CN108717771A - 基于云平台物联网的铁路地质检测防护报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云平台物联网的铁路地质检测防护报警系统，包括主机、灾害监测装置、防护报警装置和云平台，所述主机分别与灾害监测装置、防护报警装置和云平台通信连接；所述灾害监测装置包括监测网，监测网上安装有位移监测仪和倾斜检测仪，监测网包括两根支撑柱、设置在两根支撑柱之间的防护网、磁力定位器，所述位移监测仪和倾斜监测仪与主机连接，所述防护网两竖直侧边的顶部铰接在支撑柱上，磁力定位器包括静磁铁和与静磁铁异性相吸的动磁铁，静磁铁设置在支撑柱上，动磁铁设置在防护网上。本发明将检测结果发送至云平台，使得用户可以远程访问查询检测结果、操控设备和修改系统参数等，便于实时了解事故隐患地段的情况。

Description

基于云平台物联网的铁路地质检测防护报警系统

技术领域

本发明涉及地质灾害监测设备技术领域，特别是涉及一种基于云平台物联网的铁路地质检测防护报警系统。

背景技术

现有的铁路地质灾害检测技术主要有光栅网（管道）、电阻、红外雷达、视频图像对比、卫星或基站定位等，这些技术虽然很成熟，但受地质地貌和气候温度局限，而铁路的地质条件、自然环境又极为复杂，故其监测效果不太理想。现有的铁路安防设备如果遭受灾害破坏就失去监测和安防功能。现有的铁路安防设备多在试用阶段，防护报警手段不够全面。现有铁路安防设备防护方式和逻辑不是根据车务、工务、机务、电务、信号、通讯等相关部门现场实际规定和需求设置；防护报警技术和方案很不合理，甚至会给铁路运输带来隐患。现有铁路安防设备通常采用电子设备作为检测手段，电子设备易受温度和环境的影响，电子设备间还容易产生干扰和被干扰；然而铁路沿线存在通信设备多、信号干扰多、环境恶劣等复杂因素，导致其技术的安全性和可靠性较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于云平台物联网的铁路地质检测防护报警系统，能够远程对系统进行监控和参数修改。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于云平台物联网的铁路地质检测防护报警系统，包括主机、灾害监测装置、防护报警装置和云平台，所述主机分别与灾害监测装置、防护报警装置和云平台通信连接；

所述灾害监测装置包括监测网，监测网包括两根支撑柱、设置在两根支撑柱之间的防护网、磁力定位器，所述支撑柱和防护网构成监测网本体，所述监测网本体上安装有位移监测仪和/或倾斜检测仪，所述位移监测仪和倾斜监测仪与主机连接，所述防护网两竖直侧边的顶部铰接在支撑柱上，所述磁力定位器包括静磁铁和与静磁铁异性相吸的动磁铁，所述静磁铁设置在支撑柱上，所述动磁铁设置在防护网上。

优选的，所述铁路地质检测防护报警系统还包括环境监测装置，所述环境监测装置与主机通信连接。

优选的，所述环境监测装置包括摄像头、风速传感器、温度传感器和雨量监测仪中的一种或多种，所述摄像头、风速传感器、温度传感器和雨量监测仪与主机连接；所述防护报警装置包括声光报警器和交通防护设备中的一种或两种，所述声光报警器和交通防护设备与主机连接；所述主机包括控制器、指示灯、显示器、按键、PLC模块、电源和通信模块，所述控制器分别与指示灯、显示器和按键连接，所述控制器通过通信模块和/或PLC模块分别与灾害监测装置、环境监测装置、防护报警装置和云平台进行通信。

优选的，所述监测网本体上设置有安装架，所述安装架包括安装面板，所述安装面板上设置有固定横杆和用于安装倾斜检测仪的定位件，所述固定横杆的端部设置有用于安装位移监测仪的安装部。

优选的，所述位移监测仪包括横向监测组件和纵向监测组件中的一种或两种，所述横向监测组件包括设置在竖直方向的开关组和正对该开关组设置的监测部，所述纵向监测组件包括水平设置的开关组和正对该开关组设置的监测部，所述开关组包括第一监测开关和与该第一监测开关接触的第一磁体，所述第一监测开关与主机连接，所述监测部包括与所述第一磁体配合的第二磁体。

