CN202947731U

CN202947731U - 沉降信息采集系统

Info

Publication number: CN202947731U
Application number: CN 201120546424
Authority: CN
Inventors: 钱鸿治; 温海宁; 张植俊; 杨小军; 赵金霞; 梁立志
Original assignee: Nuctech Co Ltd
Current assignee: Nuctech Co Ltd
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2013-05-22
Anticipated expiration: 2021-12-23

Abstract

本实用新型涉及沉降信息采集系统、沉降信息分析系统及铁路沉降监测系统，铁路沉降监测系统包括：沉降信息采集系统；沉降信息分析系统；和报警系统，在所述沉降信息分析系统确定发生沉降和/或达到危险程度的情况，以一种或多种方式发出报警信号和/或情报信息。

Description

沉降信息采集系统

技术领域

本实用新型涉及铁路运行安全监测领域，具体地涉及铁路路基沉降的监测。

背景技术

当前，铁路系统正处在迅速建设和发展的时期。同时，铁路运输安全也面临更多的挑战和考验，铁路周边环境更加复杂，自然气候环境变化频繁，灾害天气增加，对铁路运输安全尤其是高铁的运行安全带来不利影响。

出于全面防护的考虑，研发出各种新技术，例如车载化探测装置、高速摄像技术、GPS红外线探测技术、微波无线探测等，广泛应用于定位和监测，为铁路安全允许提供了有效的防护和监测手段。但是，各种单独的技术都有其局限性，分别会受环境，人文，设备等因素的限制，没有一种方法能完全解决铁路特别是高铁沿线的安全防护问题，而是需要靠各种手段的互补。

实践中，铁路运输的安全主要地取决于铁轨的安全。稳定、安全的铁轨线路是火车高速运行的基础。然而，由于近年来中国铁路建设发展迅猛，导致建设周期普遍减短，同时也会存在路基沉降时间不足的缺陷，以及地质条件复杂，铁路线路很多位于沉降带上等原因，由于铁路轨道不均匀沉降造成的安全隐患成为铁路建设中迫切需要关注的重要问题。路基是承受轨道结构重量和列车载荷的基础，也是线路工程中最薄弱最不稳定的环节。由此，路基沉降观测对控制控制铁路工程质量，确保工后沉降满足设计要求至关重要。特别是，铁路桥的过渡区域的沉降成为亟需关注的问题。一般来说，铁路桥的桥桩建于地下的岩石层之上，从而不存在大幅度的沉降问题。但是，与之相连接的铁路路面部分却是建在土壤堆积层上，从而普遍存在土壤沉降问题。在相接的区域，就会出现明显的沉降差别造成的路面断裂。这会严重威胁铁路的安全，从而理应成为重点监测的因素。

现有技术中，对于监测地面沉降，一般都是用埋设沉降板法，即先埋设沉降板，在板上接管后读取高程h1，填筑一定厚度后，挖开路基至原来的管处，读取高程h2，再进行接管，通过前后读取的高程差h1-h2即为每次的沉降量。另外，在现有技术中，对于铁路桥与陆地接界段的沉降监测，也可以采取连通管的方式，即通过在路基中埋设储水槽，其通过导管与外部连通，外部可视标记可以用来标注水位的变化。如果该位置的路基沉降则会导致水槽水位下降，从而外部可视标记也会发生变化。这样，就可以通过查看外部标记来检测路基是否有沉降的问题。

然而，上述方式显然存在着一些缺陷。例如，以人为主的测量主体，在测量精度、数据的测量、判定上都存在不确定性；受自然环境影响比较大，传统的监测手段在恶劣的自然环境下，取得数据的精准性有一定的局限性；

并在数据的处理及时性和准确性上存在问题；实际观测中观测元件易被破坏；实际观测中沉降板和剖面管的误差比较大。

与此相应地，近来光纤器件的快速发展和广泛运用，特别是先进的光纤光栅传感技术，为通过利用光纤光栅器件对沉降来进行远程监测提供了可行性和便利性、以及经济性。其中，光纤光栅传感器具有体积小、精度高、寿命长、高可靠性，与传输光纤兼容等优点，且易埋入到待测物体内部。其中，特别是，光纤Bragg光栅是一种新型的无源光子器件，可制成各种传感器件，在传感领域得到广泛的应用。

