一种高铁路基智能监测系统

    专利查询2026-06-12  2


    本技术涉及高速铁路,特别涉及一种高铁路基智能监测系统。


    背景技术:

    1、高速铁路作为国民经济的重要组成部分,对于快速、高精度地实时监测路基沉降变形具有重要意义。传统的检测方法如全站仪、激光测距机和液体沉降系统,虽然在施工阶段能够进行观测,但由于需要人工操作且效率低下,无法实现全天候、全自动的实时监测。而高速铁路的安全、高效运营对于我国经济、政治、文化等各个领域具有重要作用。为保证高铁运行安全,广大科研工作者对高铁沉降的全天候、高精度、智能监测进行了大量的研究:

    2、专利《一种自适应扫描路基沉降远程监测系统与方法》,公开号cn101709968a,采用光学系统来实现沉降监测。其主要缺点是:激光受雨雾、灰尘等环境影响较大,且该装置含机械运动部件,可靠性不高,难以实现长期、稳定、全天候工作。

    3、专利《一种多点激光位移监测装置、系统以及方法》,公开号cn115289981a。该实用新型中使用激光测距机、振镜电机和伺服控制模块实现了同时对多个物体进行监测。主要缺点在于由于激光测距受环境因素影响较大,尤其是大气湿度,因此该装置适用场景有限,更多是适用于室内模型试验等环境条件较好的情况,在环境条件变化较大的地区应用受限。

    4、专利《一种高铁路基沉降的实时监测系统》,公开号cn103884317a。该专利中使用微波雷达来实现沉降的监测。相较于光学系统监测和液体方法监测,其主要优点有微波雷达可以实现无人条件下对等多个测点进行高精度的持续性监测,具有较好的应用潜力。缺点在于没有后续对监测数据的处理,同时无法保障数据的存储安全和对数据的充分利用。此外,对于高铁的安全运营而言,监测仅仅只是被动的,应该充分利用数据以及人工智能来进行大模型构建从而实现时序预测,从而提升高铁运营的安全性。


    技术实现思路

    1、本实用新型的目的在于提供一种高铁路基智能监测系统,以解决上述现有技术存在的问题。

    2、为了达到上述目的,本实用新型提供一种高铁路基智能监测系统,其采用的技术方案如下:

    3、一种高铁路基智能监测系统,包括:

    4、毫米波雷达收发机;

    5、角反射器,所述角反射器与所述毫米波雷达收发机信号连接;

    6、沉降板;

    7、金属杆件,所述金属杆件设置于所述沉降板,所述金属杆件上设置有所述角反射器;

    8、集成一体式气象站,所述集成一体式气象站的信号输出端连接所述毫米波雷达收发机的信号输入端;

    9、信号基站,所述毫米波雷达收发机的信号输出端连接所述信号基站的信号输入端;

    10、云数据平台,所述信号基站的信号输出端连接所述云数据平台的信号输入端。

    11、进一步地,所述集成一体式气象站包括支撑主体,所述支撑主体由支承连接件固定支撑,所述支撑主体上设置有温度传感模块、声压传感器模块、大气湿度测量模块、全角度风向传感模块、超声波风速传感器模块以及通信模块,所述温度传感模块、声压传感器模块、大气湿度测量模块、全角度风向传感模块、超声波风速传感器模块的信号输出端均与所述通信模块的信号输入端连接,所述通信模块的信号输出端连接所述毫米波雷达收发机的信号输入端。

    12、进一步地,所述毫米波雷达收发机包括芯片、调制器、功率放大器、发射模块、接收模块以及通信接口,所述芯片的信号输出端依次连接调制器、功率放大器以及发射模块,所述接收模块的信号输出端连接所述芯片的信号输入端,所述芯片的信号输出端连接所述通信接口的信号输入端。