优选的，所述位移监测仪还包括安装盒，所述第一监测开关位于安装盒内。

优选的，所述监测部还包括第一安装座和支撑部，所述支撑部转动设置在第一安装座上，所述第二磁体设置在支撑部的自由端。

优选的，所述倾斜检测仪至少包括用于确定地面出现变动的监测结构；所述监测结构包括龙门架和固定安装在龙门架上的外环；所述外环内侧通过两个连接件活动连接有一心盘；

心盘上固定安装有一穿过其中心的中杆，所述中杆的下端固定安装有一使中杆下端始终指向地心的吊坠；所述龙门架的上端设有开关体，所述开关体与主机连接；所述开关体上和所述中杆上端设置有监测结构静止状态时启动或关闭控开关体的配合结构。

优选的，所述中杆正下方的龙门架与所述中杆下端之间设置有一用于削弱中杆相对龙门架摆动的减能器。

优选的，所述配合结构包括第三磁体和与第三磁体配合的第四磁体，所述第三磁体设置在开关体中，所述第四磁体设置在中杆上端。

本发明的有益效果是：

（1）本发明通过在被监测地（如铁路线路的地质灾害隐患地段）安装监测网，并在监测网和/或防护网上设置用于检测监测网是否发生移动的位移监测仪和用于检测监测网是否发生倾斜的倾斜检测仪，通过对监测网的检测实现对地质灾害的检测，并将检测结果发送至云平台，使得用户可以远程访问查询检测结果，便于实时了解事故隐患地段的情况；

（2）本发明中设置有环境监测装置，还可以实现被监测地的图像和其他数据的采集，便于用户远程更直观、详细的监控事故隐患地段的情况；

（3）位移监测仪中，相应的第一磁体和第二磁铁的配合发生改变时，对应的开关的状态量发生变化，并将变化信息发送给主机，主机根据该变化信息即可确认是否发生落石或滑坡等地质灾害，由于采用的是机械结构来进行监测，不受其他设备的电磁干扰和温度环境的影响，安全性和稳定性较好；

（4）安装在监测网和/或防护网上的倾斜检测仪发生倾斜时，使龙门架发生反复的横向移动，龙门架带动开关体和第三磁体转动，使中杆与龙门架发生相对偏转致使配合结构关闭或开启开关体，由于采用的是机械结构进行监测，不受其他设备的信号干扰的影响，可靠性好。

附图说明

图1为本发明的组成框图；

图2为本发明中监测网的结构示意图；

图3为本发明中磁力定位器的结构示意图；

图4为本发明中位移监测仪的结构示意图；

图5为本发明中倾斜检测仪的一种结构示意图；

图6为本发明中倾斜检测仪的俯视图；

图7为本发明中开关体的结构示意图；

图8为本发明中倾斜检测仪的又一种结构示意图；

图9为本发明中安装架的结构示意图；

图10为本发明中安装架的安装示意图；

图11为本发明中位移监测仪和倾斜检测仪的安装示意图；

图中，1—支撑柱，11—第一安装孔，12—监测网安装座，13—第一接线盒，2—防护网，3—磁力定位器，31—静磁铁，32—动磁铁，33—静磁铁固定件，34—动磁铁固定件，4—下横梁，5—上横梁，6—位移监测仪，61—第一监测开关，62—第一磁体，63—第二磁体，64—安装盒，65—第一保护壳，66—第二防水帽，67—第一安装座，68—支撑部，69—第二保护壳，7—倾斜检测仪，71—龙门架，72—外环，73—心盘，731—中杆，732—轴承座，733—轴承，734—转动连接器，735—吊坠，736—吊坠紧固件，74—开关体，741—第三磁体，742—第四磁体，743—开关盒，744—第二监测开关，745—开关盒扣件，746—第三防水帽，75—底盘，751—倾斜检测仪安装耳，76—第五磁体，77—第六磁体，771—第三保护壳，78—外罩，8—安装架，81—安装面板，82—固定横杆，83—第二安装座，84—第二安装孔，85—第三安装孔，86—面板扣件，87—第二接线盒，88—接线盒固定件，89—第一防水帽。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1-11，本发明提供一种基于云平台物联网的铁路地质检测防护报警系统：