已知，目前国际上还没有用光纤光栅传感网络分析系统来监控铁路沉降的案例。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种克服现有技术不足并且符合经济高效需求的用于监测铁路路基沉降的技术。

根据本实用新型的一个方面，提供一种沉降信息采集系统，用于收集与路基沉降有关的信息，该信息采集系统包括：光纤光栅传感器个体或者由其构成的分布式阵列；和光纤光栅解调仪，其中所述光纤光栅解调仪与所说光纤光栅传感器或由其构成的阵列通过光纤光缆相连接；其中，所述传感器个体或阵列设置在路基内的一定位置处，当该路基位置处发生沉降时，所述传感器个体或者阵列能够感测到该位置的沉降，并生成感测信号返回给所述光纤光栅解调仪。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种沉降信息分析系统，其与所述的沉降信息采集系统连接，该沉降信息分析系统包括：信号接收装置，其接收来自该沉降信息采集系统的信号；处理器单元，用于确定每个反射回的激光的波长信号涉及哪个光纤光栅传感器；并确定所涉激光的波长变化信息与所代表的沉降水平以及是否发生沉降，和沉降是否达到危险程度。

根据本实用新型的又一个方面，提供一种铁路沉降监测系统，其包括：沉降信息采集系统；沉降信息分析系统；和报警系统，在所述沉降信息分析系统确定发生沉降和/或达到危险程度的情况，以一种或多种方式发出报警信号和/或情报信息

根据本实用新型的一个实施例的监测系统，基于这样的技术构思：在路基内设置水管，其端部设置传感器，传感器所受的水压为该位置的高度与水塔的高度之差的线性函数。这样，利用连通器原理，把高度量的测量转化为水压的测量。利用光纤光栅传感器网络可以测量各个测量点的水压。通过光电解调，算法判断等手段，把解调得到的水压差变化还原为高度差，通过计算比较得到路基的沉降。在确定发生了沉降后，向有关各方提供报警信息。

根据本实用新型的另一个实施例的监测系统，基于这样的技术构思：在路基的沉降层上设置预制的板，其下表面设置光纤光栅压力传感器，其在发生沉降时所受到的来自下面的层的压力变小或者是消失，从而其反射的激光波长能够反映出这样的信息。该信息经过分析后，可以确定是否发生了沉降。在确定发生了沉降后，向有关各方提供报警信息。

根据本实用新型的又一个实施例的监测系统，基于这样的技术构思，路基内的沉降层中设置固定的套管部件和随着沉降会发生移动的标杆部件，二者的相对位移反映了沉降的情况。光纤光栅传感器设置在所述套管部件或者标杆部件上，用于检测二者的相对位移。光纤光栅传感器反射回的信号包含了与沉降有关的信息，该信息经过分析出来后确定是否发生了沉降，并可用于向外部有关各方提供报警信息。

本实用新型的优点在于，通过利用光纤光栅传感器的结构简单、适应性强、稳定性、重复性好等优点，实现了对对象的高精度、无干扰的实时监测。可实现数字化传感，尤其是在铁路无人区、无电区以及恶劣的环境下可长期稳定工作。

附图说明

图1为根据本实用新型的铁路沉降监测系统的示意图，其中包括了信息采集分系统、信息分析分系统和报警分系统；；

图2和图3为根据本实用新型的实施例1的信息采集分系统中传感器设置的原理示意图；

图4为根据本实用新型的采集分系统的拓扑结构示意图；

图5为根据本实用新型的实施例2的信息采集分系统中传感器设置的原理示意图；

图6a、6b为根据本实用新型的实施例3的信息采集分系统中传感器设置的原理示意图；

图7为根据本实用新型的信息分析分系统的分析方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、结构和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型进一步地进行详细描述。

就线路养护而言，路基沉降应包括“地基沉降”与“填筑路基本体沉降”两部分。其中，“地基沉降”与工期、地基处理方式等因素有关；“路基本体沉降”与路基填料性质、含水量、压实度及路堤高度等因素有关。一般地，路基沉降多指地基沉降。

