CN109540090A - 一种高速公路路面沉降监测预警系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速公路路面沉降监测预警系统，属于沉降监测预警技术领域，一种高速公路路面沉降监测预警系统，包括沉降检测单元、辅助检测设备、中继设备和监控中心，沉降检测单元包括多个位移传感器，多个位移传感器均位于路面的下端并位于路基内，辅助检测设备包括视频采集设备、汽车称重设备、车辆计数设备和地震检测设备，地震检测设备位于路面的下端并位于路基内，中继设备包括数据采集单元、无线传输单元和应急通讯设备，可对高速公路路面的沉降进行实时的监测，多数据采集，更便于工作人员多方面分析路面沉降的原因，实现了监控中心对监测路段的全面了解，可及时消除高速公路因沉降带来的安全隐患。

Description

一种高速公路路面沉降监测预警系统
技术领域
本发明涉及沉降监测预警技术领域，更具体地说，涉及一种高速公路路面沉降监测预警系统。
背景技术
高速公路属于高等级公路。中国交通部《公路工程技术标准》规定，高速公路指“能适应年平均昼夜小客车交通量为25000辆以上、专供汽车分道高速行驶、并全部控制出入的公路”。各国尽管对高速公路的命名不同，但都是专指有4车道以上、两向分隔行驶、完全控制出入口、全部采用立体交叉的公路。此外，有不少国家对部分控制出入口、非全部采用立体交叉的直达干线也称为高速公路，一般来说，高速公路能适应120公里/小时或者更高的速度，路面有4个以上车道的宽度。中间设置分隔带，采用沥青混凝土或水泥混凝土高级路面。
中国的高速公路发展迅速,然而高速公路的病害问题却日益凸显，路面沉降是引起高速公路断层、塌陷的主要原因之一，有效的观测手段能预防公路病害,增加高速公路的使用年限。
现有的路面沉降监测技术还不够完善，一般是使用沉降观测柱或沉降观测点进行观测的，对沉降的判断需要工作人员巡查，会耗费大量的人力物力，而且准确性很差，有时不及时处理路面的沉降会引起高速公路的断层或塌陷，而且，很多高速公路所处的位置比较偏僻，工作人员很难对实现完全准确的的巡查，即便有相应的感应器，没有相应的预警系统也很难发挥作用。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高速公路路面沉降监测预警系统，它可对高速公路路面的沉降进行实时的监测，后期无需人工频繁的维护，多数据采集，更便于工作人员多方面分析路面沉降的原因，实现了监控中心对监测路段的全面了解，可及时消除高速公路因沉降带来的安全隐患，不易因沉降造成高速公路断层或塌陷。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种高速公路路面沉降监测预警系统，包括沉降检测单元、辅助检测设备、中继设备和监控中心，所述沉降检测单元包括多个位移传感器，多个所述位移传感器均位于路面的下端并位于路基内，所述辅助检测设备包括视频采集设备、汽车称重设备、车辆计数设备和地震检测设备，所述地震检测设备位于路面的下端并位于路基内，所述中继设备包括数据采集单元、无线传输单元和应急通讯设备，所述监控中心包括云端处理器和终端计算机，所述辅助检测设备和陈建检测单元均与中继设备连接，所述中继设备与监控中心连接，且中继设备和监控中心可相互进行数据传输，它可对高速公路路面的沉降进行实时的监测，后期无需人工频繁的维护，多数据采集，更便于工作人员多方面分析路面沉降的原因，实现了监控中心对监测路段的全面了解，可及时消除高速公路因沉降带来的安全隐患，不易因沉降造成高速公路断层或塌陷。
进一步的，所述中继设备包括支撑杆，所述支撑杆的上固定连接有信号中继箱，所述数据采集单元和无线传输单元均位于信号中继箱内，信号中继箱可为中继设备和电源设备提供空间，信号中继箱可保护中继设备的安全，使中继设备不会因进水等原因而被损坏。
