一种地表沉降监测系统及方法与流程

1.本技术涉及地表沉降监测的技术领域，尤其是涉及一种地表沉降监测系统及方法。


背景技术：

2.地表即地球表面，在本技术中，地表沉降监测实际上是对道路路基（路面）沉降进行监测。
3.路基是线路工程(铁路、公路、机场跑道等)的一个重要组成部分，尤其是高速铁路对轨道的平顺性提出了更高的要求，是承受轨道结构重量和列车荷载的基础，它也是线路工程中最薄弱最不稳定的环节，路基几何尺寸的不平顺，自然会引起轨道的几何不平顺，因此需要基础有较高的稳定性和较小的永久变形，以确保列车等高速、安全、平稳运行。由于软土特殊的工程性质和各种运载车辆路基的特点，在一般情况下，多数路段地基的强度与稳定性的处理难度都不大，不成为控制因素；给工程带来的主要难题是沉降变形及其各种处理措施条件下的固结问题，所以路基沉降变形问题是各种线路设计中所要考虑的主控因素。
4.相关技术中，对于路基沉降传统的监测方法主要有：沉降板、单点沉降计、剖面沉降管、沉降监测桩等。这些监测方法的主要缺点是均需要人工近距离进行观测，无法远程进行监测。


技术实现要素：

5.为了能够远程监测路基沉降情况，本技术提供一种地表沉降监测系统及方法。
6.第一方面，本技术提供的一种地表沉降监测系统，采用如下技术方案：一种地表沉降监测系统，包括：激光测距仪，沿待监测道路长度方向设置有多个，且均转动连接于道路防护栏上，且设置于地质不良处，用于发送测距信号；调节组件，安装于道路防护栏上，用于调节所述激光测距仪同步间歇性转动；控制器，分别与所述激光测距仪和所述调节组件连接，用于接收并响应于所述测距信号，以发送沉降数据显示信号，并且用于控制所述调节组件的启停；显示屏，与所述控制器连接，用于接收并响应于所述沉降数据显示信号，以显示沉降数据。
7.通过采用上述技术方案，通过将激光测距仪安装于道路防护栏上，一方面可以便于对激光测距仪的安装，另一方面不会对正常的车辆行驶造成影响；通过将激光测距仪设置于地质不良处，可以使得激光测距仪以较少的数量较好地对地表沉降进行检测；检测时，控制器控制调节组件启动，调节组件驱动激光测距仪进行间歇性转动，从而使得激光测距仪能够沿路面宽度检测，激光测距仪检测的数据会通过测距信号传输至控制器，控制器再将该数据通过沉降数据显示信号传输至显示屏，显示屏显示沉降数据，从而便于工作人员
远程对路基沉降进行监测。
8.可选的，所述调节组件包括：安装杆，长度方向与道路防护栏的长度方向平行，且转动连接于道路防护栏上，所述激光测距仪固定连接于所述安装杆上；所述安装杆的一端同轴固定连接有齿轮；调节电机，安装于道路防护栏上，并且输出轴同轴固定连接有圆盘，所述圆盘侧壁周向均匀固定连接有拨动齿，所述拨动齿能够与所述齿轮啮合；所述调节电机与所述控制器连接。
9.通过采用上述技术方案，驱动激光测距仪转动时，控制器控制调节电机启动，调节电机带动圆盘转动，在拨动齿与齿轮啮合时，拨动齿驱动齿轮转动，从而驱动安装杆转动，进而带动激光测距仪转动，从而实现激光测距仪间歇性转动。
10.可选的，所述监测系统还包括：光电传感器，固定连接于道路防护栏上，并且分布于所述激光测距仪的两侧，用于检测是否有车辆将要经过所述激光测距仪，并在检测到车辆时，发送等待信号；所述控制器与所述光电传感器连接，用于接收并响应于所述等待信号，以控制所述调节组件停止动作。
11.通过采用上述技术方案，通过设置光电传感器，可以在检测到车辆时，使得控制器控制调节组件停止动作，一方面可以避免激光测距仪转动对测车辆行驶造成影响，另一方面可以避免车辆对激光检测造成影响，以提高检测的精确性。
