一种基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统的制作方法

本发明涉及一种高速铁路桥梁沉降监测系统，特别属于一种基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统。

背景技术：

高铁是建设在复杂地质环境条件下的高速度列车，地质环境对其有重要影响。由于我国幅员辽阔，地层、土质、水文、地貌等环境多变，造成高铁建设中需要根据当地的地质情况分析和解决各种工程和维护中的实际问题。

高铁关系到人民群众的生命和财产安全，为保证高铁的安全运行，需对铁路路基沉降形变进行实时监控和及时维护。

对于铁路桥梁沉降数据的监测，传统的监测方法有位移传感器、加速度计、倾斜传感器、激光干涉仪、全站仪、精密水准仪等。这些方法都有一定的成效但也存在许多不足之处。如，位移传感器必须与测点相接触、对于横向位移测量较困难；加速度计对缓慢的位移以及大风影响下的大位移无法测量；倾斜传感器必须与其他方法配合使用；激光干涉仪在夜间和恶劣天气条件下都不可测量、观测距离短；全站仪监测测点不同步、大位移时不可测、不能进行长基线的测量、观测受天气、环境影响较严重；精密水准仪受气候的影响较严重、采样率很难达到动态测量的要求；除此之外，以上监测方法都存在着各测点之间很难做到时间同步的问题，从而给后续铁路路基特性的分析带来困难。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中铁路桥梁沉降监测技术的不足，提供一种基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统，包括位于桥梁板中部的桥板中部北斗定位单元以及位于桥梁板两侧桥墩上的前桥墩北斗定位单元和后桥墩北斗定位单元，所述前桥墩北斗定位单元、后桥墩北斗定位单元、桥板中部北斗定位单元均连接在桥梁高度数据采集单元上，在桥梁高度数据采集单元上通信连接有铁路桥梁数据上传单元，铁路桥梁数据上传单元上还通信连接有一个铁路桥梁数据比对单元，在铁路桥梁数据比对单元上连接有一个铁路桥梁沉降预警单元。

作为本发明的进一步改进，前桥墩北斗定位单元、后桥墩北斗定位单元、桥板中部北斗定位单元均包括一个北斗定位机构，所述北斗定位机构包括一个固定外壳，在所述固定外壳上固定有一个用于穿入桥墩或桥板内的定位栓，在固定外壳上还设置有若干固定于桥墩或桥板表面的连接片，在固定外壳内设置有一个北斗卫星信号收集机，北斗卫星信号收集机的天线接口连接在前述的连接片上。

作为本发明的进一步改进，所述铁路桥梁数据上传单元采用GSM网络格式与铁路桥梁数据比对单元进行通信。

作为本发明的进一步改进，所述桥梁高度数据采集单元固定于桥板上，所述桥梁高度数据采集单元包括数据采集机和数据调制机，数据采集机对前桥墩北斗定位单元、后桥墩北斗定位单元、桥板中部北斗定位单元的卫星数据进行收集，收集后的数据经数据调制机调制后通过铁路桥梁数据上传单元上传至铁路桥梁数据比对单元，铁路桥梁数据比对单元的前端还设置有一个数据解调器对铁路桥梁数据上传单元上传的数据进行解调。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过在桥梁的两侧桥墩以及梁板上设置北斗定位机构，利用北斗定位系统，实现对整个桥梁沉降姿态的监测，数据反馈直接，受环境影响小。

2、GSM网络通信技术成熟，且网络覆盖范围广，适合一些无人地区铁路桥梁的监测。

3、本发明可以实时的对桥梁的沉降姿态进行监测，并进行相关数据的收集，方便维护人员进行比对，得出不同地基情况的变化趋势，并提前对于一些沉降过塑的铁路桥梁进行预警。

4、本发明的北斗定位机构的固定盒通过一个穿入到桥梁板或者桥墩内的定位栓实现定位固定，其固定位置不容易因为腐蚀或者螺钉松脱而导致定位数据的不准确。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统的系统框图；

图2是固定外壳的结构示意图。

图中：1、固定外壳；2、连接片；3、定位栓。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明提供了一种基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统，包括位于桥梁板中部的桥板中部北斗定位单元以及位于桥梁板两侧桥墩上的前桥墩北斗定位单元和后桥墩北斗定位单元，所述前桥墩北斗定位单元、后桥墩北斗定位单元、桥板中部北斗定位单元均连接在桥梁高度数据采集单元上，在桥梁高度数据采集单元上通信连接有铁路桥梁数据上传单元，铁路桥梁数据上传单元上还通信连接有一个铁路桥梁数据比对单元，所述铁路桥梁数据上传单元采用GSM网络格式与铁路桥梁数据比对单元进行通信，在铁路桥梁数据比对单元上连接有一个铁路桥梁沉降预警单元；

所述桥梁高度数据采集单元固定于桥板上，所述桥梁高度数据采集单元包括数据采集机和数据调制机，数据采集机对前桥墩北斗定位单元、后桥墩北斗定位单元、桥板中部北斗定位单元的卫星数据进行收集，收集后的数据经数据调制机调制后通过铁路桥梁数据上传单元上传至铁路桥梁数据比对单元，铁路桥梁数据比对单元的前端还设置有一个数据解调器对铁路桥梁数据上传单元上传的数据进行解调。

如图2所示，前桥墩北斗定位单元、后桥墩北斗定位单元、桥板中部北斗定位单元均包括一个北斗定位机构，所述北斗定位机构包括一个固定外壳，在所述固定外壳上固定有一个用于穿入桥墩或桥板内的定位栓，定位栓的端部通过一个限位板固定在固定外壳内部，在固定外壳上还焊接有若干连接片，连接片通过螺钉固定于桥墩或桥板表面，在固定外壳内设置有一个北斗卫星信号收集机，北斗卫星信号收集机的天线接口连接在前述的连接片上。

系统原理：

具体使用时，桥梁会因为路基的情况不同，而发生不同程度的局部沉降，其沉降参数主要有桥梁板前后两侧的前桥墩和后桥墩的沉降，当然，沉降不会是直线沉降的，所以其篇摆量对使得桥梁板中心位置发生相对变化；为此本机构设定了桥梁板中部的桥板中部北斗定位单元以及位于桥梁板两侧桥墩上的前桥墩北斗定位单元和后桥墩北斗定位单元；其三者的沉降数据通过三个北斗定位机构的北斗卫星信号收集机进行采集；

每组桥梁上三个北斗定位机构的定位数据会通过一个桥梁组高度数据采集单元进行统一采集，并通过一个GSM网络格式的铁路桥梁数据上传单元进行远端上传，并被终端机构中的铁路桥梁数据比对单元收集，通过铁路桥梁数据比对单元可以对连续时间段在每个铁路桥梁的沉降趋势数据进行收集和对比，方便桥梁建造者进行参考；同时如果局部时间沉降趋势数据异常，其铁路桥梁沉降预警单元会发出预警，提醒桥梁管理者进行检修以及铁路的改线，防止灾难的发生。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。