进一步的，所述应急通讯设备固定连接在支撑杆上，且应急通讯设备与无线传输单元连接，当支撑杆所处的位置比较偏僻，手机信号无法覆盖时，可通过应急通讯设备与应急处理人员取得联系，工作人员和司机均可使用应急通讯设备，也为司机提供了安全的保障。
进一步的，所述信号中继箱的上端固定连接有太阳能电池板，所述信号中继箱内连接有蓄电池，所述太阳能电池板与蓄电池电性连接，太阳能电池板可持续为信号中继箱充电，可保证中继设备的长时间稳定续航，减少维护的次数，可大幅降低维护成本。
进一步的，所述信号中继箱上固定连接有视频采集摄像头，视频采集摄像头可对路面及来往的车辆进行实时的图像采集，并与车辆计数设备连接，可通过图像统计不同时间通过的汽车数量，便于监控中心对路段进行全面的分析。
进一步的，所述汽车称重设备位于路面上，且汽车称重设备的最大高度不高于2厘米，可检测汽车的重量，便于分析路面承受的压力，汽车称重设备的最大高度不高于2厘米，车辆通过时不会有太大的颠簸感。
进一步的，所述位移传感器为压差式变形测量传感器，所述地震检测设备为磁电式振动传感器，所述位移传感器和地震检测设备内均内置有蓄电池，所述位移传感器和地震检测设备均可与数据采集单元信号连接，可实现位移和地震数据的采集。
进一步的，所述云端处理器内设定有三个数据阈值，三个所述数据阈值对应三个级别预警，三个所述级别预警分别对应多套应急预案，可根据不同的级别发布不同的预警，且工作人员可直接采取相应的应急预案，大幅减少工作人员的判断时间，大幅提升了工作的效率。
进一步的，所述云端处理器内存储有所有区域工作人员的邮箱和手机号码，云端处理器可在预警发出的第一时间通过邮件和短信通知工作人员，便于工作人员第一时间掌握情况。
进一步的，所述信号中继箱内连接有GPS模块和GPRS模块，可实现定位和数据传输的功能，便于工作人员对判断信号中继箱所处的位置。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可对高速公路路面的沉降进行实时的监测，后期无需人工频繁的维护，多数据采集，更便于工作人员多方面分析路面沉降的原因，实现了监控中心对监测路段的全面了解，可及时消除高速公路因沉降带来的安全隐患，不易因沉降造成高速公路断层或塌陷。
(2)中继设备包括支撑杆，支撑杆的上固定连接有信号中继箱，数据采集单元和无线传输单元均位于信号中继箱内，信号中继箱可为中继设备和电源设备提供空间，信号中继箱可保护中继设备的安全，使中继设备不会因进水等原因而被损坏。
(3)应急通讯设备固定连接在支撑杆上，且应急通讯设备与无线传输单元连接，当支撑杆所处的位置比较偏僻，手机信号无法覆盖时，可通过应急通讯设备与应急处理人员取得联系，工作人员和司机均可使用应急通讯设备，也为司机提供了安全的保障。
(4)信号中继箱的上端固定连接有太阳能电池板，信号中继箱内连接有蓄电池，太阳能电池板与蓄电池电性连接，太阳能电池板可持续为信号中继箱充电，可保证中继设备的长时间稳定续航，减少维护的次数，可大幅降低维护成本。
(5)信号中继箱上固定连接有视频采集摄像头，视频采集摄像头可对路面及来往的车辆进行实时的图像采集，并与车辆计数设备连接，可通过图像统计不同时间通过的汽车数量，便于监控中心对路段进行全面的分析。
(6)汽车称重设备位于路面上，且汽车称重设备的最大高度不高于2厘米，可检测汽车的重量，便于分析路面承受的压力，汽车称重设备的最大高度不高于2厘米，车辆通过时不会有太大的颠簸感。
(7)位移传感器为压差式变形测量传感器，地震检测设备为磁电式振动传感器，位移传感器和地震检测设备内均内置有蓄电池，位移传感器和地震检测设备均可与数据采集单元信号连接，可实现位移和地震数据的采集。
(8)云端处理器内设定有三个数据阈值，三个数据阈值对应三个级别预警，三个级别预警分别对应多套应急预案，可根据不同的级别发布不同的预警，且工作人员可直接采取相应的应急预案，大幅减少工作人员的判断时间，大幅提升了工作的效率。
