铁路边坡防护监测制造技术

本发明专利技术涉及一种护坡监测系统，包括：护坡信息采集系统；护坡信息分析系统；和报警系统，在所述护坡信息分析系统确定发生护坡结构裂缝和/或达到危险程度的情况，以一种或多种方式发出报警信号和/或情报信息。

【技术实现步骤摘要】
护坡监测系统
本专利技术涉及铁路运行安全监测领域，具体地涉及监测铁路轨道安全方面。更具体地，本专利技术涉及监测铁路轨道至少一侧的护坡的状况。
技术介绍
目前，铁路系统正处在迅速建设和发展的时期，随着高速铁路网规模迅速扩大，技术装备水平也快速提升，速度提升及运力加大。同时，也必须意识到，铁路运输安全也面临更多的挑战和考验。铁路周边环境更加复杂，自然气候环境变化频繁，灾害天气增加，对铁路运输安全尤其是高铁运行安全带来影响。出于全面防护的考虑，技术人员研发出各种新技术，例如车载化探测装置、高速摄像技术、GPS红外线探测技术、微波无线探测等，广泛应用于定位和监测，为铁路安全允许提供了有效的防护和监测手段。但是，各种单独的技术都有其局限性，分别会受环境，人文，设备等因素的限制，没有一种方法能完全解决铁路特别是高铁沿线的安全防护问题，而是需要靠各种手段的互补。实践中，铁路轨道常常需要穿过山丘或者山谷，从而一侧或者两侧存在着仰坡，也就是沟堑式的构造。另外，也存在铁路路基高出周围地面，从而在其两侧或者一侧存在俯坡的情况。由于地质原因或者施工的原因，仰坡可能会存在滑落杂物的情况；以及路基松动，导致俯坡损坏的情况。由此，一般在侧坡上设置护坡结构，其可以由水泥修砌构筑，且可设置固定锚桩。然而，随着水土流失、地质变化或者地震等因素，侧坡上的护坡结构也会产生裂缝。这意味着护坡可能会损毁，从而对铁路的运行安全，特别是高速运行的列车会构成严重的威胁。为此，需要设置一定的措施来监测护坡结构的情况。目前，对护坡的监测多采取人工方式（例如定期巡查）进行。并且，现有的可能非人工检测方式也都存在一定的缺陷，比如系统造价高、器件不耐用、金属器件易于腐蚀损坏和存在失窃隐患等。与此相应地，近来光纤器件的快速发展和广泛运用，特别是先进的光纤光栅传感技术，为远程监测提供了可行性和便利性、以及经济性。其中，光纤光栅传感器具有体积小、精度高、寿命长、高可靠性，与传输光纤兼容等优点，且易埋入到待测物体内部。然而，目前国内外上还没有采用光纤光栅传感网络来监控铁路护坡结构的状态的案例。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种克服现有技术不足并且符合经济高效需求的用于监测铁路护坡的技术。根据本专利技术的一个方面，提供一种护坡信息采集系统，用于收集与铁路轨道至少一侧的护坡结构有关的信息，该护坡信息采集系统包括：光纤光栅位移传感器个体或者由其构成的分布式阵列；和光纤光栅解调仪，其中所述光纤光栅解调仪与所说光纤光栅位移传感器或由其构成的阵列通过光纤光缆相连接；其中，所述传感器个体或阵列设置在铁路至少一侧的护坡结构内，当护坡结构产生裂缝时，所述传感器个体或者阵列能够感测到裂缝所造成的位移，并转换成感测信号返回给所述光纤光栅解调仪。其中所述光纤光栅位移传感器设置在：位于所述护坡结构的表面，用于感测跨越裂缝两端的连接线的位移。其中所述光纤光栅解调仪对从所述光纤光栅传感器反射回来的激光进行解调处理，并得出反射激光的波长信号。根据本专利技术的另一个方面，提供一种护坡信息分析系统，包括：信号接收装置，用于接收来自根据权利要求1所述的护坡信息采集系统的信号，处理器单元，通过分析来确定：1）每个激光波长信号涉及哪个光纤光栅传感器；2）所涉激光的波长的变化以及对应的所代表的裂缝水平；3）所述护坡是否有裂缝，以及裂缝是否达到危险程度。其中所述系统包括存储装置，其中预先存储：光纤光栅传感器与特征波长之间的对应关系；波长变化和光纤光栅传感器所测的裂缝之间关系；裂缝与发生护坡溃塌危险之间对应关系。其中处理器单元，还包括用于：确定是否对应于一个或者几个光栅光纤传感器的波长信号消失；以及根据预定的逻辑规则，由此判断是何处位置发生了护坡溃塌和/或哪条光纤光缆损毁。其中处理器单元，还包括用于确定：相对于时间，裂缝的扩大速度是否大于预定的阈值。其中处理器单元，还包括进一步用于：综合多个传感器的信息，确定局部区域是否存在护坡裂缝扩大的趋势或者垮塌威胁。根据本专利技术的另一个方面，提供一种护坡监测系统，包括：根据如前所述的护坡信息采集分系统；根据如前所述的护坡信息分析分系统；报警系统，在所述护坡信息分析系统确定发生护坡裂缝和/或达到危险程度的情况，以一种或多种方式发出报警信号和/或情报信息。其中，所述护坡信息分析系统可以综合多个所述护坡信息采集系统所收集的信息，确定道路沿线的多个监测位置的护坡情况。本专利技术的优点在于，采用光纤光栅传感器，可以实现结构简单、适应性强、稳定性好的的监测系统，尤其是在铁路无人区、无电区以及恶劣的环境下可长期稳定工作。附图说明图1A为仰坡护坡的示意图；图1B为俯坡护坡的示意图；图2为根据本专利技术的护坡监测系统的示意图，其中包括了护坡信息采集分系统、护坡信息分析分系统和报警分系统；图3为根据本专利技术的护坡信息采集分系统的示意图；图4为根据本专利技术的防护网信息分析系统的逻辑过程示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、结构和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术进一步地进行详细描述。其中，文中的术语“边坡”包括“仰坡”和“俯坡”的情况。“仰坡”即铁路轨道低于两侧的山坡和护坡的情况，而“俯坡”为铁路高于周围的护坡的情况。在参照图1A、1B所示的铁路轨道一侧或两侧有仰坡或俯坡的区域，常常需要设立护坡结构，这是为了防止护坡垮塌从而掩埋了或者侵占铁路轨道。为监测护坡结构的安全性，需设置一定监测结构。根据本专利技术，在护坡上设置光纤光栅传感器阵列，所述传感器阵列能够监测护坡上是否有裂缝，以及裂缝的趋势和是否达到危险的程度。由此，构建护坡监测系统，可以实现远程实时地监测。护坡监测系统应具有三个基本功能：对护坡裂缝进行检测，当裂缝超出规定范畴的时候能够自动识别，在确定后能够采取有效的手段进行报警。为了满足以上各项要求，如图2所示，根据本专利技术的护坡监测系统至少应由三个分系统构成：信息采集分系统；信号分析分系统；报警分系统。另外，由于设施对于设备可靠性要求较高，系统须具备自我诊断功能，当设备信息采集通路受损的时候，设备能给出相应的报警信号通知工作人员维护。其中，所示信息采集分系统的主要工作是采集现场护坡信息并且转化成数据，以及通过网络等传输手段发送给信号分析分系统；信号分析分系统的主要工作是按照相应算法分析从信息采集分系统传送来的数据，以及结合时间变量来判断护坡的裂缝变化趋势，并发出相应等级的报警信号到报警分系统；报警分系统主要任务是接收信号分析分系统发送的报警信号后能够发出光、声、电等报警手段来告知各级工作人员相应的报警信息。下面分别描述各个分系统。信息采集分系统根据本专利技术，所述的光纤光栅传感器一般设置在护坡上的水泥固定锚桩上。在本专利技术中，优选地采用拉线式光纤光栅位移传感器。但是，也不排除使用其他类型的传感器。拉线式光纤光栅位移传感器一般主要由传感器、支架、拉线及接头、卡夹固定辅助件等几部分组成。在本专利技术中，也应该包括这样的类似具体结构，但本文多处仅以“传感器”简称之，而不再详细描述其具体组成结构。根据本专利技术，所述拉线式光纤光栅位移传感器的工作原理是：每个光纤光栅传感器从激光源（比如解调仪）接收激光，并反射回特定波长的激光。对于光纤光栅位移传感器，在位移的影响下，由其反射回的激光波长会发生偏移。对于每个光纤光栅传感器，其反射的特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种护坡信息采集系统，用于收集与铁路轨道至少一侧的护坡结构有关的信息，该护坡信息采集系统包括：光纤光栅位移传感器个体或者由其构成的分布式阵列；和光纤光栅解调仪，其中所述光纤光栅解调仪与所说光纤光栅位移传感器或由其构成的阵列通过光纤光缆相连接；其中，所述传感器个体或阵列设置在铁路至少一侧的护坡结构内，当护坡结构产生裂缝时，所述传感器个体或者阵列能够感测到缝隙所造成的位移，并转换成感测信号返回给所述光纤光栅解调仪。