如图1所示，基于云平台物联网的铁路地质检测防护报警系统，包括主机、灾害监测装置、环境监测装置、防护报警装置、云平台和供电装置，所述主机分别与灾害监测装置、环境监测装置、防护报警装置和云平台连接；所述供电装置包括蓄电池、变压器和充电器等，用于为系统供电。

所述灾害监测装置包括监测网，监测网上设置有位移监测仪6和倾斜检测仪7，所述位移监测仪6和倾斜检测仪7与主机连接。所述位移监测仪6用于检测监测网是否发生移位，倾斜检测仪7用于检测监测网是否发生倾斜；由于发生落石、滑坡等地质灾害时会导致监测网受到冲击，进而产生移位或倾斜，通过对监测网的移位和倾斜进行检测可以实现对地质灾害的检测。

所述环境监测装置包括摄像头、风速传感器、温度传感器和雨量监测仪中的一种或多种，所述摄像头、风速传感器、温度传感器和雨量监测仪与主机连接。所述摄像头用于采集被监测路段的图像信息，风速传感器用于采集被监测路段的风速信息，温度传感器用于检测被监测路段的温度信息，雨量监测仪用于检测被监测路段的雨量信息，检测到的这些信息可以辅助判断是否发生地质灾害，进而提高判断的准确率。

所述主机包括控制器、指示灯、显示器、按键、PLC模块、电源、存储器、电量检测模块、通信模块和数据接口等，所述控制器可以采用PLC或单片机等构成，所述控制器分别与指示灯、显示器、按键、存储器、电量检测模块和数据接口连接，所述控制器通过通信模块和/或PLC模块分别与灾害监测装置、环境监测装置、防护报警装置和云平台进行通信，所述电量检测模块还与供电装置连接。控制器将灾害监测装置和/或环境监测装置发送过来的数据与存储的预设数据进行比对以判断是否发生地质灾害，并将发生地质灾害时向防护报警装置发送报警信息。此外，控制器还将灾害监测装置和环境监测装置发送过来的数据以及报警信息等发送至云平台。

防护报警装置包括声光报警器、无线信号发射器、应答器等，所述防护报警装置与主机连接；防护报警装置根据主机发送过来的报警信息执行相应的操作，例如进行声光报警等。

所述云平台包括存储服务器和web服务器，所述存储服务器与主机进行通信。存储服务器接收并存储主机发送过来的数据，web服务器与存储服务器连接，web服务器提供基于web等方式的远程访问服务，使得用户可以通过终端（如手机、电脑等）远程实时了解被监测路段的情况，以便能够及时采取应对措施。

如图2所示，所述灾害监测装置包括监测网，监测网包括两根支撑柱1、设置在两根支撑柱1之间的防护网2、磁力定位器3，支撑柱1和防护网2构成监测网本体，所述防护网2两竖直侧边的顶部铰接在支撑柱1上。

如图3所示，所述磁力定位器3包括静磁铁31和与静磁铁31异性相吸的动磁铁32，所述静磁铁31通过静磁铁固定件33设置在支撑柱1上，所述动磁铁32通过动磁铁固定件34设置在防护网2两竖直侧边的底部。当发生落石、滑坡等地质灾害时，防护网2受到外力的作用时其下端与支撑柱1分离，从而使监测网本体的状态发生改变。此外，地质灾害主动监测网还包括下横梁4和上横梁5，下横梁4和上横梁5的两端均固设在两根支撑柱1上，两根支撑柱1、下横梁4和上横梁5围成防护网2的设置区域。所述地质灾害主动监测网还包括监测网安装座12，所述支撑柱1可拆卸设置在监测网安装座12上，例如通过螺丝将支撑柱1固定在监测网安装座12上；所述监测网安装座12上还设置有用于收纳导线的第一接线盒13。