    13、进一步地,所述芯片为mmic芯片。

    14、进一步地,所述沉降板上连接有三个所述金属杆件,每个金属杆件上设置有一个所述角反射器。

    15、进一步地,所述沉降板设置为多个,分别设置在地基顶部、路床中部、轨道旁侧、断面中点处。

    16、进一步地,所述毫米波雷达设置于等径环形混凝土杆的上端。

    17、进一步地,所述等径环形混凝土杆设置于待监测沉降量的铁路断面路基旁。

    18、进一步地,所述等径环形混凝土杆的高度为6~8m。

    19、进一步地,还包括混凝土底座,所述混凝土底座的上端设置永久控制点。该永久控制点的设置请参照《工程测量通用规范》gb 55018-2021中相关规定进行设置。

    20、本实用新型的有益效果是:本实用新型结合毫米波雷达、沉降板、角反射器、北斗高精度rtk测量仪、超声波集成一体式气象站和网络信号基站,实现了高铁路基沉降量的高精度、全天候、实时监测。采用北斗rtk高精度测量仪为控制点加密,建造永久控制点,精度达到毫米级。在缺乏其他数据时,可通过这些加密控制点对监测数据进行修正,降低监测系统的经济成本。关键的高铁路线监测节段采用超声波集成一体式气象站测量多项数据,如雨量、温度、风速、湿度、风向、噪声和大气压力,以进行数据修正和分析。本实用新型是一种非接触、带有综合环境补偿算法、可远程自动读取的路基沉降监测系统,特别适用于复杂地形、恶劣环境条件下的路基沉降监测。



    技术特征:

    1.一种高铁路基智能监测系统,其特征在于:包括:

    2.根据权利要求1所述的高铁路基智能监测系统,其特征在于,所述集成一体式气象站包括支撑主体,所述支撑主体由支承连接件固定支撑,所述支撑主体上设置有温度传感模块、声压传感器模块、大气湿度测量模块、全角度风向传感模块、超声波风速传感器模块以及通信模块,所述温度传感模块、声压传感器模块、大气湿度测量模块、全角度风向传感模块、超声波风速传感器模块的信号输出端均与所述通信模块的信号输入端连接,所述通信模块的信号输出端连接所述毫米波雷达收发机的信号输入端。

    3.根据权利要求1所述的高铁路基智能监测系统,其特征在于,所述毫米波雷达收发机包括芯片、调制器、功率放大器、发射模块、接收模块以及通信接口,所述芯片的信号输出端依次连接调制器、功率放大器以及发射模块,所述接收模块的信号输出端连接所述芯片的信号输入端,所述芯片的信号输出端连接所述通信接口的信号输入端。

    4.根据权利要求3所述的高铁路基智能监测系统,其特征在于,所述芯片为mmic芯片。

    5.根据权利要求1所述的高铁路基智能监测系统,其特征在于,所述沉降板上连接有三个所述金属杆件,每个金属杆件上设置有一个所述角反射器。

    6.根据权利要求1所述的高铁路基智能监测系统,其特征在于,所述沉降板设置为多个,分别设置在地基顶部、路床中部、轨道旁侧、断面中点处。

    7.根据权利要求1所述的高铁路基智能监测系统,其特征在于,所述毫米波雷达设置于等径环形混凝土杆的上端。

    8.根据权利要求7所述的高铁路基智能监测系统,其特征在于,所述等径环形混凝土杆设置于待监测沉降量的铁路断面路基旁。

    9.根据权利要求7所述的高铁路基智能监测系统,其特征在于,所述等径环形混凝土杆的高度为6~8m。

    10.根据权利要求1所述的高铁路基智能监测系统,其特征在于,还包括混凝土底座,所述混凝土底座的上端设置永久控制点。


    技术总结
    本技术公开一种高铁路基智能监测系统,包括:毫米波雷达收发机;角反射器,所述角反射器与所述毫米波雷达收发机信号连接;沉降板;金属杆件,所述金属杆件设置于所述沉降板,所述金属杆件上设置有所述角反射器;集成一体式气象站,所述集成一体式气象站的信号输出端连接所述毫米波雷达收发机的信号输入端;信号基站,所述毫米波雷达收发机的信号输出端连接所述信号基站的信号输入端;云数据平台,所述信号基站的信号输出端连接所述云数据平台的信号输入端。本技术是一种非接触、带有综合环境补偿算法、可远程自动读取的路基沉降监测系统,特别适用于复杂地形、恶劣环境条件下的路基沉降监测。

    技术研发人员:翁效林,王春力,郭帅杰,闫穆涵,李泽杰
    受保护的技术使用者:长安大学
    技术研发日:20240419
    技术公布日:2024/11/26
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