(9)云端处理器内存储有所有区域工作人员的邮箱和手机号码，云端处理器可在预警发出的第一时间通过邮件和短信通知工作人员，便于工作人员第一时间掌握情况。
(10)信号中继箱内连接有GPS模块和GPRS模块，可实现定位和数据传输的功能，便于工作人员对判断信号中继箱所处的位置。
附图说明
图1为本发明的结构原理图；
图2为本发明的警报处理流程图；
图3为本发明的安装结构示意图。
图中标号说明：
1位移传感器、2地震检测设备、3汽车称重设备、4支撑杆、5信号中继箱、6太阳能电池板、7视频采集摄像头、8应急通讯设备。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中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；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶 /底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种高速公路路面沉降监测预警系统，包括沉降检测单元、辅助检测设备、中继设备和监控中心，沉降检测单元包括多个位移传感器1，多个位移传感器1均位于路面的下端并位于路基内，辅助检测设备包括视频采集设备、汽车称重设备3、车辆计数设备和地震检测设备2，地震检测设备 2位于路面的下端并位于路基内，中继设备包括数据采集单元、无线传输单元和应急通讯设备8，监控中心包括云端处理器和终端计算机，辅助检测设备和陈建检测单元均与中继设备连接，中继设备与监控中心连接，且中继设备和监控中心可相互进行数据传输。
请参阅图3，中继设备包括支撑杆4，支撑杆4的上固定连接有信号中继箱5，数据采集单元和无线传输单元均位于信号中继箱5内，信号中继箱5可为中继设备和电源设备提供空间，信号中继箱5可保护中继设备的安全，使中继设备不会因进水等原因而被损坏，应急通讯设备8固定连接在支撑杆4 上，且应急通讯设备8与无线传输单元连接，当支撑杆4所处的位置比较偏僻，手机信号无法覆盖时，可通过应急通讯设备8与应急处理人员取得联系，工作人员和司机均可使用应急通讯设备8，也为司机提供了安全的保障，信号中继箱5的上端固定连接有太阳能电池板6，信号中继箱5内连接有蓄电池，太阳能电池板6与蓄电池电性连接，太阳能电池板6可持续为信号中继箱5 充电，可保证中继设备的长时间稳定续航，减少维护的次数，可大幅降低维护成本。
信号中继箱5上固定连接有视频采集摄像头7，视频采集摄像头7可对路面及来往的车辆进行实时的图像采集，并与车辆计数设备连接，可通过图像统计不同时间通过的汽车数量，便于监控中心对路段进行全面的分析。
汽车称重设备3位于路面上，且汽车称重设备3的最大高度不高于2厘米，可检测汽车的重量，便于分析路面承受的压力，汽车称重设备3的最大高度不高于2厘米，车辆通过时不会有太大的颠簸感，位移传感器1为压差式变形测量传感器，地震检测设备2为磁电式振动传感器，位移传感器1和地震检测设备2内均内置有蓄电池，位移传感器1和地震检测设备2均可与数据采集单元信号连接，可实现位移和地震数据的采集。
云端处理器内设定有三个数据阈值，三个数据阈值对应三个级别预警，三个级别预警分别对应多套应急预案，可根据不同的级别发布不同的预警，且工作人员可直接采取相应的应急预案，大幅减少工作人员的判断时间，大幅提升了工作的效率，云端处理器内存储有所有区域工作人员的邮箱和手机号码，云端处理器可在预警发出的第一时间通过邮件和短信通知工作人员，便于工作人员第一时间掌握情况，信号中继箱5内连接有GPS模块和GPRS模块，可实现定位和数据传输的功能，便于工作人员对判断信号中继箱5所处的位置。
