用于监测轨道基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的系统和方法技术方案

公开了一种用于监测轨道基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的土工格栅系统和方法。在一些实施方案中，配有传感器的土工格栅系统包括配有传感器的土工格栅，所述配有传感器的土工格栅还包括容纳一个或多个传感器的排列的土工格栅。配有传感器的土工格栅系统还包括通信手段或网络，用于从配有传感器的土工格栅收集关于轨道基础设施的健康、状况和/或状态的信息和/或数据。此外，还提供了一种使用本公开的用于监测轨道基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的土工格栅系统的方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监测轨道基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的系统和方法
[0001]与相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求2020年1月30日提交的题为“用于监测基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的土工格栅系统和方法(SENSOR
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ENABLED GEOGRID SYSTEM FOR AND METHOD OF MONITORING THE HEALTH,CONDITION,AND/OR STATUS OF INFRASTRUCTURE)”的美国临时专利申请第62/967733号，于2020年1月30日提交的题为“用于监测轨道基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的土工格栅系统和方法(SENSOR
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ENABLED GEOGRID SYSTEM FOR AND METHOD OF MONITORING THE HEALTH,CONDITION,AND/OR STATUS OF RAIL TRACK INFRASTRURE)”的美国临时申请第62/967736号，以及于2020年5月27日提交的题为“用于监测路面和车辆基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的系统和方法(SENSOR
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ENABLED SYSTEM FOR AND METHOD OF MONITORING THE HEALTH,CONDITION,AND/OR STATUS OF PAVEMENT AND VEHICULAR INFRASTRURE)”的美国临时申请第63/030485号的权益和优先权，其内容在此通过引用全部纳入。


[0003]本公开内容一般涉及结构健康监测，尤其是涉及用于监测轨道基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的土工格栅和/或平台。

技术介绍

[0004]提供数据以评估基础设施的状况或健康的传感技术在诸如桥梁、隧道和建筑物等应用中被普遍使用。这些应用通常被称为结构健康监测(SHM)。其他基础设施，如道路、铁路、停车场、钻井平台、建筑、墙壁和斜坡以及海洋应用，也可以从利用传感器中受益，传感器提供可用于评估其状况的数据。然而，在这些应用中增加传感器历来是困难的，因为需要移除现有的材料，并确保传感器的准确位置以提供有意义的数据。这些问题由于所安装的基础设施的位置和规模，以及通常不宽容的周围环境而进一步加剧。
[0005]因此，如果可以获得可用于评估影响结构的条件的准确的传感器数据，那么各种基础设施应用可以从SHM中受益。例如，在铁路应用中，轨道道碴下的含水构造是一个已知的问题，它可以削弱道碴结构和道碴下面的土壤，导致轨道的劣化和移动，最终需要修复。在某些情况下，轨道会被削弱，以至于火车的速度必须降低，或者(在极端情况下)可能发生脱轨。
[0006]目前，基础设施的健康和/或状况和状态通常是通过目视检查来评估的。目视检查有一个问题，就是只能看到地面上的东西。此外，目视检查很耗时，需要人员在现场进行检查，并且在判断状况的严重性方面存在主观性。在许多情况下，一旦通过目视检查发现问题，下部结构(土壤、集料、道碴、底碴、路基等)就已经发生了损坏，可能需要进行重大的维修工作(通常是以紧急的方式进行，并增加成本)。长期以来，一直在寻求通过系统监测来改善基础设施维护、健康和状况的条件。本公开试图消除人为错误，消除目视检查的劳动密集
型任务。本公开试图为团体和组织提供对基础设施健康和状况的有意义的反馈和理解。在这样做的时候，本文的系统和方法提供了主动的维护计划，取代了通常的反应性措施。