路基沉降具有突发性和随机性等特点，一年四季均有可能发生。根据以往经验，线路开通后的3-4个月内路基沉降速率最快，其沉降量可占到工后总沉降量的70%左右，开通6-8个月后路基沉降一般将趋于较小值，对线路轨面影响也将减弱。另外，沉降速率受天气因素影响较大，雨天时路基沉降速率比晴好天气快。目前铁路是采用工程措施来防止路基发生沉降，比如在沉降段或地质构造复杂的地区建立桥梁或打SD桩进行排除，以避免路基沉降对交通线路造成的危害。但对于那些桥梁施工困难、投资过高的场景，采用自动监测系统和相关巡查机制相结合的方法则是一种行之有效的技术途径。这需要能及时检测出对交通线路有危险的地段，及时报警并通知铁路列车不要进入或阻止进入危险区段，防止灾害的发生，确保交通安全。

对于铁路施工技术人员而言，易于理解的是，路基与桥台以及路基与横向结构物过渡段地层变化较大处和不同地基处理措施连接处，是不均匀沉降容易产生的常见部位。当发生不均匀沉降的时候会对高速行驶列车的安全性构成严重的威胁。一般地，沉降应该满足一定的规范。其中，路基：工后沉降量不超过扣件允许的沉降调高量15mm；路桥涵交界处的差异沉降不应大于5mm；地质条件较好、沉降趋于稳定且设计及实测沉降总量差不大于5mm时，可判定沉降满足无碴轨道铺设条件。预测的隧道基础工后沉降值不大于15mm。过渡段沉降的预测评估方法参照路基执行。过渡段的不同的结构物间的预测沉降差异不大于5 mm。预测沉降引起沿线路方向的折角不大于1／1000。

路基沉降监测系统应具有三个基本功能：对沉降量进行检测，沉降超出规定范畴的时候能够自动识别，在识别报警信息后能够采取有效的手段报警。为了满足以上各项要求，如图1所示，根据本实用新型的沉降监测系统至少应由三个分系统构成：信号采集分系统；信号分析分系统；报警分系统。另外，由于设施对于设备可靠性要求较高，系统须具备自我诊断功能，当设备信号采集通路受损的时候，设备能给出相应的报警信号通知工作人员维护。

其中，所示信号采集分系统的主要工作是采集现场沉降信息并且转化成数据通过网络等传输手段发送给信号分析分系统；信号分析分系统的主要工作是按照相应算法分析从信号采集分系统传送来的数据，再结合时间变化量来判断单位时间的沉降量，并发出相应等级的报警信号到报警分系统；报警分系统主要任务是接收信号分析分系统发送的报警信号后能够发出光、声、电等报警手段来告知各级工作人员相应的报警信息。下面分别描述各个分系统。

<信号采集分系统>

实施例1

根据该实施例1的所示信号采集分系统，通过水压监测的方式，其主要包括水箱及现场铺设的水通路、光纤光栅传感器及光纤网络、光纤光栅解调仪。

如图2和图3所示，该信息采集分系统的基本原理是：通过在铁路路基下面铺设软水管，并在水管的顶端安装光纤光栅传感器来检测相应管路的水压变化量。当发生沉降的时候，管路会随着沉降下沉，其位置变化会导致传感器所测量的水压发生变化，光纤光栅传感器通过检测管路中水压变化感知沉降。

其中，水管和传感器一般设置在路基内的适当层中，比如沙土填充层。实际上，也可以设置在其他的适当层中。

监测水路和光纤光栅传感器的铺设参见图2和3所示，其中将主水管沿铁路线路方向布设，将光纤光缆导线及软水管从主水管横向铺设至路基中心处，在软水管顶端安装光纤光栅水压传感器。传感器受到软水管端部的水压压力，其大小应该等于

F=S*P=S*mg*△H=S*mg*（H0-H’）。

其中，S为传感器的受力面积，H0为水塔的最高水面高度，H’为每个传感器位置处的水位高度。该水位高度实际上就是沉降位置的水平高度。H0保持基本不变，H’ 作为监测的对象变量。

在沉降监测系统搭建完成后的最初状态，系统会得到相应位置的各个光纤光栅传感器(包含基准传感器)的压力数据，并转化为高度数据，作为初始数据。其中，基准光纤光栅传感器设置在一定水压位置处，保持不变，所测得的水压作为一个基准量。系统会计算出每个位于监测位置的光纤光栅传感器与基准传感器的高度差△H1、△H2、△H3、△H4等等。

