[实用新型]基于光纤光栅传感技术的铁路边坡危岩落石监测报警系统

说明书

技术领域

本实用新型是可适用于铁路边坡危岩落石的监测报警系统，属光纤传感技术、计算机系统集成技术、信号检测技术及铁路防灾安全监测技术领域。

背景技术

我国是铁路大国，近几年铁路技术发展迅速，客专的里程越来越长，列车的运行速度越来越快，对行车的安全性要求越来越高，铁路沿线地质灾害的自动监测与预警技术越来越受到广泛重视。铁路建设关于《新建时速300-350公里客运专线铁路设计暂行规定》中明确规定：客运专线铁路需设置防灾安全监控系统，应根据需要对自然灾害和异物侵限等进行监测，并提供有关防灾数据(预警、限速、停运等决策信息)，为列车运行计划调整、行车控制提供依据，保证列车的正常运行。危岩落石实时防灾安全监测是其中的一项重要内容。

常规的铁路安全防护技术是安装主动、被动网阻挡边坡坍塌、危岩落石侵入铁路线路，是一种单一被动防护方式，没有报警功能，一旦灾害发生，防护网被冲坏，就会危及行车安全。边坡危岩落石预警与报警监测技术，国内外已开展了部分研究与应用，但由于铁路沿线地质情况复杂、电磁干扰严重、取电困难、信号传输远等恶劣条件，加上其对系统漏报和误报的严格要求，目前针对铁路边坡危岩落石监测预警报警的技术还很少见。

当前的铁路边坡危岩落石监测报警技术研究主要分为主动预警监测和被动报警监测两种。主动预警监测是在岩体松动灾害发生前给与预警信息提示。目前针对危岩早期松动监测采用GPS(全球定位系统)位移监测技术，该技术是以卫星为基础的无线电导航定位系统。GPS卫星发射测距信号和导航电文，用户用GPS接收机在某一时刻同时接收3颗以上GPS卫星信号，测量出测站点至3颗卫星的距离并解算出该时刻的GPS卫星的空间坐标，据此利用距离交会法解算出测点的位置。使用该技术，现场需要电源和经常性维护，特殊地域无法取得信号；特别是无法测得岩石内部的应力变化，所以无法对塌方落石进行预报。如需进行多点监测，则该系统造价昂贵，而且容易被盗。

被动监测是在有岩层脱落灾害发生以后给与报警信息提示。主要技术有：电网监测、视频监测等技术手段。电网监测是预先设置防护网并在网上安装电网传感器，一旦异物撞坏防护网，通过电网感应的方式即可向调度中心报警。视频监测是采用图像观测法监测落石情况，虽然直观，但雨、雾和雪等恶劣天气下图像清晰度难以保证，难以识别，且现场需要电源，设备容易被破坏。

上述主动预警监测和被动报警监测等电类监测技术的共同特点是：对使用环境要求较高，易受各种干扰因素的影响，使用寿命短，无法进行远距离、大范围的使用等。

现有技术还包括人工巡检法，该方法只能对岩体前期的状态进行检测，不能实时预报，而且存在人为主观性，检测仅能定性难以精确定量。综上，目前暂无可适用于铁路边坡危岩监测的可靠测试手段，也还暂无针对该项监测需求的基于光纤光栅传感技术的监测报警系统。

总之，现有边坡危岩落石监测报警系统，主要存在的缺点是：系统的技术特点无法满足铁路运行低漏报和误报的要求；电类技术抗干扰、取电、信号传输、维护困难。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于光纤光栅传感技术的铁路边坡危岩落石监测报警系统，针对现有铁路边坡落石监测技术存在的问题，本实用新型能解决如下关键技术问题：解决了现有铁路边坡落石监测报警系统只能被动进行报警监测而不能主动预警监测问题；解决了现有铁路边坡危岩落石监测系统监测电类传感器在现场恶劣天气不能连续正常工作的问题；解决了现有铁路边坡监测系统监测信号抗电磁干扰和远距离传输问题；解决了铁路边坡监测系统单一监测手段下，容易漏报和误报率高的问题。

本实用新型所采用的技术方案是：基于光纤光栅传感技术的铁路边坡危岩落石监测报警系统，包括现场监控设备，现场监控设备包括设置在铁路沿线边坡的主动网防护区岩体变形松动监测和以柔性被动网为监测载体的危岩落石监测，其还包括监控控制设备，监控控制设备与现场监控设备相连；现场监控设备包括岩体变形和松动监测子系统、落石破网监测报警子系统和落石状态监测子系统，这些子系统均与监控控制设备相连；监控控制设备包括依次相连的光纤终端盒、网络交换机和计算机系统。

所述的监测报警系统，岩体变形和松动监测子系统与光纤终端盒相连，其采用光纤光栅智能锚杆，并将其穿透打入边坡主动网防护区坡面风化岩层。