CN117152936B - 一种铁路水害风险预警装置及其预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路水害风险预警装置及其预警方法，涉及铁路安全技术领域，包括：主控箱，底部安装有多个支架，且主控箱的下表面安装有连接筒；雨水聚集箱，安装在主控箱的顶端；雨水检测模块，两组所述雨水检测模块分别通过一组侧臂架安装在连接筒的两侧；雨水检测模块包括：连接箱，内部安装有气缸；立柱，与气缸相连接，且立柱的外侧和顶部均安装有雨向检测板。本发明中的预警装置通过立柱，可以对降雨的方向进行监测，从而可以方便控制转动架的升降及转动角度，从而可以提高对降雨的收集效率和质量，进而可以提高水害的监测质量，可以及时进行预警。

Description

一种铁路水害风险预警装置及其预警方法

技术领域

本发明涉及铁路安全技术领域，更具体地说，它涉及一种铁路水害风险预警装置及其预警方法。

背景技术

铁路是国民经济的大动脉，是我国交通运输体系的骨干，是经济发展的桥梁和纽带，但铁路的生态环境极其脆弱，台风、暴雨、短时强降水、雷电等灾害性天气及山洪、地质灾害和泥石流等次生灾害对铁路设施、运输安全构成了严重的威胁；

铁路在运营时，对其铺设环境的安全检测及风险预警是重要的项目之一，在风险预警中，水害预警是重要项目之一，并且水害中，降雨是重要的水害方式之一；

经检索，中国专利（公开号：CN209656918U）公开了一种铁路水害防御气象保障服务系统，该专利包括依次连接的监测站，气象服务处理中心和信息显示装置；监测站包括沿线气象监测站、遥感监测设备，铁路气象信息数据库、气象数据采集服务器、水害防御气象信息生成模块分别与铁路气象服务中心连接，水害防御气象信息生成模块连接信号遮断机。

在现有技术中，在对铁路水害进行风险预警时，尤其是降雨，需要从较多的因素对风险进行预警，以提高风险预警的准确度；

在对降雨量进行检测时，由于降雨方向不同，在采用水平开口的采集装置进行采集时，降雨的收集方向与降雨的方向之间纯在偏差，导致降雨收集的质量较差，降雨收集的数量与实际降雨量之间的差距较大；

并且在铁路及附近区域地面有凹陷区域时，凹陷区域容易堆积雨水，具有安全隐患，因此在对降雨进行预警时，对凹陷区域雨水的堆积速度同样需要进行检测，因此，本发明提出了一种铁路水害风险预警装置及其预警方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种铁路水害风险预警装置及其预警方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种铁路水害风险预警装置，包括主控箱，所述主控箱的底部安装有多个支架，用于将主控箱支撑在检测区域；

所述主控箱的下表面安装有连接筒，且主控箱的顶端安装有雨水聚集箱，所述连接筒的两侧均安装有侧臂架，两组所述侧臂架远离连接筒的一侧均安装有雨水检测模块；

所述雨水检测模块包括连接箱，所述连接箱的内部安装有气缸，所述气缸的输出端朝上，且安装有立柱，所述立柱的外侧和顶部均安装有雨向检测板；

所述雨水聚集箱包括组装箱，所述组装箱的内部设置有第一转向机构和雨量箱，雨量箱与第一转向机构的输出端相连接，并且其顶部设置有收集降雨的开口；

所述雨量箱的内部安装有至少一组水位模块，且雨量箱顶端的一侧安装有第二转向机构，所述第二转向机构内部的底端转动连接有转动架，转动架的一端与第二转向机构的输出端相连接，且转动架的侧面与雨量箱之间安装有折叠套。

