[发明专利]一种基于超宽带测距技术的铁路边坡灾害预警方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于超宽带测距技术的铁路边坡灾害预警方法及系统，该预警系统包括低功耗的超宽带定位基站与监测标签，监测标签部署于铁路边坡坡体表面，无需深度埋设，对监测区域坡体无破坏性，超宽带定位基站在靠近坡面的轨道沿线单侧安装部署，超宽带定位基站与监测标签的部署满足铁路行业中对轨旁设备的建设需求，具有低成本、低功耗、小型化、部署及施工难度低等特点；该预警方法利用超宽带测距技术，实现对铁路边坡坡面位移数据的实时采集、处理和传输，无需基站之间进行时间同步，可在短时间内对铁路边坡的坡面位移进行快速判断，为综合防护工作提供全天候的监测服务，检测效率高、安全可靠。

技术领域

本发明属于地质灾害监测预警领域，特别涉及一种基于超宽带测距技术的铁路边坡灾害预警方法及系统。

背景技术

随着我国铁路线路的不断增长，我国铁路运营里程已达到13.9万公里。边坡是铁路基础设施建设和营运过程中的重要安全影响因素，而我国铁路跨越了不同自然和地理区域，沿线边坡数量众多，地质条件复杂，多数铁路线都是地质灾害多发的山区铁路工程。特别是在多山地区，铁路边坡呈现连片、复杂的趋势，自然灾害发生较为频繁，诸如山体滑坡、落石、泥石流等异物侵限，都能给行车带来灾难性的后果。而产生这些事故的原因均较为复杂，如边坡结构受自然力（如地震、暴雨）和人类工程活动的影响导致土体受影响，最终导致失稳；或者已有支护结构老化至不能抵御失稳土体的冲击从而导致灾害发生。

许多重要的铁路边坡都没有建立对其安全性的进行监测的系统，不能及时发现这些重要边坡的一些异常状况，并分级预警，以做出相应的防患措施。而边坡灾害发生后可能会对铁路线路造成侵限，覆盖钢轨轨面，若不及时发现将势必发生列车和障碍物相撞的事故，从而引发列车出轨、倾覆等事故，轻则导致机车损伤，铁路线路长时间中断，严重的还可能发生列车出轨、人员伤亡等重大事故，造成重大的人员生命及财产损失。事实上，目前已有一些沿线区域发生边坡滑坡事故，已造成巨大的经济损失和不良的社会影响。

目前铁路沿线针对边坡灾害监测，通常是在重点滑坡区域采用物理加固与点式监测相结合的方式。其中，点式监测主要是利用北斗定位系统及传统传感器（测斜仪、雨量计等），通过在重点监测区域固定点部署监测设备，获取边坡局部位移数据。其中，系统中北斗接收机固定安装于边坡表面位置，依托于部署在监测区域之外的基准站获取差分数据，实现对监测点的高精度定位；然后经过长时间的监测，获取监测数据，并分析边坡灾害形成的非线性规律、演化破坏过程等，从而预测边坡灾害的发生。系统中的传统传感器埋设于边坡滑动带的深部位置，通常需要灌浆稳固，对边坡位移和坡体内水量变化进行监测。

现有的铁路沿线边坡灾害监测方法，能够探测出重点监测区域内局部边坡位移形变，但在实际应用中，这种方法存在下列问题：

1、需要对重点监测区域进行长时间的监测，才能通过获取监测数据，分析边坡灾害形成的演化破坏过程等；

2、若单纯采用北斗系统对边坡区域进行监测，单点覆盖范围小，要对整体坡面监测时，施工难度与工作量大，系统成本过高；

3、系统中需要配套使用如雨量计、测斜仪等传统传感器配合北斗监测，但这些传感器需要埋设在边坡深部，对边坡表面会造成一定程度的损坏，影响坡体稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于超宽带测距技术的铁路边坡灾害预警方法及系统，该预警方法利用超宽带测距技术，能够在短时间内对边坡坡面滑动位移进行快速判断，同时预警系统满足铁路行业中对轨旁设备的建设需求，具有低成本、低功耗、小型化、部署难度低等特点，且系统安装对监测区域坡体无破坏性。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于超宽带测距技术的铁路边坡灾害预警方法，包括以下步骤：

在铁路边坡的坡面部署监测标签，在铁路边坡的坡面下方部署超宽带定位基站；其中监测标签分布式部署在要监测的铁路边坡的坡体表面，且每个监测标签具有独立且唯一标识ID，优选地，超宽带定位基站部署于铁路边坡的坡面下方，且在靠近坡面的轨道沿线单侧安装部署；