CN111508211A - 一种声屏障的监测系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种声屏障的监测系统及监测方法，涉及到铁路安全检测装置领域。本发明包括：监测单元，设置在所述声屏障上，用于监测并采集所述声屏障的角度变化和高度变化；预警单元，连接监测单元，预警单元用于判断所述监测单元采集的角度变化和高度变化是否达到预警值，当角度变化和高度变化同时达到预警值时，则触发报警状态；信号发射单元，连接预警单元，信号发射单元用于接收预警单元触发的报警状态，形成并发射报警信息；信号接收单元，所述信号接收单元用于接收信号发射单元发射的报警信息，并将报警信息传输至控制中心，通过以上设置对声屏障进行实时监测，并对出现隐患的声屏障进行报警，提高安全性。

Description

一种声屏障的监测系统及监测方法

技术领域

本发明涉及铁路安全检测装置领域，具体涉及一种声屏障的监测系统及监测方法。

背景技术

声屏障主要是用来隔离和吸收噪声源辐射出的噪声，把噪声源和被保护者隔离开来，让被保护着所受到的噪声污染达到国家环保法要求的水平。声屏障工作状态可以是直立、水平或倾斜状态，只要对声源发出的声波具有阻挡作用即可达到隔声和消声的目的。当与声源的入射角度为90度时，隔声和消声效率最高。所以高速铁路两边常见有直立的声屏障，阻隔高速列车飞驰而过产生的通过噪声，以满足国家环境保护法对周边环境噪声的要求。永久性安装在高速铁路轨道两边的声屏障，长期暴露在自然环境中，风吹雨淋日晒冷冻，使之常年经受环境老化，加之高速列车驰过时产生的头部气流冲压效应与尾部气流伯努利效应，使轨道两边的声屏障姿态会产生相向的前后摆动摇晃，加剧结构的疲劳损坏，导致了声屏障直立姿态的前后摇摆或倾斜，直至倒伏。高速铁路轨道一边或两边的声屏障若倾斜或倒伏在铁轨上，高速运行的列车与之产生擦碰或撞击，将会导致车毁人亡的重大事故。

现在常见的声屏障多是一次性安装使用，定期更换；期间，在高速列车运行的空闲时段，人工检测其工作的姿态状态变化和可靠性。若发现隐患，则进行维修和更换。这种安全监测方式，存在不能全面、及时、动态监测声屏障的姿态状态，费工费时，检查缺少目的性，且受列车运行时间的影响，存在监测空间盲区和时间盲区，具有很大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种声屏障的监测系统及监测方法，通过在所述声屏障上设置监测单元，与所述监测单元连接的预警单元，所述预警单元连接的信号发射单元以及和所述信号发射单元连接的信号接收单元，采集所述声屏障的角度变化以及高度变化，并判断是否达到预警值，若达到预警值则发射报警信息，对所述声屏障的摆动角度以及倾覆角度进行预警，提高安全性。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

