CN116804569A - 一种铁路路基塌陷监测方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种铁路路基塌陷监测方法和系统，所述方法包括获取铁路路基标定数据并上传至数据库系统；设置传感器，通过传感器采集路基的数据并上传至数据库系统，对数据进行分类和预处理；设置监控阈值，并通过监控系统对分类后的数据进行实时监控；将监控数据与阈值进行比较结果，根据比较结果进行预警或者报警，此方法用到的系统包括标定数据获取模块、监控数据获取模块、阈值设置模块和预警模块，同过此方法和系统，通过采集历史正常运行数据，结合环境温湿度的变化对阈值的影响，动态的设置监控阈值，预警阈值，进行预警或者报警，有效地避免了铁路路基的塌陷风险，提高了铁路运营的安全性和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及铁路监测技术领域，特别涉及一种铁路路基塌陷监测方法和系统。
背景技术
铁路是现代交通运输的重要组成部分，铁路路基的稳定性对铁路运营安全具有至关重要的作用。然而，由于铁路路基建设的复杂性和多变性，以及外部环境的影响，铁路路基塌陷的风险始终存在。传统的铁路路基塌陷监测方法通常使用测量仪器等设备进行现场监测，这种方法存在不能远程监测，不能提前预警，维护困难等问题。
发明内容
本发明提供了一种铁路路基塌陷监测方法和系统，用以实现对铁路路基的实时监测和预警，提高铁路运营的安全性和稳定性。
本发明提出的一种铁路路基塌陷监测方法，所述方法包括：
S1、获取铁路路基标定数据并上传至数据库系统；
S2、设置传感器，通过传感器采集路基的数据并上传至数据库系统，对数据进行分类和预处理；
S3、设置监控阈值，并通过监控系统对分类后的数据进行实时监控；
S4、将监控数据与阈值进行比较结果，根据比较结果进行预警或者报警。
进一步的，一种铁路路基塌陷监测方法，所述获取铁路路基标定数据并上传至数据库系统，包括：
S11、通过测量工具测量路基在未受到外力作用时的位置和形态，以获取路基的初始位置和形态信息，并将其作为基准位移值Sb；
S12、在路基建造前和/或施工过程中在路基的不同位置安装应变计和温度计，并对应变计和温度计进行标定，获取基准应变值Yb和基准温度值Tb；
S13、获取标定值测试时的环境温度t0和湿度信息w0。
进一步的，一种铁路路基塌陷监测方法，其特征在于，所述设置传感器，通过传感器采集路基的数据并上传至数据库系统，对数据进行分类和预处理；包括：
S21、设置多组传感器采集路基的数据，每组传感器包括加速度传感器、应变传感器、温度传感器；所述传感器安装在铁路路基的中央和/或两侧，每组传感器之间的间隔为46±4米；不同的传感器之间设置屏蔽；
S22、将传感器编号，并将编号、路段信息和位置信息上传至数据库系统；
S23、获取传感器采集的数据并上传至数据库系统；所述数据包括路基的位移S、应变值Y和温度T；
S24、对数据进行预处理，所述预处理包括数据的清洗，删除重复的数据；
S25、接入气象数据，获取监测点的环境温度信息t和环境湿度信息w。
进一步的，一种铁路路基塌陷监测方法，所述设置监控阈值，并通过监控系统对分类后的数据进行实时监控，包括：
S31、将数据按照监测点和路段的位置进行分类，并传感器类型和采集时间顺序进行排序；
S32、设置监控阈值，对路基的数据进行实时监控；所述阈值包括路基位移阈值SY、路基应变力阈值YY、路基温度阈值TY和综合阈值ZY；
其中，任意选取一段路基设置监控阈值，获取在此路段安全范围内运行的历史数据的均值和标准差，所述均值包括路基的位移均值应变值/>和温度/>所述标准差包括σS；σY；σT；则此路段的路基位移阈值/>此路段的路基位移阈值 此路段的路基温度阈值为/>
综合值Z＝α×S+β×Y+η×T，所述综合阈值为ZY＝α×SY+β×YY+η×TY,其中，α、β、η为权重系数，范围为0.01～0.5之间，根据监测指标的重要性和精度变化而变化；
S33、监控系统根据分类信息分别实时监控不同路段的路基的数据，并生成时间变化的控制曲线向后台终端展示。
进一步的，一种铁路路基塌陷监测方法，所述将监控数据与阈值进行比较结果，根据比较结果进行预警或者报警，包括：
S41、当(S-Sb)/Sb、(Y-Yb)/Yb、(T-Tb)/Tb和Z的任何一个值到达对应的控制阈值时发送预警给后台终端；其中L为某段路基的长度，/>为所有路基的平均长度；
S42、后台终端根据预警进行查看整修；系统获取整修记录和内容；
S43、整修后重新设置标定值和控制阈值。
本发明提出一种铁路路基塌陷监测系统，所述系统包括：
标定数据获取模块：获取铁路路基标定数据并上传至数据库系统；
监控数据获取模块：设置传感器，通过传感器采集路基的数据并上传至数据库系统，对数据进行分类和预处理；
阈值设置模块：设置监控阈值，并通过监控系统对分类后的数据进行实时监控；