【技术特征摘要】
1.一种护坡监测系统，包括护坡信息采集系统和护坡信息分析系统，所述护坡信息采集系统用于收集与铁路轨道至少一侧的护坡结构有关的信息，该护坡信息采集系统包括：光纤光栅位移传感器个体或者由其构成的分布式阵列；和光纤光栅解调仪，其中所述光纤光栅解调仪与所述光纤光栅位移传感器或由其构成的阵列通过光纤光缆相连接；其中，所述传感器个体或阵列设置在铁路至少一侧的护坡结构内，当护坡结构产生裂缝时，所述传感器个体或者阵列能够感测到裂缝所造成的位移，并转换成感测信号返回给所述光纤光栅解调仪，所述护坡信息分析系统，包括：信号接收装置，用于接收来自所述护坡信息采集系统的信息；存储装置，其中预先存储：光纤光栅位移传感器与特征波长之间的对应关系；波长变化和光纤光栅位移传感器所测的裂缝之间关系；裂缝与发生护坡溃塌危险之间对应关系，以及处理器单元，设置成通过分析来自所述护坡信息采集系统的信息来确定：1）每个激光波长信号涉及哪个光纤光栅位移传感器；2）所涉激光的波长的变化以及对应的所代表的裂缝水平；3）所述护坡是否有裂缝，以及裂缝是否达到危险程度。2.根据权利要求1所述的护坡监测系统，其中所述光纤光栅位移传感器为拉线式光纤光栅位移传感器，并能够感测到连接线两端的位移变化。3.根据权利要求1所述的护坡监测系统，其中所述光纤光栅解调仪包括激光发射装置，用于生成激光，和输入输出端口，用于将激光输出到传输光纤中，所述传输光纤与光纤光栅位移传感器相连接，激光经光纤光栅位移传感器反射后返回到所述光纤光栅解调仪，其中，激光在光纤光栅位移传感器内反射时，若受到外部的作用，反射的激光的波长会发生变化，且所述变化与外部作用之间具有预定的相关性。4.根据权利要求2所述的护坡监测系统，其中所述光纤光栅位移传感器设置在：...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱鸿治，温海宁，张植俊，曹学光，阎震，赵金霞，
申请(专利权)人：同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：