[發明專利]護岸拋石穩定性監測系統及其監測方法

在審

• 申請號: 202111175418.2
• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN113865650A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 張亞玲;謝向文;周錫芳;姜文龍;張憲君;郭士明;馬愛玉
• 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: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G08C17/02
• 代理公司: 鄭州異開專利事務所(普通合伙) 41114
• 代理人: 韓華

1.一種護岸拋石穩定性監測系統，其特征是：包括測控單元、監測分布單元、報警單元、平臺服務器、監控終端和供電裝置；

所述測控單元，用于通過無線方式與所述監測分布單元和平臺服務器通信交互，并向所述報警單元發送報警觸發命令；

所述監測分布單元，用于實時采集被監測護岸的形態監測數據，并將所述形態監測數據發送給測控單元；

所述報警單元，用于接收測控單元發送的報警觸發命令，實現對所述被監測護岸現場進行聲/光報警；

所述平臺服務器，用于將測控單元發送的形態監測數據存儲；

所述監控終端，用于讀取平臺服務器中的所述形態監測數據，利用數據庫進行大數據分析，判斷被監測護岸的穩定狀態及是否向測控單元發出報警指令，并對形態監測數據進行可視化展示，從而實現護岸水下根石狀態的實時監測；

所述供電裝置，用于向測控單元和報警單元供電。

2.根據權利要求1所述的護岸拋石穩定性監測系統，其中：所述測控單元包括無線通信模塊、數據采集模塊、第一RF射頻傳輸模塊、第二RF射頻傳輸模塊；

所述第一RF射頻傳輸模塊與所述監測分布單元通信交互，將監測分布單元發送的所述形態監測數據傳輸給所述數據采集模塊；數據采集模塊將接收的形態監測數據通過所述無線通信模塊發送給所述平臺服務器，并與所述第二RF射頻傳輸模塊進行通信；第二RF射頻傳輸模塊，用于向所述報警單元發送報警觸發命令。

3.根據權利要求2所述的護岸拋石穩定性監測系統，其中：所述第一RF射頻傳輸模塊和第二RF射頻傳輸模塊，分別通過各自的信道來進行信號的傳輸，避免傳感信號及報警信號之間的數據干擾，提高數據傳輸準確率。

4.根據權利要求1或2所述的護岸拋石穩定性監測系統，其中：所述的監測分布單元，包括拉繩位移感知單元、坡比感知單元、姿態感知單元；

所述拉繩位移感知單元，用于感知被監測護岸橫向變形數據，并通過無線傳輸方式與所述測控單元進行數據通信；

拉繩位移感知單元由拉繩位移傳感器和RF射頻發送模塊組成；所述拉繩位移傳感器固定于護岸被監測位置，拉繩位移傳感器的拉繩端部與鋼絞線相連，鋼絞線另一端沿護岸水平方向圍繞被監測位置錨固在護岸上，所述鋼絞線用細管進行套裝保護，拉繩位移傳感器通過防水接頭與所述RF射頻發送模塊通信連接，RF射頻發送模塊的發射天線為漂浮天線；

所述坡比感知單元，用于感知被監測護岸縱向坡比變形數據，并通過無線傳輸方式與所述測控單元進行數據通信；

坡比感知單元由柔性測斜儀和RF射頻發送模塊組成；所述柔性測斜儀采取斜向貼坡方式布設緊貼在護岸水下被監測位置處的根石表面；柔性測斜儀外表面套裝有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；柔性測斜儀通過防水接頭與所述RF射頻發送模塊通信連接，RF射頻發送模塊的發射天線為漂浮天線；

所述姿態感知單元，用于感知被監測護岸姿態數據，并通過無線傳輸方式與所述測控單元進行數據通信；

姿態感知單元由姿態傳感器和RF射頻發送模塊組成；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；姿態傳感器內嵌于護岸上預設的監測石塊中，用于獲取所述監測石塊的加速度、角速度和角度值；姿態傳感器通過防水接頭與所述RF射頻發送模塊通信連接，RF射頻發送模塊的發射天線為漂浮天線；監控終端通過監測石塊的加速度、角速度和角度值，計算監測石塊轉動的角度值和位移值，從而反映被監測護岸水下根石的位置變化和走向。

5.根據權利要求1、2或4所述的護岸拋石穩定性監測系統，其中：還包括遠程監測分布單元；所述遠程監測分布單元，用于實時采集遠距離的被監測護岸的形態監測數據，并將所述形態監測數據通過無線中繼單元放大后發送給所述測控單元。

6.一種權利要求1所述監測系統的監測方法，其特征是：

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第一RF射頻傳輸模塊發送數據采集命令，監測分布單元通過第一RF射頻傳輸模塊接收到采集命令后，監測分布單元中的所述姿態傳感器、拉繩位移傳感器和柔性測斜儀在收到采集命令后，分別向數據采集模塊發送當前的監測數據；數據采集模塊在收到所述監測數據后，對數據進行分析、計算以及濾波后得出該時刻的數據信息，通過內嵌程序算法計算，得出該時刻被監測護岸的狀態是否穩定，若不穩定，則通過第二RF射頻傳輸模塊發送報警命令，報警單元接到報警命令后，進行聲光報警，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；所述監測終端對收到的解析數據進行二次判斷，利用數據庫進行大數據分析，判斷被監測護岸的穩定狀態，并對所述解析數據進行可視化展示，從而實現護岸水下根石狀態的實時監測。