[發明專利]一種基于北斗定位技術的鐵路路基凍脹監測和分析系統

在審

• 申請號: 201811350966.2
• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN109297398A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 李英男;李偉;萬兆軍;呂殿亮;崔高峰;曹陽;許鶴;王學飛;翟曉宇;楊波;馬德東;劉躍
• 申請（專利權）人: 中國鐵路沈陽局集團有限公司科學技術研究所
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;G01S19/14
• 代理公司: 遼寧東來律師事務所 21239
• 代理人: 張宬

本發明公開了一種基于北斗定位技術的鐵路路基凍脹監測和分析系統，包括：采集層、傳輸層、數據層、應用層和展示層。所述采集層包括基準站和鐵路路基凍脹監測終端；所述傳輸層為多手段融合通信子系統，所述數據層為后臺數據處理平臺，所述應用層包括鐵路路基凍脹監測平臺，所述展示層包括指揮控制中心、辦公計算機和手機端。有益效果在于：本發明監測設備按工業級標準設計，設備小巧堅固、自動化程度高、可遠程管理，適合在條件惡劣、人員不方便到位的環境下長期工作，具有較強的抗雷電、抗干擾性。設備體積小，安裝后不侵入建筑限界，不干擾正常行車，適合鐵路現場使用。

技術領域

本發明涉及鐵路基建領域，具體涉及一種基于北斗定位技術的鐵路路基凍脹監測和分析系統。

背景技術

我國是一個凍土大國，季節性凍土區分布面積約占中國陸地面積的53.5%。在季節性凍土區修建鐵路的主要問題就是路基凍脹，路基凍脹主要是由于路基水在冬季受低溫影響，溫度較髙的水向溫度較低的土層方向轉移，在溫差聚水作用下，水分迅速聚集并逐漸形成聚冰層。水的補給是由地下毛細作用引起的，使路基表層水分不斷增加，結冰后土體膨脹增大，形成凍脹。

路基的凍脹會使軌道結構向上隆起變形，進而影響軌道的高低不平順，這會影響列車運行的舒適性，凍害嚴重時還會影響列車運行的效率和安全，對人民群眾的生命安全和國家的利益造成了極大的傷害。鐵路部口每年都會花費大量的人力和財力，對發生嚴重凍害的路基部分進行養護和維修。

現有路基凍脹的監測技術主要是采用人工水準測量和埋設傳感器自動監測的方法。

水準測量是傳統高程測量的一種形式，具有測量路線靈活、測量精度較高的優點。水準監測點可以在路肩、底座板、凸臺、鋼軌軌面等不同的位置靈活的布設，從而可以監測出路基不同部位的凍脹變形以及其對軌道結構變形和對軌道不平順的影響。然而水準測量也有不足之處，其缺點是測量過程費時費力、自動化程度較低，測量效率相對較低，測量受外界環境的影響相對較大，尤其在極寒地區，水準觀測過程比較艱難；同時，人工監測需要利用“天窗”時間作業，容易發生人身安全問題。

路基凍脹自動化監測技術是通過智能化傳感器監測系統對路基的凍脹變形、凍結深度和含水率的變化進行實時監測，從而掌握路基凍脹發生發展的規律，為路基結構的優化設計和線路的維修養護提供科學的依據。其缺點是監測成本較高，傳感器在鐵路開通運營后埋設不方便；智能化水平較低，不能分析監測的數據，不具有實時報警功能。

因此，研究一種精度髙、實時性、智能化的監測路基凍脹的技術方案意義重大。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于北斗定位技術的鐵路路基凍脹監測和分析系統，為鐵路路基凍脹監測工作質量、效率和管理水平的提高奠定基礎。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種基于北斗定位技術的鐵路路基凍脹監測和分析系統，包括：

采集層，所述采集層包括基準站和鐵路路基凍脹監測終端；沿著鐵路路基設置有兩個監測點，每個監測點安裝有一個鐵路路基凍脹監測終端；

傳輸層，所述傳輸層為多手段融合通信子系統，將采集層采集的數據傳輸到監測平臺軟件上，并將系統的各個部分連接為統一整體；

數據層，所述數據層為后臺數據處理平臺，將接收到數據進行分析、存儲，并建立Socket TCP/IP鏈接，上位機顯示實時監測數據值，并與初始坐標進行對比而獲得該監測點變化量，同時分析軟件根據事先設定的預警值而進行報警；

應用層，所述應用層包括鐵路路基凍脹監測平臺，該鐵路路基凍脹監測平臺為管理應用平臺；

展示層，所述展示層包括指揮控制中心、辦公計算機和手機端。