[发明专利]一种自供能的高铁路基监测系统及监测方法

摘要

本发明提供一种自供能的高铁路基监测系统及监测方法，系统包括压电单元、整流电路、储能单元、信号分析单元、GPS定位系统、无线传输单元及计算机终端。本发明每隔1km将5个压电单元沿深度埋设在高铁路基中，利用压电材料的力电耦合特性，收集高铁经过时产生的振动并转换为电信号，然后通过电信号的电压峰值标定高铁路基的剪切模量，从而达到监测高铁剪切路基剪切模量的目的。本发明在不损坏高铁路基的前提下，有效利用高铁运行产生的振动，实现压电传感器自供能监测高铁路基剪切模量，可以为高铁路基提供安全预警；还可以为中国高铁建设提供交通大数据，推进高速铁路物联网建设。

主权项

1.一种自供能的高铁路基监测系统，其特征在于，包括压电单元和监测单元；/n压电单元包括压电材料及其用于封装压电材料的封装外壳，多个压电单元沿深度方向依次埋设在轨道板下方路基中，用于获取高铁经过时不同深度处路基的振动并产生电信号；/n监测单元布置于铁路一侧，监测单元包括整流电路、储能单元、信号分析单元、用于定位监测系统的GPS定位系统和无线传输单元。/n所述整流电路包括变压器、硅整流二极管和滤波器，整流电路接收压电单元产生的电信号，经整流电路整流后，一部分输出至信号分析单元，剩余电能输出至储能单元；/n储能单元，用于存储富余电能并为监测单元中其他部件供能；/n所述信号分析单元，用于筛选并逻辑判断整流后的电信号。其逻辑判断为：将标准轴载和标准速度的高铁经过时压电单元产生的电信号的电压峰值与正常路基时产生电信号的电压峰值进行对比并计算电压峰值增量，将电压峰值增量作为输出结果通过无线传输单元传送至计算机终端。当电压峰值增量大于20％-30％时，信号分析单元同时向GPS定位系统输送触发定位信号，GPS定位系统定位监测系统位置，经无线传输单元将当前位置传输至铁路局终端。/n