[发明专利]一种基于北斗定位技术的铁路监测预警系统

权利要求书

1.一种基于北斗定位技术的铁路监测预警系统，其特征在于：包括隧道监测系统、路基监测系统、观测台、全局监测系统，在隧道口洞顶安装隧道监测系统，在隧道口路面与桥面交接处安装两个路基监测系统，远离隧道口处设置观测台，观测台上安装全局监测系统，通过北斗卫星定位技术分别确定隧道监测系统的坐标、两个路基监测系统的坐标、全局监测系统的坐标，根据各个点的坐标计算隧道监测系统、两个路基监测系统到全局监测系统之间的距离，通过计算得到的距离确定隧道洞口是否发生异常，并启动全局监测系统对隧道口异常进行图像识别，以判断隧道口出现的是形变还是坍塌事故，进而确定隧道洞口形变情况，通过计算全局监测系统分别到两个路基监测系统的距离来计算路基的沉降量，当隧道口出现坍塌或路基沉降量超出预设值时，通过5G通信技术向铁路有关部门的监控中心和该条线段上的列车发送报警信息。

2.根据权利要求1所述的基于北斗定位技术的铁路监测预警系统，其特征在于：所述隧道监测系统、两个路基监测系统、全局监测系统作为监测点，采用北斗定位技术来计算出每个监测点的具体位置坐标，计算各个监测点之间的距离，以获得隧道监测系统、两个路基监测系统分别与全局监测系统之间的相对位置，当隧道口发生形变或者坍塌时，隧道监测系统的相对位置也跟着改变，以此来判断隧道洞口是否发生异常，而隧道口路面或桥面的路基发生沉降时，路基监测系统与全局监测系统也会发生相应的改变，通过计算沉降后路基监测系统与全局监测系统的距离，进而计算出路基的沉降量。

3.根据权利要求1所述的基于北斗定位技术的铁路监测预警系统，其特征在于：所述隧道监测系统、两个路基监测系统、全局监测系统计算隧道口异常和路基沉降的方案为：

(1)令全局监测系统处坐标为O(x₀,y₀,z₀)，隧道监测系统坐标为A(x_A,y_A,z_A)，隧道口路面的路基监测系统坐标为B(x_B,y_B,z_B)，隧道口桥面的路基监测系统坐标为C(x_C,y_C,z_C)；

(2)计算O点分别到A、B、C三点的距离，以确定全局监测系统与隧道监测系统、两个路基监测系统之间的相对位置，其中：

(3)令隧道口发生形变或坍塌时隧道监测系统的坐标变为A′(x′_A,y′_A,z′_A)，那么O点到A′之间的距离则变为了：

再计算OA与OA′之间的夹角：

OA的向量坐标为OA′的向量坐标为OA与OA′之间的夹角的余弦值为：

OA与OA′之间的夹角的正弦值为：

那么隧道口竖直方向上的形变量或者坍塌距离为：

A′H＝OA′×sinα (7)

通过比较OA与OA′的大小及A′H来确定隧道口是否发生异常；

(4)令隧道口路面路基发生沉降后的路基监测系统坐标为B′(x′_B,y′_B,z′_B)，那么隧道口路面的路基竖直方向上的沉降量为：

O点到B′之间的距离则变为了：

同理隧道口桥面的路基竖直方向上的沉降量为：

O点到C′之间的距离则变为了：

(5)通过比较OB与OB′的大小来判断隧道口路面路基是否发生沉降，且沉降量为BB′，比较OC与OC′的大小来判断隧道口桥面路基是否发生沉降，且沉降量为CC′。