12.可选的，所述监测系统还包括：记号灯，转动连接于道路防护栏上，且靠近所述激光测距仪设置，并且与所述激光测距仪数量等同；太阳能电池板，安装于道路防护栏上，用于为所述记号灯供电；驱动组件，安装于道路防护栏上，与所述记号灯的数量等同，用于接收并响应于增强信号，驱动所述记号灯转动，以使所述记号灯照射路面沉降处；所述控制器分别与所述太阳能电池板、所述记号灯和所述驱动组件连接，用于在所述控制器判断沉降值超过沉降阈值时，发送所述增强信号至临近沉降路面的所述驱动组件。
13.通过采用上述技术方案，由于夜晚道路光线较暗，路面沉降会对车辆行驶造成影响，因此通过记号灯照射沉降处，可以提醒驾驶人员，以提高夜晚驾驶的安全性。
14.可选的，所述驱动组件包括：安装座，转动连接于道路防护栏上，所述记号灯安装于所述安装座上；驱动电机，安装于道路防护栏上，并且输出轴与所述安装座同轴固定连接，并且所述驱动电机与所述控制器连接。
15.通过采用上述技术方案，在控制器判断沉降值超过沉降阈值时，控制器控制驱动电机启动，驱动电机驱动安装座转动，进而带动记号灯的转动。
16.第二方面，本技术提供了一种地表沉降监测方法，采用如下技术方案：一种地表沉降监测方法，包括：接收测距信号，所述测距信号包括沉降数据；基于所述测距信号，控制显示屏显示所述沉降数据，所述沉降数据包括沉降值；
判断所述沉降值是否大于预设的沉降阈值，若是，则输出报警信号。
17.通过采用上述技术方案，通过控制显示屏显示沉降数据，可以使得工作人员远程即可实现对路面沉降的监测，并且在沉降值大于沉降阈值时，及时进行维修。
18.可选的，所述控制显示屏显示所述沉降数据的具体步骤包括：获取激光测距仪的编号信息；基于所述编号信息和预设的分区规则，对道路防护栏上的所有所述激光测距仪分区；控制显示屏分区显示所述沉降数据。
19.通过采用上述技术方案，通过对激光测距仪进行编号和分区，可以使得工作人员更加直观了解路面沉降情况，提高了监测方便性。
20.可选的，所述监测方法还包括：在光电传感器检测到车辆时，接收等待信号；基于所述等待信号，控制调节电机停止动作；在车辆驶过激光测距仪后，接收恢复信号；基于所述恢复信号，控制所述调节电机恢复动作。
21.通过采用上述技术方案，一方面，避免激光测距仪在转动时，对车辆的行驶造成影响，另一方面避免车辆对激光的检测造成影响，从而提高检测结果的精确性。
22.可选的，所述监测方法还包括：获取道路平面图；以道路防护栏一端为坐标参考点，建立平面直角坐标系；基于所述平面直角坐标系，获得路面沉降位置的坐标；基于所述坐标，控制对应的记号灯在夜晚时，照射路面沉降处。
23.通过采用上述技术方案，通过建立平面直角坐标系，从而可以获得路面沉降处的坐标，进而根据该坐标，控制记号灯在夜晚照射路面沉降处，提高夜晚车辆道路行驶的安全性。
24.综上所述，本技术存在至少以下有益效果：1、通过设置激光测距仪、控制器和显示屏的目的是，激光测距仪检测的数据会通过测距信号传输至控制器，控制器再将该数据通过沉降数据显示信号传输至显示屏，显示屏显示沉降数据，从而便于工作人员远程对地表沉降进行监测。
25.2、通过在激光测距仪两侧设置光电传感器的目的是，一方面可以避免激光测距仪转动对测车辆行驶造成影响，另一方面避免调节组件持续进行动作。
26.3、设置记号灯的目的是，通过记号灯照射路面沉降处，可以提醒驾驶人员，以提高驾驶安全性。
附图说明
27.图1是本技术系统实施例一实施方式的结构框图；图2是本技术系统实施例另一实施方式的结构框图；图3是本技术系统实施例另一实施方式的结构框图；图4是本技术方法实施例一实施方式的流程框图；
图5是图4中控制显示屏显示沉降数据的具体步骤的流程框图；图6是本技术方法实施例另一实施方式的流程框图；图7是本技术方法实施例另一实施方式的流程框图。
