CN109056758A - 一种公路边坡支护结构及预警系统 - Google Patents

一种公路边坡支护结构及预警系统 Download PDF

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刘丹阳
付靖涵
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Abstract

本发明提供了一种公路边坡支护结构及预警系统,包括支架,支架为框体,框体由支柱和设在支柱之间的横杆构成,框体的一侧为钢丝网,支柱的下端伸出框体,支架上设有支撑杆,支撑杆下端与地面固定连接,支撑杆的上端与支柱连接,支柱上设有防震连接件,防震连接件包括环形套,支柱插设于环形套内,环形套上设置有连接块,连接块与支撑杆固定连接;环形套包括环形外片和环形内片,环形外片与环形内片之间通过多个弹簧连接。本发明提供的公路边坡支护结构及预警系统,结构简单,稳定性好;可实现现场与监测主机同步报警,提高了工作效率。

Description

一种公路边坡支护结构及预警系统
技术领域
本发明涉及支护结构,特别涉及一种公路边坡支护结构。
背景技术
工程建设中形成的边坡,在遇到雨天或强烈震动时,往往会出现滑坡、崩塌、膨胀或剥落等地质灾害的发生,现在的公路为了尽量少占耕地农田,会跨谷进山行走,对于山区公路,不可避免的穿越隧道,劈山削坡,形成路堑,原来比较稳定的山体,经过施工开挖,容易造成原来比较稳定的山体,经过施工开挖,岩体被扰动,体内应力失去平衡,应力一旦释放出来,便可能使岩体失稳产生变形,松弛,搓动,挤压,断裂,造成落石和塌方等危害。尤其是在一些由于地理环境造成的容易滑坡、坍塌的坡体,如果支护结构不稳定就变成了高危路段,这些高危路段经常发生变形坍塌,甚至每年都会发生坍塌,不断的修补支护设施,花费大,而且造成的交通事故往往有人员的伤亡,令人惋惜。所以,边坡支护装置是交通运输正常运转和人生命安全的重要保障。现有的边坡支护结构如果包含硬性材质的支架,则支护设施与边坡的贴合度不好,如果是采用比较贴合的结构,则支护结构的支撑力差,稳定性不够。
发明内容
本发明的目的在于提供及一种公路边坡支护结构,解决现有技术存在的边坡支护结构不稳定的问题。
本发明的第二个目的在于提供一种用于上述公路边坡支护结构的预警系统。
为实现上述目的,本发明的技术方案为:
本发明提供了一种公路边坡支护结构,包括支架,支架为框体,框体由支柱和设置在支柱之间的横杆构成,框体的一侧为钢丝网,支柱的下端伸出框体,支架上设有支撑杆,支撑杆下端与地面固定连接,支撑杆的上端与支柱连接,支柱上设有防震连接件,防震连接件包括环形套,支柱插设于环形套内,环形套上设置有连接块,连接块与支撑杆固定连接;环形套包括环形外片和环形内片,环形外片与环形内片之间通过多个弹簧连接,环形外片和环形内片的两端弯折形成夹片且通过紧固件紧固。
优选的,支柱的下端插设于地面内,钢丝网紧靠土坡设置,支架的外侧设置有混凝土层。
一种用于上述公路边坡支护结构的预警系统,包括光纤传感器、局部处理器和监测主机,光纤传感器与局部处理器电连接,局部处理器与监测主机信号连接。
优选的,光纤传感器为多个且分别设置在土坡内和支架上,支架上还设置有蓄电池,局部处理器与蓄电池连接,支架顶部设置有太阳能板,支架上设置有LED显示屏和警报灯,太阳能板与蓄电池连接,LED显示屏和警报灯与蓄电池连接。
优选的,局部处理器包括信号采集单元,信号预处理单元和控制单元,光纤传感器将信号传送至信号采集单元,信号采集单元接收信号后,将光信号转变为电信号后进行信号采集,再将采集的信号传送给信号预处理单元,信号预处理单元对信号进行调理后,将调理后的信号传送至监测主机;监测主机包括频谱转换单元、对比判断单元和数据处理单元,信号处理单元将信号传送到所述频谱转换单元,频谱转换单元将接收到的信号转换成频谱并传送至对比判断单元,对比判断单元将此频谱导入经过训练的模型进行判断、预警,并生成警报信号,警报信号显示在监控室的监测主机上,同时警报信号由监测主机的数据处理单元反馈发送至局部处理器,局部处理器收到信号后,通过控制单元启动LED显示屏及警报灯。
优选的,混凝土层上端设置有采集箱,局部处理器设置在采集箱内,采集箱内还设置有蓄电池,局部处理器与蓄电池连接,采集箱顶部设置有太阳能板,采集箱外表面设置有LED显示屏和警报灯,太阳能板与蓄电池连接,LED显示屏和警报灯与蓄电池连接;光纤传感器为多个且分别设置在土坡内和混凝土层内;支撑杆的下端设置有固定块,固定块固定设置于地面上。