当被测路基有沉降产生的时候，引起附近软水管的位置变化，并带动对应传感器附近的水压发生变化；通过光纤光栅水压传感器来检知，并经信号分析系统计算后，得到对应的高度差的变化；当高度差发生的变化超出规定阈值的时候，这可以得出该地段有明显沉降的发生，并根据沉降的严重程度，发出不同等级的信号警报，来告知相关部门。其中，光纤光栅水压传感器自带温度补偿，检测数值不受温度变化影响。

其中，所述光纤光栅水压传感器的工作原理是：

每个光纤光栅传感器从激光源（比如解调仪）接收激光，并反射回特定波长的激光。对于光纤光栅水压传感器，在压力的影响下，由其反射回的激光波长发生偏移。对于光纤光栅水压传感器，其反射的特征波长λ在1510-1590nm之间。波长偏移的量△λ与水压F之间存在既定的关系，该关系式可以表示为：

△λ_i=k*F_i （1）

其中，K为预定的系数，为一个经验值或试验测定值。

为了利用上述的关系式来通过光纤光栅水压传感器来监测沉降造成的光纤光栅传感器与基准光纤光栅传感器之间的水压差的变化情况，根据本实用新型的实施例，可以构建一种沉降信息信息采集系统。

图4是信号采集分系统的示意图。其中，所示传感器分布式阵列包括多个光纤光栅传感器，特例是仅仅包括一个该传感器。所述的光纤光栅传感器阵列可以是串联连接，或者并联连接，也可以并联和串联相结合的方式。具体地，传感器的拓扑结构可如图所示，所述光纤光栅传感器阵列连接在多个分支光路中，每个分支光路通过光缆接续盒与主光缆连接，由主光缆将各个分路光缆连接到光纤光栅解调仪器上。例如，每个被检测位置上可以设置一个传感器，也可以设置几个传感器，并且多个被测位置上的传感器经过一定的方式连现有系统中每个调制解调仪可以接4-64条光通道，每条光通道可以串连接15-20个光纤光栅传感器。这样系统最大共可接1000多个传感器，根据监控的需要，传感器在铁路线路上的布设可以根据不同要求选择不同的密度实施监控。

由所述光纤光栅解调仪向光纤光栅水压传感器通过光纤光缆发送激光信号。一般地，解调仪发送预定的一束激光，包括多个预定波长的激光。按照预定设置，正常状态下每个的光纤光栅传感器反射特定波长的激光，而在外界应力的作用下光纤光栅传感器反射的激光的波长发生了偏移或者是消失。所述解调仪通过比较反射回到解调仪的激光的波长变化来观测各个传感器的外部环境对其所产生的影响。

其中，所述光纤光栅解调仪包括：激光发射装置，用于生成激光束，和激光输入输出端口，用于将激光输出到传输光纤光缆中，所述传输光纤与光纤光栅传感器相连接，以传递激光。另外，所述光纤光栅解调仪包括激光解调装置，用于解调被反射的激光信号。另外，所述光纤光栅解调仪包括还包括另外的数据输出端口，用于向数据平台，比如服务器传输采集的数据信息。如上图所示的光纤光栅解调仪有4个通道，每个通道中的光纤光栅传感器以串联方式相互连接，每个支通路光缆与主光缆用光缆接续盒连接，主光缆可为四芯、六芯、八芯、十六芯不等。光纤光栅解调仪把各个通道光纤光栅传感器波长信号解调后，通过网口传送给信号分析分系统进行信号分析。

其中，所述光纤光栅解调仪与光纤光栅传感器阵列相对匹配地设置在某一局部待测环境中，所述解调仪设置在较为安全稳定的位置。以及，所述光纤光栅解调仪可以由外部电源来供电，或者是在外部电源掉电的情况下可由其自带的电源来供电。

通过本实用新型的沉降信息采集系统，可以收集得到关于某位置或者某局部区域发生的沉降信息。其中，如果得到某传感器反射的激光的波长发生偏移，这意味着该传感器的位置出现了一定的沉降。这就需要利用信息分析系统来分析所收集的信号，从而得出一定的结论。

实施例2

根据实施例2，另一种收集沉降信息的采集分系统包括：在路基的沉降层中，设置用于测量压力变化的光纤光栅传感器。

其中，铁路路基一般可以分成几个层，每层经过夯压后再覆盖上面的层。一般具有一个或者几个易发生沉降的层。具体地，在易发生沉降的层顶部的一定位置设置预置板，其分隔易沉降层（比如沙土填埋层）和非沉降层（比如石料填筑或水泥浇筑层），在其下表面可以设置光纤光栅压力传感器，其用于测量所感测的沉降层对其所造成的压力。在发生沉降的情况下，其所测量的压力会变小，直至变为零。这样，通过其所测量的压力可以得到某位置处的沉降情况。这可以通过图5的所示来了解该测量的原理。其中，预制板一般假定为不发生移动。预制板可以由水泥构筑，覆盖面积约为一个平方左右，也可以是其他的尺寸。

