[發(fā)明專利]根石狀態(tài)感知監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010529016.7
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111693039A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 黃河勘測規(guī)劃設(shè)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(wù)所(普通合伙) 41114
• 代理人: 韓華

本發(fā)明公開了一種根石狀態(tài)感知監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，包括狀態(tài)感知單元、測控單元、報警單元、供電裝置、平臺服務(wù)器和監(jiān)控終端，以及分別布置在堤壩水下被監(jiān)測位置處的監(jiān)測根石；狀態(tài)感知單元由多個狀態(tài)感知終端構(gòu)成，每個監(jiān)測根石上設(shè)置有狀態(tài)感知終端，用于實時感知每個監(jiān)測根石的形態(tài)；狀態(tài)感知單元和報警單元分別與測控單元通信連接，測控單元通過平臺服務(wù)器與監(jiān)控終端通信連接，實現(xiàn)每個監(jiān)測根石形態(tài)數(shù)據(jù)從狀態(tài)感知單元到平臺服務(wù)器、監(jiān)控終端的通信，對監(jiān)測根石形態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測、傳輸、存儲、查看和歷史數(shù)據(jù)展示，本發(fā)明彌補(bǔ)了河道整治工程中安全監(jiān)管只能依靠人工探摸和非汛期的根石探測的不足，實現(xiàn)了真正意義上的根石狀態(tài)實時追蹤。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及河道整治工程領(lǐng)域，尤其是涉及根石狀態(tài)感知監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

治河整治工程的穩(wěn)定，關(guān)鍵在于根石基礎(chǔ)的穩(wěn)定。由于部分河道工程經(jīng)歷大河多年頂沖、淘刷，根石不斷下蟄、走失，造成根石深度和根石護(hù)坡坡度不足，穩(wěn)定性下降；同時，坦石石料經(jīng)過多年的風(fēng)雨侵蝕出現(xiàn)不同程度的破壞，土石結(jié)合部不牢，坦石坡度較陡，垛間無裹護(hù)，一遇洪水易垮壩出險。 因此，每年汛前、汛中、汛后均要求對河道工程特別是靠河壩垛的根石進(jìn)行探摸，為全面掌握轄區(qū)河道工程根石走失狀況，確保防洪工程平穩(wěn)度汛，為水毀修復(fù)、根石加固提供基礎(chǔ)資料。

長期以來，河道整治工程的根石穩(wěn)定監(jiān)測一直是河防工程安全管理的技術(shù)瓶頸，具有實施難度大、精度差、不易實現(xiàn)自動化等特點(diǎn)。對根石穩(wěn)定的監(jiān)測，目前多為依靠非汛期的人工根石探測和汛期的日常人工巡視檢查獲得，報汛仍然采用電話上報等落后手段，工作量大、效率低，覆蓋范圍有限，大范圍、高頻次和智能監(jiān)控能力欠缺，各級主管部門得到的安全隱患信息滯后，難以滿足防洪搶險和現(xiàn)代化精細(xì)化管理需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種根石狀態(tài)感知監(jiān)測系統(tǒng)，本發(fā)明另一目的是提供該監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法。通過智能傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對水下根石進(jìn)行全天候的連續(xù)變形測量，實現(xiàn)水下根石形態(tài)的動態(tài)感知和險情及時預(yù)警。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的根石狀態(tài)感知監(jiān)測系統(tǒng)，包括狀態(tài)感知單元、測控單元、報警單元、供電裝置、平臺服務(wù)器和監(jiān)控終端，以及分別布置在堤壩水下被監(jiān)測位置處的監(jiān)測根石；所述狀態(tài)感知單元由多個狀態(tài)感知終端構(gòu)成，每個所述監(jiān)測根石上分別設(shè)置有一個所述狀態(tài)感知終端，用于實時感知每個監(jiān)測根石的形態(tài)；狀態(tài)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(wù)器與所述監(jiān)控終端通信連接，實現(xiàn)每個監(jiān)測根石形態(tài)數(shù)據(jù)從狀態(tài)感知單元到平臺服務(wù)器、監(jiān)控終端的通信，對監(jiān)測根石形態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測、傳輸、存儲、查看和歷史數(shù)據(jù)展示，達(dá)到無人值守、全天候工作、即時報警、準(zhǔn)確可靠的對堤壩水下根石狀態(tài)的監(jiān)測。

所述狀態(tài)感知終端由姿態(tài)傳感器、位移傳感器和坡比感知傳感器組成。

所述姿態(tài)傳感器由陀螺儀、加速度計和地磁場傳感器組合而成，姿態(tài)傳感器內(nèi)嵌于堤壩水下的所述監(jiān)測根石中，監(jiān)控終端通過獲取姿態(tài)傳感器的加速度、角速度、角度值，計算監(jiān)測根石轉(zhuǎn)動的角度值，從而反映堤壩水下根石的姿態(tài)變化。

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(dǎo)向滑輪與所述監(jiān)測根石相錨固。

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(shè)緊貼在堤壩水下被監(jiān)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(wěn)定性。

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(zhuǎn)換器，以及埋設(shè)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(zhuǎn)換器電源輸入端連接，太陽能轉(zhuǎn)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(tài)感知單元和報警單元的電源輸入端連接。