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

本发明涉及高速铁路桥梁沉降监测技术领域，尤其涉及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：

本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统，包括桥梁主体、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、桥梁高度数据采集单元、中央处理器、数据库、控制模块、通讯模块、车站警报模块、火车预警模块，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，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通过北斗卫星系统对桥梁位置进行精确定位，同时对卫星数据进行收集，所述桥梁高度数据采集单元将收集的卫星数据进行综合处理并且将其传输到中央处理器。

所述中央处理器包括数据接收单元、数据评估单元和数据比对单元，数据接收单元用于接收来自桥梁高度数据采集单元的数据信息，数据评估单元用于对数据接收单元接收的桥梁沉降数据信息进行检测，根据检测结果，判断数据是否可以进行后续的分析，数据比对单元从用于将所述数据评估单元评估后的数据与数据库中的正常数据进行比对，分析出获得的数据是否处在正常范围值，并将分析结果传送给控制模块。

所述控制模块包括数据处理单元和指令发送单元，数据处理单元用于将分析获得的桥梁沉降数据信息进行数据加工处理后转换成指令输送到指令发送单元；指令发送单元用于将获得的指令发送回中央处理器，中央处理器然后将指令传输给通信模块。

所述通信模块包括车站警报模块与火车预警模块，通信模块将接收到的指令加工处理后转换为电信号分别发送给车站警报模块与火车预警模块，车站警报模块接收电信号后通过警铃与警报提醒附近车站工作人员，尽快对桥梁进行维修，火车预警模块接收电信号后通过警铃与警报提醒乘务人员对车辆进行减速或刹车，防止意外发生。

在上述的基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统，所述桥梁主体下方两侧固定有支撑柱，所述桥梁主体上方固定连接有栏杆，所述桥梁主体下方固定有北斗定位单元，所述桥梁主体上开设有固定槽，所述固定槽上方开设有限位三角槽，所述限位三角槽与固定槽连接处对称焊接固定有限位块，所述北斗定位单元上方焊接固定有固定块，所述固定块上方对称开设有滑动槽，所述固定块内部连接有固定装置。

在上述的基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统中，所述固定装置包括滑动连接在滑动槽中的三角滑块，两个所述三角滑块上方均焊接固定有限位三角，所述限位三角在固定块上方滑动，两个所述限位三角共同焊接固定有复位弹簧，所述滑动槽外侧对称开设有限位凹槽，所述固定块中心位置开设有空腔，所述空腔底部焊接固定有弹簧，所述弹簧另一端焊接固定有隔板，所述隔板上方焊接固定有挡块。

在上述的基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统中，所述空腔两侧对称开设有滑槽，所述滑槽内部滑动连接有滑杆，所述滑杆上方焊接固定有三角块，所述三角块一侧焊接固定有滑动弹簧，所述滑动弹簧另一侧焊接固定在固定块上，所述限位凹槽内部一侧开设有推块槽，所述推块槽内部滑动连接有滑块，所述滑块上焊接固定有推块。

在上述的基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统中，所述北斗定位单元分别设置在桥梁主体两侧与中心位置，所述北斗定位单元通过导线与外界电路连通。

在上述的基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统中，所述复位弹簧与固定块相互平行，所述挡块与限位三角相互对应。

在上述的基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统中，所述所述推块与三角块相抵，所述滑杆一端与隔板相抵。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

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、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。

3、本发明的北斗定位单元通过固定装置固定在桥梁主体上，有效的防止了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

图1为本发明提出的一种基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统的结构示意图；

图2为本发明提出的一种基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统的；

图3为本发明提出的一种基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统的；

图4为本发明提出的一种基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统的。

图中：1桥梁主体、2支撑柱、3栏杆、4北斗定位单元、5固定块、6固定槽、7限位三角槽、8限位块、9限位三角、10复位弹簧、11空腔、12弹簧、13隔板、14挡块、15滑槽、16滑杆、17三角块、18滑动弹簧、19推块、20推块槽、21滑块、22限位凹槽、23滑动槽、24三角滑块。

具体实施方式

以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

参照图1-4，一种基于北斗的高速铁路桥梁沉降预警监测系统，包括桥梁主体1、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、桥梁高度数据采集单元、中央处理器、数据库、控制模块、通讯模块、车站警报模块、火车预警模块，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，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通过北斗卫星系统对桥梁位置进行精确定位，同时对卫星数据进行收集，桥梁高度数据采集单元将收集的卫星数据进行综合处理并且将其传输到中央处理器。

中央处理器包括数据接收单元、数据评估单元和数据比对单元，数据接收单元用于接收来自桥梁高度数据采集单元的数据信息，数据评估单元用于对数据接收单元接收的桥梁沉降数据信息进行检测，根据检测结果，判断数据是否可以进行后续的分析，数据比对单元从用于将数据评估单元评估后的数据与数据库中的正常数据进行比对，分析出获得的数据是否处在正常范围值，并将分析结果传送给控制模块。