本发明提出一种声屏障的监测系统，包括：

监测单元，设置在所述声屏障上，用于监测并采集所述声屏障的角度变化和高度变化；

预警单元，连接所述监测单元，所述预警单元用于判断所述监测单元采集的角度变化和高度变化是否达到预警值，当所述角度变化和高度变化同时达到预警值时，则触发报警状态；

信号发射单元，连接所述预警单元，所述信号发射单元用于接收所述预警单元触发的报警状态，形成并发射报警信息，所述报警信息包括角度变化和高度变化；

信号接收单元，连接所述信号接收单元，所述信号接收单元用于接收所述信号发射单元发射的报警信息，并将所述报警信息传输至控制中心。

在本发明一个实施例中，所述监测单元包括姿态传感器，所述姿态传感器用于监测所述声屏障的角度变化值和高度变化值。

在本发明一个实施例中，所述预警单元中设置有存储器，数据计算单元和数据判定单元，所述存储器，数据计算单元和数据判定单元依次连接。

在本发明一个实施例中，所述存储器中存储有预设的角度变化值和高度变化值。

在本发明一个实施例中，所述数据计算单元用于对所述监测单元采集的数据进行计算分析。

在本发明一个实施例中，所述数据判定单元用于对所述数据计算单元计算的结果与所述预警值进行判定。

在本发明一个实施例中，所述报警信息包括所述声屏障的角度变化和高度变化。

在本发明一个实施例中，所述报警信息还包括地理位置。

本发明还提出一种声屏障的监测系统，包括：

监测单元，设置在所述声屏障上，用于监测并采集所述声屏障的角度变化和高度变化；

预警单元，连接所述监测单元，所述预警单元用于判断所述监测单元采集的角度变化和高度变化是否达到预警值，当所述角度变化和高度变化同时达到预警值时，则触发报警状态；

信号发射单元，连接所述预警单元，所述信号发射单元用于接收所述预警单元触发的报警状态，形成并发射报警信息，所述报警信息包括角度变化值和高度变化值；

信号接收单元，连接所述信号接收单元，所述信号接收单元用于接收所述信号发射单元发射的报警信息，并将所述报警信息传输至控制中心；

定位单元，所述定位单元设置在所述声屏障上，并连接所述信号发射单元；

供电单元，连接所述监测单元，预警单元，信号发射单元和信号接收单元，用于为所述监测系统供电；

其中，所述信号接收单元包括数据接收单元和数据传输单元，所述数据接收单元用于接收所述信号发射单元发射的报警信息，所述数据传输单元用于将接收到的所述报警信息传输至控制中心。

本发明依据所述声屏障的监测系统还提出一种声屏障的监测方法，所述监测方法包括：

通过监测单元监测并采集所述声屏障角度变化和高度变化，并传输至预警单元；

通过所述预警单元对所述监测单元采集到的数据进行计算分析，并和预警值进行对比判断，当所述角度变化值和高度变化值同时达到预警值时，则触发报警状态，并发送报警状态至信号发射单元；

通过信号发射单元接收所述报警状态，形成报警信息并发射至信号接收单元，所述报警信息包括角度变化值和高度变化值；

通过所述信号接收单元接收所述信号发射单元发射的报警信息，并将所述报警信息传输至控制中心。

本发明提出一种声屏障的监测系统及监测方法，通过在所述声屏障上设置监测单元，所述监测单元监测并采集所述声屏障的角度变化和高度变化，并将采集到的数据信息发送至预警单元，所述预警单元依据所述监测单元采集的数据信息进行计算分析，并与预设的预警值进行对比判断，当所述角度变化和高度变化达到预警值时，所述预警单元触发报警状态并发送至信号发射单元，所述信号发射单元发射报警信息至信号接收单元，所述信号接收单元接收所述报警信息并传送至控制中心，完成报警过程，并提示工作人员对其进行维护。本发明通过以上设置能够实时监测所述声屏障的摆动角度和倾覆角度，并进行预警，提高铁路安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提出的一种声屏障的监测系统中声屏障结构示意图。

图2为本发明提出的一种声屏障的监测系统中声屏障中吸隔声板示意图。

图3为本发明提出的一种声屏障的监测系统结构示意图。

图4为本发明提出的一种声屏障的监测系统中预警单元结构示意图。

图5为本发明提出的一种声屏障的监测系统的角度以及高度变化示意图。

图6为本发明提出的一种声屏障的监测系统中预警单元的算法框图。

图7为本发明提出的一种声屏障的监测系统另一结构示意图。

图8为本发明提出的一种声屏障的监测系统中信号接收单元结构示意图。

图9为本发明提出的一种声屏障的监测方法步骤流程图。

1-声屏障；11-前面板；12-后面板；13-吸隔声板；131-吸声面板；132-隔声面板；14-定位垫块；15-降噪器；16-空气通道；17-进口；18-流通道；19-出口；2-监测系统；21-监测单元；22-预警单元；221-存储单元；222-数据计算单元；223-数据判定单元；23-信号发射单元；24-信号接收单元；241-数据接收单元；242-数据传输单元；25-控制中心；26-供电单元；27-定位单元。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1及图2所示，本发明提出一种声屏障的监测系统，所述声屏障1包括前面板11与背板12，前面板11与背板12组成H型钢，前面板11与背板12之间由上到下间隔设置S型的吸隔声板13，吸隔声板13靠近前面板11的一端为弧形，靠近背板12的一端为平面，上下相邻的吸隔声板13之间通过定位垫块14间隔成S型的空气通道16。

