[發明專利]基于光纖光柵傳感技術的鐵路邊坡危巖落石監測報警系統

有效

• 申請號: 201110310654.0
• 申請日: 2011-10-14
• 公開（公告）號: CN102354433A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 胡軍;黃辛;袁良峰;尹達;劉簡;印新達
• 申請（專利權）人: 武漢理工光科股份有限公司
• 主分類號: G08B21/10
• 分類號: G08B21/10
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王超

技術領域

本發明是可適用于鐵路邊坡危巖落石的監測報警系統，屬光纖傳感技術、計算機系統集成技術、信號檢測技術及鐵路防災安全監測技術領域。

背景技術

我國是鐵路大國，近幾年鐵路技術發展迅速，客專的里程越來越長，列車的運行速度越來越快，對行車的安全性要求越來越高，鐵路沿線地質災害的自動監測與預警技術越來越受到廣泛重視。鐵路建設關于《新建時速300-350公里客運專線鐵路設計暫行規定》中明確規定：客運專線鐵路需設置防災安全監控系統，應根據需要對自然災害和異物侵限等進行監測，并提供有關防災數據(預警、限速、停運等決策信息)，為列車運行計劃調整、行車控制提供依據，保證列車的正常運行。危巖落石實時防災安全監測是其中的一項重要內容。

常規的鐵路安全防護技術是安裝主動、被動網阻擋邊坡坍塌、危巖落石侵入鐵路線路，是一種單一被動防護方式，沒有報警功能，一旦災害發生，防護網被沖壞，就會危及行車安全。邊坡危巖落石預警與報警監測技術，國內外已開展了部分研究與應用，但由于鐵路沿線地質情況復雜、電磁干擾嚴重、取電困難、信號傳輸遠等惡劣條件，加上其對系統漏報和誤報的嚴格要求，目前針對鐵路邊坡危巖落石監測預警報警的技術還很少見。

當前的鐵路邊坡危巖落石監測報警技術研究主要分為主動預警監測和被動報警監測兩種。主動預警監測是在巖體松動災害發生前給與預警信息提示。目前針對危巖早期松動監測采用GPS(全球定位系統)位移監測技術，該技術是以衛星為基礎的無線電導航定位系統。GPS衛星發射測距信號和導航電文，用戶用GPS接收機在某一時刻同時接收3顆以上GPS衛星信號，測量出測站點至3顆衛星的距離并解算出該時刻的GPS衛星的空間坐標，據此利用距離交會法解算出測點的位置。使用該技術，現場需要電源和經常性維護，特殊地域無法取得信號；特別是無法測得巖石內部的應力變化，所以無法對塌方落石進行預報。如需進行多點監測，則該系統造價昂貴，而且容易被盜。

被動監測是在有巖層脫落災害發生以后給與報警信息提示。主要技術有：電網監測、視頻監測等技術手段。電網監測是預先設置防護網并在網上安裝電網傳感器，一旦異物撞壞防護網，通過電網感應的方式即可向調度中心報警。視頻監測是采用圖像觀測法監測落石情況，雖然直觀，但雨、霧和雪等惡劣天氣下圖像清晰度難以保證，難以識別，且現場需要電源，設備容易被破壞。

上述主動預警監測和被動報警監測等電類監測技術的共同特點是：對使用環境要求較高，易受各種干擾因素的影響，使用壽命短，無法進行遠距離、大范圍的使用等。

現有技術還包括人工巡檢法，該方法只能對巖體前期的狀態進行檢測，不能實時預報，而且存在人為主觀性，檢測僅能定性難以精確定量。綜上，目前暫無可適用于鐵路邊坡危巖監測的可靠測試手段，也還暫無針對該項監測需求的基于光纖光柵傳感技術的監測報警系統。

總之，現有邊坡危巖落石監測報警系統，主要存在的缺點是：系統的技術特點無法滿足鐵路運行低漏報和誤報的要求；電類技術抗干擾、取電、信號傳輸、維護困難。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種基于光纖光柵傳感技術的鐵路邊坡危巖落石監測報警系統，針對現有鐵路邊坡落石監測技術存在的問題，本發明能解決如下關鍵技術問題：解決了現有鐵路邊坡落石監測報警系統只能被動進行報警監測而不能主動預警監測問題；解決了現有鐵路邊坡危巖落石監測系統監測電類傳感器在現場惡劣天氣不能連續正常工作的問題；解決了現有鐵路邊坡監測系統監測信號抗電磁干擾和遠距離傳輸問題；解決了鐵路邊坡監測系統單一監測手段下，容易漏報和誤報率高的問題。

本發明所采用的技術方案是：基于光纖光柵傳感技術的鐵路邊坡危巖落石監測報警系統，包括現場監控設備，現場監控設備包括設置在鐵路沿線邊坡的主動網防護區巖體變形松動監測和以柔性被動網為監測載體的危巖落石監測，其還包括監控控制設備，監控控制設備與現場監控設備相連；現場監控設備包括巖體變形和松動監測子系統、落石破網監測報警子系統和落石狀態監測子系統，這些子系統均與監控控制設備相連；監控控制設備包括依次相連的光纖終端盒、網絡交換機和計算機系統。

所述的監測報警系統，巖體變形和松動監測子系統與光纖終端盒相連，其采用光纖光柵智能錨桿，并將其穿透打入邊坡主動網防護區坡面風化巖層。