一、概述
近期国内高速公路发生了“陕西柞水一公路桥梁垮塌”、“广东梅大高速路面塌方”等事件，反映了高速公路安全监测亟需一套综合性监控和预警系统，以提高道路和桥梁的安全性。朴牛科技的高速公路安全监测系统包括典型桥梁模态频率监测，以实时监控桥梁结构变化；光纤敷设段的地底成像功能，用于提前预警地下结构变化；通过这些措施，我们将构建一个基于光纤传感的道路安全监控体系，有效提升基础设施的安全性和可靠性，保护人民生命财产安全。

二、技术背景

分布式光纤声波传感（DAS）技术是一种创新的传感技术，能够连续监测振动和声场的分布情况。当振动发生并在光缆中传播时，光纤会因应变而拉伸或压缩。这种变化通过相干激光在光纤中的弹光效应，导致瑞利散射光的振幅和相位发生改变。通过捕捉并解码这些背向散射光的变化，我们可以获取振动波的详细信息。DAS技术以其分布式特性、高集成度、广阔的传感范围、强大的环境适应能力、抗电磁干扰能力以及高达米级的分辨率而著称，能够对与光纤相互作用的环境振动和声场进行长距离、高时空精度的监测。

朴牛科技通过结合光频域反射与时间门控技术，并运用光波调谐控制技术，成功开发出了一种高精度的分布式光纤声波传感系统。该系统在衰落抑制、带宽提升和空间分辨率优化等方面取得了显著成果，解决了空间分辨率和相干衰落噪声等技术难题，达到了业界最高性能标准。这一系统的突出特点在于，在整个传感光纤长度内，均展现出高灵敏度、低噪声和高保真度的优异性能。

三、系统主要功能

系统包括GIS地图管理与展示页面、行车流量统计、隧道监测功能、桥梁监测功能、沉降监测功能、碰撞事故报警管理、事故统计等功能。

该功能实现了对高速公路某路段的车流量和车速的监测。监测结果包括监测时间、监测点位置，最大最小车速监控、平均车速监控、车流量监控。并且可以对监测位置进行选择、时段筛选，数据绘图、数据导出等，并可以生成实时曲线图。

隧道监测功能可由用户指定隧道通道并结合文档帮助手册，进行隧道内情况判断隧道实时情况。

桥梁结构健康安全监测包括实时状态、历史状态，如果桥梁结构的一阶竖弯频率变化超过一定阈值则判断桥梁出现问题。下图桥梁的一阶模态竖弯频率在3.88Hz 左右，从系统部署至今也没有变化。

从上图6可知，测速下方100米内S波速度范围整体为200-1000m/s，波速在横向有些差异。结合表2.4.2的类型划分和剪切波速范围分析，通道1501-2500图中，波速总体变化较均匀，无异常现象。沿深度方向，分层较明显，浅层5-20米内速度在200m/s内（属于Ⅲ中软土），在30-40米速度达400m/s（属于Ⅱ中硬土，坚硬黄土）,60m之后速度达800m/s（属于I0岩石）。在通道2501-3500图中，在横向125m(2750通道左右)处，横向速度呈凹陷状，此处可能出现轻微塌陷。

传感距离在25公里范围内可以听到频率在2000Hz以下的现场声音，支持单通道声音播放，同时支持自己通过MATLAB软件生成0~2000Hz范围内的各种滤波器上传。