如图1及图2所示，在本实施例中，空气通道16包括进口17、流通道18、出口19，进口17与出口19的宽度皆大于流通道18的宽度，空气通道4的进口7为收缩形，流通道18呈L型。与空气通道16邻接的上下吸隔声板13，其中上吸隔声板的一侧采用吸声面板131，下吸隔声板的一侧采用隔声面板132，即吸隔声板13的一个弧面设置吸声面板131，相对的另一个侧面设置隔声面板132。下方的吸隔声板13的顶端高于相邻的上方的吸隔声板13的底端。下方的吸隔声板13的顶端与相邻的上方的吸隔声板13的底端之间的切线与水平方向呈40°-60°夹角。空气通道16中，上下相邻的吸隔声板13沿空气通道方向的切线相交，即上吸隔声板13沿空气通道16的方向唯一的切线CC’与下吸隔声板13沿空气通道16的方向唯一的切线DD’相交，这样可以使声源侧的噪声，不管从哪个方向射入空气通道16，都可以保证不会有直射声线的通过，只能在空气通道内多次反射，从而吸声降噪。相邻吸隔声板13的间距为8-15cm。吸隔声板13通过定位垫块14插接在前面板11与背板12之间。前面板11上设置吸声层，前面板11与背板12的顶端设有降噪器15，所述声屏障1上还设置有监测系统2，所述监测系统2设置在所述声屏障1的顶部。

如图3所示，在本实施例中，所述监测系统2包括：监测单元21，预警单元22，信号发射单元23，信号接收单元24和控制中心25，所述监测系统还包括供电单元26。

如图3所示，在本实施例中，所述监测单元21设置有姿态传感器，所述姿态传感器包括角度传感器和高度传感器，所述姿态传感器用于监测所述声屏障1的角度变化值和高度变化值，通过所述角度传感器和高度传感器对所述声屏障1的角度变化以及高度变化进行实时监测，并采集所述角度变化值和高度变化值。

如图5所示，在本实施例中，所述角度变化值包括所述声屏障1的摆动角度和倾覆角度，所述摆动角度和倾覆角度为所述声屏障1摆动时的位置或处于倾覆状态时的位置与竖直方向的夹角，所述高度变化值为所述高度传感器距离地面的垂直高度变化。

如图3及图4所示，在本实施例中，所述预警单元22中设置有存储器221，数据计算单元222和数据判定单元223，所述存储器221内存储有一预警值，所述预警值包括角度变化值和高度变化值，所述数据计算单元222用于对所述监测单元采集的数据进行计算分析，所述数据判定单元223用于对所述数据计算单元计算的结果与所述预警值进行判定，依据所述监测单元21采集到的数据信息进行计算分析，并通过数据判定单元将其与预设的预警值进行对比判定，当所述角度变化值和所述高度变化值至同时达到预警值时，则触发报警状态，并发送所述报警状态至信号发射单元23内。

如图6所示，在本实施例中，所述预警单元22通过以下算法得到所述角度变化值和高度变化值：

ΔH＝H(1-COSα) (1)

Δα＝α-α₁ (2)

式(1)中，ΔH为高度变化值；H为起始高度；α为摆动角度或倾覆角度；

式(2)中，

为角度变化值；α₁为起始角度值；α为摆动角度或倾覆角度；

如图6所示，在本实施例中，通过设置所述预警值，所述预警值包括角度变化值和高度变化值，所述角度变化值的范围设置在0到25°之间，定义为条件L1；所述高度变化值的范围设置在290mm到310mm之间，定义为条件L2，所述预警单元22通过计算单元计算得出实际的角度变化值和高度变化值，并和所述条件L1和条件L2进行对比，若实际的角度变化值和高度变化值同时达到或超过所述预设条件L1和L2，则触发报警状态，并发送报警状态至信号发射单元23内。

如图3所示，在本实施例中，所述预警单元22触发报警状态并发送报警状态至所述信号发射单元23后，所述信号发射单元23形成报警信息并发送至信号接收单元。在本实施例中，所述报警信息包括角度变化值和高度变化值，在本实施例中，所述角度变化值包括所述声屏障的摆动角度变化值和倾覆角度变化值。

