[发明专利]一种基于北斗定位技术的铁路路基冻胀监测和分析系统

说明书

本发明公开了一种基于北斗定位技术的铁路路基冻胀监测和分析系统，包括：采集层、传输层、数据层、应用层和展示层。所述采集层包括基准站和铁路路基冻胀监测终端；所述传输层为多手段融合通信子系统，所述数据层为后台数据处理平台，所述应用层包括铁路路基冻胀监测平台，所述展示层包括指挥控制中心、办公计算机和手机端。有益效果在于：本发明监测设备按工业级标准设计，设备小巧坚固、自动化程度高、可远程管理，适合在条件恶劣、人员不方便到位的环境下长期工作，具有较强的抗雷电、抗干扰性。设备体积小，安装后不侵入建筑限界，不干扰正常行车，适合铁路现场使用。

技术领域

本发明涉及铁路基建领域，具体涉及一种基于北斗定位技术的铁路路基冻胀监测和分析系统。

背景技术

我国是一个冻土大国，季节性冻土区分布面积约占中国陆地面积的53.5%。在季节性冻土区修建铁路的主要问题就是路基冻胀，路基冻胀主要是由于路基水在冬季受低温影响，温度较髙的水向温度较低的土层方向转移，在温差聚水作用下，水分迅速聚集并逐渐形成聚冰层。水的补给是由地下毛细作用引起的，使路基表层水分不断增加，结冰后土体膨胀增大，形成冻胀。

路基的冻胀会使轨道结构向上隆起变形，进而影响轨道的高低不平顺，这会影响列车运行的舒适性，冻害严重时还会影响列车运行的效率和安全，对人民群众的生命安全和国家的利益造成了极大的伤害。铁路部口每年都会花费大量的人力和财力，对发生严重冻害的路基部分进行养护和维修。

现有路基冻胀的监测技术主要是采用人工水准测量和埋设传感器自动监测的方法。

水准测量是传统高程测量的一种形式，具有测量路线灵活、测量精度较高的优点。水准监测点可以在路肩、底座板、凸台、钢轨轨面等不同的位置灵活的布设，从而可以监测出路基不同部位的冻胀变形以及其对轨道结构变形和对轨道不平顺的影响。然而水准测量也有不足之处，其缺点是测量过程费时费力、自动化程度较低，测量效率相对较低，测量受外界环境的影响相对较大，尤其在极寒地区，水准观测过程比较艰难；同时，人工监测需要利用“天窗”时间作业，容易发生人身安全问题。

路基冻胀自动化监测技术是通过智能化传感器监测系统对路基的冻胀变形、冻结深度和含水率的变化进行实时监测，从而掌握路基冻胀发生发展的规律，为路基结构的优化设计和线路的维修养护提供科学的依据。其缺点是监测成本较高，传感器在铁路开通运营后埋设不方便；智能化水平较低，不能分析监测的数据，不具有实时报警功能。

因此，研究一种精度髙、实时性、智能化的监测路基冻胀的技术方案意义重大。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于北斗定位技术的铁路路基冻胀监测和分析系统，为铁路路基冻胀监测工作质量、效率和管理水平的提高奠定基础。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种基于北斗定位技术的铁路路基冻胀监测和分析系统，包括：

采集层，所述采集层包括基准站和铁路路基冻胀监测终端；沿着铁路路基设置有两个监测点，每个监测点安装有一个铁路路基冻胀监测终端；

传输层，所述传输层为多手段融合通信子系统，将采集层采集的数据传输到监测平台软件上，并将系统的各个部分连接为统一整体；

数据层，所述数据层为后台数据处理平台，将接收到数据进行分析、存储，并建立Socket TCP/IP链接，上位机显示实时监测数据值，并与初始坐标进行对比而获得该监测点变化量，同时分析软件根据事先设定的预警值而进行报警；

应用层，所述应用层包括铁路路基冻胀监测平台，该铁路路基冻胀监测平台为管理应用平台；

展示层，所述展示层包括指挥控制中心、办公计算机和手机端。