高速鐵路北斗位移變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)
規(guī)格型號(hào)：DX-WPS100-WY
一、需求分析
隨著國內(nèi)高速鐵路網(wǎng)的不斷擴(kuò)展和完善以及市政工程的快速發(fā)展，兩者相互交叉的工程越來越多。運(yùn)營的高速鐵路對(duì)線路的平順性要求非常高，下穿工程的安全、設(shè)計(jì)和施工要求高、難度大，在高速鐵路滑坡、路橋下施工時(shí)會(huì)對(duì)高速鐵路運(yùn)營產(chǎn)生諸多不利影響，一旦發(fā)生事故，后果不堪設(shè)想，因此，要杜絕發(fā)生影響鐵路安全運(yùn)營的事件發(fā)生。為了避免或減小施工影響高速鐵路運(yùn)營，必須在施工前對(duì)影響工程進(jìn)行分析和評(píng)估。而目前國內(nèi)外尚無下穿高速鐵路工程的技術(shù)規(guī)程指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)、施工及監(jiān)測，因此、山體邊坡、下穿構(gòu)筑物的建設(shè)及使用已成為影響高速鐵路運(yùn)營安全的主要因素之一。
二、工作原理
高速鐵路橋梁變形監(jiān)測、邊坡監(jiān)測包括墩臺(tái)橫向、縱向水平位移和豎向位移監(jiān)測等內(nèi)容。宜采用自動(dòng)化監(jiān)測方法，主要借助自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn) 行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，包含數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)三大部分。可以把高速鐵路GNSS位移變形監(jiān)測系統(tǒng)分為四層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層。
感知層：實(shí)時(shí)感應(yīng)高速鐵路監(jiān)測參數(shù)傳感器的狀態(tài)，如表面位移、深部位移、滲流量、降雨量、裂縫、支護(hù)結(jié)構(gòu)、地下水位、土壤含水率、土壓力、表面位移監(jiān)測儀和視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)等前端感知設(shè)備；
網(wǎng)絡(luò)層：支持?jǐn)?shù)據(jù)通信，可上、下雙向通訊，支持無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)、短信、北斗、PSTN、超短波、ZigBee等通信方式。感應(yīng)設(shè)備M21F2可通過監(jiān)測預(yù)警平臺(tái)的通訊方式，上行發(fā)送至監(jiān)測控制中心平臺(tái)。
平臺(tái)層：整合各層設(shè)備和系統(tǒng)功能，通過信號(hào)的連接，下發(fā)平臺(tái)對(duì)前端感應(yīng)器的命令，上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)和分析，實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)前端各大監(jiān)控設(shè)備。
應(yīng)用層：開啟信息發(fā)布途徑，實(shí)時(shí)展示信息數(shù)據(jù)和預(yù)警信息。
三、產(chǎn)品特點(diǎn)
（1）北斗位移變形監(jiān)測基本配置：主控單元、北斗位移變形監(jiān)測單元、通信單元、供電單元、安裝支架及輔材；
（2）24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測：對(duì)鐵路路基沉降、位移、變形、受力、環(huán)境、橋梁振動(dòng)等全自動(dòng)化在線監(jiān)測，實(shí)時(shí)掌握鐵路整體施工/運(yùn)行的安全狀態(tài)。
（3）多重分級(jí)預(yù)警：數(shù)據(jù)異常時(shí)，系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)相應(yīng)三級(jí)報(bào)警機(jī)制，時(shí)間以短信、傳真、廣播等形式通知用戶。
（4）應(yīng)急預(yù)案處理：從專家?guī)熘苯犹崛∠鄳?yīng)處理辦法，及時(shí)采取人員介入、封鎖鐵路等辦法，將安全隱患消除在萌芽狀態(tài)。
（5）結(jié)構(gòu)損傷機(jī)理研究：對(duì)結(jié)構(gòu)損傷機(jī)理的宏觀分析、結(jié)構(gòu)變形及破壞趨勢研究、歸納演繹。
（6）提供參考依據(jù)：監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，為今后同類工程設(shè)計(jì)、施工提供類比依據(jù)。
（7）行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)形成：制定出適合結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系，形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
四、產(chǎn)品參數(shù)
序號(hào) | 類別 | 項(xiàng)目 | 技術(shù)參數(shù) |
| 1 | 整機(jī)性能 | 整機(jī)配置 | 主控單元、北斗位移變形監(jiān)測、通信單元、供電單元、安裝支架及輔材； |
整機(jī)質(zhì)量 | 小于30KG(含太陽能板和支架） | ||
材質(zhì) | 不銹鋼機(jī)身+熱鍍鋅支架 | ||
北斗位移變形監(jiān)測單元 | *觀測頻率 | 接收多導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)BDS(B1/B2)、GPS(L1/L2) | |
*測量精度 | 水平精度:±2.5 mm+0.5ppm;垂直精度:±5 mm+0.5ppm； | ||
信號(hào)接收靈敏度 | ≤-133dBm | ||
電源 | 電源輸入口 | ||
天線 | 1個(gè)GNSS天線接口，插座型號(hào)TNC | ||
*遠(yuǎn)程控制 | 可遠(yuǎn)程升級(jí)，遠(yuǎn)程復(fù)位，遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置 | ||
北斗模塊數(shù)量 | 支持4個(gè)； | ||
3 | 北斗天線單元 | *信號(hào)跟蹤 | 能夠接收GPS衛(wèi)星L1 L2 L5信號(hào)，GLONASS衛(wèi)星L1 L2信號(hào)，北斗衛(wèi)星 B1 B2 B3信號(hào)、伽利略衛(wèi)星信號(hào) |
相位中心指標(biāo) | 相位中心穩(wěn)定性優(yōu)于1mm，并且相位中心偏差（仰角20°）小于1.5mm(1σ)。 | ||
極化方式 | 右旋圓極化 | ||
天線波束 | 方位角：0°～360°，俯仰角：5°～90° | ||
軸比 | ≤2dB（仰角90°）≤4dB（仰角20°～90°） | ||
電壓駐波比 | ≤1.5（50Ω） | ||
4 | 通信單元 | 通信方式 | 全網(wǎng)通4G/5G/WIFI無線傳輸 |
數(shù)據(jù)安全性 | 與主站通信可采用VPN專用通道，可選加密傳輸。 | ||
接入規(guī)約 | 可接入鐵路監(jiān)控平臺(tái) | ||
5 | 供電單元 | 電池容量 | 100Ah/12V，磷酸鐵鋰電池高可靠性電池 |
太陽能板功率 | 180W/18V，單晶硅高效太陽能板 | ||
供電時(shí)長 | 持續(xù)無光照可以維持裝置正常運(yùn)行15天的供電要求。 | ||
其他參數(shù) | 工作環(huán)境 | 工作溫度：-40～+70℃；相對(duì)濕度：5～99%RH | |
整機(jī)壽命 | 8年以上 | ||
防護(hù)等級(jí) | IP67 |