控制模块包括数据处理单元和指令发送单元，数据处理单元用于将分析获得的桥梁沉降数据信息进行数据加工处理后转换成指令输送到指令发送单元；指令发送单元用于将获得的指令发送回中央处理器，中央处理器然后将指令传输给通信模块。

通信模块包括车站警报模块与火车预警模块，通信模块将接收到的指令加工处理后转换为电信号分别发送给车站警报模块与火车预警模块，车站警报模块接收电信号后通过警铃与警报提醒附近车站工作人员，尽快对桥梁进行维修，火车预警模块接收电信号后通过警铃与警报提醒乘务人员对车辆进行减速或刹车，防止意外发生。

桥梁主体1下方两侧固定有支撑柱2，桥梁主体1上方固定连接有栏杆3，桥梁主体1下方固定有北斗定位单元4，桥梁主体1上开设有固定槽6，固定槽6上方开设有限位三角槽7，限位三角槽7与固定槽6连接处对称焊接固定有限位块8，北斗定位单元4上方焊接固定有固定块5，固定块5上方对称开设有滑动槽23，固定块5内部连接有固定装置。

固定装置包括滑动连接在滑动槽23中的三角滑块24，两个三角滑块24上方均焊接固定有限位三角9，限位三角9在固定块5上方滑动，两个限位三角9共同焊接固定有复位弹簧10，滑动槽23外侧对称开设有限位凹槽22，固定块5中心位置开设有空腔11，空腔11底部焊接固定有弹簧12，弹簧12另一端焊接固定有隔板13，隔板13上方焊接固定有挡块14。

空腔11两侧对称开设有滑槽15，滑槽15内部滑动连接有滑杆16，滑杆16上方焊接固定有三角块17，三角块17一侧焊接固定有滑动弹簧18，滑动弹簧18另一侧焊接固定在固定块5上，限位凹槽22内部一侧开设有推块槽20，推块槽20内部滑动连接有滑块21，滑块21上焊接固定有推块19。

北斗定位单元4分别设置在桥梁主体1两侧与中心位置，北斗定位单元4通过导线与外界电路连通，复位弹簧10与固定块5相互平行，挡块14与限位三角9相互对应，推块19与三角块17相抵，滑杆16一端与隔板13相抵。

本发明中，在安装北斗定位单元4的过程中，工作人员握住北斗定位单元4，将固定块5推入固定槽6与限位三角槽7中，在限位块8的作用下，使得两个限位三角9向内收缩挤压复位弹簧10，同时限位块8进入限位凹槽22中，挤压推块19，从而对三角块17进行挤压，使得滑杆16在滑槽15中滑动，从而解除对隔板13的限位，在弹簧12的作用下，使得挡块14向上弹起，从而进入两个限位三角9之间，对其进行固定，防止限位三角9收回，从而对北斗定位单元4进行固定。

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通过北斗卫星系统对桥梁位置进行精确定位，同时对卫星数据进行收集，桥梁高度数据采集单元将收集的卫星数据进行综合处理并且将其传输到中央处理器，中央处理器包括数据接收单元、数据评估单元和数据比对单元，数据接收单元用于接收来自桥梁高度数据采集单元的数据信息，数据评估单元用于对数据接收单元接收的桥梁沉降数据信息进行检测，根据检测结果，判断数据是否可以进行后续的分析，数据比对单元从用于将所述数据评估单元评估后的数据与数据库中的正常数据进行比对，分析出获得的数据是否处在正常范围值，并将分析结果传送给控制模块，控制模块包括数据处理单元和指令发送单元，数据处理单元用于将分析获得的桥梁沉降数据信息进行数据加工处理后转换成指令输送到指令发送单元；指令发送单元用于将获得的指令发送回中央处理器，中央处理器然后将指令传输给通信模块，通信模块包括车站警报模块与火车预警模块，通信模块将接收到的指令加工处理后转换为电信号分别发送给车站警报模块与火车预警模块，车站警报模块接收电信号后通过警铃与警报提醒附近车站工作人员，尽快对桥梁进行维修，火车预警模块接收电信号后通过警铃与警报提醒乘务人员对车辆进行减速或刹车，防止意外发生。

尽管本文较多地使用了桥梁主体1、支撑柱2、栏杆3、北斗定位单元4、固定块5、固定槽6、限位三角槽7、限位块8、限位三角9、复位弹簧10、空腔11、弹簧12、隔板13、挡块14、滑槽15、滑杆16、三角块17、滑动弹簧18、推块19、推块槽20、滑块21、限位凹槽22、滑动槽23、三角滑块24等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。