【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及山区基础设施监测，特别涉及一种边坡危岩体姿态无线无源监测系统。
技术介绍
1、复杂恶劣的地质和气候条件，包括频繁地震、严寒气候、强风多雪、空气稀薄以及强烈太阳辐射等极端不利因素，这使得铁路边坡稳定性安全防控成为亟待解决的问题。由于浅层冻融、地震频发、冻土退化等特殊因素的影响，铁路边坡容易出现危岩体失稳，严重威胁到铁路边坡的安全，成为制约工程建设和运维的关键难题。因此，开展边坡稳定状态监测成为防控边坡失稳的有效手段。
2、然而，现有的监测技术在山区复杂环境中存在性能不稳定可靠、功耗大、寿命低、易损坏、不便安装等缺点，难以直接适用于山区边坡危岩体姿态的长期监测和报警。尽管基于光学分析的监测技术应用广泛，但其设备单价高、使用成本高、维护成本高等问题仍然存在。卫星定位的监测技术受天气环境和地面基站数量的限制，精度无法保证。表面位移类传感器适用于结构稳固的表面监测，但无法应用于危岩体的长期监测。阵列式深层位移监测技术对高陡边坡使用成本和设备成本较高，仅在极其重要的部位使用。
3、近年来，基于重力加速度与姿态转换方式的监测技术逐渐成熟，单点式倾角传感器在一般环境下表现良好，尤其适用于不规则危岩体的高密度、大范围布点。然而，山区铁路边坡危岩体姿态监测对传感器精度、组网方式、供电方式及长期可靠性提出更高要求。已有的监测系统多采用太阳能+外置采集系统的方式，但这种安装方式复杂，维护成本高，难以适应山区野外环境。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术实施例的目的
2、第一方面，本专利技术实施例提供了一种边坡危岩体姿态无线无源监测系统，其中，包括：
3、传感器模块，用于采集边坡危岩体的状态数据。
4、网关模块，用于与云平台进行远程数据交互。
5、主控模块，用于对所述传感器模块采集的状态数据进行处理和决策，控制所述网关模块的操作。
6、存储模块，用于对所述传感器模块采集的状态数据进行存储。
7、电源模块，用于对所述传感器模块、所述网关模块和所述主控模块进行电力供应和管理。
8、结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述传感器模块包括：
9、三轴加速度传感器，用于检测边坡危岩体的加速度变化，判断其姿态和运动状态。
10、地磁传感器，用于检测地磁场的变化，提供有关边坡危岩体周围环境的信息。
11、结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，
12、所述三轴加速度传感器每隔采样周期为t1读取一次加速度值。
13、若读取到所述加速度值大于0，则判断边坡危岩体的状态为动，将采样周期调整为t2。
14、当读取到所述加速度值回归为0，则判断边坡危岩体的状态为静止，计算所述边坡危岩体的角度偏移量。
15、若角度偏移量超出阈值，则进入报警状态，同时继续以采样周期t2采集所述加速度值，计算所述角度偏移量并上传所述云平台，直至预警次数超阈值，或电量消耗完。
16、其技术效果在于：通过每隔30秒读取一次加速度值，根据读取到的值判断边坡危岩体的状态为动或静止，实现实时动态监测，及时反映边坡危岩体的运动状态变化，尽早发现边坡的活动性。当加速度值回归为0时，系统判断边坡危岩体为静止状态，并计算边坡的角度偏移量，通过监测和分析边坡的角度偏移量，可以判断边坡是否存在倾斜或位移等异常情况，从而及时采取相应的防护措施。当角度偏移量超出阈值时，系统进入报警状态，并持续以2秒的采样周期采集加速度值，计算角度偏移量并上传到云平台，有助于及时发现边坡的异常状态，并提前预警相关人员，采取及时有效的措施来保护周围环境的安全，减少灾害事故的发生。根据边坡危岩体的状态变化，系统能够自动调整采样周期，从而实现能耗的优化，在静止状态下，采样周期为30秒，可以降低能耗，延长系统的电池寿命，在动态状态下，采样周期缩短为2秒，提高数据的采集频率和准确性，这种能耗优化的设计有助于系统长时间稳定运行，提供持续的边坡危岩体监测服务。
17、结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述传感器模块还包括：
18、滚珠开关单元，用于实时检测边坡危岩体的姿态，一旦所述滚珠开关单元触发，则边坡危岩体姿态异常，进入报警状态。
19、其技术效果在于：通过滚珠开关单元和三轴加速度传感器的结合使用，可以实现对边坡危岩体姿态的多维度监测。三轴加速度传感器用于检测加速度变化，提供姿态信息；滚珠开关单元用于实时检测姿态异常。综合两者的数据，可以更全面地了解边坡的姿态状态，提高边坡监测的准确性和可靠性。