预警模块：将监控数据与阈值进行比较结果，根据比较结果进行预警或者报警。
进一步的，一种铁路路基塌陷监测系统，所述标定数据获取模块包括：
基准位移获取模块：通过测量工具测量路基在未受到外力作用时的位置和形态，以获取路基的初始位置和形态信息，并将其作为基准位移值Sb；
基准应变和温度获取模块：在路基建造前和/或施工过程中在路基的不同位置安装应变计和温度计，并对应变计和温度计进行标定，获取基准应变值Yb和基准温度值Tb；
环境温湿度获取模块：获取标定值测试时的环境温度t0和湿度信息w0。
进一步的，一种铁路路基塌陷监测系统，所述监控数据获取模块包括：
传感器设置模块：设置多组传感器采集路基的数据，每组传感器包括加速度传感器、应变传感器、温度传感器；所述传感器安装在铁路路基的中央和/或两侧，每组传感器之间的间隔为46±4米；不同的传感器之间设置屏蔽；
传感器信息上传模块：将传感器编号，并将编号、路段信息和位置信息上传至数据库系统；
数据采集模块：获取传感器采集的数据并上传至数据库系统；所述数据包括路基的位移S、应变值Y和温度T；
数据预处理模块：对数据进行预处理，所述预处理包括数据的清洗，删除重复的数据；
气象数据接入模块：接入气象数据，获取监测点的环境温度信息t和环境湿度信息w。
进一步的，一种铁路路基塌陷监测系统，其特征在于，所述阈值设置模块包括：
将数据按照监测点和路段的位置进行分类，并传感器类型和采集时间顺序进行排序；
设置监控阈值，对路基的数据进行实时监控；所述阈值包括路基位移阈值SY、路基应变力阈值YY、路基温度阈值TY和综合阈值ZY；
其中，任意选取一段路基设置监控阈值，获取在此路段安全范围内运行的历史数据的均值和标准差，所述均值包括路基的位移均值应变值/>和温度/>所述标准差包括σS；σY；σT；则此路段的路基位移阈值/>此路段的路基位移阈值 此路段的路基温度阈值为/>
综合值Z＝α×(S-Sb)/Sb+β×(Y-Yb)/Yb+η×(T-Tb)/Tb，所述综合阈值为ZY＝α×SY+β×YY+η×TY,其中，α、β、η为权重系数，范围为0.01～0.5之间，根据监测指标的重要性和精度变化而变化；
监控系统根据分类信息分别实时监控不同路段的路基的数据，并生成时间变化的控制曲线向后台终端展示。
进一步的，一种铁路路基塌陷监测系统，所述预警模块包括：
预警发送模块：当(S-Sb)/Sb、(Y-Yb)/Yb、(T-Tb)/Tb和Z的任何一个值到达对应的 控制阈值时发送预警给后台终端；其中L为某段路基的长度，/>为所有路基的平均长度；
查看整修模块：后台终端根据预警进行查看整修；系统获取整修记录和内容；
重新设置模块：整修后重新设置标定值和控制阈值。
本发明有益效果：本发明该方法一种铁路路基塌陷监测方法和系统，通过获取标定的路基数据，采用传感器采集铁路路基数据，并实现了对数据的分类和预处理，通过采集历史正常运行数据，结合环境温湿度的变化对阈值的影响，动态的设置监控阈值，并根据不同路段监测精度和不同指标的参数重要性，动态调整综合控制指标，实现对分类后的数据进行实时准确的监控；根据不同的路基长度，设置不同的预警阈值，当监控数据到达预警阈值或者控制阈值时，会进行预警或者报警，有效地避免了铁路路基的塌陷风险，提高了铁路运营的安全性和稳定性。
附图说明
图1为本发明所述一种铁路路基塌陷监测方法示意图；
图2为本发明所述一种铁路路基塌陷监测系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例一种铁路路基塌陷监测方法，所述方法包括：
S1、获取铁路路基标定数据并上传至数据库系统；
S2、设置传感器，通过传感器采集路基的数据并上传至数据库系统，对数据进行分类和预处理；
S3、设置监控阈值，并通过监控系统对分类后的数据进行实时监控；
S4、将监控数据与阈值进行比较结果，根据比较结果进行预警或者报警。
上述技术方案的工作原理为：获取铁路路基标定数据并上传至数据库系统；设置传感器，通过传感器采集路基的数据并上传至数据库系统，对数据进行分类和预处理；设置监控阈值，并通过监控系统对分类后的数据进行实时监控；将监控数据与阈值进行比较结果，根据比较结果进行预警或者报警。
上述技术方案的效果为：通过获取标定的路基数据，采用传感器采集铁路路基数据，并实现了对数据的分类和预处理，通过采集历史正常运行数据，结合环境温湿度的变化对阈值的影响，动态的设置监控阈值，并根据不同路段监测精度和不同指标的参数重要性，动态调整综合控制指标，实现对分类后的数据进行实时准确的监控；根据不同的路基长度，设置不同的预警阈值，当监控数据到达预警阈值或者控制阈值时，会进行预警或者报警，有效地避免了铁路路基的塌陷风险，提高了铁路运营的安全性和稳定性。
本实施例一种铁路路基塌陷监测方法，所述获取铁路路基标定数据并上传至数据库系统，包括：
