CN210865042U - 一种铁路隧道道床积水监测报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铁路隧道道床积水监测报警装置，由积水探测器、水位探测器、充电桩、滑轨、信号中转器，当积水探测器检测到道床上有积水时，将信息发送给水位探测器，由水位探测器前往检测到积水的积水探测器处进行图片采集，将采集的图片信息、积水探测器的编号信息、隧道的位置信息发送给信号中转器，由信号中转器将这些信息发送给铁路隧道管理中心进行确认，工作人员通过图像信息确认了该处确实有积水后，向信号中转器发送检测水位的指令，信号中转器将该指令发送给水位探测器，由水位探测器伸到积水探测器检测到积水处对该处的水位进行检测，水位探测器每检测完一次后自动前往充电桩处充电。

Description

一种铁路隧道道床积水监测报警装置

技术领域

本实用新型涉及隧道积水监测领域，尤其涉及一种铁路隧道道床积水监测报警装置。

背景技术

随着我国铁路的发展，安全运行成为了铁路运行的首要任务希望列车在运行的过程中不要出现一点点事故。然而我国是一个多山的国家，铁路建设的过程中避免不了修建隧道。隧道在长期运行过程中，由于施工不完善、洞外雨水、山洪的浸入的原因会导致隧道内聚集大量的水，加上排水沟受到泥沙堵塞时，导致隧道内的积水无法排出，使得隧道道床上积有大量的水，在列车的反复冲击下形成泥浆冒出，加快了基底局部掏空速度，基底掏空速度加快反过来又加快积水生产，形成了恶性循环，最终导致整体道床路基下沉，此外道床积水过多时会漫过轨枕，严重影响了列车运行的安全。

现有技术中，主要由工作人员沿线排查隧道内积水情况。但是列车在白天运行，夜间检修，所以大多数情况下需要工作人员夜间出行，增加了工作人员的劳动强度，而且隧道如此之多，有些隧道内没有积水也要排查，浪费人力资源。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种铁路隧道道床积水监测报警装置，在轨枕两旁的道床上均匀安装积水探测器来监测道床上是否有水存在，并将积水信息发送给水位探测器，水位探测器前往测试点进行图像采集，将图像发往铁路隧道管理中心，由工作人员向水位探测器返回测量指令，水位探测器接到该指令后将水位探测杆伸到该测试点处进行水位探测。工作人员通过远程操作即可完成对隧道道床积水的检测。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种铁路隧道道床积水监测报警装置是这样实现的：

一种铁路隧道道床积水监测报警装置，包括积水探测器、水位探测器、充电桩、滑轨、信号中转器，在轨枕两旁的道床上均匀安装多个积水探测器来实时监测道床上的积水情况，并对这些积水探测器进行编号，在隧道一侧二衬的拱腰处安装有滑轨，滑轨的一端设有充电桩，将信号中转器安装在隧道口顶端，当积水探测器检测到道床上有积水时，将信息发送给水位探测器，由水位探测器前往检测到积水的积水探测器处进行图片采集，将采集的图片信息、积水探测器的编号信息、隧道的位置信息发送给信号中转器，由信号中转器将这些信息发送给铁路隧道管理中心进行确认，工作人员通过图像信息确认了该处确实有积水后，向信号中转器发送检测水位的指令，信号中转器将该指令发送给水位探测器，由水位探测器伸到积水探测器检测到积水处对该处的水位进行检测，水位探测器每检测完一次后自动前往充电桩处充电。

本实用新型的积水探测器包括第一金属铝盒、指示灯、钢丝网、ZigBee终端节点、漏水槽、底座、第一控制电路板、第一压力传感器、雨水传感器，第一金属铝盒埋设在轨枕两旁的道床上，且顶部与道床平齐，第一金属铝盒顶部设有钢丝网，底部设有漏水槽，且在底部的四个角上设有底座，第一压力传感器、雨水传感器安装在第一金属铝盒中，且横跨在漏水槽上，道床上的流水穿过钢丝网流入第一金属铝盒中，并从漏水槽上流出到道床下方，当道床上积水后，流入第一金属铝盒中的水会浸泡着第一压力传感器和雨水传感器，由雨水传感器来检测第一金属铝盒是否有水，再由第一压力传感器来检测第一金属铝盒中水是否超过钢丝网，达到一个双重检测的效果，第一控制电路板和ZigBee终端节点安装在第一金属铝盒内侧壁上，且钢丝网上设有指示灯，第一控制电路板用于接收处理第一压力传感器和雨水传感器传来的信息，并根据第一压力传感器和雨水传感器检测到的信息来判断该处道床是否积水，当第一控制电路板接收到雨水传感器检测到有水的信息、第一压力传感器检测到第一金属铝盒中水量超出了第一金属铝盒的满载水量时，第一控制电路板便判断该处道床积水，并控制指示灯亮起，便于工作人员查看，此外控制ZigBee终端节点将该处道床积水的信息发送给水位探测器。

