[发明专利]铁路营业线桥涵施工防护多传感器实时监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及铁路营业线改造桥涵施工的安全防护监测技术领域，核心技术要点在于铁路营业线桥涵施工防护中多传感器实时监测系统设计与监测数据的智能化采集与处理。

背景技术

在铁路施工过程中，桥涵施工作为线路的重要组成部分，其工程形式包括接长涵、下穿顶进、地基加固等，涉及到采用人工挖孔桩作支墩，用工字钢便梁架空线路顶进开挖施工等技术。特别对于营业线铁路的改造工程，桥涵施工对营业线运营会产生重大影响，所以必须在施工过程进行监测，保证营业线正常运营和和施工开展。

在铁路营业线桥涵施工过程中，主要存在以下的铁路行车安全隐患：（1）因施工损坏铁路通讯、信号电缆或在作业中使铁路轨道连电而导致铁路行车信号失灵或错乱，干扰了列车的正常运行。（2）在进行线路加固作业及桥涵顶进过程中不可避免地要移动轨道及带动既有路基土体的变化，有可能导致线路的轨距、高程、水平等参数超过技术要求或轨枕下道碴不密实造成晃车现象。（3）人员在施工作业过程中所使用的各种机械设备、工具及其施工材料堆放不慎，侵入列车运行限界，或在列车通过时被风卷入轨道内，引发刮碰列车、伤害人员、列车颠覆等惯性事故。（4）线路下沉、出现涌水、砂等异常情况，严重威胁列车运行安全。

在以往的施工过程中，对于营业线桥涵施工中的安全防护监测主要的方式有：（1）利用传统的全站仪或水准仪测量支墩变化，从而判断营业线的安全性；（2）不定期的利用轨检车对营业线轨道进行测量，确定营业线轨道的状态；（3）施工现场人员不定期的利用卡尺进行测量，粗略的判断营业线轨道的沉降、倾斜，指导施工进行；（4）利用GPS卫星对桥涵施工中的营业线进行测量，计算变形和沉降；（5）利用一种传感器对营业线桥涵施工中的铁路轨道的沉降或者变形，亦或是桥涵支墩的压力等进行单独的监测。

前三种方法主要以常规测量手段，主要是人在现场进行操作，主要存在的缺点表现为：（1）传统的人工监测受到主观影响较大，精度会因不同的人测量产生微小偏差；（2）需要大量的人力进行现场的测量，不能适应当前施工的需要；（3）人为的测量，现场的安全性难以很好的把握，并且不能实现对数据的实时处理和反馈。后两种方法利用当今先进的科学技术，能够实现自动化的监测，但是主要存在以下缺点：（1）GPS精度不够，铁路轨道的变形或者沉降都是精确到mm级；（2）利用传感器技术是当前比较可靠的方法，但是单一类型的传感器进行监测和数据分析科学性不够，并且单一类型传感器自成一套系统，难以实现多种类型传感器数据监测的实时共享和分析，不能实现多条件的实时报警。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种铁路营业线桥涵施工防护多传感器实时监测系统，该系统在营业线桥涵施工中布置多种传感器，将多种类型的数据进行汇集，实现数据的自动监测、实时分析和处理，克服了传统方式的缺点，达到了较高的精度，并且实现多传感器系统融合、数据共享和分析。该系统在营业线桥涵施工进行的同时进行搭建，对施工的过程和铁路运行进行必要的实时监测，从而优化施工方案，完善防护措施，科学的指导列车的行驶速度，安全高效的完成桥涵施工，同时也保证列车的安全运行。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案： 

本发明提供的铁路营业线桥涵施工防护多传感器实时监测系统，是一种基于LabVIEW的铁路营业线桥涵施工防护多传感器实时监测系统，该系统由自动化监测装置和监控中心的计算机组成，其中：自动化监测装置由布置在施工现场的数据采集设备、数据传输设备组成，数据采集设备通过电缆与数据传输设备相连，数据传输设备利用无线网络与计算机通信；数据采集设备从现场获取数据信息之后传至数据传输设备，数据传输设备再将数据信息利用无线网络传至计算机。

所述数据采集设备可以包括施工安全自动化采集仪和通过电缆与之40通道信号接口相连的固定式倾角计、静力水准仪、表面裂缝计、土压力计、加速度传感器，其中：固定式倾角计、静力水准仪、土压力计装在桥涵施工中的便梁的支墩上；表面裂缝计的一端装在支墩上，另一端装在便梁上；加速度传感器装在便梁的中部位置。

所述的施工安全自动采集仪，其内部可以设有BGK-MICRO测量模块、GPRS模块、电源模块和40通道信号接口，所述40通道信号接口通过电缆获取信号之后传入BGK-MICRO测量模块，经过BGK-MICRO测量模块调理之后由GPRS模块传达到计算机中。

所述数据传输设备包括GPRS模块、GPRS网络以及信号发射塔和信号接收塔，其中GPRS模块接收到信号后通过GPRS网络传入信号发射塔，再通过GPRS网络由信号接收塔获取。