[發明專利]一種近海遠程水下地基沉降自動監測系統

在審

• 申請號: 201910170982.1
• 申請日: 2019-03-07
• 公開（公告）號: CN109736285A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 曹勝敏;成建強;唐龍龍;白軍營;李學艷;張紅亮;張書杰;翟濟
• 申請（專利權）人: 中交第一航務工程勘察設計院有限公司
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

本發明公開了一種近海遠程水下地基沉降自動監測系統，包括沉降保護裝置、數據采集發射模塊、供電系統、數據傳輸模塊和數據處理模塊，沉降保護裝置由混凝土基座、鋼護管、上部支架以及居中定位桿組成，數據采集發射模塊主要由傳感器和相關配套設備如儲液罐、線纜及數據收發器組成，供電系統采用太陽能或蓄電池供電。當進行水下施工時，就可通過混凝土基座的沉降來自動獲得水下地基的沉降量。本發明的有益效果是：將傳統的沉降監測設備從水下安裝提升至水上安裝，解決了儀器埋設成功率低及施工人員水下作業不安全等問題，提高了工作效率，降低工作強度；對水下地基沉降做到實時監控并將監測數據傳輸至數據庫。

技術領域

本發明涉及水運工程建設領域，特別是涉及一種近海遠程水下地基沉降自動監測系統。本系統具有水下沉降監測水上儀器安裝并且數據自動采集發射及后處理的特點，有效避免了傳統的水下作業，并將沉降保護裝置、數據采集發射模塊及供電系統組合成一體，降低了施工難度，簡化了施工過程，提高采集數據的可靠性，保障了作業人員安全性。

背景技術

隨著近幾年中國經濟的飛速發展，港口碼頭建設也進入了高速發展的階段，為滿足近海碼頭通航需求，碼頭防波堤越來越多地采用淺堤結構，即防波/砂堤頂面處于水面以下。為保證防波/砂堤工程在施工期地基和結構的穩定，控制施工期的加荷速率，保證工程質量，需要在水工建/構筑物的施工期進行地基沉降、側向位移和孔隙水壓力的現場監測工作，因此近海離岸防波堤在施工過程中的監測成為重中之重。由于海上施工環境復雜，施工難度大，人工監測工作量大、監測數據不完整等因素，造成近海水下地基自動沉降觀測在國內一直是一個較少涉足的領域。最近幾年隨著防波堤淺堤結構的應用越來越多，其監測需求越來越高，而地基沉降觀測是其最為重要的指標之一。

傳統的沉降觀測方法是將沉降盤放于水下泥面指定位置，并在附近海上搭建觀測平臺，采用水準儀進行觀測，如圖1所示。此方法主要有以下缺點：一是前、后站要求有距離限制，基準點要設置在岸上，距離太遠；二是根據實際的沉降監測數量需要在海上搭建觀測一個或多個觀測平臺；三是受海上氣象條件、波浪等因素影響，人員有時無法進入現場進行觀測。基于以上原因，采用傳統的水準儀觀測，不僅投入巨大，而且無法做到實時觀測。

隨著信息技術的發展，出現了一種自動監測方法，此法為將傳感器埋設于水面以下的泥面附近，再通過線纜將數據傳輸到終端，再由采集終端通過無線傳輸技術將數據發回室內進行處理，如圖2所示。此法的缺點除了需要另行搭設平臺之外，最大的缺點是儀器安裝全程處于水下作業，施工難度大，效率低，人員在作業過程中存在極大的安全隱患，而且由于數據傳輸線纜較長，保護難度大，成活率很低，很難獲得完整的監測數據。

因此，為滿足現代的工程需要，并基于現有技術設備解決上述諸多問題，如施工人員安全性、埋設工藝成活率、降低施工難度等，成為了現今水下自動監測的研究熱點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種針對近海遠程水下地基沉降監測而研制的一種具有水下沉降監測水上儀器安裝并且數據自動采集發射及后處理特點的自動監測系統，將地基沉降量轉化為鋼護管頂部位移量，再通過儲液罐、傳感器將相對位移量轉化為電信號，經數據收發器采用2G/3G/4G信號無線傳輸至數據處理模塊，將數據經過處理后實時反饋給觀測人員，并且輸入數據庫。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種近海遠程水下地基沉降自動監測系統，將沉降保護裝置、數據采集發射模塊、供電系統、數據傳輸及處理模塊等有機的結合為一體。

沉降保護裝置由混凝土基座、鋼護管、上部支架以及居中定位桿組成：