基于物联网的路基监测预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的路基监测预警系统，包括：地理坐标位置采集装置、数据采集装置、数据处理平台及监测预警平台；地理坐标位置采集装置采集当前监测路基的地理位置坐标；数据采集装置采集监测位置的路基初始信息数据及路基变形信息数据；数据处理平台通过无线模块接收地理位置坐标、路基初始信息数据及路基变形信息数据，并根据地理位置坐标、路基初始信息数据、路基变形信息数据以及路基设计资料信息数据获得路基变形量数据及监测位置的路基变形曲线；监测预警平台根据路基变形量数据及路基变形曲线对当前监测路基进行监测并输出判断结果，监测预警平台根据判断结果输出或不输出预警信号。

Subgrade monitoring and early warning system based on Internet of things

【技术实现步骤摘要】
基于物联网的路基监测预警系统
本专利技术涉及一种基于物联网的路基监测预警系统，特别涉及一种不需要在路基填筑前进行预埋，设置灵活且适用性强的基于物联网的路基监测预警系统。
技术介绍
高速铁路路基作为轨道的支承基础，路基的工后沉降控制是线路平顺度和长期服役性能的重要保证。现有路基施工采用分层填筑和放置，确保大部分的路基沉降能够在施工期内完成，尽量减少线路铺轨以后产生的工后沉降。工后沉降是引起线路不平顺和轨道结构损伤的重要诱因，线路的维护工作量和成本大幅度增加。通常路基填筑速度越慢，填筑完成后达到沉降稳定时间相对越短，工后沉降也越小；反之，工后沉降越大，不利于线路铺轨和后期运营维护。同时，在软弱地基上进行高路基填筑施工时，过快的填筑速度容易引起较大的路基沉降，导致路基变形失稳。因此，路基填筑速度和放置时间不但决定了路基质量，也对施工工期的规划具有重要影响。路基分层填筑的过程中，受地基类型、填料种类和施工条件的制约，路基沉降稳定的时间有明显差异，路基分层放置的间隔时间因此存在很大不确定性。目前，路基填筑施工以路基中心和坡脚处的路基变形速率作为填筑速度和放置时间间隔的主要判定依据。铁路路基变形达到稳定且满足铺轨条件的时间周期较长。现有的路基沉降监测技术常采用的方法有两类：一、是通过在路基断面监测部位安装位移观测桩和沉降板，技术人员采用全站仪或水准仪采集路基填筑过程中沉降板或位移观测桩随路基沉降产生的变形数据。这类方法的优点是测量精度高、成本低，是目前使用最为广泛的一种路基沉降监测方法。但是，这种方法需要人工操作测量设备采集监测数据，在沉降监测期内工作量大且数据采集频率较低，很难对工后沉降进行准确预测并判定路基变形稳定时间。采用该方法对路基中心处沉降实施监测时，由于棱镜(水准尺)和全站仪(水准仪)高度无法随路基沉降进行自适应调整，障碍物(比如：路肩)遮挡导致全站仪难以接收到棱镜反射的激光光束，监测过程中需要不断手动调整测站位置和高度。尤其在软弱地基上进行高路基填筑时，路基产生的沉降量较大时测量更加困难。且采用全站仪或水准仪进行路基沉降监测，工作量大且数据采集频率低，难以准确预报路基变形稳定的时间节点，引起工期延误或“赶工期”式集中填筑，导致路基填筑质量降低。特别是青藏高原地区的铁路路基受低温、高海拔环境制约，监测数据采集点严重不足且采集频率过低，无法准确判定路基变形是否符合施工和运营要求。二、是GPS卫星定位系统监测路基沉降变形，这类方法的优点是人工工作量小，数据采集频率高。不足之处在于，GPS卫星定位系统的高程误差较大，通常达到0.3m以上，难以满足路基沉降监测的精度要求。因此急需开发一种克服上述缺陷的基于物联网的路基监测预警系统。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种基于物联网的路基监测预警系统，其中，包括：地理坐标位置采集装置，采集当前监测路基的地理位置坐标；数据采集装置，实时采集所述监测位置的路基初始信息数据及路基变形信息数据；数据处理平台，通过无线模块实时接收所述地理位置坐标、所述路基初始信息数据及所述路基变形信息数据，所述数据处理平台根据所述地理位置坐标、所述路基初始信息数据、所述路基变形信息数据以及路基设计资料信息数据获得路基变形量数据及所述监测位置的路基变形曲线；监测预警平台，根据所述路基变形量数据及所述路基变形曲线对所述当前监测路基进行监测并输出判断结果，所述监测预警平台根据所述判断结果输出或不输出预警信号。上述的基于物联网的路基监测预警系统，其中，所述监测位置包括：路基中心位置、路肩位置和路基坡脚位置。