本发明具有如下有益效果:
1. 本发明提供的公路边坡支护结构,支架的一侧为钢丝网,通过钢丝网紧贴坡面设置,框体内填充石料,可保证支架与坡面紧密贴合,有助于提高结构的稳定性,结构简单,稳定性好。
2.本发明提供的公路边坡支护结构,在支架与地面之间设置支撑杆,提高了支架的稳定性,同时,支撑杆与支架之间采用防震连接件连接,不仅提高了结构的稳定性,且具有防震功能。
3. 本发明提供的用于公路边坡支护结构的预警系统,通过在土坡内和混凝土层内分别设置光纤传感器,可以准确的获知不同部位的稳定情况,从而使相关工作人员能有针对性的对土坡、混凝土层进行修复,可有效防止险情发生。
4. 本发明提供的用于公路边坡支护结构的预警系统,通过太阳能板供电,可根据实际情况选择蓄电池,无需其他供电,节能环保,并且可实现现场与监测主机同步报警,工作效率高。
附图说明
图1 为本发明实施例提供的公路边坡支护结构的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的公路边坡支护结构的支架结构示意图;
图3为本发明实施例提供的公路边坡支护结构的钢丝网示意图;
图4为本发明实施例提供的公路边坡支护结构的支撑杆设置示意图;
图5为本发明实施例提供的公路边坡支护结构的防震连接件结构示意图;
图6为本发明实施例提供的用于公路边坡支护结构的预警系统的流程图;
图7为本发明实施例提供的用于公路边坡支护结构的预警系统的工作原理图;
图中:1土坡;2混凝土层; 3支架;31支柱;32横杆;4支撑杆;5光纤传感器;6防震连接件;61弹簧;62环形外片;63环形内片;64连接块;7采集箱;8固定块;9钢丝网。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式作具体说明。
实施例1
一种公路边坡支护结构,如图1-7所示,包括支架3,支架3为框体,框体由支柱31和设置在支柱31之间的横杆32构成,支柱31和横杆32采用钢筋制成,支柱31的下端插设于地面内,框体的一侧为钢丝网9,钢丝网9紧靠土坡1设置,支柱31的下端伸出框体,支架3上设有支撑杆4,支撑杆4下端与地面固定连接,支撑杆4的上端与支柱31连接,支柱31上设有防震连接件6,防震连接件6包括环形套,支柱31插设于环形套内,环形套上设置有连接块64,连接块64与支撑杆4固定连接;环形套包括环形外片62和环形内片63,环形外片62与环形内片63之间通过多个弹簧61连接,环形外片62和环形内片63的两端弯折形成夹片且通过螺栓紧固,支架3的外侧设置有混凝土层2。
实施例2
一种用于实施例1的公路边坡支护结构的预警系统,包括光纤传感器5、局部处理器和监测主机,光纤传感器5与局部处理器电连接,局部处理器与监测主机信号连接。光纤传感器5为多个且分别设置在土坡1内和混凝土层2内,混凝土层2上端设置有采集箱7,局部处理器设置在采集箱7内,采集箱7内还设置有蓄电池,局部处理器与蓄电池连接,采集箱7顶部设置有太阳能板,采集箱7外表面设置有LED显示屏和警报灯,太阳能板与蓄电池连接,LED显示屏和警报灯与蓄电池连接,支撑杆4的下端设置有固定块8,固定块8固定设置于地面上。
局部处理器包括信号采集单元,信号预处理单元和控制单元,光纤传感器5将信号传送至信号采集单元,信号采集单元接收信号后,将光信号转变为电信号后进行信号采集,再将采集的信号传送给信号预处理单元,信号预处理单元对信号进行调理后,将调理后的信号传送至监测主机;监测主机包括频谱转换单元、对比判断单元和数据处理单元,信号处理单元将信号传送到频谱转换单元,频谱转换单元将接收到的信号转换成频谱并传送至对比判断单元,对比判断单元将此频谱导入经过训练的模型进行判断、预警,并生成警报信号,警报信号显示在监控室的监测主机上,同时警报信号由监测主机的数据处理单元反馈发送至局部处理器,局部处理器收到信号后,通过所述控制单元启动LED显示屏及警报灯。
每个局部处理器都有编号,所述编号也为该路段编号,代表该编号路段。
