面向鐵路防災的山體滑坡監測系統的製作方法
2023-05-05 17:04:26
專利名稱：面向鐵路防災的山體滑坡監測系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種山體滑坡監測系統，尤其涉及一種通過傳感器監測山體滑坡實現 鐵路防災的監測系統，屬於防災減災技術領域。
背景技術：
公路及鐵路運輸承擔著陸上絕大部分的交通運輸任務，發達的公路及鐵路交通運 輸網絡是任何一個國家或地區實現經濟快速發展的先決條件。公路和鐵路沿線往往有相當 多的自然災害，例如強風、降雪、洪水、地震、火災、落石和路基沉降等。山體滑坡是公路和鐵 路沿線廣泛存在的一種地質災害。它是由特殊地質構造引發的一種地質變化，往往會造成 次生地質災害。
山體滑坡監測就是通過各種技術方法來預測山體滑坡的趨勢，是預防山體滑坡造 成次生地質災害的主要手段。通過山體滑坡監測，可以了解和掌握滑坡體的演變過程，及時 捕捉滑坡災害的特徵信息，以便在山體滑坡形成次生災害前及時發出警報，以免造成生命 財產的損失。山體滑坡監測需要做到不間斷監測，才能保證交通運輸的安全運行。
目前，用於山體滑坡監測的技術方法中，人工測量技術不僅自動化程度低，而且勞 動量過大，也難以實現長時間的實時測量。現有的主要監測技術說明如下(1)圖像識別技 術，雖然解決了實時動態監測的問題，但在雨、雪、霧等惡劣天氣條件下，智能圖像識別精度 下降，監測誤報時有發生，甚至發生險情反而漏報。用人工觀測圖像代替智能圖像識別也只 是短期的權宜之計，24小時不間斷觀測難以持久，另外圖像監測系統的造價高，也使此技術 難以廣泛應用；(2)拉線位移監測，此法理論上簡單，但受地理環境限制，在滑坡易發生的 山區拉線監測工程量大且難度極高，存在安全隱患，也極難實際應用；(3)GPS定位技術，雖 然可以實現實時動態測量，但要實現對滑坡的監測就需要GPS定位達到I米以內的精度，這 樣的精度至少需要2臺基站式GPS聯合輔助進行實時動態監測，造價昂貴，難以實現；(4) 傾角監測技術，此技術是通過監測地面傾角的變化來預測滑坡趨勢，但很多滑坡發生時先 出現地面平移下沉，並不一定發生地面傾斜，因此傾角監測技術的局限性較大。另外，現有 的這些監測技術都需要先解決供電的問題，在滑坡易發生的山區為監測滑坡專門拉線供電 幾乎是不可能的，即使實現了拉電上山，也存在人和牲畜觸電的危險。
申請號為201110086453. 7的中國專利申請公開了一種山體滑坡實時監測與預警 系統，包括一個主控節點和多個傳感器節點。傳感器節點由GPS模塊、振動觸發模塊、MEMS 加速度計、存儲器、ARM處理器、無線傳輸模塊和電源模塊構成。控節點由GPS模塊、無線傳 輸模塊、存儲器、ARM處理器和報警器組成。傳感器節點通過GPS模塊採集山體形變參數， 通過MEMS加速度計採集瞬時地下振動異常信號，並將這些數據通過無線傳輸模塊發送給 主控節點。主控節點通過無線輸模塊接收傳感器節點的山體形變參數和地下瞬時振動異常 數據，並對其進行綜合分析，將滑坡預警信息發送給報警器。發明內容
針對現有技術所存在的不足，本發明所要解決的技術問題在於提供一種面向鐵路 防災的山體滑坡監測系統。該系統能夠實時無人監測山體滑坡信息，提前預警，有效保證行 車安全。
為實現上述的發明目的，本發明採用下述的技術方案
一種面向鐵路防災的山體滑坡監測系統，包括山體滑坡檢測系統、監控主機系統 和山體滑坡感測系統；
所述山體滑坡感測系統感測山體滑坡變化信息，並傳輸至所述山體滑坡檢測系
所述山體滑坡檢測系統接收所述山體滑坡變化信息後，處理並轉換為感測信號， 傳輸至所述監控主機系統；
所述監控主機系統儲存並處理所述山體滑坡變化信息。
其中較優地，所述山體滑坡檢測系統包括濾波單元、光電轉換單元、信號處理單 元、通信單元；
所述濾波單元接收所述山體滑坡感測系統傳輸的山體滑坡變化信息，傳輸至所述 光電轉換單元；所述光電轉換單元將所述山體滑坡變化信息由光信號轉換成電信號，傳輸 至所述信號處理單元；所述信號處理單元處理轉換後的電信號，傳輸至所述通信單元；所 述通信單元通過通信鏈路傳輸所述轉換後的電信號至所述監控主機系統。