上述的基于物联网的路基监测预警系统，其中，所述数据采集装置包括：第一位移观测立柱，设置于所述路基坡脚位置；第二位移观测立柱，设置于所述路肩位置；第三位移观测立柱，设置于所述路基中心位置；第一拉绳式位移传感器，其测绳固定于所述第一位移观测立柱上，所述第一拉绳式位移传感器采集并输出所述路基坡脚位置的测绳初始长度及测绳变形后长度；第二拉绳式位移传感器，其测绳固定于所述第二位移观测立柱上，所述第二拉绳式位移传感器采集并输出所述路肩位置的测绳初始长度及测绳变形后长度；第三拉绳式位移传感器，其测绳固定于所述第三位移观测立柱上，采集并输出所述路基中心位置的测绳初始长度及测绳变形后长度；第一角度仪，设置于所述第一拉绳式位移传感器的测绳上，采集并输出所述路基坡脚位置的测绳与水平方向的初始夹角值和路基位移引起的任一时刻的变形夹角值；第二角度仪，设置于所述第二拉绳式位移传感器的测绳上，采集并输出所述路肩位置的测绳与水平方向的初始夹角值和路基位移引起的任一时刻的变形夹角值。上述的基于物联网的路基监测预警系统，其中，所述数据处理平台通过所述无线模块接收所述路基坡脚位置的测绳初始长度及测绳变形后长度、所述路肩位置的测绳初始长度及测绳变形后长度、所述路基中心位置的测绳初始长度及测绳变形后长度、所述路基坡脚位置的测绳与水平方向的初始夹角值和路基位移引起的任一时刻的变形夹角值及所述路肩位置的测绳与水平方向的初始夹角值和路基位移引起的任一时刻的变形夹角值，所述数据处理平台包括：数据库，存储所述路基设计资料信息数据；数据处理单元，根据所述路基坡脚位置的测绳初始长度及测绳变形后长度、所述路基坡脚位置的测绳与水平方向的初始夹角值和路基位移引起的任一时刻的变形夹角值获得所述路基坡脚位置的垂直沉降和水平位移；所述数据处理单元还根据所述路肩位置的测绳初始长度及测绳变形后长度、所述路肩位置的测绳与水平方向的初始夹角值和路基位移引起的任一时刻的变形夹角值获得所述路肩位置的垂直沉降和水平位移；所述数据处理单元还根据所述地理位置坐标调取所述数据库中存储的所述路基设计资料信息数据，所述数据处理单元根据所述路基设计资料信息数据、所述路基中心位置的测绳初始长度及测绳变形后长度及所述路肩位置的垂直沉降获得所述路基中心位置的垂直沉降；所述数据处理单元还根据所述路肩位置的测绳初始长度、所述路肩位置的测绳与水平方向的初始夹角值及参照高度获得当前路基断面填筑高度。上述的基于物联网的路基监测预警系统，其中，所述数据处理平台还包括路基变形曲线绘制单元，根据所述当前路基断面填筑高度、所述路基坡脚位置的垂直沉降和水平位移、所述路肩位置的垂直沉降和水平位移及所述路基中心位置的垂直沉降生成所述路基实时变形曲线。上述的基于物联网的路基监测预警系统，其中，所述监测预警平台根据所述当前路基断面填筑高度、所述路基坡脚位置的垂直沉降和水平位移、所述路肩位置的垂直沉降和水平位移、所述路基中心位置的垂直沉降以及所述路基变形曲线对所述当前监测路基进行监测并输出所述判断结果。上述的基于物联网的路基监测预警系统，其中，所述判断结果包括：路基填筑过程中是否出现填筑速度过快、未满足路基沉降要求的前提下进行填筑施工、路基中心位置和路基坡脚位置的路基变形曲线基本稳定可以继续进行路基填筑及路基变形曲线完全稳定达到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网的路基监测预警系统，其特征在于，包括：/n地理坐标位置采集装置，采集当前监测路基的地理位置坐标；/n数据采集装置，实时采集所述监测位置的路基初始信息数据及路基变形信息数据；/n数据处理平台，通过无线模块实时接收所述地理位置坐标、所述路基初始信息数据及所述路基变形信息数据，所述数据处理平台根据所述地理位置坐标、所述路基初始信息数据、所述路基变形信息数据以及路基设计资料信息数据获得路基变形量数据及所述监测位置的路基变形曲线；/n监测预警平台，根据所述路基变形量数据及所述路基变形曲线对所述当前监测路基进行监测并输出判断结果，所述监测预警平台根据所述判断结果输出或不输出预警信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的路基监测预警系统，其特征在于，包括：
地理坐标位置采集装置，采集当前监测路基的地理位置坐标；
数据采集装置，实时采集所述监测位置的路基初始信息数据及路基变形信息数据；
数据处理平台，通过无线模块实时接收所述地理位置坐标、所述路基初始信息数据及所述路基变形信息数据，所述数据处理平台根据所述地理位置坐标、所述路基初始信息数据、所述路基变形信息数据以及路基设计资料信息数据获得路基变形量数据及所述监测位置的路基变形曲线；
监测预警平台，根据所述路基变形量数据及所述路基变形曲线对所述当前监测路基进行监测并输出判断结果，所述监测预警平台根据所述判断结果输出或不输出预警信号。


