一種基于北斗雙頻測量的鐵路路基沉降實時監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鐵路安全監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種基于北斗雙頻測量的鐵路路基沉降實時監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高鐵是建設(shè)在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境條件下的高速度列車，地質(zhì)環(huán)境對其有重要影響。由于我國幅員遼闊，地層、土質(zhì)、水文、地貌等環(huán)境多變，造成高鐵建設(shè)中需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況分析和解決各種工程和維護中的實際問題。高鐵關(guān)系到人民群眾的生命和財產(chǎn)安全，為保證高鐵的安全運行，需對鐵路路基沉降形變進行實時監(jiān)控和及時維護。
[0003]對于鐵路路基沉降形變監(jiān)測，傳統(tǒng)的監(jiān)測方法有位移傳感器、加速度計、傾斜傳感器、激光干涉儀、全站儀、精密水準儀等。這些方法都有一定的成效但也存在許多不足之處。如，位移傳感器必須與測點相接觸、對于橫向位移測量較困難;加速度計對緩慢的位移以及大風(fēng)影響下的大位移無法測量;傾斜傳感器必須與其他方法配合使用;激光干涉儀在夜間和惡劣天氣條件下都不可測量、觀測距離短;全站儀監(jiān)測測點不同步、大位移時不可測、不能進行長基線的測量、觀測受天氣、環(huán)境影響較嚴重;精密水準儀受氣候的影響較嚴重、采樣率很難達到動態(tài)測量的要求;除此之外，以上監(jiān)測方法都存在著各測點之間很難做到時間同步的問題，從而給后續(xù)鐵路路基特性的分析帶來困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供一種可以實時對鐵路路基沉降形變進行監(jiān)測，車站監(jiān)控中心通過分析歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，得出鐵路路基的沉降形變變化趨勢，提前處置以解除危險的基于北斗雙頻測量的鐵路路基沉降實時監(jiān)測系統(tǒng)。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是:
[0006]—種基于北斗雙頻測量的鐵路路基沉降實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括若干個集成數(shù)據(jù)采集終端、ZIGBEE無線傳輸子系統(tǒng)、中心處理服務(wù)器和車站監(jiān)控中心，所述集成數(shù)據(jù)采集終端沿鐵路沿線布設(shè)在鐵路路基之上，所述中心處理服務(wù)器根據(jù)ZIGBEE組網(wǎng)的要求選擇地點架設(shè);所述集成數(shù)據(jù)采集終端包括抗多徑效應(yīng)北斗接收天線、北斗雙頻接收機、嵌入式處理器、ZIGBEE通信模塊和太陽能供電裝置，所述抗多徑效應(yīng)北斗接收天線位于北斗雙頻接收機上，所述北斗雙頻接收機通過異步串口與嵌入式處理器連接，所述嵌入式處理器通過ZIGBEE無線傳輸子系統(tǒng)與中心處理服務(wù)器通信;所述ZIGBEE無線傳輸子系統(tǒng)包括發(fā)送信號的ZIGBEE通信模塊和對信號進行接收、發(fā)送處理的ZIGBEE基站;所述中心處理服務(wù)器通過有線網(wǎng)絡(luò)或者無線網(wǎng)絡(luò)與車站監(jiān)控中心連接。
[0007]進一步地，所述北斗雙頻接收機采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的B1I和B2I兩個頻點進行雙頻差分定位，采用載波相位測量算法進行解算。
[0008]進一步地，所述ZIGBEE通信模塊采用2.4GHZ頻點。
[0009]進一步地，所述太陽能供電裝置包括太陽能電池板和蓄電池。
[0010]進一步地，所述中心處理服務(wù)器包括數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)分析單元。
[0011]本實用新型的積極有益效果是:
[0012]1.本實用新型采用的北斗雙頻接收機采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的B1I和B2I兩個頻點進行雙頻差分定位，具有精度高、功耗低、成本低的特點。
[0013]2.采用太陽能供電裝置，無需再對集成數(shù)據(jù)采集終端單獨布線，降低了成本、節(jié)約了資源。
[0014]3.基于2.4GHZ頻點的ZIGBEE通信系統(tǒng)具有相對較高的速率、低功耗、支持大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、安全可靠、低成本的特點。