进一步的，组装箱的底部与主控箱之间设置有多个连接块，多个连接块之间设置有空隙；

雨量箱的底部设置有排水阀，排水阀打开后，雨水从雨量箱的排水阀流下，并从空隙排出。

进一步的，铁路水害风险预警装置还包括聚水框，聚水框用于嵌入至地面中，其底端的水平高度不高于铁路检测路段中水平高度最低的部位；

所述连接筒的内部安装有水位检测模块，所述水位检测模块的底端安装有浮力件；

浮力件延伸至聚水框的内部，用于对聚水框内部的水位进行检测。

进一步的，所述水位检测模块包括与连接筒内部顶端相连接的压力模块，所述压力模块的下侧安装有弹性件，所述弹性件的底端安装有组装架；

所述浮力件与组装架的底端相连接。

进一步的，所述组装架的底端设置有扩口块，所述扩口块的底部设置有伞形部位，且扩口块内部的顶端设置有磁性部位Ⅰ；

所述浮力件的顶端设置有磁性部位Ⅱ；

浮力件沿着扩口块嵌入至其内部时，磁性部位Ⅱ与磁性部位Ⅰ接触，两者进行吸附连接。

进一步的，所述扩口块顶部的磁性部位Ⅰ与伞形部位之间设置有约束段，约束段与浮力件的顶端贴合，避免浮力件在使用时出现滑动的问题；

聚水框中积水后，对浮力件施加浮力，压力模块对浮力件所受到的浮力进行检测，以计算出积水的高度和积水的速率。

进一步的，所述连接箱的内部顶端转动连接有两组转动板，所述气缸输出端的两侧与两组转动板之间均安装有弹性杆；

弹性杆与对应转动板的连接部位设置有可转动的连接件，连接件与转动板滑动连接；

两组所述转动板的上表面均低于连接箱的顶端；

气缸上升时，通过弹性杆带动转动板转动， 在转动板贴合至连接箱的内壁后停止转动，并且弹性杆发生弹性形变，以保持气缸继续上升，直至将立柱上升至连接箱的外侧。

本发明还公开了一种铁路水害风险预警装置的预警方法，包括以下步骤：

步骤一：将装置通过支架安装至铁路的一侧，并将主控箱与天气预告平台进行联网，以获得降雨信息；

步骤二：主控箱获得降雨信息后，将立柱从连接箱中升起，对降雨的方向进行监测，获得方位信息；

步骤三：主控箱基于方位信息，将转动架展开，并将其转动至对应的方位，以获取降雨；

步骤四：雨水聚集箱对内部降雨的水量和速率进行监测，获得雨量值和速率值；步骤五：将单位时间内的雨量值和速率值进行统计，并生成对应的增长趋势数据Ⅰ和增长趋势数据Ⅱ，分别对应雨量值的增长趋势和速率值的增长趋势；

步骤六：基于增长趋势数据Ⅰ和增长趋势数据Ⅱ，获取雨量值和速率值超过雨量阈值和速率阈值的预测时间，并基于预测时间的长短，生成对应等级的预警信息。

进一步的，步骤四中，主控箱通过天气预告平台接收降雨的趋势，生成校位因子，对增长趋势数据Ⅰ和增长趋势数据Ⅱ进行调整；当后续降雨增大时，校位因子数值增大，当后续降雨变小时，校位因子数值降低。

进一步的，所述立柱的方向监测为五方向或九方向中的任一种；

五方向为东、南、西、北和顶部；

九方向为东、西、南、北、东南、西南、东北、西北和顶部；

所述立柱的外侧设置有对应方向的感应区域。

进一步的，所述立柱获得方位信息的方法，包括以下步骤：

A1：将两组立柱朝向主控箱的方向设置为负向感应区域，并且两组立柱远离对方的一侧设置为增项感应区域，并且一组立柱的增项感应区域与另一组立柱的负向感应区域相匹配，将其余方向设置为正向感应区域；

A2：两组立柱的各个感应区域对单位时间内的雨量进行监测，获得以下数据的一种；

A21：两组立柱中相同的正向感应区域数据总和最大，转动架调整至对应正向感应区域的方向；方向位于立柱的顶部时，转动架收纳至雨量箱的内部；

A22：两组立柱中的任一增项感应区域数据的计算数据Y最大；

Y=增项感应区域a×｜增项区域a数据-负向感应区域a数据｜×α，α为固定系数；

转动架从雨量箱中转起，雨量箱带动转动架转动至朝向对应增项感应区域的方向。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