其中較優地，所述山體滑坡感測系統沿鐵路路基或沿山體面向鐵軌一側鋪設。
其中較優地，所述山體滑坡感測系統包括光源和多個光纖傳感器。
其中較優地，所述光源和所述光纖傳感器之間設置有隔離器。
其中較優地，所述山體滑坡檢測系統和所述山體滑坡檢測系統通過光纖耦合器連 接。
本發明所提供的山體滑坡監測系統成本較低、抗幹擾能力強，能實時監測山體滑 坡變化信息，並具有高安全性和高可靠性等有益效果。
圖1是本發明所提供的山體滑坡監測系統的整體結構示意圖2是山體滑坡監測系統的另一實施例的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。
本發明提供一種山體滑坡監測系統，主要應用於鐵路防災安全監控系統中。如圖1 所示，該山體滑坡監測系統包括山體滑坡檢測系統、監控主機系統和山體滑坡感測系統； 其中，山體滑坡感測系統感測山體滑坡變化信息傳輸至山體滑坡檢測系統，山體滑坡檢測 系統接收所述山體滑坡變化信息後轉換感測信號並傳輸至所述監控主機系統，監控主機系 統儲存並處理接收到的山體滑坡變化信息。監控主機系統最終將該山體滑坡變化信息實時 傳輸至監控終端，監控終端可以實時獲取監控主機中的信息並查閱山體滑坡變化狀況，以 便及時處理險情。本發明不僅可以用於鐵路防災安全監控系統，還可以應用於公路防災安 全監控系統。下面對本發明展開詳細的說明。
如圖1和圖2所示，本發明中的山體滑坡感測系統由光源和多個傳感器組成，傳感 器多點串聯。光源優選為寬帶光源，用於向傳感器實時發出光信號。傳感器用於感測山體 滑坡變化信息。該傳感器優選光纖傳感器，最好選用光纖應力傳感器。當然，山體滑坡感測 系統的傳感器不僅限於光纖應力傳感器，其他具有同等功能的感測設備仍然可以實現對山 體滑坡變化信息的感測。光纖傳感器的數量可以根據實際的工程監測需求串聯，例如二至 數十個。山體滑坡感測系統的光纖傳感器可以沿著鐵路路基或者山體底部鋪設。為減少反 射光對光源的光譜輸出功率穩定性產生的不良影響、提高光波傳輸效率，在光源和光纖傳 感器之間設置有隔離器。山體滑坡監測系統啟動後，由光源發出的寬帶光信號經過隔離器 傳輸到串接的光纖傳感器上，經過這些光纖光柵的波長選擇後，以不同波長的窄帶光被反 射。當發生山體滑坡時，光纖傳感器感測山體滑坡變化，光纖應力傳感器的光纖光柵與彈性 體一起發生應變，導致光纖光柵反射光的峰值波長漂移，通過對波長漂移量的度量來實現 對應力和應變的感測。將山體滑坡變化信息以光信號形式傳送至山體滑坡檢測系統。根據 光纖傳感器的特點，山體滑坡感測系統能夠對山體滑坡進行有效監測，並且無需另外架設 供電線路，不受電磁幹擾、精度高、可實時在線工作。
如圖2所示，在本發明中，山體滑坡感測系統和山體滑坡檢測系統通過光纖耦合 器連接。山體滑坡檢測系統包括濾波單元、光電轉換單元、信號處理單元、通信單元。山體 滑坡檢測系統採集山體滑坡感測系統傳輸的山體滑坡變化信息，並轉換和檢測該信息通過 通信鏈路傳輸至監控主機系統。山體滑坡監測系統啟動後，山體滑坡檢測系統的濾波單元 實時接收山體滑坡感測系統傳輸的山體滑坡變化信息並傳輸至光電轉換單元；光電轉換單 元接收該信息，將該信息從光信號轉換成電信號，並傳輸至信號處理單元；信號處理單元處 理該轉換後的電信號，當山體邊坡內部應力發生變化時，通過滑坡監測模塊檢測出波長的 變化，這種變化是應力變化，信號處理單元將這種應力變化傳輸至通信單元；通信單元接收 信號處理單元處理的電信號，並通過通信鏈路傳輸至監控主機系統。
如圖1和圖2所示，為了提高山體滑坡監測系統的可用性、安全性、可靠性和感測 的精確度，本發明提供的山體滑坡監測系統優選採用雙備份模式。兩組山體滑坡監測系統 中，光纖傳感器沿鐵路軌道兩側或沿山體面向鐵軌一側鋪設，兩組光纖傳感器實時感測山 體邊坡滑坡的變化。兩套山體滑坡監測系統完全獨立工作，具有抗電磁幹擾、精度高、可實 時在線工作等優點，保證任意一套山體滑坡監測系統故障不會影響系統正常運行。
