CN209230680U - 一种高速铁路边坡自动化监测系统 - Google Patents

Abstract

一种高速铁路边坡自动化监测系统，包括：高速铁路的边坡上均匀分布有若干个位移监测点，且，至少部分位移监测点上分别布设有测斜仪；若干个雨量计，沿高速铁路的边坡纵向方向的上、中、下分布；北斗监测站，布设于高速铁路边坡的敏感区；北斗基准站，布设于高速铁路边坡附近；北斗接收机，与所述北斗监测站和北斗基准站无线通讯；监控中心，内置有服务器和显示屏，显示屏与服务器电连接，服务器分别与测斜仪、雨量计和北斗接收机无线通讯，服务器将所述测斜仪、雨量计和北斗接收机实时监测的数据显示于显示屏上。可同时测定点的三维位移，卫星系统测量不受气候条件的限制，在风雪雨雾中仍能进行观测；易于实现全系统的自动化。

Description

一种高速铁路边坡自动化监测系统

技术领域

本实用新型涉及高速铁路边坡监测技术领域，具体涉及一种高速铁路边坡自动化监测系统。

背景技术

近些年来，随着经济的飞速发展，人们对交通出行的需求日益多样化。为了尽量满足公众对于出行时间、舒适度等方面的要求，高速铁路应运而生。高速铁路作为一种快速、便捷的交通方式，推广不久即得到出行人群的青睐。同时，高速铁路还具有载客量大的特点，因此交通安全尤为重要。

其中，高速铁路沿线的边坡滑坡会引发严重的交通事故，因此，有必要对高速铁路边坡进行监测，常规边坡监测技术采用经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等常规测量仪器测定点的变形值，但是这些测量仪器布点受地形条件影响，不易实现自动化监测。

发明内容

本申请提供一种高速铁路边坡自动化监测系统，包括：

高速铁路的边坡上均匀分布有若干个位移监测点，且，至少部分位移监测点上分别布设有测斜仪；

若干个雨量计，沿所述高速铁路的边坡纵向方向的上、中、下分布；

北斗监测站，布设于高速铁路边坡的敏感区；

北斗基准站，布设于高速铁路边坡附近；

北斗接收机，与所述北斗监测站和北斗基准站无线通讯；

监控中心，内置有服务器和显示屏，所述显示屏与服务器电连接，所述服务器分别与所述测斜仪、雨量计和北斗接收机无线通讯，所述服务器将所述测斜仪、雨量计和北斗接收机实时监测的数据显示于所述显示屏上。

一种实施例中，所述高速铁路的边坡于位移监测点的位置开设有测斜孔，所述测斜仪安装于所述测斜孔内。

一种实施例中，所述测斜孔的孔深为40m-50m。

一种实施例中，所述测斜孔内安装有三个测斜仪，且三个测斜仪的测角方向处于相同平面内。

一种实施例中，所述测斜仪为角位移传感器。

一种实施例中，所述雨量计为容栅式雨量计。

一种实施例中，所述北斗接收机为X300M接收机。

依据上述实施例的高速铁路边坡自动化监测系统，由于利用北斗卫星定位技术进行高铁滑坡等地质灾害监测时具有下列优势：

1)测站间无需保持通视，可使变形监测网的布设更为自由、方便，且不必建标，从而可节省大量的人力物力；

2)可同时测定点的三维位移，这样就可以避免将大地高转换为正常高时由于高程异常的误差而造成的精度损失；

3)全天候观测：卫星系统测量不受气候条件的限制，在风雪雨雾中仍能进行观测，这一点对于汛期的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害监测是非常有利的；

4)易于实现全系统的自动化：由于卫星接收机的数据采集工作是自动进行的，而且接收机又为用户预备了必要的入口，这种系统不但可保证长期连续运行，而且可大幅度降低变形监测成本，提高监测资料的可靠性；