本发明中的预警装置通过立柱，可以对降雨的方向进行监测，从而可以方便控制转动架的升降及转动角度，从而可以提高对降雨的收集效率和质量，进而可以提高水害的监测质量，可以及时进行预警；

并且立柱在未使用时，其收纳在连接箱的内部，可以避免其受到损伤，并且转动板在立柱升起时，可以自动打开，进而方便对降雨进行监测；

进一步的，预警装置还设置有聚水框，可以埋设在地面中，对凹陷区域的积水状况进行模拟，进而可以及时快速预警。

附图说明

图1为一种铁路水害风险预警装置的结构示意图；

图2为本发明预警装置中水位检测模块和浮力件的剖视图；

图3为本发明预警装置中雨水检测模块的侧剖视图；

图4为本发明预警装置中雨水聚集箱的侧剖视图；

图5为本发明预警装置中组装箱的俯视图；

图6为本发明铁路水害风险预警装置的预警方法中立柱的感应区域示意图；

图7为本发明实施例2中铁路水害风险预警装置的结构示意图。

图中：1、主控箱；2、聚水框；3、支架；4、侧臂架；5、雨水检测模块；6、连接筒；7、水位检测模块；8、浮力件；9、雨水聚集箱；71、压力模块；72、组装架；73、扩口块；74、弹性件；51、连接箱；52、气缸；53、弹性杆；54、立柱；55、雨向检测板；56、转动板；91、组装箱；92、连接块；93、连接板；94、第一转向机构；95、雨量箱；96、水位模块；97、第二转向机构；98、转动架；99、折叠套。

具体实施方式

实施例1

参照图1至图5所示，一种铁路水害风险预警装置，包括主控箱1，主控箱1的底部安装有多个支架3，用于将主控箱1支撑在检测区域；

主控箱1的下表面安装有连接筒6，且主控箱1的顶端安装有雨水聚集箱9，连接筒6的两侧均安装有侧臂架4，两组侧臂架4远离连接筒6的一侧均安装有雨水检测模块5；

雨水检测模块5包括连接箱51，连接箱51的内部安装有气缸52，气缸52的输出端朝上，且安装有立柱54，立柱54的外侧和顶部均安装有雨向检测板55；

雨水聚集箱9包括组装箱91，组装箱91的内部安装有连接板93，连接板93的上侧安装有第一转向机构94和雨量箱95，雨量箱95与第一转向机构94的输出端相连接；

组装箱91的底部与主控箱1之间设置有多个连接块92，多个连接块92之间设置有空隙，雨量箱95的底部设置有排水阀，排水阀打开后，雨水从雨量箱95的排水阀流下，并从空隙排出；

雨量箱95的内部安装有多组水位模块96，且雨量箱95顶端的一侧安装有第二转向机构97，第二转向机构97内部的底端转动连接有转动架98，转动架98的一端与第二转向机构97的输出端相连接，且转动架98的侧面与雨量箱95之间安装有折叠套99；

雨向检测板55位于连接箱51外侧时，对降雨的方向进行检测，获取雨向信息；第一转向机构94基于雨向信息，带动雨量箱95转动至对应的角度，并将转动架98展开，收集降雨。

参照图3所示，连接箱51的内部顶端转动连接有两组转动板56，气缸52输出端的两侧与两组转动板56之间均安装有弹性杆53；

弹性杆53与对应转动板56的连接部位设置有可转动的连接件，连接件与转动板56滑动连接；

两组转动板56的上表面均低于连接箱51的顶端；

气缸52上升时，通过弹性杆53带动转动板56转动， 在转动板56贴合至连接箱51的内壁后停止转动，并且弹性杆53发生弹性形变，以保持气缸52继续上升，直至将立柱54上升至连接箱51的外侧。

