[發明專利]一種基于核磁共振傳感器和5G通信的地質體水含量測試系統

在審

• 申請號: 202110709973.2
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113433154A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 翟成;孫勇;徐吉釗;朱薪宇;叢鈺洲;鄭仰峰;唐偉
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08;G08C17/02;G08B21/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張聯群

1.一種基于核磁共振傳感器和5G通信的地質體水含量測試系統，其特征在于：包括在容易發生失穩、滑坡或垮塌地質災害的邊坡、堤壩、或基樁設置的5G基站(2)和接收5G基站信息的監測平臺(3)，并在容易發生失穩、滑坡或垮塌地質災害的邊坡、堤壩、或基樁施多個探測鉆孔(4)，多個探測鉆孔(4)按網格化布置在地表，在每個探測鉆孔(4)的底部均設置一個核磁共振傳感器(1)，所有核磁共振傳感器(1)經信號線連接形成分布式地質體水含量監測網絡，接受5G基站(2)發出的指令，并將測試數據上傳至5G基站(2)，監測平臺(3)根據測試數據反演地質體水含量變化并及時預警；所述核磁共振傳感器(1)、5G基站(2)和監測平臺(3)均通過5G通信技術進行雙向信號傳輸。

所述的核磁共振傳感器(1)包括集成在一起的射頻模塊(5)、接收模塊(6)、控制模塊(7)、無線通信模塊(8)和提升模塊(9)；所述射頻模塊(5)提供靜磁場并發射射頻脈沖產生射頻磁場，使鉆孔周圍的孔隙水被極化產生核磁共振；所述接收模塊(6)接收孔隙水產生的核磁共振馳豫信號，將模擬信號轉換為數字信號并放大；所述提升模塊(9)自動將核磁共振傳感器提升至鉆孔不同深度并記錄深度信息；所述控制模塊(7)接收無線通信模塊(8)獲得的測試指令并控制射頻模塊(5)和接收模塊(6)工作，整合接收模塊(6)的測試數據和提升模塊(9)的深度數據；所述無線通信模塊(8)接收5G基站傳遞的測試指令并將控制模塊(7)整合的測試數據上傳至5G基站；

所述的5G基站(2)包括集成在一起的上傳模塊(10)和下載模塊(11)；所述下載模塊(11)將監測平臺(3)的測試指令同時傳遞至每個核磁共振傳感器(1)；所述上傳模塊(10)將每個核磁共振傳感器(1)的測試數據傳輸至監測平臺(3)。

所述的監測平臺(3)包括集成在一起的采集模塊(12)、數據處理模塊(13)、預警模塊(14)和通信模塊(15)；所述采集模塊(12)對核磁共振傳感器下達采集指令；所述數據處理模塊(13)將測試數據進行匯總、反演和分析，得到地質體不同位置的水含量分布變化；所述預警模塊(14)根據地質體水含量變化進行水緣性地質災害預警，當地質體水含量相對變化超過報警閾值時，判斷可能發生的水緣性災害并預警；所述通信模塊(15)將采集模塊的測試指令傳遞至5G移動基站。

2.根據權利要求1所述的一種基于核磁共振傳感器和5G通信的地質體水含量測試系統，其特征在于：所述的探測鉆孔(4)的直徑為5-8cm，深度為5-10m，在探測鉆孔(4)孔口處設有護孔蓋，以防止雨雪進入影響測試結果。

3.根據權利要求1所述的一種基于核磁共振傳感器和5G通信的地質體水含量測試系統，其特征在于：所述的核磁共振傳感器(1)直徑為4-5cm，高度為8-12cm。

4.根據權利要求1所述的一種基于核磁共振傳感器和5G通信的地質體水含量測試系統，其特征在于：所述地質體的實時水含量相對變化的報警閾值依地質體的物理性質而定，為10％～25％。

5.根據權利要求1所述的一種基于核磁共振傳感器和5G通信的地質體水含量測試系統，其特征在于：所述的射頻模塊(5)通過改變射頻激發頻率和線圈共振頻率進行不同徑向范圍的測試，不同徑向范圍為5～10cm。

6.根據權利要求1所述的一種基于核磁共振傳感器和5G通信的地質體水含量測試系統，其特征在于：所述的提升模塊(9)通過電機轉動提升電纜帶動核磁共振傳感器升降。

7.根據權利要求1所述的一種基于核磁共振傳感器和5G通信的地質體水含量測試系統，其特征在于：所述多個所述核磁共振傳感器(1)的無線通信模塊(8)組網形成蜂群式網絡。