使用时,将支架3架设在土坡1旁,支柱31的下端插入地面,将土坡1挖开,将固定块8固定到地面上,固定块8上的支撑杆4通过防震连接件6与支柱31连接,用螺栓将防震连接件6紧固,然后将土回填,再将支架3内填充石料,由于土坡表面是凸凹不平的,为了使支架3与土坡1更贴合,钢丝网9靠近土坡1的一侧设置,钢丝网9为钢丝编织凝结制成,支架3与钢丝网9构成框体内填充石料后,由于钢丝网9的表面张力,使得钢丝网9与土坡1凸凹不平的表面紧密贴合,提高了支护结构的稳定性。地震时,支架3发生震动,防震连接件6内设置的弹簧61对支架3的振动具有缓冲作用,降低了支架3的震动幅度,同时也减少了由于支架3震动而对支撑杆4产生的冲击力,使支撑杆4不易变形、损伤,从而保证了支撑杆4对支架3的支撑力,提高了支架3的稳定性。
将光纤传感器5埋设在土坡内用于采集土坡的振动信号。将光纤传感器5埋设混凝土层2内用于采集混凝土内部应力信号,设置时,先将光纤传感器5用软管套住置于混凝土层2中,在混凝土层2凝固之前将软管抽走,光纤传感器5留在混凝土层2内部,这样可以使光纤传感器5与混凝土层2更好的贴合的同时保护光纤传感器在设置过程中不被损坏。光纤传感器5将信号传送至局部处理器的信号采集单元,信号采集单元接收信号后,将光信号转变为电信号后进行信号采集,采集第一预设时间0.4秒内的最大值和最小值,第二预设时间为4秒,在0.4秒内采集最大值和最小值,依次逐段取,不重复;信号采集单元将采集的信号传送至信号预处理单元,信号预处理单元计算0.4秒内的最大值和最小值的差值,再将4秒内每个差值积分,得到4秒内的能量值,然后将连续的能量值发送到监测主机的频谱转换单元。频谱转换单元将接收到的连续的能量值经过傅里叶变换转换为频谱,并将频谱传送到对比判断单元,对比判断单元将频谱导入训练好的模型。监测主机内存储有预先训练好的模型,训练好的模型是通过模拟正常、振动、裂缝,等动作,采集不同的动作对应的干涉信号,将不同的动作对应的干涉信号分帧,并导入卷积神经网络模型中进行训练。对比判断单元将接收到的频谱导入训练好的模型中即可判断是否需要预警,当确定需要预警时生成警报信号。例如,在进行混凝土层2裂缝判断前,先进行4秒的能量阈值判断,前4秒的数据不作为计算数据,以确保采集到准确数据,设定若在40秒内有超过4个4秒的小片段被判断为混凝土层裂缝,则确定为混凝土层裂缝,生成警报信号。生成的警报信号显示在监控室的监测主机上,同时警报信号传送至数据处理单元,数据处理单元将每个局部处理器的编号对应设立一个组群,组群成员为与该编号路段相邻且可通车的所有路段的编号,每一个编号都有一个相对应的组群,当接收到对比判断单元生成的警报信号后,数据处理单元将警报信号反馈发送到该编号及其组群的局部处理器上,该编号及其组群的局部处理器接收信号后,局部处理器的控制单元启动LED显示屏和警报灯,以实现现场报警。
比如,某一路段编号为001,那么,此001路段上设置的局部处理器编号也为001,001相应的组群的编号为A001,001路段的信号由光纤传感器传送到局部处理器001上,经过局部处理器001处理后发送至监测主机,监测主机对信号进行频谱转换和对比判断后在监测主机上发出预警,监控室的工作人员可精确得知路段位置及支护装置出现问题的具体部位。与此同时,数据处理单元会将警报信号会反馈发送到局部处理器001及其相关联的组群A001的局部处理器上。001路段的局部控制器001接收到信号后,局部控制器001的控制单元会启动LED显示屏和警报灯以实现现场预警。同步的,组群其他成员的局部控制器同时会收到警报信号,并启动LED显示屏和警报灯, 与编号001路段的LED显示屏显示的不同的是,组群其他成员的LED显示屏会显示前方001路段即将发生滑坡等信息,请过往车辆提前进行绕行。
本发明提供的公路边坡支护结构,支架的一侧为钢丝网,通过钢丝网紧贴坡面设置,框体内填充石料,可保证支架与坡面紧密贴合,有助于提高结构的稳定性,结构简单,稳定性好。
本发明提供的公路边坡支护结构,在支架与地面之间设置支撑杆,提高了支架的稳定性,同时,支撑杆与支架之间采用防震连接件连接,不仅提高了结构的稳定性,且具有防震功能。
本发明提供的用于公路边坡支护结构的预警系统,通过在土坡内和混凝土层内分别设置光纤传感器,可以准确的获知不同部位的稳定情况,从而使相关工作人员能有针对性的对土坡、混凝土层进行修复,可有效防止险情发生。
本发明提供的用于公路边坡支护结构的预警系统,通过太阳能板供电,可根据实际情况选择蓄电池,无需其他供电,节能环保,并且可实现现场与监测主机同步报警,工作效率高。