由此，根据本实用新型的原理，沿着铁路路基的延伸方向，在易发生沉降的层中，设置光纤光栅压力传感器，用于收集路基多个位置的潜在发生的沉降情况。

如图所示，信息采集分系统包括：光纤光栅应力传感器分布式阵列，和光纤光缆、光纤光栅解调仪。

根据实施例2的信号采集分系统也可以由图4来表示。由所述光纤光栅解调仪向光纤光栅应力传感器通过光纤光缆发送激光信号。一般地，解调仪发送预定的一束激光，包括多个预定波长的激光。按照预定设置，正常状态下每个的光纤光栅传感器反射特定波长的激光，而在外界应力的作用下光纤光栅传感器反射的激光的波长发生了偏移。所述解调仪通过比较反射回到解调仪的激光的波长变化来观测各个传感器的外部环境对其所产生的影响。

其中，所述光纤光栅解调仪包括：激光发射装置，用于生成激光束，和激光输入输出端口，用于将激光输出到传输光纤光缆中，所述传输光纤与光纤光栅传感器相连接，以传递激光。另外，所述光纤光栅解调仪包括激光解调装置，用于解调被反射的激光信号。另外，所述光纤光栅解调仪包括还包括另外的数据输出端口，用于向数据平台，比如服务器传输采集的数据信息。

通过本实用新型的防护网信息采集系统，可以收集得到关于某位置或者某局部区域的信息。其中，在正常情况下，光纤光栅压力传感器受到沉降层的压力，其波长会产生一定的偏移，这作为基准参照。而如果有沉降发生，则偏移会变小或者消失，则光纤光栅传感器会反射出现其特征波长。由此，则可以通过检测特征波长的出现与否或接近特征波长来判断此处是否发生了沉降。这就需要利用信息分析分系统来分析上述信息采集系统所收集的信号，从而得出一定的结论。

实施例3

根据实施例3，提出另一种信息采集分析统，包括：在路基的沉降层中，设置用于测量相对位移的光纤光栅传感器结构。具体地，如图6a、6b所示，每个位置设置一个管套和标杆，其中套管由于与各层的摩擦力而相对地固定，而标杆会随着沉降层的沉降而向下移动。在套管或者标杆的一定位置，设置光纤光栅位移传感器。通过测量套管与标杆之间的相对位移，就可以测量是否发生了沉降，以及沉降的多少。

根据实施例3的信号采集分系统也可以由图4来表示。信息采集分系统包括：光纤光栅位移传感器分布式阵列，和光纤光缆、光纤光栅解调仪。

其中，所示传感器分布式阵列包括多个光纤光栅传感器，特例是仅仅包括一个该传感器。所述的光纤光栅传感器阵列可以是串联连接，或者并联连接，也可以并联和串联相结合的方式。

由所述光纤光栅解调仪向光纤光栅位移传感器通过光纤光缆发送激光信号。一般地，解调仪发送预定的一束激光，包括多个预定波长的激光。按照预定设置，正常状态下每个的光纤光栅传感器反射特定波长的激光，而在外界的作用下光纤光栅传感器反射的激光的波长发生了偏移。所述解调仪通过比较反射回到解调仪的激光的波长变化来观测各个传感器的外部环境对其所产生的影响。其中，反射的波长信息反映了所述相对位移的信息。

光纤光栅传感器可以设置在多个位置，通过根据本实施例的信息采集系统，可以收集得到关于多个位置或者某局部区域的信息。

<信息分析分系统>

根据本实用新型的原理，需要设置信息分析分系统来分析从上述信息采集分系统收集得到的信息。优选地是，一个信息分析分系统可以分析来自众多个信息采集分系统的信息。其中，用于分析分系统可以通过有线方式比如光缆与信息采集系统连接。可替换地是，也可以通过无线方式发送和传递信息，这可以借助于卫星网络来实现。