如图4所示，所述位移监测仪6包括横向监测组件和纵向监测组件中的一种或两种，所述横向监测组件包括设置在竖直方向的开关组和正对该开关组设置的监测部，所述纵向监测组件包括水平设置的开关组和正对该开关组设置的监测部，所述开关组包括第一监测开关61和与该第一监测开关61接触的第一磁体62，所述第一监测开关61通过导线与主机连接，所述监测部包括与所述第一磁体62配合的第二磁体63。所述第一磁体62通电时与第二磁铁63同性相斥或异性相吸，第一磁体62使与其相接触的第一监测开关61处于常开或常闭状态，当发生地质灾害（如滑坡、落石等）使第一磁体62和第二磁铁63发生错位时，第一磁体62使第一监测开关61的状态量发生变化，并将这一变化传递给主机，通过这一变化来实现对滑坡、落石等的监测。在地质灾害监测网受到落石和滑坡等外力冲击时，若地质灾害监测网发生横向移动，则横向监测组件中的第一磁体62和第二磁铁63发生错位，相应的第一监测开关61的状态量改变，并将这一变化信号传递给主机；若是地质灾害监测网发生纵向移动，则纵向监测组件中的第一磁体62和第二磁铁63发生错位，相应的第一监测开关61的状态量改变，并将这一变化传递给主机。

所述位移监测仪6还包括安装盒64，所述监测部还包括第一安装座67和支撑部68。图6中给出了两个开关组、两个第一安装座67和两个支撑部68；其中，一个开关组设置在安装盒64的底部，另一个开关组设置在安装盒64的右侧部；每个第一安装座67上设置有一个支撑部68，支每个撑部68的自由端均安装有一个第二磁铁4，一个第二磁铁4位于安装盒64底部的开关组的正下方，另一个第二磁铁4位于安装盒64右侧部的开关组的正右方。所述第一监测开关61位于安装盒64内，安装盒64对第一监测开关61起到保护作用。

所述开关组还包括设置在安装盒64上的第一保护壳65，所述第一磁体62位于第一保护壳65内，第一保护壳65对第一磁体62起到保护作用。所述监测部还包括设置在支撑部68的自由端上的第二保护壳69，所述第二磁体63位于第二保护壳69内，第二保护壳69对第二磁铁4起到保护作用。

所述安装盒64上设置有第二防水帽66，所述第一监测开关61通过导线穿过第二防水帽66与主机连接，第二防水帽66可以避免外部的雨水进入安装盒64内，对导线的正常电力传输以及开关的正常工作等造成影响。

所述支撑部68为万向定位关节，或所述支撑部68包括多个顺次铰接的连接块，各连接块之间也可以进行相对旋转。

所述安装盒5设置在防护网2上，横向监测组件中的第一安装座67设置在安装盒64下方的地面或其他物体上，所述纵向监测组件中的第一安装座67设置在支撑柱1上。

如图5和图6所示，所述倾斜检测仪7至少包括用于确定被检测物相对出现变动的监测结构；所述监测结构包括龙门架71和固定安装在龙门架71上的外环72；所述外环72内侧通过两个连接件活动连接有一心盘73。外环72和心盘73可以是规则的圆形结构、方形结构，也可以是其他不规则的结构。连接外环72和心盘73的两个连接件均可以采用铰链，这样外环72可以相对心盘73进行一定角度的旋转。

所述心盘73上固定安装有一穿过其中心的中杆731，所述中杆731的下端固定安装有一使中杆731下端始终指向地心的吊坠735；在中杆731的端部固定安装有一限制吊坠735沿中杆731向下滑动的吊坠紧固件736。

所述龙门架71的上端设有与主机连接的开关体74；所述开关体74上和所述中杆731上端设置有监测结构静止状态时启动或关闭控开关体74的配合结构。如图7所示，所述开关体74包括开关盒743、设置在开关盒743内的第二监测开关744，所述开关盒743通过开关盒扣件745安装在龙门架71上，所述第二监测开关744通过导线与主机连接，所述开关盒743上穿线处设置第三防水帽746。

当事故易发地段发生地质灾害致使倾斜检测仪7发生倾斜时，龙门架71发生偏移后，中杆731会始终指向地心，如图8所示，这样开关体74上和中杆731的上端设置的配置结构便会使开关体74关闭或启动。

