[发明专利]基于NB-iot的高速铁路轨道板上拱自动化监测系统

说明书

本发明提供一种基于NB‑iot的高速轨道板上拱自动化监测系统，主要分为三大模块，前端高精度顶针位移传感器（1）、基于NB‑iot的采集传输装置（2）、数据监测平台（3），该系统前端高精度顶针位移传感器（1）采用双顶针位移传感器，其原理简单运行稳定可靠，安装结构相对简单，基于NB‑iot的采集传输装置（2）可控制其低功耗工作，采用一节1号锂电池上传频次不可使其工作超过1年，因其采用体积相对小电池故整个装置相对小，后期维护也仅仅是更换电池。NB‑iot窄带物联可在局部区域支撑海量节点，数据监测平台（3）在保证数据安全的前提下用户可查看监测轨道板的上拱位移量及水平位位移量，并及时预警，为铁路安全运营及铁路维保提供大量的数据支撑。

技术领域

本发明属于铁路工程监测系统技术领域，主要针对高速铁路轨道板的上拱自动化监测，高速铁路轨道板在高速铁路承载铁轨与架设路基之上，因地质因素、施工质量因素、自身随温度翘曲，轨道板均会发生水平位移及上拱，故该系统具体涉及基于NB-iot的高速铁路轨道板上拱自动化监测系统。

背景技术

我国高速铁路轨道结构主要采用了有砟轨道和无砟轨道2种形式。目前大面积使用的为无砟轨道，无砟轨道由于取消了传统的碎石道床结构，轨道保持几何状态能力提高，轨道稳定性强，维修工作量少，成为了高速铁路轨道结构新的发展方向。然后CRTSⅡ型板的大面积采用，其病害也逐渐产生，在极端连续高温条件下，轨道板接缝出现挤碎和上供现象，影响轨道结构的稳定，严重时可能会危机行车安全。

在岩土工程中，需要保证工程质量和保证工程安全均需要安装和使用各类传感器，例如要监测应变则采用应变计，要监测沉降则采用沉降传感器，要监测位移则采用位移传感器，所需要量亦是日益增加。且随科技的发展，目前传感器数据传输均是向无线物联网方向发展，数据均为海量存储云平台展示。传感器的各类数据对工程建设具有指导性甚至是决定性的意义，如不准确及及时监测可能造成工程质量的缺失甚至造成灾难性事故。我国对轨道板拱起变形的检测主要是依靠现场人工检查，靠视觉观察。当轨道板拱起产生离缝时，才能被肉眼识别。受夜间检查环境影响，这种作业费时费力，效果不佳。当轨道板拱起产生离缝造成较大的轨道不平顺时，利用综合检测列车可以间接发现，但由于轨道板拱起引起的轨道不平顺幅值很小，且影响范围往往较窄，远达不到我国高速铁路目前的日常保养标准，很难引起检测分析人员的注意。因此，需要研究新的方法提高轨道板上拱离缝辨识的精度。

发明内容

本发明目的是提供一种基于NB-iot的高速铁路轨道板上拱监测的自动化系统。

所采用的的技术方案是：

一种基于NB-iot的高速轨道板上拱自动化监测系统，包括：前端高精度顶针位移传感器（1）、基于NB-iot的采集传输装置（2）、数据监测平台（3），其中：

所述前端高精度顶针位移传感器（1），采用电位器原理将角度旋转量转化为竖向位移；

所述基于NB-iot的采集传输装置（2），其内部包括MCU控制单元、NB-iot模组、存储电路、AD采集电路，MCU控制单元上设置智能上传机制，通过AD采集电路采样前端高精度顶针位移传感器（1）上的电压值， MCU控制单元通过从存储电路读取前端高精度顶针位移传感器（1）的标定系数，并计算其位移物理量，然后通过比对智能上传机制，判断是否将数据实时上传或不上传， MCU控制单元再启动NB-iot模组将采集到前端高精度顶针位移传感器（1）位移物理量按窄带物联网络上传至数据监测平台（3）；

所述数据监测平台（3）支持海量基于NB-iot的采集传输装置（2）节点，对海量数据进行分项展示并进行算法处理，同时，数据监测平台（3）可在基于NB-iot的采集传输装置（2）上行数据后，下行命令至基于NB-iot的采集传输装置（2）修改参数，装置再进入休眠。