20、结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，
21、所述滚珠开关单元包括第一滚珠开关和第二滚珠开关。
22、所述第一滚珠开关和所述第二滚珠开关均采用45°倾角模式。
23、所述第一滚珠开关相对系统的电路板呈60°夹角，当系统的电路板安装角度与水平面呈0°至30°夹角时，启用所述第一滚珠开关。
24、所述第二滚珠开关相对系统的电路板呈30°夹角，当系统的电路板安装角度与水平面呈60°至90°夹角时，启用所述第二滚珠开关。
25、当系统的电路板安装角度与水平面呈30°至60°夹角时，同时启用所述第一滚珠开关和所述第二滚珠开关。
26、其技术效果在于：根据滚珠开关与系统电路板的夹角设置，可以实现多个安装角度范围的姿态检测，适应不同边坡倾斜角度的监测需求。
27、结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，
28、实时读取所述滚珠开关状态，当第一滚珠开关和/或所述第二滚珠开关触发时，进入开关异常报警状态，并将所述三轴加速度传感器的采样周期调整为t2。
29、当读取到所述加速度值回归为0，则判断边坡危岩体的状态为静止，计算所述边坡危岩体的角度偏移量。
30、若角度偏移量超出阈值，则进入报警状态，同时继续以采样周期t2采集所述加速度值，计算所述角度偏移量并上传所述云平台，直至预警次数超阈值，或电量消耗完。
31、其技术效果在于：通过实时读取滚珠开关状态，当第一滚珠开关和/或第二滚珠开关触发时，系统进入开关异常报警状态，能够及时检测边坡危岩体的姿态异常情况，例如边坡的倾斜、位移等。
32、结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，
33、所述地磁传感器采用三轴地磁传感器，包括x轴传感器元件、y轴传感器元件和z轴传感器元件，分别用于测量x轴、y轴和z轴方向上的地磁场。
34、所述x轴传感器元件、所述y轴传感器元件和所述z轴传感器元本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种边坡危岩体姿态无线无源监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的边坡危岩体姿态无线无源监测系统，其特征在于，所述传感器模块包括：
3.根据权利要求2所述的边坡危岩体姿态无线无源监测系统，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的边坡危岩体姿态无线无源监测系统，其特征在于，所述传感器模块还包括：
5.根据权利要求4所述的边坡危岩体姿态无线无源监测系统，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的边坡危岩体姿态无线无源监测系统，其特征在于，
7.根据权利要求2所述的边坡危岩体姿态无线无源监测系统，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的边坡危岩体姿态无线无源监测系统，其特征在于，所述网关模块包括：
9.根据权利要求1所述的边坡危岩体姿态无线无源监测系统，其特征在于，所述主控模块采用单片机主控芯片；
10.根据权利要求1所述的边坡危岩体姿态无线无源监测系统，其特征在于，所述电源模块包括：
【技术特征摘要】
1.一种边坡危岩体姿态无线无源监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的边坡危岩体姿态无线无源监测系统，其特征在于，所述传感器模块包括：
3.根据权利要求2所述的边坡危岩体姿态无线无源监测系统，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的边坡危岩体姿态无线无源监测系统，其特征在于，所述传感器模块还包括：
5.根据权利要求4所述的边坡危岩体姿态无线无源监测系统，其特征在于，
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶阳升，蔡德钩，闫宏业，李竹庆，王瑞鹏，张千里，陈锋，尧俊凯，毕宗琦，李泰灃，梁经纬，刘晓贺，苏珂，闫鑫，邓逆涛，刘莉，刘景宇，张新冈，张栋，王李阳，郭浏卉，杜翠，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。