所述外环72的两侧对称设置有一轴承座732，在每个轴承座732上安装有一轴承733，每个轴承733上连接有一转动连接器734，转动连接器734活动地安装在龙门架71上。

为了保证未发生地质灾害时，开关体74处于长开或者常闭状态，配合结构包括设置在开关体74中的第三磁体741和设置在中杆731上端的第四磁体742，所述第三磁体741与第二监测开关744接触，第三磁体741和第四磁体742的相对端必须为同性相斥或异性相吸，这样才能实现正常的监测。

当倾斜检测仪7在外界的作用力下，致使龙门架71发生反复轻微的横向移动和/或倾斜摆动，而龙门架71便会带动吊坠735轻微摆动，当吊坠735反复摆动与龙门架71的摆动频率一致时，吊坠735的摆动动能就叠加，致使吊坠735大范围的摆动而使中杆731与龙门架71发生相对偏转致使配合结构（准确地说是致使第三磁体741和第四磁体742的磁力线错位）关闭或开启开关体74。

为了规避上述可能对地质灾害监测造成干扰的因素，所述中杆731正下方的龙门架71与所述中杆731下端之间设置有一用于削弱中杆731相对龙门架71摆动的减能器。从材料获取的便利性、结构简单、使用寿命等多方因素考虑，在设计时，可以优选减能器包括安装在龙门架71底部的底盘75、安装在中杆731下端的第五磁体76和安装在底盘75上的第六磁体77，所述第五磁体76和第六磁体77外均设置有第三保护壳771，第五磁体76和第六磁体77呈异性相吸状态，不但可以消除外接使吊坠735的干扰摆动，还能减小吊坠735的重量，从而减低整个倾斜检测仪7的重量，降低误动作、提高仪器准确性。

所述倾斜检测仪7还包括外罩78，外罩78可以为任意形状，本实施例采用的是柱形结构，监测结构通过龙门架71固定安装在外罩78内。外罩78可以对监测结构起到保护作用，使其避免日晒雨露等对造成影响；同时还可以进一步降低外界干扰因素造成监测的准确性。

所述倾斜检测仪7设置外罩78之后，为了便于倾斜检测仪7的安装，可以在底盘75的底部设置倾斜检测仪安装耳751，这样倾斜检测仪7可以通过倾斜检测仪安装耳751安装在支撑柱1或安装架8上。

如图9所示，所述安装架8包括安装面板81，所述固定横杆82的端部设置有用于安装位移监测仪6的安装部，如第二安装孔84，所述安装面板81上设置有固定横杆82和用于安装倾斜检测仪7的定位件，所述定位件包括第二安装座83和设置在第二安装座83上的第三安装孔85。所述安装架8还包括用于将安装面板81安装在支撑柱1或防护网2上的面板扣件86和第二接线盒87，第二接线盒87用于对位移监测仪6和倾斜检测仪7与主机之间的导线进行收纳；所述第二接线盒87通过接线盒固定件88设置在安装面板81上，所述第二接线盒87的穿线处设置有第一防水帽89，第一防水帽89可以防止外界的雨水进入第二接线盒87内。

如图10所示，所述监测网本体上设置有安装架8，所述位移监测仪6和倾斜检测仪7均安装在安装架8上。当落石等物体与监测网任意部位发生碰撞，或者监测区域发生位移或倾斜，位移检测仪6和倾斜检测仪7内部开关就会动作，将动作信号传递给主机。

如图11所示，所述支撑柱1上还设置有用于安装倾斜检测仪7的第一安装孔11，所述倾斜检测仪7可以通过该第一安装孔11安装在支撑柱1上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.基于云平台物联网的铁路地质检测防护报警系统，其特征在于，包括主机、灾害监测装置、防护报警装置和云平台，所述主机分别与灾害监测装置、防护报警装置和云平台通信连接；