S11、通过测量工具测量路基在未受到外力作用时的位置和形态，以获取路基的初始位置和形态信息，并将其作为基准位移值Sb；所述测量工具包括全站仪；
S12、在路基建造前和/或施工过程中在路基的不同位置安装应变计和温度计，并对应变计和温度计进行标定，获取基准应变值Yb和基准温度值Tb；在同一位置多次测量，求平均值得到该位置的基准应变值和温度值；同一路段不同位置的应力和温度进行加权平均获的应力和温度的标定值；
S13、获取标定值测试时的环境温度t0和湿度信息w0。
上述技术方案的工作原理为：通过测量工具测量路基在未受到外力作用时的位置和形态，以获取路基的初始位置和形态信息，并将其作为基准位移值Sb；所述测量工具包括全站仪；在路基建造前和/或施工过程中在路基的不同位置安装应变计和温度计，并对应变计和温度计进行标定，获取基准应变值Yb和基准温度值Tb；在同一位置多次测量，求平均值得到该位置的基准应变值和温度值；同一路段不同位置的应力和温度进行加权平均获的应力和温度的标定值；获取标定值测试时的环境温度t0和湿度信息w0。
上述技术方案的工作效果为：通过测量工具测量路基的位置和形态信息，以获取路基的初始位置和形态信息作为基准信息，以便后续将监控测量信息与基准信息对比，及时发现路基的塌陷或变形情况，从而采取及时有效的措施进行修复和加固；采用全站仪、应变计和温度计等测量工具，能够对路基的应变和温度进行精确测量，并对应变计和温度计进行标定，从而获得基准应变值和基准温度值，保证了测量结果的准确性和可靠性。在同一位置多次测量并求平均值可以消除随机误差，同时采用加权平均获得应力和温度的标定值，能够更准确地反映路段不同位置的应力和温度情况。该方法还考虑了测试时的环境温度和湿度信息，可以有效消除环境因素对测量结果的影响，提高了监测的精度和稳定性。总之，这种铁路路基塌陷监测方法具有操作简单、测量精度高、实时性强等优点，能够有效地保障铁路运输的安全和稳定。
本实施例一种铁路路基塌陷监测方法，所述设置传感器，通过传感器采集路基的数据并上传至数据库系统，对数据进行分类和预处理；包括：
S21、设置多组传感器采集路基的数据，每组传感器包括加速度传感器、应变传感器、温度传感器；所述传感器安装在铁路路基的中央和/或两侧，不同的传感器之间设置屏蔽，所述屏蔽包括金属屏蔽罩；每组传感器之间的间隔为46±4米；
S22、将传感器编号，并将编号、路段信息和位置信息上传至数据库系统；
S23、获取传感器采集的数据并上传至数据库系统；所述数据包括路基的位移S、应变值Y和温度T；
S24、对数据进行预处理，所述预处理包括数据的清洗，删除重复的数据；
S25、接入气象数据，获取监测点的环境温度信息t和环境湿度信息w。
上述技术方案的工作原理为：设置多组传感器采集路基的数据，每组传感器包括加速度传感器、应变传感器、温度传感器；所述传感器安装在铁路路基的中央和/或两侧，不同的传感器之间设置屏蔽，所述屏蔽包括金属屏蔽罩；每组传感器之间的间隔为46±4米；将传感器编号，并将编号、路段信息和位置信息上传至数据库系统；获取传感器采集的数据并上传至数据库系统；所述数据包括路基的位移S、应变值Y和温度T；对数据进行预处理，所述预处理包括数据的清洗，删除重复的数据；接入气象数据，获取监测点的环境温度信息t和环境湿度信息w。
上述技术方案的效果为：通过设置多组传感器采集数据，能够对路基的变化情况进行多方位、多角度的监测，有利于及时发现路基的塌陷和变形情况，从而采取及时有效的措施进行修复和加固；采用加速度传感器、应变传感器和温度传感器等多种传感器，能够对路基的位移、应变和温度等数据进行精确测量，提高了监测的准确性和可靠性；并且，每组传感器之间设置屏蔽罩能够有效消除干扰和信号叠加等问题，保证了数据的准确性。通过将传感器编号，并将编号、路段信息和位置信息上传至数据库系统，可以方便地管理和查询监测数据，提高了监测数据的管理效率和准确性；获取传感器采集的数据并上传至数据库系统，实现了数据的实时处理和管理，通过数据的清洗和删除重复数据等预处理措施，可以提高数据的质量和可靠性；此外，通过接入气象数据，获取监测点的环境温度信息和环境湿度信息，可以对监测数据进行更准确的分析和判断。总之，这种铁路路基塌陷监测方法具有监测范围广、监测精度高、数据管理便捷等优点，能够有效地保障铁路运输的安全和稳定。
本实施例一种铁路路基塌陷监测方法，所述设置监控阈值，并通过监控系统对分类后的数据进行实时监控，包括：
S31、将数据按照监测点和路段的位置进行分类，并传感器类型和采集时间顺序进行排序；
S32、设置监控阈值，对路基的数据进行实时监控；所述阈值包括路基位移阈值SY、路基应变力阈值YY、路基温度阈值TY和综合阈值ZY；
其中，任意选取一段路基设置监控阈值，获取在此路段安全范围内运行的历史数据的均值和标准差，所述均值包括路基的位移均值应变值/>和温度/>所述标准差包括σS；σY；σT；则此路段的路基位移阈值/>此路段的路基位移阈值 此路段的路基温度阈值为/>所述历史数据可以为一个月，三个月，半年等；其它路段路基的阈值设置方法与此方法相同；