本实用新型的充电桩接入隧道用电的电缆上，用于为水位探测器充电，并给积水探测器、信号中转器供电，包括第二金属铝盒、插孔、电源降压模块，第二金属铝盒固定在滑轨的的一端，插孔镶嵌在第二金属铝盒的一侧，电源降压模块安装在第二金属铝盒中，电源降压模块将铁路隧道用电降压至5V、12V稳压电源，为积水探测器、信号中转器供电，并通过插孔向水位探测器充电。

本实用新型的水位探测器包括行走装置、步进电机、滑槽、旋转架、水位探测杆、旋转电机、摄像头，行走装置的一侧设有滑槽，行走装置的滑槽卡在滑轨上，在行走装置的驱动下带动着旋转架和水位探测杆移动，前往道床积水处进行图像采集和水位检测操作，步进电机安装在行走装置顶端，步进电机的旋转轴上安装有旋转架，旋转架的另一端安装有旋转电机，水位探测杆安装在旋转电机的旋转轴上，水位探测器不工作时，步进电机带动旋转架水平旋转到贴隧道二衬一侧，旋转电机旋转带动水位探测杆旋转到旋转架侧且平行与旋转架，摄像头安装在行走装置侧面，且与行走装置侧面成30度角，当行走装置接收到某处积水探测器的ZigBee终端节点传来的道床积水信息时，行走装置沿着滑轨前往道床积水处，接着由摄像头采集该处道床积水图像，并传输给行走装置，由行走装置将该图像信息传输给信号中转器，由信号中转器将这些信息发送给铁路隧道管理中心进行确认，工作人员通过图像信息确认了该处确实有积水后，向信号中转器发送检测水位的指令，信号中转器将该指令发送给行走装置，行走装置控制步进电机带动旋转架转动，将旋转电机移动至道床积水处上方，再控制旋转电机转动，将水位探测杆转至该处的积水探测器上方，使水位探测杆底端接触到钢丝网，通过水位探测杆来探测该处水位的深度，并将检测到的水深信息传输至行走装置，行走装置再上传至信号中转器，由信号中转器将这些信息发送给铁路隧道管理中心，由工作人员根据传来的道床积水信息安排相关工作人员前往处理。

本实用新型的行走装置包括插头、马达、超声波传感器、第三金属铝盒、蓄电池、第三控制电路板、ZigBee路由器、电机驱动板、第一尼龙脚轮、滑槽、第二尼龙脚轮，第三金属铝盒的一侧设有滑槽，便于卡在滑轨上行走，马达和超声波传感器镶嵌在第三金属铝盒的另一侧，马达、蓄电池、第三控制电路板、ZigBee路由器、电机驱动板、第一尼龙脚轮、第二尼龙脚轮均安装在第三金属铝盒内，且滑槽两侧设有两个相同的第一尼龙脚轮，用于辅助第三金属铝盒在滑轨上移动，第二尼龙脚轮安装在马达的旋转轴上，由第三控制电路板控制电机驱动板工作，电机驱动板再驱动马达转动，使第二尼龙脚轮在滑轨上转动，从而带着第三金属铝盒在滑轨上转动，超声波传感器用于检测第三金属铝盒与充电桩的距离，并将检测到的信息传输给第三控制电路板进行处理，当水位探测器前往充电桩充电时，超声波传感器不断地检测第三金属铝盒到充电桩的距离，当计算出第三金属铝盒与充电桩的距离接近0时，插头即插入充电桩的插孔中，经过充电桩处理后的电经过插头、插孔为蓄电池充电，由蓄电池为马达、超声波传感器、第三控制电路板、ZigBee路由器、电机驱动板供电，ZigBee路由器用于接收积水探测器的ZigBee终端节点传来的道床积水信息，并将该信息传输给第三控制电路板，第三控制电路板控制电机驱动板工作，电机驱动板驱动马达转动，将第三金属铝盒带至道床积水处，接着由摄像头采集该处道床积水图像，并传输给第三控制电路板，第三控制电路板再控制ZigBee路由器将该图像信息发送至信号中转器，信号中转器再该信息发送给铁路隧道管理中心进行确认，工作人员通过图像信息确认了该处确实有积水后，向信号中转器发送检测水位的指令，信号中转器再把指令发送给ZigBee路由器，ZigBee路由传输给第三控制电路板，第三控制电路板控制电机驱动板工作，电机驱动板再驱动步进电机、旋转电机工作，使水位探测杆伸到道床积水处进行水深探测。