28.附图标记说明：110、激光测距仪；120、调节组件；130、控制器；140、显示屏；150、光电传感器；160、记号灯；170、太阳能电池板；180、驱动组件。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图1-附图7，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.本技术一实施例公开了一种地表沉降监测系统。参照图1，作为该监测系统的一实施方式，该监测系统可以包括：激光测距仪110，沿待监测道路长度方向设置有多个，且均转动连接于道路防护栏上，且设置于地质不良处，用于发送测距信号；具体地，通过预先对待监测道路的地质进行勘探，从而了解待监测道路地质不良（容易坍塌、变形等）位置，进而将激光测距仪110安装于该处的道路防护栏上。
31.通过激光测距仪110的激光始端到末端两点间的距离，以及激光始端到末端的水平距离，再根据勾股定理即可得到激光始端至地面的实际距离，将该实际距离与参考距离进行比较，若实际距离大于参考距离，则说明地面发生沉降。参考距离即为在地面正常时，激光始端与地面的垂直距离。
32.调节组件120，安装于道路防护栏上，用于调节激光测距仪110同步间歇性转动；具体地，通过调节组件120调节激光测距仪110转动，可以使得激光测距仪110完成对待监测道路宽度方向的检测。
33.控制器130，分别与激光测距仪110和调节组件120连接，用于接收并响应于测距信号，以发送沉降数据显示信号，并且用于控制调节组件120的启停；显示屏140，与控制器130连接，用于接收并响应于沉降数据显示信号，以显示沉降数据。其中，沉降数据包括沉降值、沉降时间等。
34.其中，调节组件120可以包括：安装杆，长度方向与道路防护栏的长度方向平行，且通过轴承座转动连接于道路防护栏上，激光测距仪110通过螺栓固定安装于安装杆上；安装杆的一端同轴固定连接有齿轮；调节电机，通过螺栓安装于道路防护栏的一端，并且输出轴同轴固定连接有圆盘，圆盘侧壁周向均匀固定连接有拨动齿，拨动齿能够与齿轮啮合。调节电机与控制器130连接，通过控制器130即可实现对调节电机启停的控制。
35.参照图2，该监测系统可以包括：光电传感器150，通过螺栓固定安装于道路防护栏上，并且分布于激光测距仪110的两侧，并且光电传感器150距离地面的高度低于激光测距仪110距离地面的高度；光电传
感器150用于检测是否有车辆将要经过激光测距仪110，并在检测到车辆时，发送等待信号；控制器130与光电传感器150连接，用于接收并响应于等待信号，以控制调节组件120停止动作。
36.参照图3，作为监测系统的另一实施方式，该监测系统可以包括：记号灯160，转动连接于道路防护栏上，且靠近激光测距仪110设置，并且与激光测距仪110数量等同；太阳能电池板170，安装于道路防护栏上，用于为记号灯160供电；具体地，太阳能电池板170可以是一块，统一为多个记号灯160供电；也可以是多块，若是多块，则太阳能电池板170与记号灯160一一对应，单独为对应的记号灯160供电。
37.驱动组件180，安装于道路防护栏上，与记号灯160一一对应；用于接收并响应于增强信号，驱动记号灯160转动，以使记号灯160照射路面沉降处；控制器130分别与太阳能电池板170、记号灯160和驱动组件180连接，用于在控制器130判断沉降值超过沉降阈值时，发送增强信号至临近沉降路面的驱动组件180。
38.需要说明的是，只有在夜晚时，驱动组件180才会响应于增强信号。判断夜晚的方式，可以是另外安装光照度传感器，通过光照度传感器检测外界光照强度；也可以对驱动组件180进行定时，例如，设定18：00，那么只有在到达18：00才响应于增强信号，驱动组件180才会动作。