综合值Z＝α×(S-Sb)/Sb+β×(Y-Yb)/Yb+η×(T-Tb)/Tb，所述综合阈值为ZY＝α×SY+β×YY+η×TY,其中，α、β、η为权重系数，范围为0.01～0.5之间，根据监测指标的重要性和精度变化而变化；例如某段铁路路基的位移、应变和温度监测指标分别具有重要性因素为0.4、0.3和0.3，监测精度因素为0.6、0.4和0.3，则α＝0.4×0.6＝0.3；β＝0.3×0.4＝0.12；η＝0.3×0.3＝0.09；
S33、监控系统根据分类信息分别实时监控不同路段的路基的数据，并生成随时间变化的控制曲线向后台终端展示。所述路基的数据包括：路基位移、路基应变力、路基温度和综合值。
上述技术方案的工作原理为：将数据按照监测点和路段的位置进行分类，并传感器类型和采集时间顺序进行排序；设置监控阈值，对路基的数据进行实时监控；所述阈值包括路基位移阈值、路基应变力阈值、路基温度阈值和综合阈值；监控系统根据分类信息分别实时监控不同路段的路基的数据，并生成随时间变化的控制曲线向后台终端展示。
上述技术方案的效果为：提高了监测数据的分类和排序，使得数据的处理更加高效和精准，方便后续的分析和处理。通过设置监控阈值，能够实时监控路基的位移、应变力、温度等关键指标，及时发现异常情况，并采取相应的措施，有效地降低了路基塌陷的风险，通过历史数据，获取安全运行时的参数分布，根据均值和标准差，结合当时气象数据的温湿度与基准值时候的环境温湿度对比，设置阈值变化系数，因为气温的变化会引起铁路路基材料的膨胀和收缩，从而导致路基的变形和位移；这些因素会对铁路路基的稳定性产生影响，阈值的设置应根据环境条件的变化进行调整，一般来说，当气温升高时，路基材料会膨胀，导致路基上升；而当气温下降时，路基材料会收缩，导致路基下沉。在气温升高时，可以将阈值适当调高，以避免误报；在气温下降时，则可以将阈值适当调低，以提高监测的准确性，同理湿度的变化会引起铁路路基材料的膨胀和收缩，同时还会影响路基土壤的稳定性。一般来说，当湿度升高时，土壤会变得松软，容易发生塌陷；而当湿度下降时，土壤会变得干燥，容易出现龟裂和裂缝。因此，在监测铁路路基时，需要根据湿度变化的幅度和方向来确定阈值的设置。例如，在湿度升高时，可以将阈值适当调高，以避免误报；在湿度下降时，则可以将阈值适当调低，以提高监测的准确性。温度高的适当增加控制阈值，所以此阈值的设置，不仅考虑了历史记录的值，标准差，同时考虑了温湿度变化对阈值的影响，根据温湿度变化动态调整控制阈值，能够以提高监测的准确性；同时该方法采用综合阈值，能够将不同指标的监测数据综合考虑，同时考虑到不同路段各个指标的重要性和测量精度，更加全面地反映路基的状况，提高了监测的准确性和可靠性；通过实时监控和生成随时间变化的控制曲线，能够及时了解路基的状态和趋势，提供决策支持和预警提示，为铁路运输安全提供了有力的保障。总之，该铁路路基塌陷监测方法具有实时性、准确性和可靠性高等特点，能够有效地保障铁路的安全运营。
本实施例一种铁路路基塌陷监测方法，所述将监控数据与阈值进行比较结果，根据比较结果进行预警或者报警，包括：
S41、当 或/>时发送预警给后台终端；其中L为某段路基的长度，/>为所有路基的平均长度；
S42、后台终端根据预警进行查看整修；系统获取整修记录和内容；
S43、整修后重新设置标定值和控制阈值。
上述技术方案的工作原理为：当(S-Sb)/Sb、(Y-Yb)/Yb、(T-Tb)/Tb和Z的任何一个值到达对应的控制阈值时发送预警给后台终端；其中L为某段路基的长度，/>为所有路基的平均长度；后台终端根据预警进行查看整修；系统获取整修记录和内容；整修后重新设置标定值和控制阈值。
上述技术方案的效果为：这种铁路路基塌陷监测方法可以及时发现路基的位移、应变力、温度和综合值的异常变化，设置预警阈值，在并且在这些值任意一个到达控制阈值前进行预警，根据路基的长度，动态设置预警阈值，长的路段变化比较多和/或块，预警阈值设置小一些，更有利于提前预警，系统会自动发送预警给后台终端；这样可以避免路基出现严重的塌陷或损坏，从而保障铁路运输的安全性和稳定性；通过后台终端的查看整修，可以及时进行委维护整修，并记录整修记录，以便在今后的维护中更加有效地进行预防和处理；在整修完成后，系统可以重新设置标定值和控制阈值，确保监测方法的精度和准确性，进一步提高了铁路路基的安全性和稳定性；综上所述，这种铁路路基塌陷监测方法具有快速、准确、及时的特点，能够有效地监测和预警路基的异常变化，保障铁路运输的安全性和稳定性。
本实施例一种铁路路基塌陷监测系统，所述系统包括：
标定数据获取模块：获取铁路路基标定数据并上传至数据库系统；
监控数据获取模块：设置传感器，通过传感器采集路基的数据并上传至数据库系统，对数据进行分类和预处理；