本实用新型的滑槽设置成“凸”字型，便于滑槽卡在滑轨上移动，且第一尼龙脚轮、第二尼龙脚轮的一部分伸出了滑槽侧壁，使第一尼龙脚轮、第二尼龙脚轮与滑轨接触，由第二尼龙脚轮在滑轨上产生的摩擦带动第三金属铝盒在滑轨上移动。

本实用新型的滑轨包括轨身、螺栓、轨底，由螺栓将轨底固定在隧道一侧二衬的拱腰处，滑槽夹着轨身运行。

本实用新型的旋转架包括金属杆、第一内齿圈，金属杆的一端设有第一内齿圈，步进电机的旋转轴上设有第一直齿轮，旋转架中的第一内齿圈与步进电机上的第一直齿轮进行齿合，步进电机旋转时，它的旋转轴带动第一直齿轮转动，第一直齿轮为第一内齿圈传动，进而使金属杆转动。

本实用新型的旋转电机的旋转轴上设有第二直齿轮，旋转电机的旋转轴转动时，带动着第二直齿轮转动，进而带动着水位探测杆转动。

本实用新型的水位探测杆包括第二内齿圈、塑料杆、第一铜片、第二铜片、第二压力传感器，塑料杆上方嵌入第二内齿圈，第二内齿圈与第二直齿轮齿合，由旋转电机转动，使旋转电机的旋转轴带动第二直齿轮转动，第二直齿轮为第二内齿圈传动，进而带动塑料杆转动，塑料杆内壁两侧分别设有第一铜片和第二铜片，进入塑料杆中的水在第一铜片和第二铜片之间充当了电容介质，使得装有水的塑料杆变成了一个电容，第一铜片和第二铜片即为该电容的两个电极，通过检测该电容的变化，并将检测到的变化信息传输给第三控制电路板进行处理，即可得知塑料杆内水量的多少，从而确定该处道床积水深度，第二压力传感器安装在塑料杆的底部，用于检测塑料杆是否与积水探测器的钢丝网接触，便于更准确的测量道床积水深度。

本实用新型的塑料杆采用方形塑料杆，塑料杆内壁两侧分别设有第一铜片和第二铜片，另外两侧设有百叶窗，使道床上的积水进入塑料杆中，便于测量水深。

本实用新型的信号中转器包括塑料盒、第二控制电路板、北斗导航模块、GPRS模块、ZigBee协调器，第二控制电路板、北斗导航模块、GPRS模块、ZigBee协调器均安装在塑料盒内，由ZigBee协调器接收ZigBee路由器传来的信息，并将该信息发送给第二控制电路板，此外北斗导航模块将该隧道所在位置信息发送给第二控制电路板，第二控制电路板整合了ZigBee协调器接传来的信息和北斗导航模块传来的信息后，控制GPRS模块将该信息发送给铁路隧道管理中心，由工作人员根据传来的信息进行确认，并向GPRS模块发送操作指令，GPRS模块将该指令信息传输给第二控制电路板，第二控制电路板控制ZigBee协调器将传来的信息发送给ZigBee路由器，ZigBee路由器再发送给第三控制电路板，由第三控制电路板根据指令信息完成相应的操作。

由于本实用新型采用在轨枕两旁的道床上均匀安装积水探测器来监测道床上是否有水存在，并将积水信息发送给水位探测器，水位探测器前往测试点进行图像采集，将图像发往铁路隧道管理中心，由工作人员向水位探测器返回测量指令，水位探测器接到该指令后将水位探测杆伸到该测试点处进行水位探测。工作人员通过远程操作即可完成对隧道道床积水的检测的结构，从而可以得到以下有益效果：

