在火车上的光纤资料特别少，且毫无设备资金，使自己感觉做出实物几乎不可能，加上我们团队没有严密的定期汇报规则，所以也就失去了积极性，最后造成项目很久都没有进展。后来觉得是自己心态出了问题，不可以说简单地百度一下找不到资料就不再去想，不再去做，而要努力地去寻找更多的办法。所以后来就去图书馆找光纤的书、去专业数据库看论文和查看英文网站。虽然还是看得蒙蒙的，但总算有了那么一点头绪。加上又开了几次会，头脑风暴了一下，感觉一些问题都明了了很多。我想团队的很大作用也在于这两点吧，通过讨论使人可以从很多的角度去看和想问题；通过团队的共同努力，可以把个人几乎无法完成的事做出来。最后建议加强团队汇报工作的频率，以团体带动个体，我想会起到很好的效果。黄天培：项目，很多情况下都不是一个人能够完成的，特别是在分工日益细小的今天。它需要一个团队来共同完成，而不是一个团伙，更不是一个人，也只有我们能以一个团队一样工作，共进退，共勉励，互探讨，互帮助，才能取得成功。这次的一级项目是“基于光纤传感技术的火车安全监测系统”，“光纤”、“传感技术”、“火车”和“监测系统”，这些我在日常生活中都听到过，可是没有真正接触过，更加不用说研究过他的用法，可以说都是一些新鲜的玩意。初始时候给我的感觉是无从下手，面对这个项目可算是“白茫茫一片”。俗话说得好“万事开头难”，只要可以咬紧牙关，努力攻克，总有成功的一天的。于是我们小组开始讨论，将项目先细化为“光纤”、“传感技术”和“火车安全”，之后分工合作，最终的目的就是能够组成一个能达到预期效果的监测系统，完成我们的项目。而之后我自己给我的感觉就是对这个项目没有兴趣，或者是说培养不出来这个方面的兴趣，总是到临近要交报告的时候乱忙一趟，但求完成任务。虽然做这个项目自身有着很多的缺点，但是一起做项目的时候我是以团队中的一员去认真面对的，从中可以了解到团队合作和团队沟通很必须也很重要，而团队的潜力真的是很大。同时除了团队之外的学习外，获取有关项目的信息，资料的能力也有所提高，所以在这些方面我还是受益匪浅的。现在我所希望的是，能够使自己对这个项目感兴趣，从而为团队贡献出自己的有限的力量马美玲：这次做一级项目，感触最多的就是自己去接受知识，对于光纤传感火车监测这个陌生的话题，我们无从入手，唯有通过上网，去图书馆查收来收集资料。跟同伴们一起讨论问题，头脑风暴也是一个很好的学习过程。我想要是我们平时也是这样子学习的话，乐趣会多很多。周全德：通过基于光纤传感技术的火车安全监测系统项目的学习，我了解到很多关于火车安全监测的技术，包括压力，速度，温度，灾害预防等方面的分析，还包括其中计轴器的技术原理，还有桥梁中要注意的压力和隧道中注意速度控制。光纤传感器具有抗电磁干扰、防水、抗腐蚀、耐久性，轻细柔韧的特点，使它能广泛的适用于工程的监测中，例如：分布光纤温度传感系统可以在易燃、易爆的环境下同时测量几万个点，并可对每个温度测量点进行准确。光纤传感技术的其优点适用范围很广，必将是以后工程开发和建设的重点，有待我们更加努力的去开发和成熟技术。曾志杰：这次的一级项目使我发现了不少的问题，也积累了一定的经验，对于以后的项目实践是有一定的帮助的。一，我发现一个项目是否成功，团队合作真的十分重要，要让每个人都承担一定的责任和工作，才能使项目进