阈值设置模块：设置监控阈值，并通过监控系统对分类后的数据进行实时监控；
预警模块：将监控数据与阈值进行比较结果，根据比较结果进行预警或者报警。
上述技术方案的工作原理为：获取铁路路基标定数据并上传至数据库系统；设置传感器，通过传感器采集路基的数据并上传至数据库系统，对数据进行分类和预处理；设置监控阈值，并通过监控系统对分类后的数据进行实时监控；将监控数据与阈值进行比较结果，根据比较结果进行预警或者报警。
上述技术方案的效果为：通过获取标定的路基数据，采用传感器采集铁路路基数据，并实现了对数据的分类和预处理，通过采集历史正常运行数据，结合环境温湿度的变化对阈值的影响，动态的设置监控阈值，并根据不同路段监测精度和不同指标的参数重要性，动态调整综合控制指标，实现对分类后的数据进行实时准确的监控；根据不同的路基长度，设置不同的预警阈值，当监控数据到达预警阈值或者控制阈值时，会进行预警或者报警，有效地避免了铁路路基的塌陷风险，提高了铁路运营的安全性和稳定性。
本实施例一种铁路路基塌陷监测系统，所述标定数据获取模块包括：
基准位移获取模块：通过测量工具测量路基在未受到外力作用时的位置和形态，以获取路基的初始位置和形态信息，并将其作为基准位移值Sb；
基准应变和温度获取模块：在路基建造前和/或施工过程中在路基的不同位置安装应变计和温度计，并对应变计和温度计进行标定，获取基准应变值Yb和基准温度值Tb；在同一位置多次测量，求平均值得到该位置的基准应变值和温度值；同一路段不同位置的应力和温度进行加权平均获的应力和温度的标定值；
环境温湿度获取模块：获取标定值测试时的环境温度t0和湿度信息w0。
上述技术方案的工作原理为：通过测量工具测量路基在未受到外力作用时的位置和形态，以获取路基的初始位置和形态信息，并将其作为基准位移值Sb；所述测量工具包括全站仪；在路基建造前和/或施工过程中在路基的不同位置安装应变计和温度计，并对应变计和温度计进行标定，获取基准应变值Yb和基准温度值Tb；在同一位置多次测量，求平均值得到该位置的基准应变值和温度值；同一路段不同位置的应力和温度进行加权平均获的应力和温度的标定值；获取标定值测试时的环境温度t0和湿度信息w0。
上述技术方案的工作效果为：通过测量工具测量路基的位置和形态信息，以获取路基的初始位置和形态信息作为基准信息，以便后续将监控测量信息与基准信息对比，及时发现路基的塌陷或变形情况，从而采取及时有效的措施进行修复和加固；采用全站仪、应变计和温度计等测量工具，能够对路基的应变和温度进行精确测量，并对应变计和温度计进行标定，从而获得基准应变值和基准温度值，保证了测量结果的准确性和可靠性。在同一位置多次测量并求平均值可以消除随机误差，同时采用加权平均获得应力和温度的标定值，能够更准确地反映路段不同位置的应力和温度情况。该方法还考虑了测试时的环境温度和湿度信息，可以有效消除环境因素对测量结果的影响，提高了监测的精度和稳定性。总之，这种铁路路基塌陷监测方法具有操作简单、测量精度高、实时性强等优点，能够有效地保障铁路运输的安全和稳定。
本实施例一种铁路路基塌陷监测系统，所述监控数据获取模块包括：
传感器设置模块：设置多组传感器采集路基的数据，每组传感器包括加速度传感器、应变传感器、温度传感器；所述传感器安装在铁路路基的中央和/或两侧，每组传感器之间的间隔为46±4米；不同的传感器之间设置屏蔽，所述屏蔽包括金属屏蔽罩；
传感器信息上传模块：将传感器编号，并将编号、路段信息和位置信息上传至数据库系统；
数据采集模块：获取传感器采集的数据并上传至数据库系统；所述数据包括路基的位移S、应变值Y和温度T；
数据预处理模块：对数据进行预处理，所述预处理包括数据的清洗，删除重复的数据；
气象数据接入模块：接入气象数据，获取监测点的环境温度信息t和环境湿度信息w。
上述技术方案的工作原理为：设置多组传感器采集路基的数据，每组传感器包括加速度传感器、应变传感器、温度传感器；所述传感器安装在铁路路基的中央和/或两侧，不同的传感器之间设置屏蔽，所述屏蔽包括金属屏蔽罩；每组传感器之间的间隔为46±4米；将传感器编号，并将编号、路段信息和位置信息上传至数据库系统；获取传感器采集的数据并上传至数据库系统；所述数据包括路基的位移S、应变值Y和温度T；对数据进行预处理，所述预处理包括数据的清洗，删除重复的数据；接入气象数据，获取监测点的环境温度信息t和环境湿度信息w。
