CN206440269U - 一种用于路基沉降自动监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于路基沉降自动监测系统，它包括整体预埋在道路基层中的电阻应变测量装置，以及与其相连的设置在道路侧边的控制箱，控制箱通过设置在路边的底座固定，且底座上竖立有立杆，立杆上通过支座台固定连接着太阳能发电板，且在立杆上端设置有用于与远程控制装置通讯的信号收发器。本实用新型的目的是提供一种用于路基沉降自动监测系统，方便持续高效监测路基沉降情况，而且能连贯性地反馈整个路基截面的情况，灵敏度高，方便实用，不受道路条件限制。

Description

一种用于路基沉降自动监测系统

技术领域

本发明属于路基监测领域，具体为一种用于路基沉降自动监测系统。

背景技术

公路路基常年受到车辆荷载的冲击作用，尤其在局部区域水文气候条件比较复杂，导致路基容易发生沉降变形。近年来，随着交通运输业的发展，车辆流量与日俱增，车辆荷载也有不断增大的趋势，甚至出现了超重车荷载超过设计荷载3~4倍的情况，这些因素严重恶化了路基的运营状况。路基发生沉降将造成路面不平顺，影响车辆运行的舒适性和安全性。在特殊部位，如桥头位置，路基沉降过大会增加跳车的程度，形成的冲击作用反过来会加速沉降，形成恶性循环。铁路路基受到的荷载更大，平顺性要求更高，因此对沉降的要求也更严格。

如图1所示的路基，在使用一段时间后，由于底层路基80沉降坍塌，导致铺路时的第一基层81、第二基层82、第三基层83跟随沉降形成表面坍塌处85，最终导致路面84形成如图示中的裂痕处86，如此造成路面84破坏，影响车辆通行，甚至会造成交通事故。

目前，国内外通常用于道路路基沉降的测量方法包括：埋设沉降板，如图2、图3所示，在路基80整理完成后，在检测符合基层铺设条件后，在道路的中间隔离带87位置铺设好如图3中所示的测量标组件，其包括设置在底端的底板70、与底板70垂直相连的底板立杆71以及露出路面的测量标72；然后每铺设一层，放一层测量标组件，用以检测该层的沉降情况。当路面铺设完成后，定期检测测量标72的高程信息，形成连贯性数据，监测沉降情况。因为路面若出现沉降，其会出现像图2中右边所示的底板70跟随沉降的情况，从而反馈到测量标72的高程上，即某一基层发生沉降D，则代表该基层的测量标72的高程变化对应为D。

以上方式测试精度低，测试自动化程度低，而且只能反映某一点（放置了底板70位置)的沉降变化，而且需要路面结构支持，能够有位置预埋测量标组件，而且对于预埋也有施工要求，操作繁琐，比较难大面积推广使用。

我们知道电阻=电阻系数×长度÷横截面积,电阻应变片拉伸,则电阻丝栅拉长,同时横截面积变小,所以电阻增大。因此可以考虑测量电阻应变片的电阻值大小来实际反应电阻的拉伸形变关系。

本申请考虑将电阻应变设备预埋来代替测量标组件预埋，通过检测电阻变化实时感知到路基层的沉降变化。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种用于路基沉降自动监测系统，方便持续高效监测路基沉降情况，而且能连贯性地反馈整个路基截面的情况，灵敏度高，方便实用，不受道路条件限制。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种用于路基沉降自动监测系统，它包括整体预埋在道路基层中的电阻应变测量装置（9），以及与其相连的设置在道路侧边的控制箱（3），控制箱（3）通过设置在路边的底座（1）固定，且底座（1）上竖立有立杆（4），立杆（4）上通过支座台（6）固定连接着太阳能发电板（7），且在立杆（4）上端设置有用于与远程控制装置（12）通讯的信号收发器（5）。

进一步的，所述控制箱（3）内部设置有CPU控制板（31），所述CPU控制板（31）连接着电池组（32)，所述太阳能发电板（7）通过太阳能发电模组（35）与电池组（32）相连；所述信号收发器（5）通过信号模组（33）与CPU控制板（31）相连。

进一步的，所述电阻应变测量装置（9）通过可快速插接的信号输出端口（2）与控制箱（3）内的CPU控制板（31）相连。

进一步的，所述支座台（6）上同时设置有风力发电装置（8），且风力发电装置（8）通过风力发电模组（34）与CPU控制板（31）相连。

进一步的，所述电阻应变测量装置（9）连续贯通设置在路基基层的横截面上，且分层设置。

进一步的，所述电阻应变测量装置（9）包括成组设置的用于监测沉降变化的感应带（91），以及用于提供对照组的参照感应带（92），感应带（91）和参照感应带（92）均通过信号输出端口（2）接入到CPU控制板（31）。