Claims (6)

1.一种公路边坡支护结构,其特征在于:包括支架(3),所述支架(3)为框体,所述框体由支柱(31)和设置在所述支柱(31)之间的横杆(32)构成,框体的一侧为钢丝网(9),支柱(31)的下端伸出框体,所述支架(3)上设有支撑杆(4),所述支撑杆(4)下端与地面固定连接,支撑杆(4)的上端与支柱(31)连接,支柱(31)上设有防震连接件(6),所述防震连接件(6)包括环形套,支柱(31)插设于所述环形套内,环形套上设置有连接块(64),所述连接块(64)与支撑杆(4)固定连接;环形套包括环形外片(62)和环形内片(63),所述环形外片(62)与所述环形内片(63)之间通过多个弹簧(61)连接,环形外片(62)和环形内片(63)的两端弯折形成夹片且通过紧固件紧固。
2.根据权利要求1所述的公路边坡支护结构,其特征在于:所述支柱(31)的下端插设于地面内,所述钢丝网(9)紧靠土坡(1)设置,所述支架(3)的外侧设置有混凝土层(2)。
3.一种用于权利要求1或2所述的公路边坡支护结构的预警系统,其特征在于:包括光纤传感器(5)、局部处理器和监测主机,所述光纤传感器(5)与所述局部处理器电连接,局部处理器与所述监测主机信号连接。
4.根据权利要求3所述的预警系统,其特征在于:所述光纤传感器(5)为多个且分别设置在所述土坡(1)内和所述支架(3)上,支架(3)上还设置有蓄电池,所述局部处理器与所述蓄电池连接,支架(3)顶部设置有太阳能板,支架(3)上设置有LED显示屏和警报灯,所述太阳能板与蓄电池连接,所述LED显示屏和所述警报灯与蓄电池连接。
5.根据权利要求3所述的预警系统,其特征在于:所述局部处理器包括信号采集单元,信号预处理单元和控制单元,所述光纤传感器(5)将信号传送至信号采集单元,信号采集单元接收信号后,将光信号转变为电信号后进行信号采集,再将采集的信号传送给所述信号预处理单元,信号预处理单元对信号进行调理后,将调理后的信号传送至监测主机;监测主机包括频谱转换单元、对比判断单元和数据处理单元,信号处理单元将信号传送到所述频谱转换单元,频谱转换单元将接收到的信号转换成频谱并传送至所述对比判断单元,对比判断单元将此频谱导入经过训练的模型进行判断、预警,并生成警报信号,所述警报信号显示在监控室的监测主机上,同时警报信号由监测主机的数据处理单元反馈发送至局部处理器,局部处理器收到信号后,通过所述控制单元启动LED显示屏及警报灯。
6.根据权利要求3所述的预警系统,其特征在于:所述混凝土层(2)上端设置有采集箱(7),所述局部处理器设置在采集箱(7)内,采集箱(7)内还设置有蓄电池,局部处理器与所述蓄电池连接,采集箱(7)顶部设置有太阳能板,采集箱(7)外表面设置有LED显示屏和警报灯,所述太阳能板与蓄电池连接,所述LED显示屏和所述警报灯与蓄电池连接;所述光纤传感器(5)为多个且分别设置在土坡(1)内和混凝土层(2)内;所述支撑杆(4)的下端设置有固定块(8),所述固定块(8)固定设置于地面上。
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Application publication date: 20181221

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