无需工作人员前往隧道现场逐个排查即可得知该隧道道床积水情况，降低了工作人员的劳动强度。

附图说明

图1为本实用新型一种铁路隧道道床积水监测报警装置的安装结构示意图；

图2为本实用新型一种铁路隧道道床积水监测报警装置的积水探测器的结构示意图；

图3为本实用新型一种铁路隧道道床积水监测报警装置的充电桩的结构示意图；

图4为本实用新型一种铁路隧道道床积水监测报警装置的水位探测器的结构示意图；

图5为本实用新型一种铁路隧道道床积水监测报警装置的行走装置的结构示意图；

图6为本实用新型一种铁路隧道道床积水监测报警装置的滑槽的结构剖面图；

图7为本实用新型一种铁路隧道道床积水监测报警装置的滑轨的结构剖面图；

图8为本实用新型一种铁路隧道道床积水监测报警装置的旋转架的结构示意图；

图9为本实用新型一种铁路隧道道床积水监测报警装置的水位探测杆的结构示意图；

图10为本实用新型一种铁路隧道道床积水监测报警装置的信号中转器的结构示意图；

图11为本实用新型一种铁路隧道道床积水监测报警装置的工作原理图。

主要元件符号说明。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。

请参阅图1至图11所示为本实用新型中的一种铁路隧道道床积水监测报警装置，包括积水探测器1、水位探测器2、充电桩3、滑轨4、信号中转器5，

如图1所示，所述的在轨枕两旁的道床上均匀安装多个积水探测器1来实时监测道床上的积水情况，并对这些积水探测器1进行编号，在隧道一侧二衬的拱腰处安装有滑轨4，滑轨4的一端设有充电桩3，将信号中转器5安装在隧道口顶端，当积水探测器1检测到道床上有积水时，将信息发送给水位探测器2，由水位探测器2前往检测到积水的积水探测器1处进行图片采集，将采集的图片信息、积水探测器1的编号信息、隧道的位置信息发送给信号中转器5，由信号中转器5将这些信息发送给铁路隧道管理中心进行确认，工作人员通过图像信息确认了该处确实有积水后，向信号中转器5发送检测水位的指令，信号中转器5将该指令发送给水位探测器2，由水位探测器2伸到积水探测器1检测到积水处对该处的水位进行检测，水位探测器2将该处的水位信息及积水探测器1编号信息发送至信号中转器5，由信号中转器5将这些信息发送给铁路隧道管理中心，由工作人员根据传来的道床积水信息安排相关工作人员前往处理，其中水位探测器2每检测完一次后自动前往充电桩3处充电。

所述的积水探测器1具有编号的目的是为了让水位探测器2根据检测到道床积水的积水探测器1所在位置进行移动，使水位探测器2能准确的采集该处积水信息，便于工作人员远程确认后再控制水位探测器2进行水位探测。

如图2所示，所述的积水探测器1包括第一金属铝盒6、指示灯7、钢丝网8、ZigBee终端节点9、漏水槽10、底座11、第一控制电路板12、第一压力传感器13、雨水传感器14，第一金属铝盒6埋设在轨枕两旁的道床上，且顶部与道床平齐，第一金属铝盒6顶部设有钢丝网8，底部设有漏水槽10，且在底部的四个角上设有底座11，第一压力传感器13、雨水传感器14安装在第一金属铝盒6中，且横跨在漏水槽10上，道床上的流水穿过钢丝网8流入第一金属铝盒6中，并从漏水槽10上流出到道床下方，当道床上积水后，流入第一金属铝盒6中的水会浸泡着第一压力传感器13和雨水传感器14，由雨水传感器14来检测第一金属铝盒6是否有水，再由第一压力传感器13来检测第一金属铝盒6中水是否超过钢丝网8，达到一个双重检测的效果，第一控制电路板12和ZigBee终端节点9安装在第一金属铝盒6内侧壁上，且钢丝网8上设有指示灯7，第一控制电路板12用于接收处理第一压力传感器13和雨水传感器14传来的信息，并根据第一压力传感器13和雨水传感器14检测到的信息来判断该处道床是否积水，当第一控制电路板12接收到雨水传感器14检测到有水的信息、第一压力传感器13检测到第一金属铝盒6中水量超出了第一金属铝盒6的满载水量时，第一控制电路板12便判断该处道床积水，并控制指示灯7亮起，便于工作人员查看，此外控制ZigBee终端节点9将该处道床积水的信息发送给水位探测器2。

如图3所示，所述的充电桩3接入隧道用电的电缆上，用于为水位探测器2充电，并给积水探测器1、信号中转器5供电，包括第二金属铝盒15、插孔16、电源降压模块17，第二金属铝盒15固定在滑轨4的的一端，插孔16镶嵌在第二金属铝盒15的一侧，电源降压模块17安装在第二金属铝盒15中，电源降压模块17将铁路隧道用电降压至5V、12V稳压电源，其中5V稳压电源为积水探测器1、信号中转器5供电，12V稳压电源通过插孔16向水位探测器2充电。