工作原理：

将装置通过支架3安装至铁路的一侧，并将主控箱1与天气预告平台进行联网，以获得降雨信息；

主控箱1获得降雨信息后，控制气缸52启动，将立柱54从连接箱51中升起，对降雨的方向进行监测，获得方位信息；

主控箱1基于方位信息，将转动架98展开，并将其转动至对应的方位，以获取降雨；

雨水聚集箱9对内部降雨的水量和速率进行监测，获得雨量值和速率值，主控箱1通过天气预告平台接收降雨的趋势，生成校位因子，校位因子对增长趋势数据Ⅰ和增长趋势数据Ⅱ进行调整；

当后续降雨增大时，校位因子数值增大，当后续降雨变小时，校位因子数值降低；

将单位时间内的雨量值和速率值进行统计，并生成对应的增长趋势数据Ⅰ和增长趋势数据Ⅱ，分别对应雨量值的增长趋势和速率值的增长趋势；

基于增长趋势数据Ⅰ和增长趋势数据Ⅱ，获取雨量值和速率值超过雨量阈值和速率阈值的预测时间，并基于预测时间的长短，生成对应等级的预警信息。

立柱54的方向监测为五方向；

四方向为东、南、西、北和顶部；

立柱54的外侧设置有对应方向的感应区域。

立柱54获得方位信息的方法，包括以下步骤：

A1：将立柱54两组朝向主控箱1的方向设置为负向感应区域，并且两组立柱54远离对方的一侧设置为增项感应区域，并且一组立柱54的增项感应区域与另一组立柱54的负向感应区域相匹配，将其余方向设置为正向感应区域，其分布方向如图6所示，即增项感应区域a与负向感应区域a匹配，增项感应区域b与负向感应区域b匹配；

A2：两组立柱54的各个感应区域对单位时间内的雨量进行监测；

两组立柱54中的任一增项感应区域数据的计算数据Y最大；

Y=增项感应区域a×｜增项区域a数据-负向感应区域a数据｜×α，α为固定系数；

转动架98从雨量箱95中转起，雨量箱95带动转动架98转动至朝向对应增项感应区域的方向。

实施例2

如图7所示，相较于实施例1，铁路水害风险预警装置还包括聚水框2，聚水框2用于嵌入至地面中，其底端的水平高度低于铁路检测路段中水平高度最低的部位，以进行预警；

连接筒6的内部安装有水位检测模块7，水位检测模块7的底端安装有浮力件8；

浮力件8延伸至聚水框2的内部，用于对聚水框2内部的水位进行检测。

水位检测模块7包括与连接筒6内部顶端相连接的压力模块71，压力模块71的下侧安装有弹性件74，弹性件74的底端安装有组装架72；

浮力件8与组装架72的底端相连接。

组装架72的底端设置有扩口块73，扩口块73的底部设置有伞形部位，且扩口块73内部的顶端设置有磁性部位Ⅰ；

浮力件8的顶端设置有磁性部位Ⅱ；

浮力件8沿着扩口块73嵌入至其内部时，磁性部位Ⅱ与磁性部位Ⅰ接触，两者进行吸附连接。

扩口块73顶部的磁性部位Ⅰ与伞形部位之间设置有约束段，约束段与浮力件8的顶端贴合，避免浮力件8在使用时出现滑动的问题；

聚水框2中积水后，对浮力件8施加浮力，压力模块71对浮力件8所受到的浮力进行检测，以计算出积水的高度和积水的速率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本模板的保护范围。

Claims (1)

