[發明專利]一種可感知水工建筑物內部含水信息的智能骨料

在審

• 申請號: 201810246502.0
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108693218A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 張津瑞;韓慶華;李志鵬;徐杰;劉銘劫
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉玥

本發明公開了一種可感知水工建筑物內部含水信息的智能骨料，包括石墨烯改性水凝膠復合材料、管體、電橋電阻采集系統、信號傳輸系統、計算機監測分析終端、外殼；所述管體覆蓋在石墨烯改性水凝膠復合材料的外圍，約束其在徑向上的膨脹；所述電橋電阻采集系統連接至石墨烯改性水凝膠復合材料內部；所述信號傳輸系統連接電橋電阻采集系統；所述信號傳輸系統通過無線信號與計算機監測分析終端相連接。本發明采用了集成化智能化技術，操作簡單，智能骨料隨施工埋入水工建筑物各個部位，可對不同的水工建筑物整體的含水信息進行長期全面的監測，同時監測不受人工操作和環境影響，結果真實可靠，為各類型的水工建筑物的結構安全提供了有效的評價標準。

技術領域

本發明可應用于水工建筑物安全監測領域，尤其涉及一種方便，安全的，能對水工建筑物內部進行長期，穩定的含水信息安全監測的智能骨料傳感器。

背景技術

隨著水利行業的不斷發展，水工建筑物的安全穩定越來越受到人們的重視，這也就需要盡可能多地去感知水工建筑物的內部信息，從而判斷水工建筑物的安全狀態。其中，含水情況是水工建筑物很重要的內部信息之一。目前，對于水工建筑物只能監測其相關部位的滲流情況來計算滲流穩定狀況，而整體的含水信息很難長期有效的全面感知，且對于不同的水工建筑物需要分別采取合適的方法和儀器進行監測，同等工程條件下，為了實現有效的安全監測，工程量會增加，缺乏一種方便且通用的手段和設備。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有監測技術的上述缺陷，提供一種長期有效的用于普遍感知各類型水工建筑物內部含水信息的智能骨料傳感器。本發明采用了集成化智能化技術，操作簡單，智能骨料隨施工埋入水工建筑物各個部位，可對不同的水工建筑物整體的含水信息進行長期全面的監測，同時監測不受人工操作和環境影響，結果真實可靠，為各類型的水工建筑物的結構安全提供了有效的評價標準。

本發明所采用的技術方案是：一種可感知水工建筑物內部含水信息的智能骨料，隨施工埋入水工建筑物各個部位，包括：將外部含水量的變化轉化為電阻的變化的石墨烯改性水凝膠復合材料、管體、電橋電阻采集系統、信號傳輸系統、計算機監測分析終端、具有高承載力的外殼；

所述管體覆蓋在所述石墨烯改性水凝膠復合材料的外圍，使得石墨烯改性水凝膠復合材料只能沿長度方向變化膨脹，約束石墨烯改性水凝膠復合材料在徑向上的膨脹；

所述電橋電阻采集系統引出兩根導線連接至所述石墨烯改性水凝膠復合材料內部；所述信號傳輸系統引出兩條導線連接所述電橋電阻采集系統；所述信號傳輸系統通過無線信號與所述計算機監測分析終端相連接；

所述石墨烯改性水凝膠復合材料、管體、電橋電阻采集系統、信號傳輸系統封裝于所述外殼中。

進一步的，所述石墨烯改性水凝膠復合材料由石墨烯和水凝膠有機結合而成，所述石墨烯分散設置在所述水凝膠內，所述石墨烯之間的間距隨所述水凝膠的吸水膨脹而改變,從而使石墨烯改性水凝膠復合材料的宏觀電阻率發生改變。

進一步的，所述管體為兩端開口的預制圓柱形鋁合金管，所述管體的兩端開口處設置有透水膜。

進一步的，所述電橋電阻采集系統包括集成電路、微型電池，所述集成電路通過惠斯通電橋原理搭建而成；所述電橋電阻采集系統外接所述信號傳輸系統，內連所述石墨烯改性水凝膠復合材料，用于準確采集石墨烯改性水凝膠復合材料的電阻變化情況。

進一步的，所述信號傳輸系統采用微型無線收發裝置，所述微型無線收發裝置將采集到的電橋電阻采集系統的電流信號放大轉化成電壓信號，再將電壓信號以電磁波的形式發射給計算機監測分析終端。

進一步的，所述外殼為球型結構，采用不銹鋼或鋁合金材料制成。

進一步的，采用樹脂材料將所述石墨烯改性水凝膠復合材料、管體、電橋電阻采集系統、信號傳輸系統封裝于所述外殼中。

本發明的有益效果是：