[發明專利]基于物聯網的南水北調高填方段滲漏檢測系統

在審

• 申請號: 201410547601.4
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN104458526A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 劉明堂;田壯壯;皇甫中民;楊陽蕊;張貞貞;鄭輝;司孝平;劉雪梅;王世志;宋東東;陳夢
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G08C17/02
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳勇

技術領域

本發明涉及渠道滲漏檢測領域，具體涉及一種基于物聯網的南水北調高填方段滲漏檢測系統。?

背景技術

南水北調中線工程是解決華北地區水資源緊缺的關鍵性跨流域調水工程，自丹江口水庫陶岔樞紐取水，中途穿越黃河，送水至華北平原。南水北調中線工程總渠道長約1430?km，沿途地理環境復雜，工程建設和運行中將涉及到眾多的前沿性工程的技術問題。其中，高填方渠段滲流監測技術是其工程技術中的關鍵技術之一。南水北調工程中高填方渠段分布范圍廣、工程地質條件復雜、填方高度大，施工原因、基礎整體或局部沉降以及邊坡滑坡、溫度變化、凍脹、冰壓力等均會造成襯砌面板開裂，防滲體被拉斷造成滲?(漏)水。其特點為雖然滲漏的作用水頭較小，但由于渠線較長，滲漏量依然會較大。為保證通水后渠道的安全運行，確保人民生命財產安全，需要對高填方渠段進行專項滲流監測設計。

目前，尚無針對高填方段的專項安全監測設計方案。在工程施工中，一般安裝了以測壓管和小量程滲壓計為基礎的滲流監測設備，可對渠底揚壓力、監測斷面上的滲透壓力分布以及對浸潤線、滲流量、地下水位和防滲墻防滲效果進行監測。南水北調中線工程中，一般按每500m設一個滲流監測斷面進行控制，滲流監測斷面優先布置在在相鄰標段的接頭處、有防滲墻與無防滲墻渠段接頭處和渠道填筑時預留的缺口部位，每個斷面設滲壓計13支，測壓管10個，監測室設在渠頂右側道路外側。然而，在已安裝的滲流監測設備中，大都是振弦式滲壓計和測壓管，但振弦式滲壓計和測壓管存在綜合誤差大的缺陷，一般不適合于南水北調高填方段總水頭和總水頭變化均較小的滲流監測；并且現有的滲流監測設備一般分布在渠底或者渠道斷面上，采用埋入式或半埋入式安裝，不能靈活地實現可移動測量；監測斷面間隔距離大，只能實現監測渠底或者渠道斷面的滲流情況，不能實現監測高填方渠道坡面的滲流，更不能實現南水北調高填方渠道坡面滲漏點的具體位置。?

發明內容

為克服現有技術中的不足，本發明提供一種基于物聯網的南水北調高填方段滲漏檢測系統，滿足南水北調中線工程高填方渠段滲流監測的高可靠性、簡單易行、便攜測量的需求，同時又保持不用開挖破壞北調中線高填方渠段工程的設計原則，利用物聯網技術，將溫濕度傳感器、GPS以及滲漏的電流檢測電路通過ZigBee進行無線射頻識別，并通過GPRS無線傳輸至監測站，硬件部分尺寸較小，移動安裝方便。

按照本發明所提供的設計方案，一種基于物聯網的南水北調高填方段滲漏檢測系統，包含與監測站相信號連接的ZigBee子節點采集單元、GPRS節點傳輸模塊，電源模塊，所述ZigBee子節點采集單元包含殼體及設于殼體內且與電源模塊相連接的ZigBee模塊、GPS模塊、溫濕度傳感器模塊、滲流電阻，GPS模塊與ZigBee模塊相通訊連接，滲流電阻和溫濕度傳感器模塊相連接，溫濕度傳感器模塊與ZigBee模塊相通訊連接，GPS模塊和ZigBee模塊分別與GPRS節點傳輸模塊相連接。

上述的，GPRS節點傳輸模塊包含處理ZigBee子節點采集單元數據的單片機及用于發送數據至監測站的GPRS天線。

上述的，GPRS節點傳輸模塊還包含有ZigBee模塊、GPS模塊、溫濕度傳感器模塊、滲流電阻，GPS模塊、ZigBee模塊分別與單片機相連接，滲流電阻和溫濕度傳感器模塊相連接，溫濕度傳感器模塊與ZigBee模塊相通訊連接。

優選的，所述單片機采用51單片機STC12c5a60s2芯片。

上述的，所述殼體為一端呈錐形尖部的金屬保護殼。

上述的，ZigBee子節點采集單元分別分布設在檢測區域的多個檢測點。

本發明基于物聯網的南水北調高填方段滲漏檢測系統的有益效果：

本發明設計新穎、合理，首先在相鄰標段的接頭處、渠道交叉建筑物或者渠道填筑時預留的缺口部位為測量間隔，在渠道坡面上用ZigBee子節點采集單元實現溫濕度、GPS以及滲漏電流信息數據的檢測，并通過ZigBee發射天線無線傳輸到GPRS節點傳輸模塊，并由單片機進行數據處理，通過GPRS天線將處理的結果數據傳輸至監測中心，ZigBee子節點采集單元可靈活地移動安裝在渠道交叉建筑物上或者插入渠道坡面的土壤里，基本上無需破壞渠道工程，克服現有滲漏檢測技術中的不足之處，可靠性高，設備簡單、便攜、可移動安裝等，能在整體上監控高填方渠段的滲流狀態，并能實現南水北調高填方渠道坡面的滲漏點，方便工作人員的作業。

附圖說明：

圖1為本發明基于物聯網的南水北調高填方段滲漏檢測系統的安裝示意圖；