[发明专利]路基沉降远程自动监测系统及其监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及路基沉降监测系统，特别涉及一种本地无需电能供应、不受电磁干扰、可远程自动读取的路基沉降监测系统，可应用于所有路基沉降监测领域，尤其适用于地形复杂、自然环境恶劣的路基沉降监测领域。

背景技术

铁路、公路等路基的铺设和后期运营过程中，都会发生沉降，对路基沉降的监测，证路基施工质量和长期安全运营的重要保证。而我国目前对路基沉降的监测，仍是以落后的人工巡检方式为主，辅助部分基于电子元器件组成的沉降观测仪器，这些传统的监测仪器有电磁式沉降仪、干簧管式沉降仪、横臂式沉降仪、水杯式沉降仪及沉降板等，都需要专门的技术人员在现场进行包括读数在内的监测管理。

上述监测仪器在使用过程中暴露的的问题有：(1)人工操作，自动化程度不高，监测人员的工作强度较大，特别在野外监测时，人力物力消耗更大；(2)人为因素干扰大，监测数据的可靠性难保证；(3)需要本地供电，在监测地点附件需要有电源供应，这在西南山区等偏僻地区往往难以实现；(4)无法实现实时监测，测量数据数量少，密度低；(5)易受雷电、静电等电磁干扰。因此，随着我国交通的，尤其是高速铁路的发展，对，工程方面提出对软土地基的监测要求越来越多，监测对象也越来越广泛。特别是不能实时自动监测，操作也不够方便，已不能适应我国高等级建设项目的发展需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种本地无需电能供应、不受电磁干扰、可远程自动读取的路基沉降远程自动监测系统及其监测方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

路基沉降远程自动监测系统，其包括：

监测终端，负责对进入的光信号进行光电转化、信号采集、信息分析处理、以及显示、定位和报警；

光纤传感终端，负责将路基沉降的位移量转换为沿光纤传输的光学编码；

传输光缆，负责监测终端、光纤传感终端光信号的传输；

所述传输光缆与所述光纤传感终端和监测终端相连接；

所述光纤传感终端包括光分路器、光纤位移编码装置、外壳和传动装置；所述光分路器、光纤位移编码装置和传动装置安置在所述外壳内，所述光分路器与所述光纤位移编码装置相连接。

本发明的监测方法步骤如下：

(1)首先，监测终端通过传输光缆向光纤传感终端发射光信号；

(2)光信号进入光纤传感终端后，经由光分路器分光后进入光纤位移编码装置；

(3)当路基发生沉降后，带动沉降板下沉，而持力杆由于底端插入不发生沉降的稳定地层且本身也不发生弹性形变，因此光纤传感终端的外壳和传动装置压缩；

(3)外壳和传动装置将这种沉降板和持力杆顶部之间的沉降量转换为可被光纤位移编码装置识别的位移量，光纤位移编码装置把位移量转换为对应的光学编码，这种光信号的光学编码被传输光缆回传到监测终端；

(5)监测终端对进入的光信号进行光电转换、低噪声放大、信号采集、信息分析处理、显示与报警等功能，从而实现对路基沉降的实时、远程、自动监测。

进一步的，所述监测终端包括光源模块、光分路模块、检测放大模块、数据采集模块、数据处理模块和显示模块；所述监测终端由光源模块连接光分路模块后连接至传输光缆的输入端，再从传输光缆的输出端依次连接检测放大模块、数据采集模块、数据处理模块和显示模块。

本发明的优选方案为，所述外壳为一两端封闭的圆筒，所述光纤位移编码装置由光纤阵列探头组和编码尺组成，所述传动装置由外壳、导向滑杆、弹簧、连接杆、连接盘和固定架组成；

所述导向滑杆和弹簧安置在所述外壳的内部，且与所述外壳的顶面和底面相连接，所述外壳底面中部开有孔，所述连接杆从孔中穿过，所述连接杆上端连接连接盘的下表面，所述连接盘嵌套在导向滑杆和弹簧上；

所述编码尺固定在连接盘的上边面，所述编码尺按照8位格雷码编码，所述外壳内侧的顶面上安装有固定架，所述光纤阵列探头组和光分路器安置在所述固定架的底端上，所述光纤阵列探头组为一对8位的光纤阵列探头，分别对应位于编码尺的两侧，和编码尺的码道一一对应，所述光分路器连接光纤阵列探头组其中的一个光纤阵列探头。

本发明的另一个优选方案为，所述外壳分为上外壳和下外壳，所述上外壳和下外壳相互嵌套形成一个全封闭的圆筒；

所述光纤位移编码装置由光纤阵列探头组和码盘组成，所述传动装置由O型圈、转换装置和钢丝绳组成；