如图3所示，在本实施例中，所述预警装置还包括供电单元25和充电单元，所述供电单元25连接所述监测单元21，预警单元22和信号接收单元23，为其供电。本实施例中，所述供电单元25设置为可充电锂电池，在一些实施里中，还设置与充电单元，为所述供电单元25充电，所述充电单元设置为有线充电，无线充电和光伏充电中的一种或者其组合。

如图7所示，在一些实施例中，所述监测系统2包括：监测单元21，预警单元22，信号发射单元23，信号接收单元24，控制中心25，供电单元26和定位单元27。所述监测单元21用于监测并采集所述声屏障1的角度变化和高度变化，并通过所述预警单元22对所述角度变化值和高度变化值进行分析计算，并和预警值进行对比，若达到预警值则触发报警状态，并通过信号发射单元23发射报警信息，在本实施例中，所述声屏障1上设置有定位单元27，所述定位单元27所述信号发射单元23，所述信号发射单元23发射报警信息时通过定位单元27将所述声屏障的地理位置信息一并发送至所述信号接收单元24，在本实施例中，所述定位单元27例如设置为GPS定位单元，在一些实施例中，所述声屏障1设置有编号信息，并存储在预警单元22内，当触发报警状态时，所述信号发射单元23将所述编号信息一并发送至所述信号接收单元24，方便对出现故障的声屏障1进行快速定位和维护。在本实施例中，所述报警信息还包括地理位置信息，所述预警装置还包括供电单元25和充电单元，所述供电单元25连接所述监测单元21，预警单元22，信号接收单元23，信号接收单元25和定位单元27，为其供电。

如图7及图8所示，在本实施例中，所述信号发射单元23将报警信息发送至所述信号接收单元24后，所述信号接收单元24将所述报警信息传输至控制中心25。在本实施例中，所述信号接收单元24包括数据接收单元241和数据传输单元242，所述数据接收单元241用于接收所述信号发射单元23发射的报警信息，所述数据传输单元242将所述数据接收单元241接收到的报警信息传输至控制中心25，完成报警过程。

如图9所示，在本实施例中，本发明还提供一种声屏障的监测报警方法，所述方法包括：

S1、通过监测单元监测并采集所述声屏障角度变化和高度变化，并传输至预警单元；

S2、通过所述预警单元对所述监测单元采集到的数据进行计算分析，并和预警值进行对比判断，当所述角度变化值和高度变化值同时达到预警值时，则触发报警状态，并发送报警状态至信号发射单元；

S3、通过信号发射单元接收所述报警状态，形成报警信息并发射至信号接收单元，所述报警信息包括角度变化值和高度变化值；

S4、通过所述信号接收单元接收所述信号发射单元发射的报警信息，并将所述报警信息传输至控制中心。

如图9所示，在步骤S1中，所示监测单元21通过高度传感器和角度传感器对所述声屏障1的高度变化和角度变化进行实时监测，并采集数据，将所采集到的数据传输至所述预警单元12中。

如图9所示，在步骤S2中，通过在所述预警单元22内设置的存储单元221，数据计算单元222和数据判定单元223，所述存储器221内存储有一预警值，所述预警值包括角度变化值和高度变化值，所述数据计算单元222用于对所述监测单元采集的数据进行计算分析，所述数据判定单元223用于对所述数据计算单元计算的结果与所述预警值进行判定，通过所述数据计算单元222对步骤S1中所述监测单元21采集的数据进行计算分析，并通过数据判定单元223和预设的预警值进行对比判断，若所述角度变化值和高度变化在同时达到或超过预警值，则所述预警单元22触发报警状态，并将所述报警状态发送至信号发射单元23。

如图9所示，在步骤S3中，所述信号发射单元23接收所述报警状态，形成报警信息并发送至信号接收单元24，所述报警信息包括角度变化和高度变化，在一些实施例中，所述报警信息还包括所述声屏障1的地理位置信息，在步骤S4中，所述信号接收单元24接收所述报警信息并传送至控制中心。

