CN105716572A - 一种基于mems传感器的路基沉降监测*** - Google Patents

一种基于mems传感器的路基沉降监测*** Download PDF

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刘其军
蔡文举
徐�明
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Abstract

本发明公开了一种基于MEMS传感器的路基沉降监测***，包括多节首尾依次相连接的刚性管和固定设于各节刚性管内的MEMS倾角传感器，相邻刚性管之间通过柔性管活动连接在一起，在各柔性管内设有电缆分支器，各MEMS倾角传感器相应与各电缆分支器通过电缆分线相连接，各电缆分支器通过电缆总线相连接，由于各节刚性管之间采用柔性管相连接，各节刚性管只能发生相对转动，不发生相对位移，各节刚性管会随着路基土体沉降发生相对倾斜转动，固定在各节刚性管内的MEMS倾角传感器测量各节刚性管倾斜角度的变化，并将测量数据经电缆分线、电缆分支器及电缆总线向外传输，从而得到监测区域路基沉降信息，实现路基沉降自动化监测。

Description

一种基于MEMS传感器的路基沉降监测***
技术领域
本发明涉及路基沉降监测技术领域，特别涉及一种基于MEMS传感器的路基沉降监测***。
背景技术
铁路、公路等交通基础设施在国家经济社会发展中发挥着极其重要的作用，由于各种原因，部分线路不可避免的要经过一些不良地质区域，某些地段处的表面软土地层极易引发路基的过大沉降，由此轻则引起轨道下沉和轨面弯折，影响线路的平顺性和稳定性，严重时可造成列车脱轨等威胁生命财产安全的重大事故。因此，对路基实施沉降监测具有十分重要的意义。目前路基沉降监测方法主要有监测桩法、沉降板法、沉降水杯法、分层沉降法、剖面沉降仪及卫星雷达干涉法等。
上述方法中普遍存在着一定的应用缺陷和不足，监测桩法只能对表面沉降进行测量，不能获得路基内部的沉降，影响填土施工，采用人工读数方式不能实现自动检测和远程监测；沉降板在土层中易损坏且难以补救，且多为单点测量，多点测量时相互影响较大；沉降水杯法对管的埋设要求较高，实际操作复杂，不适用于寒冷地区；分层沉降法对填土施工干扰大，蒸发或渗漏导致水量减少，影响测量精度，使用成本高；剖面沉降仪精度容易受外界环境的影响，必须在天气良好的情况下进行测试才会有较好精度，仪器比较笨重不方便携带，测试所需人员较多，不能单独测量某一点的位移；卫星雷达干涉法容易受到障碍物和天气的影响，在高速铁路路基沉降监测上精度也难以满足要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种易于维护、经济耐用、测量精度高的基于MEMS传感器的路基沉降监测***。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种基于MEMS传感器的路基沉降监测***，包括多节首尾依次相连接的刚性管和固定设于各节刚性管内的MEMS倾角传感器，相邻所述刚性管之间通过柔性管活动连接在一起，在各所述柔性管内设有电缆分支器，各所述刚性管内的MEMS倾角传感器相应与其中一侧柔性管内的电缆分支器通过电缆分线相连接，各所述电缆分支器通过一贯穿各刚性管和各柔性管的电缆总线相连接。
进一步地，还包括一包覆在各刚性管和各柔性管外的保护软管。
进一步地，还包括用以采集各MEMS倾角传感器测量数据并将数据转化成无线通信信号发送的数据采集发送模块和接收无线通信信号并进行数据运算处理的数据接收处理模块，所述数据采集发送模块与电缆总线一端相连接，所述数据接收处理模块经无线通信信号与数据采集发送模块相连接。
进一步地，所述刚性管为钢管，所述柔性管为金属软管。
有益效果：此基于MEMS传感器的路基沉降监测***中，由于各节刚性管之间采用柔性管相连接，各节刚性管只能发生相对转动，不发生相对位移，各节刚性管会随着路基土体沉降发生相对倾斜转动，固定在各节刚性管内的MEMS倾角传感器测量各节刚性管倾斜角度的变化，并将测量数据经电缆分线、电缆分支器及电缆总线向外传输，从而得到监测区域路基沉降信息，实现路基沉降自动化监测。
