[發明專利]根石狀態感知監測系統及其監測方法

在審

• 申請號: 202010529016.7
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111693039A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 李清波;謝向文;張亞玲;周錫芳;姜文龍;馬愛玉;李毅男;宋克峰;張憲君;郭士明
• 申請（專利權）人: 黃河勘測規劃設計研究院有限公司
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/16;G01C21/08;G08B7/06
• 代理公司: 鄭州異開專利事務所(普通合伙) 41114
• 代理人: 韓華

1.一種根石狀態感知監測系統，其特征在于：包括狀態感知單元、測控單元、報警單元、供電裝置、平臺服務器和監控終端，以及分別布置在堤壩水下被監測位置處的監測根石；所述狀態感知單元由多個狀態感知終端構成，每個所述監測根石上分別設置有一個所述狀態感知終端，用于實時感知每個監測根石的形態；狀態感知單元和所述報警單元分別與所述測控單元通信連接，測控單元通過所述平臺服務器與所述監控終端通信連接，實現每個監測根石形態數據從狀態感知單元到平臺服務器、監控終端的通信，對監測根石形態數據進行實時監測、傳輸、存儲、查看和歷史數據展示，達到無人值守、全天候工作、即時報警、準確可靠的對堤壩水下根石狀態的監測。

2.根據權利要求1所述的根石狀態感知監測系統，其特征在于：所述狀態感知終端由姿態傳感器、位移傳感器和坡比感知傳感器組成。

3.根據權利要求2所述的根石狀態感知監測系統，其特征在于：所述姿態傳感器由陀螺儀、加速度計和地磁場傳感器組合而成，姿態傳感器內嵌于堤壩水下的所述監測根石中，監控終端通過獲取姿態傳感器的加速度、角速度、角度值，計算監測根石轉動的角度值，從而反映堤壩水下根石的姿態變化。

4.根據權利要求2所述的根石狀態感知監測系統，其特征在于：所述位移傳感器為拉繩位移傳感器，所述拉繩位移傳感器固定于堤壩上，拉繩位移傳感器的拉繩端部繞過導向滑輪與所述監測根石相錨固。

5.根據權利要求2所述的根石狀態感知監測系統，其特征在于：所述坡比感知傳感器為柔性測斜儀，所述柔性測斜儀采取斜向貼坡方式布設緊貼在堤壩水下被監測位置處的根石表面，在柔性測斜儀外部套一個相同直徑的耐壓軟管以增加其抗剪能力，在所述耐壓軟管上間隔固定配重塊以增加測值穩定性。

6.根據權利要求1或2所述的根石狀態感知監測系統，其特征在于：所述供電裝置為太陽能供電裝置；所述太陽能供電裝置包括固定在堤壩上的立桿，固定在所述立桿上的太陽能電池板和太陽能轉換器，以及埋設于地下的蓄電池；所述測控單元固定于立桿中部，太陽能電池板電源輸出端與所述太陽能轉換器電源輸入端連接，太陽能轉換器電源輸出端與所述蓄電池電源輸入端連接，蓄電池電源輸出端分別與測控單元、所述狀態感知單元和報警單元的電源輸入端連接。

7.根據權利要求1或2所述的根石狀態感知監測系統，其特征在于：所述測控單元包括數據采集模塊、無線通信模塊和RF射頻發送模塊；所述數據采集模塊用于控制數據采集、數據分析和數據發送，并通過串行接口與所述狀態感知單元、無線通信模塊、RF射頻發送模塊相連；無線通信模塊用于與所述平臺服務器進行數據通信；RF射頻發送模塊用于向所述報警單元發送報警觸發命令。

8.根據權利要求1或2所述的根石狀態感知監測系統，其特征在于：所述報警單元包括RF射頻接收模塊和報警裝置；所述RF射頻接收模塊用于接收所述測控單元發送的報警觸發命令，并將所述報警觸發命令通過串行接口發送給報警裝置，觸發報警裝置進行報警；報警裝置用于實現對所述被監測位置現場的聲音報警和閃光報警。

9.一種權利要求1所述根石狀態感知監測系統的監測方法，其特征在于：首先，所述測控單元中的所述數據采集模塊通過串行接口向所述狀態感知單元發送數據采集命令，狀態感知單元中的姿態傳感器、位移傳感器和坡比感知傳感器在收到采集命令后，向數據采集模塊返回當前監測根石的姿態感知數據、位移數據和坡度數據；數據采集模塊在收到所述返回數據后，對數據進行分析、計算以及濾波后得出該時刻監測根石的數據信息，內嵌程序通過算法計算，得出該時刻該監測根石的狀態是否穩定，并將數據結果按照指定的協議通過無線通信模塊發送到所述平臺服務器；平臺服務器在收到數據包之后，通過數據解析程序對數據進行解析和存儲；所述監控終端讀取平臺服務器中的數據，并對數據進行可視化展示，從而實現堤壩水下根石狀態的實時監測。