本发明通过提出一种声屏障的监测系统及监测方法，通过在声屏障的顶部设置监测系统，所述监测系统通过所述监测单元对所述声屏障的角度变化，高度变化进行实时监测并采集数据，再通过与所述监测单元连接的预警单元对所述数据进行计算分析，并和预设的预警值进行对比判定，通过与所述预警单元连接的信号发射单元发射报警信息，最后在通过与所述信号发射单元连接的信号接收单元接收所述报警信息并传送至控制中心，完成报警，并通知工作人员对其进行维护。本发明还利用在所声屏障上设置定位系统，并与所述信号发射单元连接，用于在发射报警信息时一并发送所述声屏障的地理位置信息，本发明通过以上设置和方法，提高了其安全性并且对出现故障的声屏障能够准确快速的定位，方便维护，提高了铁路安全性。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种声屏障的监测系统，其特征在于，包括：

监测单元，设置在所述声屏障上，用于监测并采集所述声屏障的角度变化和高度变化；

预警单元，连接所述监测单元，所述预警单元用于判断所述监测单元采集的角度变化和高度变化是否达到预警值，当所述角度变化和高度变化同时达到预警值时，则触发报警状态；

信号发射单元，连接所述预警单元，所述信号发射单元用于接收所述预警单元触发的报警状态，形成并发射报警信息，所述报警信息包括角度变化值和高度变化值；

信号接收单元，连接所述信号接收单元，所述信号接收单元用于接收所述信号发射单元发射的报警信息，并将所述报警信息传输至控制中心。

2.根据权利要求1所述的一种声屏障的监测系统，其特征在于，所述监测单元包括姿态传感器，所述姿态传感器用于监测所述声屏障的角度变化值和高度变化值。

3.根据权利要求1所述的一种声屏障的监测系统，其特征在于，所述预警单元中设置有存储器，数据计算单元和数据判定单元，所述存储器，数据计算单元和数据判定单元依次连接。

4.根据权利要求3所述的一种声屏障的监测系统，其特征在于，所述存储器中存储有预设的角度变化值和高度变化值。

5.根据权利要求3所述的一种声屏障的监测系统，其特征在于，所述数据计算单元用于对所述监测单元采集的数据进行计算分析。

6.根据权利要求3所述的一种声屏障的监测系统，其特征在于，所述数据判定单元用于对所述数据计算单元计算的结果与所述预警值进行判定。

7.根据权利要求1所述的一种声屏障的监测系统，其特征在于，所述报警信息包括所述声屏障的角度变化和高度变化。

8.根据权利要求1所述的一种声屏障的监测系统，其特征在于，所述报警信息还包括地理位置。

9.一种声屏障的监测系统，其特征在于，包括：

监测单元，设置在所述声屏障上，用于监测并采集所述声屏障的角度变化和高度变化；

预警单元，连接所述监测单元，所述预警单元用于判断所述监测单元采集的角度变化和高度变化是否达到预警值，当所述角度变化和高度变化同时达到预警值时，则触发报警状态；

信号发射单元，连接所述预警单元，所述信号发射单元用于接收所述预警单元触发的报警状态，形成并发射报警信息，所述报警信息包括角度变化值和高度变化值；

信号接收单元，连接所述信号接收单元，所述信号接收单元用于接收所述信号发射单元发射的报警信息，并将所述报警信息传输至控制中心；

定位单元，所述定位单元设置在所述声屏障上，并连接所述信号发射单元，用于定位所述声屏障的地理位置；

供电单元，连接所述监测单元，预警单元，信号发射单元，信号接收单元和定位单元；

其中，所述信号接收单元包括数据接收单元和数据传输单元，所述数据接收单元用于接收所述信号发射单元发射的报警信息，所述数据传输单元用于将接收到的所述报警信息传输至控制中心。

10.一种声屏障的监测方法，其特征在于，包括：

通过监测单元监测并采集所述声屏障角度变化和高度变化，并传输至预警单元；

通过所述预警单元对所述监测单元采集到的数据进行计算分析，并和预警值进行判断，当所述角度变化值和高度变化值同时达到预警值时，则触发报警状态，并发送报警状态至信号发射单元；

通过信号发射单元接收所述报警状态，形成报警信息并发射至信号接收单元，所述报警信息包括角度变化值和高度变化值；

通过所述信号接收单元接收所述信号发射单元发射的报警信息，并将所述报警信息传输至控制中心。

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