进一步的，所述信号收发器（5）为GSM网络收发器或者Zigbee网络收发器。

本发明的有益效果：本发明一种用于路基沉降自动监测系统，方便持续高效监测路基沉降情况，而且能连贯性地反馈整个路基截面的情况，灵敏度高，方便实用，不受道路条件限制。

1、采用电阻应变测量装置连续反映沉降路基层处的沉降变化情况，通过电阻应变测量装置随路基沉降而发生的拉伸导致的电阻变化来准确表征沉降数据，其准确性和可靠性更强。

2、无需人工测量数据，数据采用无线传输，数据自动归集汇总，而且实时监控。

3、各个测量点处做到能源自给，无需接入电网，使用不受输电网络限制。

附图说明

图1为现有路基结构以及沉降演示示意图。

图2为现有路基沉降测量演示示意图。

图3为现有路基沉降测量时使用的测量标组件示意图。

图4为本发明安装结构示意图。

图5为图4中A处局部放大示意图。

图6为本发明电路连接原理图。

图7为本发明组网连接示意图。

图8为本发明中感应带91俯视结构示意图。

图9为图8中B-B剖视示意图。

图10为图9中C-C剖视示意图。

图中所述文字标注表示为：1、底座；2、信号输出端口；3、控制箱；4、立杆；5、信号收发器；6、支座台；7、太阳能发电板；8、风力发电装置；9、电阻应变测量装置；12、远程控制装置；

31、CPU控制板；32、电池组；33、信号模组；34、风力发电模组；35、太阳能发电模组；

70、底板；71、底板立杆；72、测量标；

80、路基；81、第一基层；82、第二基层；83、第三基层；84、路面；85、坍塌处；86、裂痕处；87、中间隔离带；

91、感应带；92、参照感应带；

801、柔性管；802、电阻线圈；803、传输导线；804、密封端；806、表层护套；8061、抓地凸钉；807、插线排；808、信号输出端口；8010、安装孔；

D1、D2、D3、D4、D5……分别为路基沉降检测区。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图4-图7所示，本发明的具体结构为：一种用于路基沉降自动监测系统，它包括整体预埋在道路基层中的电阻应变测量装置9，以及与其相连的设置在道路侧边的控制箱3，控制箱3通过设置在路边的底座1固定，且底座1上竖立有立杆4，立杆4上通过支座台6固定连接着太阳能发电板7，且在立杆4上端设置有用于与远程控制装置12通讯的信号收发器5。

优选的，所述控制箱3内部设置有CPU控制板31，所述CPU控制板31连接着电池组32，所述太阳能发电板7通过太阳能发电模组35与电池组32相连；所述信号收发器5通过信号模组33与CPU控制板31相连。

优选的，在本发明中，电池组32采用石墨烯电池，利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，实现快速充电。

优选的，所述电阻应变测量装置9通过可快速插接的信号输出端口2与控制箱3内的CPU控制板31相连。

优选的，所述支座台6上同时设置有风力发电装置8，且风力发电装置8通过通过风力发电模组34与CPU控制板31相连。

优选的，所述电阻应变测量装置9连续贯通设置在路基基层的横截面上，且分层设置。

优选的，所述电阻应变测量装置9包括成组设置的用于监测沉降变化的感应带91，以及用于提供对照组的参照感应带92，感应带91和参照感应带92均通过信号输出端口2接入到CPU控制板31。

优选的，所述信号收发器5为GSM网络收发器或者Zigbee网络收发器。若采用Zigbee网络收发器，则在连接末端与远程控制装置12连接时需要增加一个路由器进行文件传输。

本发明中关于具体的电路接线以及电控方式进行了省略，其为现有技术可以实现的内容，亦不是本发明的创造点。

具体使用时，如图4，在路基80摊铺填土前，沿道路横截面位置铺设好如图6中所示的电阻应变测量装置9，包括用于监测沉降变化的感应带91，以及用于提供对照组的参照感应带92；然后每铺设一层，放一层电阻应变测量装置9，用以检测该层的沉降情况。当路面铺设完成后，设置好如图4、图5、图6、图7所述的系统，实时监控电阻应变测量装置9的电阻变化，并通过无线信号传输到远程控制装置12进行归集汇总。

路面基层若出现沉降，则附着在基层上的感应带91的电阻会被拉伸，其电阻值会增大；而同时并排设置的参照感应带92电阻则不会受到沉降的影响，仅提供一个同温湿度下的对比电阻数据；变化的电阻值即为此处的沉降拉伸值，此方法与图1-图3中的方法思路类似：都是通过在基层上预埋装置的方法进行侧面反馈基层的沉降情况；但是本申请能够连续在基层的整个横断面进行设置，反馈基层的沉降更加准确真实，现有技术中只能反馈一个点的沉降情况；如图6中所示，将每一层路基横断面分为D1、D2、D3、D4、D5……若干个路基沉降检测区的话，现有技术（图1-图3所示）一般情况只能反馈中间某一个沉降检测区的沉降情况，其并不能准确反映整个横断面的沉降情况；而本申请中如图6所示，其感应带91和参照感应带92均贯穿整个基层横截面，能完整监控每层路基的沉降情况；而且本申请中不用人工测量，数据能实时反馈。

