1.一种铁路路基形变检测与预警系统,其特征在于:包括控制箱和光纤压力传感器组,控制箱安装在路肩上,与光纤压力传感器组连接,用于处理光纤压力传感器组采集到的信息,采用多个光纤压力传感器编织成一个长方体状的光纤压力传感器组,并埋设到铁路路基中,用于检测路基在各个方向上发生形变量。
2.根据权利要求1所述的铁路路基形变检测与预警系统,其特征在于:所述光纤压力传感器组采用多个光纤压力传感器组成,用于对铁路路基在上、下、前、后、左、右八个方向进行的形变量进行检测。
3.根据权利要求2所述的铁路路基形变检测与预警系统,其特征在于:所述控制箱包括金属铝合、风机、电源降压稳压模块、继电器组、模拟量数据采集器、控制电路板、北斗定位模块、百叶窗、指示灯、GPRS模块、湿度传感器、温度传感器,湿度传感器、温度传感器、光纤压力传感器组中的每个光纤压力传感器均与模拟量数据采集器连接,并将采集到的数据信息传输给模拟量数据采集器,电源降压稳压模块为光纤压力传感器、模拟量数据采集器、控制电路板供电,模拟量数据采集器与控制电路板之间采用RS485通信方式进行通信,模拟量数据采集器对湿度传感器、温度传感器、光纤压力传感器组发来的模拟量信息转换为相应的数字量后,通过RS485线将这些信息传输给控制电路板,由控制电路板根据光纤压力传感器组的信息判断出路基形变量及其方向,且北斗定位模块将该处的定位信息传输给控制电路板,由控制电路板控制GPRS模块将路基形变量及其方向信息、该处的位置信息发送到PC机端进行显示,指示灯安装在金属铝盒的上表面,当该处铁路路基形变量达到预设值时亮起,提醒工作人员该处的轨道需要校正,温度传感器、湿度传感器分别用于检测金属铝盒内的温湿度信息,风机安装在金属铝盒的左侧,金属铝盒的右侧设有百叶窗,当温度传感器、湿度传感器检测到金属铝盒内的温湿度值高于预设值时,由控制电路板控制继电器组的工作状态,打开百叶窗和风机,为金属铝盒降温、除湿,当金属铝盒内温度低于预设值时,风机向金属铝盒中吹入热风,并控制百叶窗关闭。
4.根据权利要求3所述的铁路路基形变检测与预警系统,其特征在于:在百叶窗侧的金属铝盒内壁上安装有滑槽、齿条、齿轮、步进电机、钢条,齿条镶嵌在滑槽中,齿轮安装在步进电机的旋转轴上,步进电机与继电器相连,由控制电路板控制继电器的工作状态来控制步进电机的正转与反转,带动着齿轮转动,由齿轮为齿条传动,百叶窗的每个叶片与齿条之间通过钢条连接,由齿条带动着钢条移动,进而实现百叶窗的开合。
5.根据权利要求3所述的铁路路基形变检测与预警系统,其特征在于:所述风机口设有电热丝,当金属铝盒中需要加热时,控制电路板控制继电器组打开,进而打开风机和电热丝工作,风机将电热丝上产生的热量吹入到金属铝盒中,为金属铝盒供热,当金属铝盒中需要降温或者除湿时,控制电路板控制电热丝不工作、控制百叶窗打开,控制风机向金属铝盒中吹入外界风。
6.根据权利要求3所述的铁路路基形变检测与预警系统,其特征在于:所述系统对铁路路基形变的检测与预警方法为:
先对系统进行初始化,由光纤压力传感器组检测铁路路基在各个方向上的形变量,并将采集到的信息传输给模拟量数据采集器,完成对路基形变的采集,模拟量数据采集器将读取到的信息通过RS485线将这些信息传输给控制电路板,由控制电路板根据光纤压力传感器组的信息判断出路基形变量及其方向,再控制GPRS模块将路基形变量及其方向信息、该处的位置信息发送到PC机端进行显示,并在PC机端设置相应的上位机,将采集到的信息显示在上位机上,并在控制电路板中写入时间序列预测算法,对路基各个方向的形变量进行预测,预测到哪个时间点时,该处路基形不同方向的变量将会超出预设值,当其中一个方向的光纤压力传感器检测到该方向的陆基型变量超出预设值时,控制电路板便控制指示灯亮起,并将预警信息和该处的位置信息发送到PC机端进行显示,提醒相关工作人员前往现场对轨道进行检修、校正,工作人员检修校正后,按下控制电路板的复位信息,更新各个方向形变量的阈值,等待着下一次预警信息的到来。
7.根据权利要求6所述的铁路路基形变检测与预警系统,其特征在于:所述光纤压力传感器组识别铁路路基形变方向的方法为:先对长方体式的光纤压力传感器组的上、下、前、后、左、右六个面的光纤压力传感器进行编号,上、下、前、后、左、右六个面的光纤压力传感器采集到的信息分别接入模拟量数据采集器的0~5通道,编号分别为A1、A2、A3、A4、A5、A6模拟量数据采集器每个通道后面紧跟的就是该通道采集到的数据量,通过RS485通信方式将模拟量数据采集器的每个通道的值换成一帧数据传输给控制电路板,控制电路板根据接收到的数据进行解析,判断数据的位数来识别是模拟量数据采集器的哪个通道采集到的信息,进而识别出光纤压力传感器组的上、下、前、后、左、右六个面的光纤压力传感器采集到的数据。
8.根据权利要求7所述的铁路路基形变检测与预警系统,其特征在于:控制电路板对光纤压力传感器组的上、下、前、后、左、右六个面的光纤压力传感器采集到的数据进行识别的方法为:(1)下沉
当铁路路基下沉时,A1先检测到路基形变,接着是A2检测到路基形变,且在A1、A2上产生的压力比较明显,A1、A2的信号变化量就比较大;
(2)上凸
路基向上凸起,A2先检测到路基形变,再是A1检测到上凸的形变,且两者检测到的形变量较大;
(3)左凸
在路基的垂直方向的左边发生左凸时,A5先检测到形变,再是A6检测到形变,进而判断出该处路基发生左凸的形变;
(4)右凸
在路基的垂直方向的右边发生右凸时,A6先检测到形变,再是A5检测到形变,进而判断出该处路基发生右凸的形变;
(5)内凹
即在路基竖直方向上发生两边向路基中间挤压,使路基发生挤压形变,这种情况出现的概率较小,A3和A4变化较为明显;
(6)外凸
分为两边外凸、单边外凸,两边外凸表现为路基在竖直方向上往两边凸出,单边外凸表现为路基在竖直方向上往一边凸出,A3和A4变化较为明显。