其中，所述信息分析分系统可以具体地实现为计算机服务器，如图2所示，其包括或者连接相应的数据库。根据本实用新型，所述信息分析分系统，包括处理器，作为数据处理和逻辑判断单元，用于对解调仪发送的与传感器波长变化有关的信息进行分析和判断。如图7所示，分析过程应该包括以下的步骤：

步骤101：所涉波长确定是属于哪个光纤光栅传感器的信息。

鉴于光纤光栅传感器波长偏移的量与每个所述传感器的特征波长相比较而言为很小的值，一般仅为一个或少数几个纳米的量，且变化后的波长一般与相邻波段的传感器特征波长也能够很好的区分。这样，确定了波长信息后就可以确定是对应哪个光纤光栅传感器的信息。

其中，每个光纤光栅传感器对应的特征波长λ及其可变范围预先存储在服务器中，或者根据预先确定的量来计算得出。

表1

反射波长	原始波长	对应传感器	对应偏移
				λ1'	λ1	S1	△λ₁
λ2'	λ2	S2	△λ₂
				λ3'	λ3	S3	△λ₃
λ4'	λ4	S4	△λ₄
				…	…	…	…

步骤102：确定所涉传感器的反射波长所代表的外部信息。

根据前文所述，对于信息采集分系统第一个实施例的情况，波长的偏移代表了水压的变化信息，也进而代表了沉降的信息。

传感器所感受到的压力与传感器的波长偏移相对应，反过来也就可以通过监测波长偏移的量来确定传感器是否承担了相当的压力。参见如下的示例表格2-1

表2-1

对应偏移	水压压力	沉降
			△λ₁	F1	情况1
△λ₂	F2	情况2
			△λ₃	F3	情况3
△λ₄	F4	情况4
			…	…	…

通过如上所述的查找表2-1或者一定的计算公式，可以计算得出每个反射波长所代表的对应传感器所受到的水压水平。该水压水平可以对应于一定的传感器位置的高度，并体现出沉降信息。由此，通过反射的波长可以得到沉降信息。

对于信息采集系统第二个实施例的情况，当一个传感器所属的特征波长的出现，也代表了波对应传感器的位置处发生了沉降。参见如下的示例表格2-2

表2-2

特征波长	传感器	位置	沉降
				λ₁	S1	位置1	情况1
λ₂	S2	位置2	情况2
				λ₃	S3	位置3	情况3
λ₄	S4	位置4	情况4
				…	…		…

对于信息采集系统第三个实施例的情况，反射激光的波长偏移代表了相对位移的变化，也进而代表了沉降的多少。参见如下的示例表格2-3

表2-3

对应偏移	传感器	位移变化	沉降
				△λ₁	S1	△L1	情况1
△λ₂	S2	△L2	情况2
				△λ₃	S3	△L3	情况3
△λ₄	S4	△L4	情况4
				…		…	…

步骤103：确定沉降发生的情况以及严重程度。

其中，需要预设参照基准，以确定参照量。这种对应关系不是固定的，而是人为设定的结果，所以也可以根据具体情况适当变动。

其中，表1、2可以是一个整体的查找表的局部，或者分开的查找表。

其中，还需要判断应该出现的波长信号却消失的情况：

如果传输给服务器的传感器信号中不包括或者中断对应某个光纤光栅传感器的信号，则意味着发生了某种严重情况。这需要进行安全处理。如果是由一条分光缆连接的传感器的信号消失，则很可能是该条光缆被损毁。判断的逻辑规则，可以由操作人员来具体设定，或进行修改。

通过比较多个位置处的沉降信息，可以确定是否发生了不均匀的沉降，从而导致路面不平。

报警分系统

信息分析系统，也就是图1中所示的服务器部分，在经过分析得到灾害发生或者危害程度的信息后，将此信息以某种媒介的形式发送给有关的人员，比如区域负责铁路安全的人员、维修人员，和上级决策者。

其中，由负责安全监控的人员，根据监测的情况，可以通过有线或者无线的方式，比如电话、短信、广播、警示灯，向有关人员进行示警或通告。

作为进一步的例子，本实用新型适合用来通过自动报警功能来进行自动监控和报警，因为一个服务器可以用来监控众多的传感器和大面积的区域，并且也可以实现报警的即时性。

这样，包括上述各个组成部分的铁路轨道沉降监测系统相对于现有的方式具有突出的优点，即准确、安全、即时和低成本等方面。其中，传感器优选地设置在路桥接界处，当然也可以设置在其他易发生沉降的位置。