技术实现思路

[0007]公开了用于监测轨道基础设施的结构健康、完整性和状况的配有传感器的系统和方法的各个方面。基础设施在此被称为不同的实施方案，例如轨道基础设施、轨道周边基础设施，包括路面和建筑基础设施、工作平台以及其他使用土工格栅、土工织物或其他土工合成材料的土木和土工工程相关的基础设施。
[0008]在一方面，多个传感器被配备到和配置到土工格栅上，以形成配有传感器的土工格栅。该配有传感器的土工格栅提供基础设施的情报和理解，包括基础设施的状态和健康和/或状况。这种情报沿着一系列的通信和计算网络传输；这种类型的系统通常被称为物联网(IoT)平台。在物联网平台中，物理物体被嵌入传感器、软件和技术，允许通过互联网与系统连接和交换数据。
[0009]在一个方面，公开了用于轨道基础设施智能的系统。其中，用于轨道基础设施智能的系统包括轨道基础设施。该轨道基础设施包括铁轨、道碴材料、配有传感器的土工格栅和基层材料。此外，轨道基础设施包括微控制器，其中，微控制器被配置到配有传感器的土工格栅。轨道基础设施包括网关，其中该网关被配置到微控制器上，以通过网络向计算设备提供通信。此外，该计算设备配备有用户界面，并能够将有关轨道基础设施的状态、健康和/或状况的信息传达给终端用户。
[0010]在一些实施方案中，公开了用于监测轨道基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的土工格栅系统和方法。该配有传感器的土工格栅系统包括配有传感器的土工格栅和通信手段或网络，用于收集关于轨道基础设施的健康、状况和/或状态的信息和/或数据。此外，在本实施方案中，计算网络包括平台和面向用户的应用程序，该应用程序报告状态并提供关于从传感器接收的信息的实时更新。
[0011]在一些实施方案中，本公开的主题提供了用于监测轨道基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的土工格栅系统和方法。本文的配有传感器的土工格栅系统包括配有传感器的土工格栅和通信手段或网络，用于收集有关轨道基础设施的健康、状况和/或状态的信息和/或数据。在其他实施方案中，配有传感器的土工格栅是配有传感器的土工织物，或其他在基底层中常用的构造或实施方式中利用的复合材料。配有传感器的层与传感器舱通信，其中传感器舱配置有微控制器，能够转换来自传感器的模拟信号，和/或将来自传感器的数字信号编译成可传输数据。在这样的实施方案中，传感器舱可以与网关设备进行通信，其中网关设备被配置为处理信号和/或通过通信网络将信号传输到计算环境，在该环境中，用户可以访问门户网站或网络应用程序以检查传感器数据。
[0012]在一些实施方案中，本公开的配有传感器的土工格栅系统和方法在轨道基础设施的路基和底碴之间提供配有传感器的土工格栅，从而提供配有传感器的轨道基础设施的一个实例。在其他的实施方案中，本公开的配有传感器的土工格栅系统和方法在轨道基础设施的底碴和道碴之间提供配有传感器的土工格栅，从而提供了配有传感器的轨道基础设施的另一个实例。
[0013]在一些实施方案中，本公开的配有传感器的土工格栅系统和方法提供关于轨道基
础设施的健康、状况和/或状态的信息和/或数据，这在许多应用中可能是有用的，例如，但不限于基于状况的维护、生命周期成本优化、剩余寿命估计和资本规划。此外，在这样的实施方案中，配有传感器的土工格栅系统和方法通过来自传感器的输入，以及在传感器舱、网关和/或计算网络上应用的参数提供预测算法。在该实施例中，预测算法可用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于轨道基础设施监测的系统，包括：轨道基础设施；配有传感器的土工格栅，其中所述配有传感器的土工格栅置于所述轨道基础设施中；微控制器，其中所述微控制器从所述配有传感器的土工格栅接收信号；和通信网络，其中所述通信网络将接收到的信号从所述微控制器传输到计算网络。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述配有传感器的土工格栅是配有传感器的土工织物。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述配有传感器的土工格栅置于路基之上。4.根据权利要求1所述的系统，还包括置于所述轨道基础设施的多个基底层中的多个配有传感器的土工格栅。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述配有传感器的土工格栅还包括传感器舱，其中所述传感器舱容纳所述微控制器。6.根据权利要求1所述的系统，还包括网关，其中所述网关配置为从所述配有传感器的土工格栅接收信号。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述计算网络进一步配置到用于解释所述接收到的信号的软件平台。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述计算网络进一步配置到用户界面。9.一种用于监测轨道基础设施的状况和/或健康的方法：在轨道基础设施中安装配有传感器的土工格栅；提供从所述配有传感器的土工格栅到计算网络的通信连接；监测从所述配有传感器的土工格栅传输的信息；分析来自所述配有传感器的土工格栅的信息，其中分析是用基础设施处理引擎处理所述信息；和在所述信息中识别所述轨道基础设施的状况和/或健康的变化。10.根据权利要求9所述的方法，还包括对所述轨道基础设施采取预防措施和/或补救措...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫，
申请(专利权)人：坦萨国际公司，
类型：发明
国别省市：