[0015]4.該實用新型采用的定位方式為局域載波相位差分定位，不需要建設(shè)基準站，大大降低了系統(tǒng)的建設(shè)成本。
[0016]5.本實用新型可以實時的對鐵路路基沉降形變進行監(jiān)測，及時根據(jù)設(shè)定的參數(shù)進行報警，以確保鐵路運營的安全。車站監(jiān)控中心可以通過分析歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，得出鐵路路基的沉降形變變化趨勢，預(yù)測危險發(fā)生的時間，提前進行處置以解除危險。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖2為本實用新型的集成數(shù)據(jù)采集終端結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0019]參見圖1和圖2所示，一種基于北斗雙頻測量的鐵路路基沉降實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括若干個集成數(shù)據(jù)采集終端、ZIGBEE無線傳輸子系統(tǒng)、中心處理服務(wù)器和車站監(jiān)控中心，所述集成數(shù)據(jù)采集終端沿鐵路沿線布設(shè)在鐵路路基之上，所述中心處理服務(wù)器根據(jù)ZIGBEE組網(wǎng)的要求選擇地點架設(shè);所述集成數(shù)據(jù)采集終端包括抗多徑效應(yīng)北斗接收天線、北斗雙頻接收機、嵌入式處理器、ZIGBEE通信模塊和太陽能供電裝置，所述抗多徑效應(yīng)北斗接收天線位于北斗雙頻接收機上，所述北斗雙頻接收機通過異步串口與嵌入式處理器連接，所述嵌入式處理器通過ZIGBEE無線傳輸子系統(tǒng)與中心處理服務(wù)器通信;所述ZIGBEE無線傳輸子系統(tǒng)包括發(fā)送信號的ZIGBEE通信模塊和對信號進行接收、發(fā)送處理的ZIGBEE基站;所述中心處理服務(wù)器通過有線網(wǎng)絡(luò)或者無線網(wǎng)絡(luò)與車站監(jiān)控中心連接。
[0020]所述北斗雙頻接收機采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的B1I和B2I兩個頻點進行雙頻差分定位，采用載波相位測量算法進行解算。本系統(tǒng)采用局域載波相位差分定位，不需要建設(shè)基準站，大大降低了系統(tǒng)的建設(shè)成本。
[0021]所述ZIGBEE通信模塊采用2.4GHZ頻點，具有相對較高的速率、低功耗、支持大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、安全可靠、低成本的特點。相對于3G網(wǎng)絡(luò)傳輸具有后期使用成本低、不依賴第三方網(wǎng)絡(luò)、可靠性高和功耗低的特點。
[0022]所述太陽能供電裝置包括太陽能電池板和蓄電池，無需對集成數(shù)據(jù)采集終端單獨布線，依靠北斗雙頻接收機和ZIGBEE無線傳輸子系統(tǒng)的低功耗特性，太陽能供電裝置可采用低電壓輸出供電。
[0023]所述中心處理服務(wù)器包括數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)分析單元;所述數(shù)據(jù)處理單元處理數(shù)據(jù)的流程包括自動完成數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、清理、數(shù)據(jù)解算、輸出、精度評定等，數(shù)據(jù)處理采用專用高精度形變監(jiān)測軟件進行;所述數(shù)據(jù)分析單元分析數(shù)據(jù)的流程包括自動進行形變參數(shù)精度分析、靈敏度分析、形變量時序、頻譜分析、形變直觀圖輸出、顯示等。
[0024]工作時，北斗雙頻接收機對被監(jiān)測點進行高精度定位，定位信息、偽距、載波相位和廣播星歷等相關(guān)數(shù)據(jù)報文信息經(jīng)異步串口(UART口)發(fā)送到嵌入式處理器;嵌入式處理器對所有的報文進行解析，從得到的報文中取得有用數(shù)據(jù)并進行相應(yīng)的預(yù)處理，以減輕對無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的開銷負擔(dān);ZIGBEE通信模塊通過ZIGBEE天線將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到ZIGBEE基站，ZIGBEE基站對數(shù)據(jù)信息處理后傳送到中心處理服務(wù)器；中心處理服務(wù)器對各監(jiān)測點的數(shù)據(jù)進行處理與分析，取得各監(jiān)測點間相對的形變數(shù)據(jù)，得出鐵路路基沉降形變的數(shù)據(jù)，并同各監(jiān)測點的原始數(shù)據(jù)一同傳遞到車間監(jiān)控中心，車站監(jiān)控中心可以實時得到鐵路路基沉降形變的信息及各監(jiān)測點的各種狀態(tài)信息，并及時預(yù)警和報警。鐵路相關(guān)部門根據(jù)預(yù)警和報警信息，對路基的異常提前進行處理，以預(yù)防事故的發(fā)生。