所述的积水进入第一金属铝盒6中后，雨水传感器14检测到是水流入到第一金属铝盒6中，并将有水的信号传输给第一控制电路板12，接着再通过第一压力传感器13检测第一金属铝盒6中的水量，即进入第一金属铝盒6中的水在第一压力传感器13上形成一个水压，第一压力传感器13将该水压信号转换成电信号传输至第一控制电路板12进行处理，根据该电信号计算出第一金属铝盒6中积水量，当第一金属铝盒6中积水量超出钢丝网8时，第一控制电路板12便判断该处道床积水，并控制指示灯7亮起，以提示检修人员该处道床积水的信息，同时控制ZigBee终端节点9向水位探测器2发送该处道床积水信息，水位探测器2即前往该处进行图像采集，并将采集到的图像信息传输给信号中转器5，信号中转器5再传输给铁路隧道管理中心进行确认。

如图4所示，所述的水位探测器2包括行走装置18、步进电机19、滑槽20、旋转架21、水位探测杆22、旋转电机23、摄像头24，行走装置18的一侧设有滑槽20，行走装置18的滑槽20卡在滑轨4上，在行走装置18的驱动下带动着旋转架21和水位探测杆22移动，前往道床积水处进行图像采集和水位检测操作，步进电机19安装在行走装置18顶端，步进电机19的旋转轴上安装有旋转架21，旋转架21的另一端安装有旋转电机23，水位探测杆22安装在旋转电机23的旋转轴上，水位探测器2不工作时，步进电机19带动旋转架21水平旋转到贴隧道二衬一侧，旋转电机23旋转带动水位探测杆22旋转到旋转架21侧且平行与旋转架21，摄像头24安装在行走装置18侧面，且与行走装置18侧面成30度角，当行走装置18接收到某处积水探测器1的ZigBee终端节点9传来的道床积水信息时，行走装置18沿着滑轨4前往道床积水处，接着由摄像头24采集该处道床积水图像，并传输给行走装置18，由行走装置18将该图像信息传输给信号中转器5，由信号中转器5将这些信息发送给铁路隧道管理中心进行确认，工作人员通过图像信息确认了该处确实有积水后，向信号中转器5发送检测水位的指令，信号中转器5将该指令发送给行走装置18，行走装置18控制步进电机19带动旋转架21转动，将旋转电机23移动至道床积水处上方，再控制旋转电机23转动，将水位探测杆22转至该处的积水探测器1上方，使水位探测杆22底端接触到钢丝网8，通过水位探测杆22来探测该处水位的深度，并将检测到的水深信息传输至行走装置18，行走装置18再上传至信号中转器5，由信号中转器5将这些信息发送给铁路隧道管理中心，由工作人员根据传来的道床积水信息安排相关工作人员前往处理。

如图5所示，所述的行走装置18包括插头25、马达26、超声波传感器27、第三金属铝盒28、蓄电池29、第三控制电路板30、ZigBee路由器31、电机驱动板32、第一尼龙脚轮33、滑槽20、第二尼龙脚轮34，第三金属铝盒28的一侧设有滑槽20，便于卡在滑轨4上行走，马达26和超声波传感器27镶嵌在第三金属铝盒28的另一侧，马达26、蓄电池29、第三控制电路板30、ZigBee路由器31、电机驱动板32、第一尼龙脚轮33、第二尼龙脚轮34均安装在第三金属铝盒28内，且滑槽20两侧设有两个相同的第一尼龙脚轮33，用于辅助第三金属铝盒28在滑轨4上移动，第二尼龙脚轮34安装在马达26的旋转轴上，由第三控制电路板30控制电机驱动板32工作，电机驱动板32再驱动马达26转动，使第二尼龙脚轮34在滑轨4上转动，从而带着第三金属铝盒28在滑轨4上转动，超声波传感器27用于检测第三金属铝盒28与充电桩3的距离，并将检测到的信息传输给第三控制电路板30进行处理，当水位探测器2前往充电桩3充电时，超声波传感器27不断地检测第三金属铝盒28到充电桩3的距离，当计算出第三金属铝盒28与充电桩3的距离接近0时，插头25即插入充电桩3的插孔16中，经过充电桩3处理后的电经过插头25、插孔16为蓄电池29充电，由蓄电池29为马达26、超声波传感器27、第三控制电路板30、ZigBee路由器31、电机驱动板32供电，由于行走装置18工作时需要沿着滑轨4运行，所以采用蓄电池29充放电来为行走装置18提供电能更便于行走装置18工作，ZigBee路由器31用于接收积水探测器1的ZigBee终端节点9传来的道床积水信息，并将该信息传输给第三控制电路板30，第三控制电路板30控制电机驱动板32工作，电机驱动板32驱动马达26转动，将第三金属铝盒28带至道床积水处，接着由摄像头24采集该处道床积水图像，并传输给第三控制电路板30，第三控制电路板30再控制ZigBee路由器31将该图像信息发送至信号中转器5，信号中转器5再该信息发送给铁路隧道管理中心进行确认，工作人员通过图像信息确认了该处确实有积水后，向信号中转器5发送检测水位的指令，信号中转器5再把指令发送给ZigBee路由器31，ZigBee路由传输给第三控制电路板30，第三控制电路板30控制电机驱动板32工作，电机驱动板32再驱动步进电机19、旋转电机23工作，使水位探测杆22伸到道床积水处进行水深探测。