39.其中，驱动组件180可以包括：安装座，转动连接于道路防护栏上，记号灯160通过螺栓安装于安装座上；驱动电机，通过螺栓安装于道路防护栏上，并且输出轴与安装座同轴固定连接。驱动电机与控制器130连接。
40.本实施例的实施原理为：检测时，控制器130控制调节电机启动，调节电机驱动圆盘转动，拨动齿与齿轮啮合时，驱动齿轮转动，进而使得安装杆带动激光测距仪110进行间歇性转动，从而使得激光测距仪110能够沿路面宽度检测，激光测距仪110检测的沉降数据会通过测距信号传输至控制器130，控制器130再将该沉降数据通过沉降数据显示信号传输至显示屏140，显示屏140显示该沉降数据；在光电传感器150检测到车辆时，发送等待信号至控制器130，控制器130接收并响应于等待信号，控制调节电机停止动作；在车辆通过后，发送恢复信号至控制器130，控制器130接收并响应于恢复信号，控制调节电机恢复动作；夜晚时，太阳能电池板170为记号灯160进行供电，控制器130在判断沉降值超过沉降阈值时，发送增强信号至驱动电机，驱动电机接收并响应于增强信号，以驱动安装座转动，安装座带动记号灯160转动，从而使得记号灯160能够照射路面沉降处。
41.基于上述系统实施例，本技术另一实施例提供了一种地表沉降监测方法，参照图4，作为该监测方法的一实施方式，该监测方法可以包括s110-s130的步骤：s110，接收测距信号，测距信号包括沉降数据；s120，基于测距信号，控制显示屏显示沉降数据，沉降数据包括沉降值；s130，判断沉降值是否大于预设的沉降阈值，若是，则输出报警信号。
42.参照图5，控制显示屏显示沉降数据的步骤，具体包括s121-s123：
s121，获取激光测距仪的编号信息；具体地，可以按照顺序对激光测距仪进行编号；例如，1、2、3
…
n。
43.s122，基于编号信息和预设的分区规则，对道路防护栏上的所有激光测距仪分区；例如，分区规则可以是四个编号为一个区域；具体可以自行设定。
44.s123，控制显示屏分区显示沉降数据。
45.参照图6，作为监测方法的另一实施方式，该监测方法可以包括s310-s340的步骤：s310，在光电传感器检测到车辆时，接收等待信号；s320，基于等待信号，控制调节电机停止动作；s330，在车辆驶过激光测距仪后，接收恢复信号；s340，基于恢复信号，控制调节电机恢复动作。
46.参照图7，作为监测方法的另一实施方式，该监测方法可以包括s410-s440的步骤：s410，获取道路平面图；s420，以道路防护栏一端为坐标参考点，建立平面直角坐标系；s430，基于平面直角坐标系，获得路面沉降位置的坐标；s440，基于坐标，控制对应的记号灯在夜晚时，照射路面沉降处。
47.例如，二区中编号为5的激光测距仪处的地面发生沉降，则根据平面直角坐标系，获得路面沉降处位置的坐标，而后控制该处的驱动电机驱动记号灯转动，在记号灯光源末端到光源始端两点间的水平距离与路面沉降处至道路防护栏处水平距离相等时，驱动电机停止动作，此时记号灯照射路面沉降处。
48.本实施例的实施原理为：接收测距信号，基于测距信号，获取激光测距仪的编号信息，而后基于编号信息好预设的分区规则，对道路防护栏上的所有激光测距仪分区，而后控制显示屏分区显示沉降数据；获取道路平面图，以道路防护栏一端为坐标参考点，建立平面直角坐标系，并基于平面直角坐标系，获得路面沉降位置的坐标，而后基于该坐标，控制对应的记号灯在夜晚时，照射路面沉降处。
49.以上均为本技术的较佳实施例，并非依次限制本技术的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。