1.一种铁路水害风险预警装置，其特征在于，包括：

主控箱（1），底部安装有多个支架（3），且主控箱（1）的下表面安装有连接筒（6）；

雨水聚集箱（9），安装在主控箱（1）的顶端；

雨水检测模块（5），两组所述雨水检测模块（5）分别通过一组侧臂架（4）安装在连接筒（6）的两侧；

雨水检测模块（5）包括：

连接箱（51），内部安装有气缸（52）；

立柱（54），与气缸（52）相连接，且立柱（54）的外侧和顶部均安装有雨向检测板（55）；

雨水聚集箱（9）包括：

组装箱（91），内部设置有第一转向机构（94）；

雨量箱（95），与第一转向机构（94）的输出端相连接，且开口向上，所述雨量箱（95）顶端的一侧安装有第二转向机构（97）；

水位模块（96），至少一组所述水位模块（96）安装在雨量箱（95）的内部；

转动架（98），一端与第二转向机构（97）的输出端相连接；

折叠套（99），两侧分别于转动架（98）的侧面与雨量箱（95）相连接；

雨量箱（95）的底部设置有排水阀；

所述组装箱（91）的底部与主控箱（1）之间设置有多个连接块（92），多个连接块（92）之间设置有空隙；

所述连接箱（51）的内部顶端转动连接有两组转动板（56），所述气缸（52）输出端的两侧与两组转动板（56）之间均安装有弹性杆（53）；

弹性杆（53）与对应转动板（56）的连接部位设置有可转动的连接件，连接件与转动板（56）滑动连接；

两组所述转动板（56）的上表面均低于连接箱（51）的顶端；

包括聚水框（2），聚水框（2）用于嵌入至地面中，其底端的水平高度不高于铁路检测路段中水平高度最低的部位；

所述连接筒（6）的内部安装有水位检测模块（7），所述水位检测模块（7）的底端安装有浮力件（8）；

所述水位检测模块（7）包括与连接筒（6）内部顶端相连接的压力模块（71），所述压力模块（71）的下侧安装有弹性件（74），所述弹性件（74）的底端安装有组装架（72）；

所述浮力件（8）与组装架（72）的底端相连接；

所述组装架（72）的底端设置有扩口块（73），所述扩口块（73）的底部设置有伞形部位，且扩口块（73）内部的顶端设置有磁性部位Ⅰ；

所述浮力件（8）的顶端设置有磁性部位Ⅱ；

浮力件（8）沿着扩口块（73）嵌入至其内部时，磁性部位Ⅱ与磁性部位Ⅰ接触；

所述扩口块（73）顶部的磁性部位Ⅰ与伞形部位之间设置有约束段，约束段与浮力件（8）的顶端贴合；

该铁路水害风险预警装置的预警方法，包括以下步骤：

步骤一：将装置通过支架（3）安装至铁路的一侧，并将主控箱（1）与天气预告平台进行联网，以获得降雨信息；

步骤二：主控箱（1）获得降雨信息后，将立柱（54）从连接箱（51）中升起，对降雨的方向进行监测，获得方位信息；

立柱（54）获得方位信息的方法，包括以下步骤：

A1：将立柱（54）两组朝向主控箱1的方向设置为负向感应区域，并且两组立柱（54）远离对方的一侧设置为增项感应区域，并且一组立柱（54）的增项感应区域与另一组立柱（54）的负向感应区域相匹配，将其余方向设置为正向感应区域，即增项感应区域a与负向感应区域a匹配，增项感应区域b与负向感应区域b匹配；

A2：两组立柱（54）的各个感应区域对单位时间内的雨量进行监测；

两组立柱（54）中的任一增项感应区域数据的计算数据Y最大；

Y=增项感应区域a×｜增项区域a数据-负向感应区域a数据｜×α，α为固定系数；

步骤三：主控箱（1）基于方位信息，将转动架（98）展开，并将其转动至增项感应区域的方向，以获取降雨；

步骤四：雨水聚集箱（9）对内部降雨的水量和速率进行监测，获得雨量值和速率值；

步骤五：将单位时间内的雨量值和速率值进行统计，并生成对应的增长趋势数据Ⅰ和增长趋势数据Ⅱ，分别对应雨量值的增长趋势和速率值的增长趋势；

步骤六：基于增长趋势数据Ⅰ和增长趋势数据Ⅱ，获取雨量值和速率值超过雨量阈值和速率阈值的预测时间，并基于预测时间的长短，生成对应等级的预警信息；

所述立柱（54）的方向监测为五方向或九方向中的任一种；

所述立柱（54）的外侧设置有对应方向的感应区域。