5)可以获得mm级精度：mm级的精度已可满足一般滑体变形监测的精度要求。

附图说明

图1为高速铁路边坡自动化监测系统的应用示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

为了确保高速铁路运输的顺利进行，以及今后对高速铁路沿线进行长效综合治理，有必要对高速铁路边坡重点部位灾害性预控技术的研究与实施，并选择具有代表性的边坡作为试点加以实施。通过对边坡重点部位病害监测和预控技术进行研究，并选择具有代表性的边坡作为试点加以实施，形成高大边坡重点部位的网络监控系统和预警系统，最大限度地降低重点部位灾害对行车安全的影响。进而，为下一步高速铁路长效综合治理提供技术支持和工程示范，为高速铁路创造一个安全可靠的运输环境。

基于此，本申请提供一种高速铁路边坡自动化监测系统，其应用示意图如图1所示，包括测斜仪(图中未显示)、雨量计(图中未显示)、北斗监测站1、北斗基准站2、北斗接收机3和监控中心4。

其中，高速铁路的边坡上均匀分布有若干个位移监测点，且，至少部分位移监测点上分别布设有测斜仪；具体的，在对高速铁路边坡地质构造、岩性、滑坡机理等研究的基础上，根据边坡现场实际情况，选取一定数量的位移监测点，位移监测点的布设原则是：沿边坡最危险位置布设，兼顾均匀分布，具体点位视现场情况而定。

然后，在选取的位移监测点中，根据实际需要安装测斜仪，如，可在全部的位移监测点安装测斜仪，也可在部分位移监测点安装测斜仪，在安装测斜仪之前，需在位移监测点的位置钻测斜孔，测斜孔的深度要达到使边坡内部稳定的要求，如，测斜孔的孔深为40m-50m，然后，将测斜仪安装于测斜孔内。

进一步，为了更好地监测到高速铁路边坡的倾斜状态，在测斜孔内安装多个测斜仪，这样可以更加准确地监测边坡内部变形情况，优选的，测斜孔内安装有三个测斜仪，在安装的过程中，将三个测斜仪的测头水平放置于一固定平面上，使每个测斜仪的轴线在同一条直线上，并调整每个测斜仪的测角方向处于相同平面内。

优选的，测斜仪具体为角位移传感器，根据三点成一直线的原理，因此，本例通过在测斜孔内安装三个测斜仪，该三个测斜仪原始状态处于同一条直线上，因此，后续，根据三个测斜仪的监测值能很容易判断当前三个测斜仪的位置状态与原始位置状态之前的倾斜角度，进而判断边坡是否发生变形。

优选的，测斜仪选用型号为HC-CA-1.1的振弦式测力计，这种测斜仪广泛适用于测量土石坝、面板坝、边坡、路基、基坑、岩体滑坡等结构物的水平位移、垂直沉降及滑坡，该测斜仪配合测斜管可反复使用，并可方便实现倾斜测量的自动化。

雨量计采用容栅式雨量计，具体采用SYR-2型号的雨量计，容栅式雨量计具有计量精度高、操作方便、可靠性好等优点，容栅式雨量计是通过容栅位移传感器检测降雨量的，由于容栅传感器的分辨率是0.01，所以容栅式雨量计的计量非常精确，容许测量的降雨强度范围最大，如，容栅式雨量计的最大降雨强度测量可以高达9mm/分钟，不管多大的暴雨都不漏计，从而解决了以往其他遥测雨量计大雨时计量严重失准的弊病；另外，容栅式雨量计的误差小于±2％，符合国际对雨量计的检测标准。

容栅式雨量计包括容栅板传感器、承水器、进水阀门、贮水室、过盈口、排水阀门、微机控制电路等，容栅式雨量计的监测原理是：雨水由承水器收集---经过进水阀门---进入贮水室---水位上升---浮子上升---容栅板传感器读取数据---微机控制电路输出无源脉冲，如果连续降雨，贮水室的水位继续上升到特定水位的时候，进水阀门关闭，而排水阀门打开，开始放水，待放水完毕，排水阀门关闭，同时进水阀门打开，继续降雨计量，计量精度为1mm。