关于感应带91的具体结构构造，可以参加图8-图10所示，其为本发明中感应带91俯视结构示意图，感应带91包括用于预埋在路基层中的扁平状的柔性管801，所述柔性管801内分成若干个区且分别设置有用于感应沉降拉伸变化的电阻线圈802；各个电阻线圈802相互绝缘，且分别单独通过传输导线803运输到柔性管801的末端；所述柔性管801的两端密封，一端通过传输导线803连接到插线排807上。

所述柔性管801的外表面设置有表层护套806，且在表层护套的两边外侧均匀设置有用于固定在路基上的安装孔8010。

所述表层护套806采用柔性硅胶材料制成，且表层护套806的表面均布有若干抓地凸钉8061，硅胶层的厚度为1cm-2cm，抓地凸钉8061的凸出高度为1cm-2cm。采用抓地凸钉8061能有效地固定本装置，是指能跟随土壤基层一起实现沉降。所述柔性管1内设置的电阻线圈2分区固定在柔性管1内部。所述柔性管1内设置的电阻线圈2通过惰性胶水进行固定。

具体使用时，将本实用新型装置预埋在如图2中的路基层中，横向贯通整个基层，然后将接线排807连接到电阻测量设备上，监测电阻的变化情况。

图10所示，埋在土层中的本实用新型装置软管，将路基的横断面分成了，D1、D2、D3……若干个沉降区，对应图6；电阻线圈802随土壤基层一起实现沉降，发生拉伸形变。

路面基层若出现沉降，则附着在基层上的电阻线圈2的电阻会被拉伸，其电阻值会增大；变化的电阻值即可反应出此处的沉降拉伸值，此方法与图1-图3中的方法思路类似：都是通过在基层上预埋装置的方法进行侧面反馈基层的沉降情况；但是本申请能够连续在基层的整个横断面进行设置，反馈基层的沉降更加准确真实，现有技术中只能反馈一个点的沉降情况；如图10中所示，将每一层路基横断面分为D1、D2、D3……若干个路基沉降检测区的话，现有技术（图1-图3所示）一般情况只能反馈中间某一个沉降检测区的沉降情况，其并不能准确反映整个横断面的沉降情况；而本申请中如图6、图10所示，其电阻线圈802贯穿整个基层横截面，能完整监控每层路基的沉降情况。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，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的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于路基沉降自动监测系统，其特征在于，它包括整体预埋在道路基层中的电阻应变测量装置（9），以及与其相连的设置在道路侧边的控制箱（3），控制箱（3）通过设置在路边的底座（1）固定，且底座（1）上竖立有立杆（4），立杆（4）上通过支座台（6）固定连接着太阳能发电板（7），且在立杆（4）上端设置有用于与远程控制装置（12）通讯的信号收发器（5）。

2.根据权利要求1所述的一种用于路基沉降自动监测系统，其特征在于，所述控制箱（3）内部设置有CPU控制板（31），所述CPU控制板（31）连接着电池组（32)，所述太阳能发电板（7）通过太阳能发电模组（35）与电池组（32）相连；所述信号收发器（5）通过信号模组（33）与CPU控制板（31）相连 。

3.根据权利要求1所述的一种用于路基沉降自动监测系统，其特征在于，所述电阻应变测量装置（9）通过可快速插接的信号输出端口（2）与控制箱（3）内的CPU控制板（31）相连。

4.根据权利要求1所述的一种用于路基沉降自动监测系统，其特征在于，

所述支座台（6）上同时设置有风力发电装置（8），且风力发电装置（8）通过通过风力发电模组（34）与CPU控制板（31）相连。

5.根据权利要求1所述的一种用于路基沉降自动监测系统，其特征在于，所述电阻应变测量装置（9）连续贯通设置在路基基层的横截面上，且分层设置。

6.根据权利要求1所述的一种用于路基沉降自动监测系统，其特征在于，所述电阻应变测量装置（9）包括成组设置的用于监测沉降变化的感应带（91），以及用于提供对照组的参照感应带（92），感应带（91）和参照感应带（92）均通过信号输出端口（2）接入到CPU控制板（31）。

7.根据权利要求1所述的一种用于路基沉降自动监测系统，其特征在于，所述信号收发器（5）为GSM网络收发器或者Zigbee网络收发器。