本發明提供的山體滑坡監測系統的工作過程是這樣的系統啟動後，寬帶光源實 時發出寬帶光信號，該光信號通過隔離器和耦合器傳輸到串接的光纖應力傳感器上，光纖 應力傳感器實時感測鐵路兩側山體邊坡滑坡的山體滑坡變化信息；寬帶光信號經過這些光 纖應力傳感器的波長選擇後，不同波長的窄帶光被反射，反射光通過光纖耦合器向山體滑 坡檢測系統實時傳輸該山體滑坡變化信息。山體滑坡檢測系統的濾波單元實時接收山體滑 坡感測系統傳輸的山體滑坡變化信息並傳輸至光電轉換單元；光電轉換單元接收該信息， 將該信息從光信號轉換成電信號，並傳輸至信號處理單元；信號處理單元處理該轉換後的 電信號，信號處理單元經過對這些波長進行識別，得到一組應力變化信息並傳輸至通信單 元；通信單元接收信號處理單元處理的電信號並通過通信鏈路傳輸至監控主機系統。監控 主機系統將該山體滑坡變化信息儲存，監控主機系統接收到的數據進行分析處理，最後得 到邊坡受到壓力的分布狀況。監控終端可以實時獲取監控主機中的山體滑坡變化信息，判斷是否會產生滑坡或塌方，並在必要時(例如路基變化超過安全範圍)報警。在監控終端獲 取的山體滑坡變化信息超過報警閾值前，本山體滑坡監測系統可以顯示該山體滑坡變化信 息，並可以實時上報或及時安排處理險情。
本發明的成本較低、抗幹擾能力強，採用雙組多光纖傳感器，提高了整體系統的可 用性、安全性和可靠性。利用本發明提供的山體滑坡監測系統可以實現對山體滑坡變化信 息的無人實時監測，並且可以做到不間斷監測。在路基變化超過安全範圍前報警，有效預防 列車出軌等事故的發生。
上面對本發明所提供的面向鐵路防災的山體滑坡監測系統進行了詳細的說明。對 本領域的一般技術人員而言，在不背離本發明實質精神的前提下對它所做的任何顯而易見 的改動，都將構成對本發明專利權的侵犯，將承擔相應的法律責任。
權利要求
1.一種面向鐵路防災的山體滑坡監測系統，包括山體滑坡檢測系統、監控主機系統和山體滑坡感測系統，其特徵在於所述山體滑坡感測系統感測山體滑坡變化信息，並傳輸至所述山體滑坡檢測系統； 所述山體滑坡檢測系統接收所述山體滑坡變化信息後，處理並轉換為感測信號，傳輸至所述監控主機系統；所述監控主機系統儲存並處理所述山體滑坡變化信息。
2.如權利要求1所述的山體滑坡監測系統，其特徵在於所述山體滑坡檢測系統包括濾波單元、光電轉換單元、信號處理單元、通信單元；所述濾波單元接收所述山體滑坡感測系統傳輸的山體滑坡變化信息，傳輸至所述光電轉換單元；所述光電轉換單元將所述山體滑坡變化信息由光信號轉換成電信號，傳輸至所述信號處理單元；所述信號處理單元處理轉換後的電信號，傳輸至所述通信單元；所述通信單元通過通信鏈路傳輸所述轉換後的電信號至所述監控主機系統。
3.如權利要求1所述的山體滑坡監測系統，其特徵在於所述山體滑坡感測系統沿鐵路路基或沿山體面向鐵軌一側鋪設。
4.如權利要求1所述的山體滑坡監測系統，其特徵在於所述山體滑坡感測系統是兩組。
5.如權利要求4所述的山體滑坡監測系統，其特徵在於兩組所述山體滑坡感測系統沿鐵路軌道兩側或沿山體面向鐵軌一側鋪設。
6.如權利要求1所述的山體滑坡監測系統，其特徵在於所述山體滑坡感測系統包括光源和多個光纖傳感器。
7.如權利要求6所述的山體滑坡監測系統，其特徵在於所述光源和所述光纖傳感器之間設置有隔離器。
8.如權利要求1所述的山體滑坡監測系統，其特徵在於所述山體滑坡檢測系統和所述山體滑坡檢測系統通過光纖耦合器連接。
全文摘要
本發明公開了一種面向鐵路防災的山體滑坡監測系統，包括山體滑坡檢測系統、監控主機系統和山體滑坡感測系統；其中山體滑坡感測系統感測山體滑坡變化信息，並傳輸至山體滑坡檢測系統；山體滑坡檢測系統接收山體滑坡變化信息後，處理並轉換為感測信號，傳輸至監控主機系統；監控主機系統儲存並處理山體滑坡變化信息。利用本發明提供的山體滑坡監測系統可以實現對山體滑坡變化信息的無人實時監測，並且可以做到不間斷監測。在路基變化超過安全範圍前報警，有效預防列車出軌等事故的發生。
文檔編號G08B21/10GK103000001SQ201210506368
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者唐才榮 申請人:北京佳訊飛鴻電氣股份有限公司