所述灾害监测装置包括监测网，监测网包括两根支撑柱（1）、设置在两根支撑柱（1）之间的防护网（2）、磁力定位器（3），所述支撑柱（1）和防护网（2）构成监测网本体，所述监测网本体上安装有位移监测仪（6）和/或倾斜检测仪（7），所述位移监测仪（6）和倾斜监测仪（7）与主机连接，所述防护网（2）两竖直侧边的顶部铰接在支撑柱（1）上，所述磁力定位器（3）包括静磁铁（31）和与静磁铁（31）异性相吸的动磁铁（32），所述静磁铁（31）设置在支撑柱（1）上，所述动磁铁（32）设置在防护网（2）上。

2.根据权利要求1所述的基于云平台物联网的铁路地质检测防护报警系统，其特征在于，所述铁路地质检测防护报警系统还包括环境监测装置，所述环境监测装置与主机通信连接。

3.根据权利要求2所述的基于云平台物联网的铁路地质检测防护报警系统，其特征在于，所述环境监测装置包括摄像头、风速传感器、温度传感器和雨量监测仪中的一种或多种，所述摄像头、风速传感器、温度传感器和雨量监测仪与主机连接；所述防护报警装置包括声光报警器和交通防护设备中的一种或两种，所述声光报警器和交通防护设备与主机连接；所述主机包括控制器、指示灯、显示器、按键、PLC模块、电源和通信模块，所述控制器分别与指示灯、显示器和按键连接，所述控制器通过通信模块和/或PLC模块分别与灾害监测装置、环境监测装置、防护报警装置和云平台进行通信。

4.根据权利要求1所述的基于云平台物联网的铁路地质检测防护报警系统，其特征在于，所述监测网本体上设置有安装架（8），所述安装架（8）包括安装面板（81），所述安装面板（81）上设置有固定横杆（82）和用于安装倾斜检测仪（7）的定位件（83），所述固定横杆（82）的端部设置有用于安装位移监测仪（6）的安装部（84）。

5.根据权利要求1所述的基于云平台物联网的铁路地质检测防护报警系统，其特征在于，所述位移监测仪（6）包括横向监测组件和纵向监测组件中的一种或两种，所述横向监测组件包括设置在竖直方向的开关组和正对该开关组设置的监测部，所述纵向监测组件包括水平设置的开关组和正对该开关组设置的监测部，所述开关组包括第一监测开关（61）和与该第一监测开关（61）接触的第一磁体（62），所述第一监测开关（61）与主机连接，所述监测部包括与所述第一磁体（62）配合的第二磁体（63）。

6.根据权利要求5所述的基于云平台物联网的铁路地质检测防护报警系统，其特征在于，所述位移监测仪（6）还包括安装盒（64），所述第一监测开关（61）位于安装盒（64）内。

7.根据权利要求5所述的基于云平台物联网的铁路地质检测防护报警系统，其特征在于，所述监测部还包括第一安装座（67）和支撑部（68），所述支撑部（68）转动设置在第一安装座（67）上，所述第二磁体（63）设置在支撑部（68）的自由端。

8.根据权利要求1所述的基于云平台物联网的铁路地质检测防护报警系统，其特征在于，所述倾斜检测仪（7）至少包括用于确定地面出现变动的监测结构；所述监测结构包括龙门架（71）和固定安装在龙门架（71）上的外环（72）；所述外环（72）内侧通过两个连接件活动连接有一心盘（73）；

心盘（73）上固定安装有一穿过其中心的中杆（731），所述中杆（731）的下端固定安装有一使中杆（731）下端始终指向地心的吊坠（735）；所述龙门架（71）的上端设有开关体（74），所述开关体（74）与主机连接；所述开关体（74）上和所述中杆（731）上端设置有监测结构静止状态时启动或关闭控开关体（74）的配合结构。

9.根据权利要求8所述的基于云平台物联网的铁路地质检测防护报警系统，其特征在于，所述中杆（731）正下方的龙门架（71）与所述中杆（731）下端之间设置有一用于削弱中杆（731）相对龙门架（71）摆动的减能器。

10.根据权利要求8所述的基于云平台物联网的铁路地质检测防护报警系统，其特征在于，所述配合结构包括第三磁体（741）和与第三磁体（741）配合的第四磁体（742），所述第三磁体（741）设置在开关体（74）中，所述第四磁体（742）设置在中杆（731）上端。