如图6所示，所述的滑槽20设置成“凸”字型，便于滑槽20卡在滑轨4上移动，且第一尼龙脚轮33、第二尼龙脚轮34的一部分伸出了滑槽20侧壁，使第一尼龙脚轮33、第二尼龙脚轮34与滑轨4接触，由第二尼龙脚轮34在滑轨4上产生的摩擦带动第三金属铝盒28在滑轨4上移动。

如图7所示，所述的滑轨4包括轨身35、螺栓36、轨底37，由螺栓36将轨底37固定在隧道一侧二衬的拱腰处，滑槽20夹着轨身35运行。

如图8所示，所述的旋转架21包括金属杆38、第一内齿圈39，金属杆38的一端设有第一内齿圈39，步进电机19的旋转轴上设有第一直齿轮40，旋转架21中的第一内齿圈39与步进电机19上的第一直齿轮40进行齿合，步进电机19旋转时，它的旋转轴带动第一直齿轮40转动，第一直齿轮40为第一内齿圈39传动，进而使金属杆38转动。

如图8所示，所述的旋转电机23的旋转轴上设有第二直齿轮41，旋转电机23的旋转轴转动时，带动着第二直齿轮41转动，进而带动着水位探测杆22转动。

如图9所示，所述的水位探测杆22包括第二内齿圈42、塑料杆43、第一铜片44、第二铜片45、第二压力传感器46，塑料杆43上方嵌入第二内齿圈42，第二内齿圈42与第二直齿轮41齿合，由旋转电机23转动，使旋转电机23的旋转轴带动第二直齿轮41转动，第二直齿轮41为第二内齿圈42传动，进而带动塑料杆43转动，塑料杆43内壁两侧分别设有第一铜片44和第二铜片45，进入塑料杆43中的水在第一铜片44和第二铜片45之间充当了电容介质，使得装有水的塑料杆43变成了一个电容，第一铜片44和第二铜片45即为该电容的两个电极，通过检测该电容的变化，并将检测到的变化信息传输给第三控制电路板30进行处理，即可得知塑料杆43内水量的多少，从而确定该处道床积水深度，第二压力传感器46安装在塑料杆43的底部，用于检测塑料杆43是否与积水探测器1的钢丝网8接触，便于更准确的测量道床积水深度。

所述的第三控制电路板30根据第二压力传感器46检测到的压力信息来判断塑料杆43是否与钢丝网8接触。

所述的塑料杆43采用方形塑料杆43，塑料杆43内壁两侧分别设有第一铜片44和第二铜片45，另外两侧设有百叶窗，使道床上的积水进入塑料杆43中，便于测量水深。

如图10所示，所述的信号中转器5包括塑料盒47、第二控制电路板48、北斗导航模块49、GPRS模块50、ZigBee协调器51，第二控制电路板48、北斗导航模块49、GPRS模块50、ZigBee协调器51均安装在塑料盒47内，由ZigBee协调器51接收ZigBee路由器31传来的信息，并将该信息发送给第二控制电路板48，此外北斗导航模块49将该隧道所在位置信息发送给第二控制电路板48，第二控制电路板48整合了ZigBee协调器51接传来的信息和北斗导航模块49传来的信息后，控制GPRS模块50将该信息发送给铁路隧道管理中心，由工作人员根据传来的信息进行确认，并向GPRS模块50发送操作指令，GPRS模块50将该指令信息传输给第二控制电路板48，第二控制电路板48控制ZigBee协调器51将传来的信息发送给ZigBee路由器31，ZigBee路由器31再发送给第三控制电路板30，由第三控制电路板30根据指令信息完成相应的操作。