为了达到降雨量的精确计量，本例地边坡上布设若干个雨量计，且该若干个雨量计沿高速铁路的边坡纵向方向的上、中、下分布，也即是，边坡纵向方向的上方布设有雨量计，边坡纵向方向的中间位置布设有雨量计，边坡纵向方向的下方也布设有雨量计，从边坡纵向的不同位置布设雨量计，然后将不同位置处雨量计的测量值的平均值作为最终的雨量测量结果，与现有的仅在边坡的一处位置设计雨量计相比，测量精度高。

北斗监测站1布设于高速铁路边坡的敏感区，该敏感区指边坡的危险区，北斗基准站2布设于高速铁路边坡附近，如北斗基准站2布设于离高速铁路边坡3000m的范围内平坦的地面上。

北斗接收机3与北斗监测站1和北斗基准站2无线通讯，实现监测北斗监测站1和北斗基准站2的三维坐标，其中，北斗接收机3为X300M接收机。

本例的北斗接收机3具有以下性能：

同时支持BD/GPS/GLONASS卫星信号接收；

BD/GPS/GLONASS各32个通道；

卫星监测(GPS+BD)组合定位静态后处理精度:5mm+1PPm；

操作温度－40～+85℃；

存储温度－40～+95℃；

湿度95％无冷凝。

监控中心4内置有服务器41和显示屏42，显示屏42与服务器41电连接，服务器41分别与测斜仪、雨量计和北斗接收机3无线通讯，服务器41将测斜仪、雨量计和北斗接收机3实现监测的数据显示于显示屏42上，工作人员依据显示屏42上显示的内容能够准确及时掌握高速铁路边坡的稳定状态，对不稳定边坡的加固时机的科学决策提供有力依据；另外，当高速铁路边坡变形时，服务器还可以在显示屏上向工作人员提供预警提示。

本例提供的高速铁路边坡自动化监测系统具有以下优点：

1)测站间无需保持通视，可使变形监测网的布设更为自由、方便，且不必建标，从而可节省大量的人力物力；

2)可同时测定点的三维位移，这样就可以避免将大地高转换为正常高时由于高程异常的误差而造成的精度损失；

3)全天候观测：卫星系统测量不受气候条件的限制，在风雪雨雾中仍能进行观测，这一点对于汛期的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害监测是非常有利的；

4)易于实现全系统的自动化：由于卫星接收机的数据采集工作是自动进行的，而且接收机又为用户预备了必要的入口，这种系统不但可保证长期连续运行，而且可大幅度降低变形监测成本，提高监测资料的可靠性；

5)可以获得mm级精度：mm级的精度已可满足一般崩滑体变形监测的精度要求。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (7)

1.一种高速铁路边坡自动化监测系统，其特征在于，包括：

高速铁路的边坡上均匀分布有若干个位移监测点，且，至少部分位移监测点上分别布设有测斜仪；

若干个雨量计，沿所述高速铁路的边坡纵向方向的上、中、下分布；

北斗监测站，布设于高速铁路边坡的敏感区；

北斗基准站，布设于高速铁路边坡附近；

北斗接收机，与所述北斗监测站和北斗基准站无线通讯；

监控中心，内置有服务器和显示屏，所述显示屏与服务器电连接，所述服务器分别与所述测斜仪、雨量计和北斗接收机无线通讯，所述服务器将所述测斜仪、雨量计和北斗接收机实时监测的数据显示于所述显示屏上。

2.如权利要求1所述的高速铁路边坡自动化监测系统，其特征在于，所述高速铁路的边坡于位移监测点的位置开设有测斜孔，所述测斜仪安装于所述测斜孔内。

3.如权利要求2所述的高速铁路边坡自动化监测系统，其特征在于，所述测斜孔的孔深为40m-50m。

4.如权利要求2所述的高速铁路边坡自动化监测系统，其特征在于，所述测斜孔内安装有三个测斜仪，且三个测斜仪的测角方向处于相同平面内。

5.如权利要求4所述的高速铁路边坡自动化监测系统，其特征在于，所述测斜仪为角位移传感器。

6.如权利要求1所述的高速铁路边坡自动化监测系统，其特征在于，所述雨量计为容栅式雨量计。

7.如权利要求1所述的高速铁路边坡自动化监测系统，其特征在于，所述北斗接收机为X300M接收机。