上述技术方案的效果为：通过设置多组传感器采集数据，能够对路基的变化情况进行多方位、多角度的监测，有利于及时发现路基的塌陷和变形情况，从而采取及时有效的措施进行修复和加固；采用加速度传感器、应变传感器和温度传感器等多种传感器，能够对路基的位移、应变和温度等数据进行精确测量，提高了监测的准确性和可靠性；并且，每组传感器之间设置屏蔽罩能够有效消除干扰和信号叠加等问题，保证了数据的准确性。通过将传感器编号，并将编号、路段信息和位置信息上传至数据库系统，可以方便地管理和查询监测数据，提高了监测数据的管理效率和准确性；获取传感器采集的数据并上传至数据库系统，实现了数据的实时处理和管理，通过数据的清洗和删除重复数据等预处理措施，可以提高数据的质量和可靠性；此外，通过接入气象数据，获取监测点的环境温度信息和环境湿度信息，可以对监测数据进行更准确的分析和判断。总之，这种铁路路基塌陷监测方法具有监测范围广、监测精度高、数据管理便捷等优点，能够有效地保障铁路运输的安全和稳定。
本实施例一种铁路路基塌陷监测系统，所述阈值设置模块包括：
将数据按照监测点和路段的位置进行分类，并传感器类型和采集时间顺序进行排序；
设置监控阈值，对路基的数据进行实时监控；所述阈值包括路基位移阈值SY、路基应变力阈值YY、路基温度阈值TY和综合阈值ZY；
其中，任意选取一段路基设置监控阈值，获取在此路段安全范围内运行的历史数据的均值和标准差，所述均值包括路基的位移均值应变值/>和温度/>所述标准差包括σS；σY；σT；则此路段的路基位移阈值/>此路段的路基位移阈值 此路段的路基温度阈值为/>其它路段路基的阈值设置方法与此方法相同；
综合值Z＝α×(S-Sb)/Sb+β×(Y-Yb)/Yb+η×(T-Tb)/Tb，所述综合阈值为ZY＝α×SY+β×YY+η×TY,其中，α、β、η为权重系数，范围为0.01～0.5之间，根据监测指标的重要性和精度变化而变化；例如某段铁路路基的位移、应变和温度监测指标分别具有重要性因素为0.4、0.3和0.3，监测精度因素为0.6、0.4和0.3，则α＝0.4×0.6＝0.3；β＝0.3×0.4＝0.12；η＝0.3×0.3＝0.09；
监控系统根据分类信息分别实时监控不同路段的路基的数据，并生成时间变化的控制曲线向后台终端展示。其中，所述路基的数据包括：路基位移、路基应变力、路基温度和综合值。
上述技术方案的工作原理为：将数据按照监测点和路段的位置进行分类，并传感器类型和采集时间顺序进行排序；设置监控阈值，对路基的数据进行实时监控；所述阈值包括路基位移阈值、路基应变力阈值、路基温度阈值和综合阈值；监控系统根据分类信息分别实时监控不同路段的路基的数据，并生成随时间变化的控制曲线向后台终端展示。
上述技术方案的效果为：提高了监测数据的分类和排序，使得数据的处理更加高效和精准，方便后续的分析和处理。通过设置监控阈值，能够实时监控路基的位移、应变力、温度等关键指标，及时发现异常情况，并采取相应的措施，有效地降低了路基塌陷的风险，通过历史数据，获取安全运行时的参数分布，根据均值和标准差，结合当时气象数据的温湿度与基准值时候的环境温湿度对比，设置阈值变化系数，因为气温的变化会引起铁路路基材料的膨胀和收缩，从而导致路基的变形和位移；这些因素会对铁路路基的稳定性产生影响，阈值的设置应根据环境条件的变化进行调整，一般来说，当气温升高时，路基材料会膨胀，导致路基上升；而当气温下降时，路基材料会收缩，导致路基下沉。在气温升高时，可以将阈值适当调高，以避免误报；在气温下降时，则可以将阈值适当调低，以提高监测的准确性，同理湿度的变化会引起铁路路基材料的膨胀和收缩，同时还会影响路基土壤的稳定性。一般来说，当湿度升高时，土壤会变得松软，容易发生塌陷；而当湿度下降时，土壤会变得干燥，容易出现龟裂和裂缝。因此，在监测铁路路基时，需要根据湿度变化的幅度和方向来确定阈值的设置。例如，在湿度升高时，可以将阈值适当调高，以避免误报；在湿度下降时，则可以将阈值适当调低，以提高监测的准确性。温度高的适当增加控制阈值，所以此阈值的设置，不仅考虑了历史记录的值，标准差，同时考虑了温湿度变化对阈值的影响，根据温湿度变化动态调整控制阈值，能够以提高监测的准确性；同时该方法采用综合阈值，能够将不同指标的监测数据综合考虑，更加全面地反映路基的状况，提高了监测的准确性和可靠性；通过实时监控和生成随时间变化的控制曲线，能够及时了解路基的状态和趋势，提供决策支持和预警提示，为铁路运输安全提供了有力的保障。总之，该铁路路基塌陷监测方法具有实时性、准确性和可靠性高等特点，能够有效地保障铁路的安全运营。
本实施例一种铁路路基塌陷监测系统，所述预警模块包括：
预警发送模块：当 或/>时发送预警给后台终端；其中L为某段路基的长度，/>为所有路基的平均长度；
查看整修模块：后台终端根据预警进行查看整修；系统获取整修记录和内容；
重新设置模块：整修后重新设置标定值和控制阈值。
上述技术方案的工作原理为：当(S-Sb)/Sb、(Y-Yb)/Yb、(T-Tb)/Tb和Z的任何一个值到达对应的控制阈值时发送预警给后台终端；其中L为某段路基的长度，/>为所有路基的平均长度；后台终端根据预警进行查看整修；系统获取整修记录和内容；整修后重新设置标定值和控制阈值。