本实用新型的工作原理与工作过程如下：

如图11所示，当道床上积水后，流入第一金属铝盒6中的水会浸泡着第一压力传感器13和雨水传感器14，由雨水传感器14来检测第一金属铝盒6是否有水，再由第一压力传感器13来检测第一金属铝盒6中水是否超过钢丝网8，第一控制电路板12接收处理第一压力传感器13和雨水传感器14传来的信息，并根据第一压力传感器13和雨水传感器14检测到的信息来判断该处道床是否积水，当第一控制电路板12接收到雨水传感器14检测到有水的信息、第一压力传感器13检测到第一金属铝盒6中水量超出了第一金属铝盒6的满载水量时，第一控制电路板12便判断该处道床积水，并控制指示灯7亮起，此外控制ZigBee终端节点9将该处道床积水的信息发送给水位探测器2的ZigBee路由器31，ZigBee路由器31将该信息传输给第三控制电路板30，第三控制电路板30控制电机驱动板32工作，电机驱动板32驱动马达26转动，将第三金属铝盒28带至道床积水处，接着由摄像头24采集该处道床积水图像，并传输给第三控制电路板30，第三控制电路板30再控制ZigBee路由器31将该图像信息发送至信号中转器5的ZigBee协调器51，ZigBee协调器51将该图像信息发送给第二控制电路板48，此外北斗导航模块49将该隧道所在位置信息发送给第二控制电路板48，第二控制电路板48整合了ZigBee协调器51接传来的信息和北斗导航模块49传来的信息后，控制GPRS模块50将该信息发送给铁路隧道管理中心，由工作人员根据传来的信息进行确认，工作人员通过图像信息确认了该处确实有积水后，向GPRS模块50发送检测水位的指令，GPRS模块50将该信息传输给第二控制电路板48，由第二控制电路板48控制ZigBee路由器31将该指令信息发送给ZigBee路由器31，ZigBee路由器31再发送给第三控制电路板30，第三控制电路板30根据指令信息控制步进电机19带动旋转架21转动，将旋转电机23移动至道床积水处上方，再控制旋转电机23转动，将水位探测杆22转至该处的积水探测器1上方，使水位探测杆22底端接触到钢丝网8，由第三控制电路板30根据第二压力传感器46检测到的压力信息来判断塑料杆43是否与钢丝网8接触，通过水位探测杆22来探测该处水位的深度，并将检测到的水深信息传输至第三控制电路板30，第三控制电路板30控制ZigBee路由器31将检测到的水位信息和该处的积水探测器1编号信息发送至ZigBee协调器51，ZigBee协调器51将该信息发送给第二控制电路板48，第二控制电路板48控制GPRS模块50将该信息发送给铁路隧道管理中心，由工作人员根据传来的道床积水信息安排相关工作人员前往处理。

Claims (8)

1.一种铁路隧道道床积水监测报警装置，其特征在于：包括积水探测器、水位探测器、充电桩、滑轨、信号中转器，所述积水探测器安均匀安装在轨枕两旁的道床上；所述积水探测器包括第一金属铝盒、指示灯、钢丝网、ZigBee终端节点、漏水槽、底座、第一控制电路板、第一压力传感器、雨水传感器，第一金属铝盒埋设在轨枕两旁的道床上，且顶部与道床平齐，第一金属铝盒顶部设有钢丝网，底部设有漏水槽，且在底部的四个角上设有底座，第一压力传感器、雨水传感器安装在第一金属铝盒中，且横跨在漏水槽上，道床上的流水穿过钢丝网流入第一金属铝盒中，并从漏水槽上流出到道床下方，当道床上积水后，流入第一金属铝盒中的水会浸泡着第一压力传感器和雨水传感器，由雨水传感器来检测第一金属铝盒是否有水，再由第一压力传感器来检测第一金属铝盒中水是否超过钢丝网，第一控制电路板和ZigBee终端节点安装在第一金属铝盒内侧壁上，且钢丝网上设有指示灯，第一控制电路板用于接收处理第一压力传感器和雨水传感器传来的信息，并根据第一压力传感器和雨水传感器检测到的信息来判断该处道床是否积水，当第一控制电路板接收到雨水传感器检测到有水的信息、第一压力传感器检测到第一金属铝盒中水量超出了第一金属铝盒的满载水量时，第一控制电路板便判断该处道床积水，并控制指示灯亮起，此外控制ZigBee终端节点将该处道床积水的信息发送给水位探测器。

2.根据权利要求1所述的铁路隧道道床积水监测报警装置，其特征在于：所述充电桩接入隧道用电的电缆上，用于为水位探测器充电，并给积水探测器、信号中转器供电，包括第二金属铝盒、插孔、电源降压模块，第二金属铝盒固定在滑轨的一端，插孔镶嵌在第二金属铝盒的一侧，电源降压模块安装在第二金属铝盒中，电源降压模块将铁路隧道用电降压至5V、12V稳压电源，为积水探测器、信号中转器供电，并通过插孔向水位探测器充电。