与现有常规剖面沉降仪相比，本发明采用MEMS倾角传感器实时测量，MEMS倾角传感器相对于常规剖面沉降仪中的传感器而言在尺寸上要小很多，可以实现路基沉降监测***小型化设计，十分有利于整个路基沉降监测***在现场的铺设安装，对路基工程的施工影响很小，后期维护也很便捷。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的使用状态示意图；
图3为本发明实施例的***原理框图。
具体实施方式
参照图1至图3，本发明一种基于MEMS传感器的路基沉降监测***，包括多节首尾依次相连接的刚性管1和固定设于各节刚性管1内的MEMS倾角传感器2，相邻刚性管1之间通过柔性管3活动连接在一起，在各柔性管3内设有电缆分支器4，各刚性管1内的MEMS倾角传感器2相应与其中一侧柔性管3内的电缆分支器4通过电缆分线5相连接，各电缆分支器4通过一贯穿各刚性管1和各柔性管3的电缆总线6相连接。
本实施例中，各节刚性管1采用钢管，各节柔性管3采用金属软管，由于各节刚性管1之间采用柔性管3相连接，各节刚性管1只能发生相对转动，不发生相对位移，各节刚性管1会随着路基土体沉降发生相对倾斜转动，固定在各节刚性管1内的MEMS倾角传感器2实时测量各节刚性管1倾斜角度的变化，并将测量数据经电缆分线5、电缆分支器4及电缆总线6向外传输，电缆总线6的末端是连接着数据采集发送模块，数据采集发送模块用以采集各MEMS倾角传感器2测量数据并将数据转化成无线通信信号向外发送，无线通信信号为GPRS信号，在远方地区设置有用以接收该无线通信信号并进行数据运算处理的数据接收处理模块，数据接收处理模块接收无线通信信号并还原MEMS倾角传感器测量的数据，根据其中相应软件对沉降数据进行自动化处理后，沉降数据包括MEMS倾角传感器所测量的倾斜角度α、刚性管1和柔性管3的长度等，如此便可得到路基沉降监测区域的沉降信息，从而实现路基的远程自动化无线监测，并可以根据设计要求进行沉降监测预警服务。
作为优选，还包括一包覆在各刚性管1和各柔性管3外的保护软管7。本发明路基沉降监测***中的重要元器件如刚性管1、MEMS倾角传感器2、柔性管3、电缆分支器4、电缆分线5及电缆总线6均布置在保护软管7内部，当发生***故障时，可以将这些重要元器件从保护软管7内向外拔出，进行相应的检查维修工作，便于***维护检修。而且，当路基完全沉降稳定后，还可以将这些重要元器件取出，从而实现路基沉降监测***的回收再利用，有效地节约沉降监测成本。此外，本发明路基沉降监测***中各元器件都是在生产工厂组装完成的，省去了现场不必要的安装工作，有效地提高工作效率。
另外，出于保护电缆总线6的需要，在第一节刚性管1上还额外连接着一空置刚性管，该空置刚性管内不安装MEMS倾角传感器2，该空置刚性管与相邻刚性管1之间的柔性管3内也不安装电缆分支器4。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种基于MEMS传感器的路基沉降监测***，其特征在于：包括多节首尾依次相连接的刚性管和固定设于各节刚性管内的MEMS倾角传感器，相邻所述刚性管之间通过柔性管活动连接在一起，在各所述柔性管内设有电缆分支器，各所述刚性管内的MEMS倾角传感器相应与其中一侧柔性管内的电缆分支器通过电缆分线相连接，各所述电缆分支器通过一贯穿各刚性管和各柔性管的电缆总线相连接。
2.根据权利要求1所述的基于MEMS传感器的路基沉降监测***，其特征在于：还包括一包覆在各刚性管和各柔性管外的保护软管。
3.根据权利要求1或2所述的基于MEMS传感器的路基沉降监测***，其特征在于：还包括用以采集各MEMS倾角传感器测量数据并将数据转化成无线通信信号发送的数据采集发送模块和接收无线通信信号并进行数据运算处理的数据接收处理模块，所述数据采集发送模块与电缆总线一端相连接，所述数据接收处理模块经无线通信信号与数据采集发送模块相连接。
4.根据权利要求1所述的基于MEMS传感器的路基沉降监测***，其特征在于：所述刚性管为钢管，所述柔性管为金属软管。
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