上述技术方案的效果为：这种铁路路基塌陷监测方法可以及时发现路基的位移、应变力、温度和综合值的异常变化，设置预警阈值，在并且在这些值任意一个到达控制阈值前进行预警，根据路基的长度，动态设置预警阈值，长的路段变化比较多和/或块，预警阈值设置小一些，更有利于提前预警，系统会自动发送预警给后台终端；这样可以避免路基出现严重的塌陷或损坏，从而保障铁路运输的安全性和稳定性；通过后台终端的查看整修，可以及时进行委维护整修，并记录整修记录，以便在今后的维护中更加有效地进行预防和处理；在整修完成后，系统可以重新设置标定值和控制阈值，确保监测方法的精度和准确性，进一步提高了铁路路基的安全性和稳定性；综上所述，这种铁路路基塌陷监测方法具有快速、准确、及时的特点，能够有效地监测和预警路基的异常变化，保障铁路运输的安全性和稳定性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种铁路路基塌陷监测方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、获取铁路路基标定数据并上传至数据库系统；
S2、设置传感器，通过传感器采集路基的数据并上传至数据库系统，对数据进行分类和预处理；
S3、设置监控阈值，并通过监控系统对分类后的数据进行实时监控；
S4、将监控数据与阈值进行比较结果，根据比较结果进行预警或者报警。
2.根据权利要求1所述的一种铁路路基塌陷监测方法，其特征在于，所述获取铁路路基标定数据并上传至数据库系统，包括：
S11、通过测量工具测量路基在未受到外力作用时的位置和形态，以获取路基的初始位置和形态信息，并将其作为基准位移值Sb；
S12、在路基建造前和/或施工过程中在路基的不同位置安装应变计和温度计，并对应变计和温度计进行标定，获取基准应变值Yb和基准温度值Tb；
S13、获取标定值测试时的环境温度t0和湿度信息w0。
3.根据权利要求1所述的一种铁路路基塌陷监测方法，其特征在于，所述设置传感器，通过传感器采集路基的数据并上传至数据库系统，对数据进行分类和预处理；包括：
S21、设置多组传感器采集路基的数据，每组传感器包括加速度传感器、应变传感器、温度传感器；所述传感器安装在铁路路基的中央和/或两侧，每组传感器之间的间隔为46±4米；不同的传感器之间设置屏蔽；
S22、将传感器编号，并将编号、路段信息和位置信息上传至数据库系统；
S23、获取传感器采集的数据并上传至数据库系统；所述数据包括路基的位移S、应变值Y和温度T；
S24、对数据进行预处理，所述预处理包括数据的清洗，删除重复的数据；
S25、接入气象数据，获取监测点的环境温度信息t和环境湿度信息w。
4.根据权利要求1所述的一种铁路路基塌陷监测方法，其特征在于，所述设置监控阈值，并通过监控系统对分类后的数据进行实时监控，包括：
S31、将数据按照监测点和路段的位置进行分类，并传感器类型和采集时间顺序进行排序；
S32、设置监控阈值，对路基的数据进行实时监控；所述阈值包括路基位移阈值SY、路基应变力阈值YY、路基温度阈值TY和综合阈值ZY；
其中，任意选取一段路基设置监控阈值，获取在此路段安全范围内运行的历史数据的均值和标准差，所述均值包括路基的位移均值应变值/>和温度/>所述标准差包括σS；σY；σT；则此路段的路基位移阈值/>此路段的路基位移阈值/> 此路段的路基温度阈值为/>
综合值Z＝α×(S-Sb)/Sb+β×(Y-Yb)/Yb+η×(T-Tb)/Tb，所述综合阈值为ZY＝α×SY+β×YY+η×TY,其中，α、β、η为权重系数，范围为0.01～0.5之间，根据监测指标的重要性和精度变化而变化；
S33、监控系统根据分类信息分别实时监控不同路段的路基的数据，并生成时间变化的控制曲线向后台终端展示。
5.根据权利要求1所述的一种铁路路基塌陷监测方法，其特征在于，所述将监控数据与阈值进行比较结果，根据比较结果进行预警或者报警，包括：
S41、当(S-Sb)/Sb、(Y-Yb)/Yb、(T-Tb)/Tb和Z的任何一个值到达对应的控制阈值时发送预警给后台终端；其中L为某段路基的长度，/>为所有路基的平均长度；
S42、后台终端根据预警进行查看整修；系统获取整修记录和内容；
S43、整修后重新设置标定值和控制阈值。
6.一种铁路路基塌陷监测系统，其特征在于，所述系统包括：
标定数据获取模块：获取铁路路基标定数据并上传至数据库系统；
监控数据获取模块：设置传感器，通过传感器采集路基的数据并上传至数据库系统，对数据进行分类和预处理；
阈值设置模块：设置监控阈值，并通过监控系统对分类后的数据进行实时监控；
预警模块：将监控数据与阈值进行比较结果，根据比较结果进行预警或者报警。
7.根据权利要求6所述的一种铁路路基塌陷监测系统，其特征在于，所述标定数据获取模块包括：
基准位移获取模块：通过测量工具测量路基在未受到外力作用时的位置和形态，以获取路基的初始位置和形态信息，并将其作为基准位移值Sb；
基准应变和温度获取模块：在路基建造前和/或施工过程中在路基的不同位置安装应变计和温度计，并对应变计和温度计进行标定，获取基准应变值Yb和基准温度值Tb；