3.根据权利要求1所述的铁路隧道道床积水监测报警装置，其特征在于：所述水位探测器包括行走装置、步进电机、滑槽、旋转架、水位探测杆、旋转电机、摄像头，行走装置的一侧设有滑槽，行走装置的滑槽卡在滑轨上，在行走装置的驱动下带动着旋转架和水位探测杆移动，前往道床积水处进行图像采集和水位检测操作，步进电机安装在行走装置顶端，步进电机的旋转轴上安装有旋转架，旋转架的另一端安装有旋转电机，水位探测杆安装在旋转电机的旋转轴上，水位探测器不工作时，步进电机带动旋转架水平旋转到贴隧道二衬一侧，旋转电机旋转带动水位探测杆旋转到旋转架侧且平行与旋转架，摄像头安装在行走装置侧面，且与行走装置侧面成30度角。

4.根据权利要求3所述的铁路隧道道床积水监测报警装置，其特征在于：所述行走装置包括插头、马达、超声波传感器、第三金属铝盒、蓄电池、第三控制电路板、ZigBee路由器、电机驱动板、第一尼龙脚轮、滑槽、第二尼龙脚轮，第三金属铝盒的一侧设有滑槽，便于卡在滑轨上行走，马达和超声波传感器镶嵌在第三金属铝盒的另一侧，马达、蓄电池、第三控制电路板、ZigBee路由器、电机驱动板、第一尼龙脚轮、第二尼龙脚轮均安装在第三金属铝盒内，且滑槽两侧设有两个相同的第一尼龙脚轮，用于辅助第三金属铝盒在滑轨上移动，第二尼龙脚轮安装在马达的旋转轴上，由第三控制电路板控制电机驱动板工作，电机驱动板再驱动马达转动，使第二尼龙脚轮在滑轨上转动，从而带着第三金属铝盒在滑轨上转动，超声波传感器用于检测第三金属铝盒与充电桩的距离，并将检测到的信息传输给第三控制电路板进行处理，当水位探测器前往充电桩充电时，超声波传感器不断地检测第三金属铝盒到充电桩的距离，当计算出第三金属铝盒与充电桩的距离接近0时，插头即插入充电桩的插孔中，经过充电桩处理后的电经过插头、插孔为蓄电池充电，由蓄电池为马达、超声波传感器、第三控制电路板、ZigBee路由器、电机驱动板供电。

5.根据权利要求3所述的铁路隧道道床积水监测报警装置，其特征在于：所述滑槽设置成“凸”字型，便于滑槽卡在滑轨上移动，且第一尼龙脚轮、第二尼龙脚轮的一部分伸出了滑槽侧壁，使第一尼龙脚轮、第二尼龙脚轮与滑轨接触，由第二尼龙脚轮在滑轨上产生的摩擦带动第三金属铝盒在滑轨上移动。

6.根据权利要求3所述的铁路隧道道床积水监测报警装置，其特征在于：所述旋转架包括金属杆、第一内齿圈，金属杆的一端设有第一内齿圈，步进电机的旋转轴上设有第一直齿轮，旋转架中的第一内齿圈与步进电机上的第一直齿轮进行齿合，步进电机旋转时，它的旋转轴带动第一直齿轮转动，第一直齿轮为第一内齿圈传动，进而使金属杆转动。

7.根据权利要求3所述的铁路隧道道床积水监测报警装置，其特征在于：所述水位探测杆包括第二内齿圈、塑料杆、第一铜片、第二铜片、第二压力传感器，塑料杆上方嵌入第二内齿圈，第二内齿圈与第二直齿轮齿合，由旋转电机转动，使旋转电机的旋转轴带动第二直齿轮转动，第二直齿轮为第二内齿圈传动，进而带动塑料杆转动，塑料杆内壁两侧分别设有第一铜片和第二铜片，进入塑料杆中的水在第一铜片和第二铜片之间充当了电容介质，使得装有水的塑料杆变成了一个电容，第一铜片和第二铜片即为该电容的两个电极，通过检测该电容的变化，并将检测到的变化信息传输给第三控制电路板进行处理，即可得知塑料杆内水量的多少，从而确定该处道床积水深度，第二压力传感器安装在塑料杆的底部，用于检测塑料杆是否与积水探测器的钢丝网接触，便于更准确的测量道床积水深度。

8.根据权利要求1所述的铁路隧道道床积水监测报警装置，其特征在于：所述信号中转器包括塑料盒、第二控制电路板、北斗导航模块、GPRS模块、ZigBee协调器，第二控制电路板、北斗导航模块、GPRS模块、ZigBee协调器均安装在塑料盒内。

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