该系统也可以与其他和铁路轨道有关的监测系统相兼容或并行，以实现综合性的功能。

本实用新型以铁路沉降为例描述，实际上也适用于公路的沉降监测的情况。本实用新型的功能特征不限于前面给出的那些例子，这样可以设想本实用新型精神内的任意种类的功能。尽管已经结合本实用新型的优选实施例对本实用新型进行了说明，但并非为了将本实用新型限制为这里所阐述的具体例子。相反，本实用新型的范围仅受限于所述权利要求。

Claims

1.一种沉降信息采集系统，用于收集与路基沉降有关的信息，该信息采集系统包括：

光纤光栅传感器个体或者由其构成的分布式阵列；和

光纤光栅解调仪，其中所述光纤光栅解调仪与所说光纤光栅传感器或由其构成的阵列通过光纤光缆相连接；

其中，所述传感器个体或阵列设置在路基内的一定位置处，当该路基位置处发生沉降时，所述传感器个体或者阵列能够感测到该位置的沉降，并生成感测信号返回给所述光纤光栅解调仪。

2.根据权利要求1所述的沉降信息采集系统，其中

所述路基为铁路路基；

所述光纤光栅传感器为下述中的任一种：

位移传感器、压力传感器和水压传感器。

3.根据权利要求1所述的沉降信息采集系统，其中所述光纤光栅解调仪包括激光发射装置，用于生成激光，和输入输出端口，用于将激光输出到传输光纤中，所述传输光纤与光纤光栅传感器相连接，激光经光纤光栅传感器反射后返回到所述光纤光栅解调仪，

其中，激光在光纤光栅传感器内反射时，若所述光纤光栅受到外部的作用，反射的激光的波长会发生变化，且所述变化与外部影响之间具有预定的相关性。

4.根据权利要求2所述的沉降信息采集系统，其中所述光纤光栅传感器为位移传感器且设置成：

位于铁路路基内，且设置在由套管部件和标杆部件构成的结构中，其中所述套管和标杆随着沉降产生相对位移；

用于检测固定位置的套管部件与随着沉降相对移动的标杆部件之间的相对位移。

5.根据权利要求2所述的沉降信息采集系统，其中，所述光纤光栅传感器为水压传感器且设置成：

位于铁路路基内的水管的端部，其中该水管位于易发生沉降的层中且通过主水管与水塔相通，水塔的最高水位基本保持不变；

用于检测其所受水压的变化。

6.根据权利要求2所述的沉降信息采集系统，其中，所述光纤光栅传感器为压力传感器且设置成：

位于铁路路基内的预制板的下表面，其中该预制板位于易发生沉降的层中且保持不动；

用于检测其所受压力的变化。

7.根据权利要求3所述的沉降信息采集系统，其中所述光纤光栅解调仪对从所述光纤光栅传感器反射回来的激光进行解调处理，并得出反射激光的波长信号。

8.根据权利要求5所述的沉降信息采集系统，其中，沉降信息采集系统还包括基准光纤光栅传感器，用于检测水管中固定高度位置处的水压，作为基准水压，其与所述光纤光栅传感器所测的水压相比较，用于抵消水塔水面高度的变化。

9.一种铁路沉降监测系统，包括：

根据权利要求1-8中任一项所述的沉降信息采集系统；

沉降信息分析系统，其与权利要求1-8中任一项所述的沉降信息采集系统连接，该沉降信息分析系统包括：信号接收装置，其接收来自该沉降信息采集系统的信号；以及处理器单元；

报警系统，在所述沉降信息分析系统确定发生沉降和/或达到危险程度的情况，以一种或多种方式向外界发出报警信号和/或情报信息。

10.根据权利要求9所述的系统，特征在于，所述沉降信息采集系统与所述沉降信息分析系统通过有线或者无线地方式远距离连接。

11.根据权利要求9或10所述的系统，特征在于，包括一个或多个所述沉降信息采集系统和一个或多个所述沉降信息分析系统，一个或多个所述沉降信息采集系统向一个或多个所述沉降信息分析系统提供收集的信息。

12.根据权利要求11所述的系统，特征在于，所述沉降信息分析系统综合多个所述沉降信息采集系统所收集的信息，确定道路沿线的多个路段的沉降情况。