环境温湿度获取模块：获取标定值测试时的环境温度t0和湿度信息w0。
8.根据权利要求6所述的一种铁路路基塌陷监测系统，其特征在于，所述监控数据获取模块包括：
传感器设置模块：设置多组传感器采集路基的数据，每组传感器包括加速度传感器、应变传感器、温度传感器；所述传感器安装在铁路路基的中央和/或两侧，每组传感器之间的间隔为46±4米；不同的传感器之间设置屏蔽；
传感器信息上传模块：将传感器编号，并将编号、路段信息和位置信息上传至数据库系统；
数据采集模块：获取传感器采集的数据并上传至数据库系统；所述数据包括路基的位移S、应变值Y和温度T；
数据预处理模块：对数据进行预处理，所述预处理包括数据的清洗，删除重复的数据；
气象数据接入模块：接入气象数据，获取监测点的环境温度信息t和环境湿度信息w。
9.根据权利要求6所述的一种铁路路基塌陷监测系统，其特征在于，所述阈值设置模块包括：
将数据按照监测点和路段的位置进行分类，并传感器类型和采集时间顺序进行排序；
设置监控阈值，对路基的数据进行实时监控；所述阈值包括路基位移阈值SY、路基应变力阈值YY、路基温度阈值TY和综合阈值ZY；
其中，任意选取一段路基设置监控阈值，获取在此路段安全范围内运行的历史数据的均值和标准差，所述均值包括路基的位移均值应变值/>和温度/>所述标准差包括σS；σY；σT；则此路段的路基位移阈值/>此路段的路基位移阈值 此路段的路基温度阈值为/>
综合值Z＝α×(S-Sb)/Sb+β×(Y-Yb)/Yb+η×(T-Tb)/Tb，所述综合阈值为ZY＝α×SY+β×YY+η×TY,其中，α、β、η为权重系数，范围为0.01～0.5之间，根据监测指标的重要性和精度变化而变化；
监控系统根据分类信息分别实时监控不同路段的路基的数据，并生成时间变化的控制曲线向后台终端展示。
10.根据权利要求6所述的一种铁路路基塌陷监测系统，其特征在于，所述预警模块包括：
预警发送模块：当(S-Sb)/Sb、(Y-Yb)/Yb、(T-Tb)/Tb和Z的任何一个值到达对应的 控制阈值时发送预警给后台终端；其中L为某段路基的长度，/>为所有路基的平均长度；
查看整修模块：后台终端根据预警进行查看整修；系统获取整修记录和内容；
重新设置模块：整修后重新设置标定值和控制阈值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202310747077.4A CN116804569A (zh) | 2023-06-25 | 2023-06-25 | 一种铁路路基塌陷监测方法和系统 |
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| CN202310747077.4A CN116804569A (zh) | 2023-06-25 | 2023-06-25 | 一种铁路路基塌陷监测方法和系统 |
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| CN116804569A true CN116804569A (zh) | 2023-09-26 |
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| CN202310747077.4A Pending CN116804569A (zh) | 2023-06-25 | 2023-06-25 | 一种铁路路基塌陷监测方法和系统 |
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| CN (1) | CN116804569A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117191130A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-08 | 深圳市英博伟业科技有限公司 | 一种多场景在线温湿度监控方法和系统 |
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2023
- 2023-06-25 CN CN202310747077.4A patent/CN116804569A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117191130A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-08 | 深圳市英博伟业科技有限公司 | 一种多场景在线温湿度监控方法和系统 |
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