请参阅图2，中继设备中的数据采集单元会24小时从辅助检测设备和沉降检测单元获取数据，辅助检测设备和沉降检测单元获取数据与数据采集单元进行数据传输，与现有技术中直接与卫星进行数据传输，可节省大量的自身电能，可大幅延长使用的时间，数据采集单元再通过无线传输单元与卫星或基站进行数据传输，将数据传输至云端处理器，云端处理器对数据进行处理后可通过终端计算机进行查看，通过终端计算机同样可以对辅助检测设备和沉降检测单元进行远程的控制，当获取的监测数据超出设定的阈值时，会根据超出阈值的大小，分级发布预警，发布预警的方式包括短信、传真、广播和短信，并会第一时间发送短信和邮件至工作人员，工作人员可按照云端处理器推荐的应急预案进行处理，也可根据实际情况进行调整，处理结束后，可对处理的情况进行分析，可进行结构损伤机理研究，即对结构损伤机理的宏观分析、结构变形及破坏趋势研究、归纳演绎，也可将数据整理提供后续的参考依据，将监测数据的存储，为今后同类工程设计、施工提供类比依据。长时间可形成行业规范标准，可制定出适合结构健康监测的安全评价标准体系，形成行业标准规范。
本方案可对高速公路路面的沉降进行实时的监测，后期无需人工频繁的维护，多数据采集，更便于工作人员多方面分析路面沉降的原因，实现了监控中心对监测路段的全面了解，可及时消除高速公路因沉降带来的安全隐患，不易因沉降造成高速公路断层或塌陷。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高速公路路面沉降监测预警系统，包括沉降检测单元、辅助检测设备、中继设备和监控中心，其特征在于：所述沉降检测单元包括多个位移传感器(1)，多个所述位移传感器(1)均位于路面的下端并位于路基内，所述辅助检测设备包括视频采集设备、汽车称重设备(3)、车辆计数设备和地震检测设备(2)，所述地震检测设备(2)位于路面的下端并位于路基内，所述中继设备包括数据采集单元、无线传输单元和应急通讯设备(8)，所述监控中心包括云端处理器和终端计算机，所述辅助检测设备和陈建检测单元均与中继设备连接，所述中继设备与监控中心连接，且中继设备和监控中心可相互进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种高速公路路面沉降监测预警系统，其特征在于：所述中继设备包括支撑杆(4)，所述支撑杆(4)的上固定连接有信号中继箱(5)，所述数据采集单元和无线传输单元均位于信号中继箱(5)内。
3.根据权利要求1或2所述的一种高速公路路面沉降监测预警系统，其特征在于：所述应急通讯设备(8)固定连接在支撑杆(4)上，且应急通讯设备(8)与无线传输单元连接。
4.根据权利要求2所述的一种高速公路路面沉降监测预警系统，其特征在于：所述信号中继箱(5)的上端固定连接有太阳能电池板(6)，所述信号中继箱(5)内连接有蓄电池，所述太阳能电池板(6)与蓄电池电性连接。
5.根据权利要求2所述的一种高速公路路面沉降监测预警系统，其特征在于：所述信号中继箱(5)上固定连接有视频采集摄像头(7)。
6.根据权利要求1所述的一种高速公路路面沉降监测预警系统，其特征在于：所述汽车称重设备(3)位于路面上，且汽车称重设备(3)的最大高度不高于2厘米。
7.根据权利要求1所述的一种高速公路路面沉降监测预警系统，其特征在于：所述位移传感器(1)为压差式变形测量传感器，所述地震检测设备(2)为磁电式振动传感器，所述位移传感器(1)和地震检测设备(2)内均内置有蓄电池，所述位移传感器(1)和地震检测设备(2)均可与数据采集单元信号连接。
8.根据权利要求1所述的一种高速公路路面沉降监测预警系统，其特征在于：所述云端处理器内设定有三个数据阈值，三个所述数据阈值对应三个级别预警，三个所述级别预警分别对应多套应急预案。
9.根据权利要求1所述的一种高速公路路面沉降监测预警系统，其特征在于：所述云端处理器内存储有所有区域工作人员的邮箱和手机号码。
10.根据权利要求1所述的一种高速公路路面沉降监测预警系统，其特征在于：所述信号中继箱(5)内连接有GPS模块和GPRS模块。
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