2.如权利要求1所述的基于物联网的路基监测预警系统，其特征在于，所述监测位置包括：路基中心位置、路肩位置和路基坡脚位置。


3.如权利要求2所述的基于物联网的路基监测预警系统，其特征在于，所述数据采集装置包括：
第一位移观测立柱，设置于所述路基坡脚位置；
第二位移观测立柱，设置于所述路肩位置；
第三位移观测立柱，设置于所述路基中心位置；
第一拉绳式位移传感器，其测绳固定于所述第一位移观测立柱上，所述第一拉绳式位移传感器采集并输出所述路基坡脚位置的测绳初始长度及测绳变形后长度；
第二拉绳式位移传感器，其测绳固定于所述第二位移观测立柱上，所述第二拉绳式位移传感器采集并输出所述路肩位置的测绳初始长度及测绳变形后长度；
第三拉绳式位移传感器，其测绳固定于所述第三位移观测立柱上，采集并输出所述路基中心位置的测绳初始长度及测绳变形后长度；
第一角度仪，设置于所述第一拉绳式位移传感器的测绳上，采集并输出所述路基坡脚位置的测绳与水平方向的初始夹角值和路基位移引起的任一时刻的变形夹角值；
第二角度仪，设置于所述第二拉绳式位移传感器的测绳上，采集并输出所述路肩位置的测绳与水平方向的初始夹角值和路基位移引起的任一时刻的变形夹角值。


4.如权利要求3所述的基于物联网的路基监测预警系统，其特征在于，所述数据处理平台通过所述无线模块实时接收所述路基坡脚位置的测绳初始长度及测绳变形后长度、所述路肩位置的测绳初始长度及测绳变形后长度、所述路基中心位置的测绳初始长度及测绳变形后长度、所述路基坡脚位置的测绳与水平方向的初始夹角值和路基位移引起的任一时刻的变形夹角值及所述路肩位置的测绳与水平方向的初始夹角值和路基位移引起的任一时刻的变形夹角值，所述数据处理平台包括：
数据库，存储所述路基设计资料信息数据；
数据处理单元，根据所述路基坡脚位置的测绳初始长度及测绳变形后长度、所述路基坡脚位置的测绳与水平方向的初始夹角值和路基位移引起的任一时刻的变形夹角值获得所述路基坡脚位置的垂直沉降和水平位移；
所述数据处理单元还根据所述路肩位置的测绳初始长度及测绳变形后长度、所述路肩位置的测绳与水平方向的初始夹角值和路基位移引起的任一时刻的变形夹角值获得所述路肩位置的垂直沉降和水平位移；
所述数据处理单元还根据所述地理位置坐标调取所述数据库中存储的所述路基设计资料信息数据，所述数据处理单元根据所述路基设计资料信息数据、所述路基中心位置的测绳初始长度及测绳变形后长度及所述路肩位置的垂直沉降获得所述路基中心位置的垂直沉降；
所述数据处理单元还根据所述路肩位置的测绳初始长度、所述路肩位置的测绳与水平方向的初始夹角值及参照高度获得当前路基断面填筑高度。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：吴丽君，龙顺江，胡安华，刘明，刘刚，石俊，漆程波，
申请(专利权)人：成都理工大学，四川睿铁科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51