[發明專利]水渠破壞的線性監測系統及方法

在審

• 申請號: 201810089920.3
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108303498A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 張炯;馬國棟;代朝霞;崔新壯;佘蕊;明瑞平
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發明公開了水渠破壞的線性監測系統及方法，包括設置在水渠易出現裂縫的點管式土壤水分傳感器，埋入在水渠底多根金屬絲，所述金屬絲之間并聯，將每根金屬絲分成若干金屬段，所述金屬段電壓變化表示水渠位移變化的信號及管式土壤水分傳感器測量的渠底和邊坡含水率，將上述數據傳輸至服務器或者云端存儲，進行后期處理，實現水渠破壞的管道線性監測。本發明將傳感器監測及金屬絲監測有機的相結合的方式實現了對水渠破壞的精確監測。

技術領域

本發明涉及土木工程監測技術領域，特別是涉及水渠破壞的線性監測系統及方法。

背景技術

水渠是人工開鑿的水道，有干渠、支渠之分。干渠與支渠一般用砌石或水泥砂漿筑成。水渠能夠在空間上調水，保持水資源平均分配，可以阻擋洪水，防止發生危險，有效的保存水資源。

目前我國水渠多采用明渠過水，明渠襯砌混凝土具有表面積大，厚度薄的特點。由于過水斷面采用普通混凝土(素混凝土)襯砌，沒有配筋，因此在使用過程中很容易出現裂縫，造成渠道滲漏。在渠道施工過程中增加配筋會明顯增加工程成本。而對于剛產生的裂縫，其觀測難度極大，尤其是長期使用的水渠，在使用期間根本無法通過肉眼觀測到渠道破壞，隨著水流的沖刷，裂縫逐漸擴展，直至肉眼可見，甚至使水渠產生缺口。對于灌溉水渠，不僅減少了灌溉面積，降低了水資源的利用率，也極大程度的浪費了水資源，同時增加了農民及灌溉技術的水費負擔，嚴重的甚至會對工程的安全運行造成影響，減少水渠的使用年限，且后期維護和重建需耗費大量資金。

因此，從工程的角度出發，裂縫發現的時間越早，對工程越有利，可節省大量的人力物力和工程的維修費用，減少水資源的浪費，有著進一步提高灌溉效益的重要作用。

綜上所述，現有技術中對于水渠的破壞狀態的有效監測問題，尚缺乏有效的解決方案。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明的目的之一是提供了水渠破壞的線性監測系統，測量渠底和邊坡含水率以及相應的金屬絲的電壓變化，實時收集數據后傳給服務器或者云端存儲，進行后期處理，實現水渠破壞的管道線性監測。

水渠破壞的線性監測系統，包括設置在水渠易出現裂縫的點管式土壤水分傳感器，埋入在水渠底多根金屬絲，所述金屬絲之間并聯，將每根金屬絲分成若干金屬段，所述金屬段電壓變化表示水渠位移變化的信號及管式土壤水分傳感器測量的渠底和邊坡含水率，將上述數據傳輸至服務器或者云端存儲，進行后期處理，實現水渠破壞的管道線性監測。

本發明將金屬絲均分成若干個金屬小段，以串聯形式連入電路中，由于各金屬小段材質特性均相同，則各金屬小段可視為若干個初始電阻相同的金屬元件，由于串聯電路中電流處處相等，則初始時刻各金屬小段兩端電壓均相同。隨著水渠的破壞，渠底發生不同程度的變形，各金屬小段受到不同程度的拉伸，其橫截面積發生相應改變，導致各金屬小段不同時刻的電阻值不同，由此得到相應的電壓變化。

電壓變化主要通過電壓表來測量，通過信號采集器收集電壓信號，并將收集到的電信號傳遞給服務器或者云端進行存儲，利用軟件或信息處理系統進行實時數據處理分析，得到不同部位的土壤含水率和電壓變化率，從而實現對水渠破壞的線性監測。

進一步的，所述金屬絲外部用絕緣層包裹住，用粘結劑將絕緣層與金屬絲、絕緣層與水渠部分相粘結，保證金屬絲的微小應變能夠準確的傳遞。

進一步的，所述每根金屬絲分成若干視為電阻元件的金屬段在電路中相串聯。

進一步的，所述金屬絲采用敏感柵，用厚度為0.003～0.101mm的金屬箔柵狀或用金屬線制作。

本發明的目的之二是公開了水渠破壞的線性監測方法，包括：

在水渠易出現裂縫的點設置管式土壤水分傳感器，在水渠底埋入多根金屬絲；