[0025]以上所述僅為本實用新型示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本實用新型的范圍，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本實用新型構(gòu)思和原則的前提下所做出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實用新型保護的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于北斗雙頻測量的鐵路路基沉降實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括若干個集成數(shù)據(jù)采集終端、ZIGBEE無線傳輸子系統(tǒng)、中心處理服務(wù)器和車站監(jiān)控中心，所述集成數(shù)據(jù)采集終端沿鐵路沿線布設(shè)在鐵路路基之上，所述中心處理服務(wù)器根據(jù)ZIGBEE組網(wǎng)的要求選擇地點架設(shè);所述集成數(shù)據(jù)采集終端包括抗多徑效應(yīng)北斗接收天線、北斗雙頻接收機、嵌入式處理器、ZIGBEE通信模塊和太陽能供電裝置，所述抗多徑效應(yīng)北斗接收天線位于北斗雙頻接收機上，所述北斗雙頻接收機通過異步串口與嵌入式處理器連接，所述嵌入式處理器通過ZIGBEE無線傳輸子系統(tǒng)與中心處理服務(wù)器通信;所述ZIGBEE無線傳輸子系統(tǒng)包括發(fā)送信號的ZIGBEE通信模塊和對信號進行接收、發(fā)送處理的ZIGBEE基站;所述中心處理服務(wù)器通過有線網(wǎng)絡(luò)或者無線網(wǎng)絡(luò)與車站監(jiān)控中心連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗雙頻測量的鐵路路基沉降實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述北斗雙頻接收機采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的B1I和B2I兩個頻點進行雙頻差分定位，采用載波相位測量算法進行解算。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗雙頻測量的鐵路路基沉降實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述ZIGBEE通信模塊采用2.4GHZ頻點。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗雙頻測量的鐵路路基沉降實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能供電裝置包括太陽能電池板和蓄電池。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗雙頻測量的鐵路路基沉降實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述中心處理服務(wù)器包括數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)分析單元。
【專利摘要】本實用新型涉及鐵路安全監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種基于北斗雙頻測量的鐵路路基沉降實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括若干個集成數(shù)據(jù)采集終端、ZIGBEE無線傳輸子系統(tǒng)、中心處理服務(wù)器和車站監(jiān)控中心；所述集成數(shù)據(jù)采集終端包括抗多徑效應(yīng)北斗接收天線、北斗雙頻接收機、嵌入式處理器、ZIGBEE通信模塊和太陽能供電裝置；所述中心處理服務(wù)器通過有線網(wǎng)絡(luò)或者無線網(wǎng)絡(luò)與車站監(jiān)控中心連接。該系統(tǒng)可以實時對鐵路路基沉降形變進行監(jiān)測，車站監(jiān)控中心通過分析歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，得出鐵路路基的沉降形變變化趨勢，提前處置以解除危險。
【IPC分類】G01C5/00, G01S19/14
【公開號】CN205138471
【申請?zhí)枴緾N201520927002
【發(fā)明人】梁顯恩, 買紅亮, 王文瑜
【申請人】河南譽凌電子科技有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月19日