[發明專利]用于感知隧道滲水的雙模式壓力傳感監測報警裝置

在審

• 申請號: 202210322032.8
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114596694A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 王增梅;張維敏;冉千平
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G08B21/18
• 分類號: G08B21/18;G08B25/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種用于感知隧道滲水的雙模式壓力傳感監測報警裝置，包括水分感知傳感器、信號處理裝置、無線信號發射裝置；水分感知傳感器包括依次設置的滲水膜布層、吸水材料層、壓力傳感層；壓力傳感層包括設置于吸水材料層上方的壓阻傳感層、設置于壓阻傳感層上的壓電傳感層；吸水材料層吸收滲水膜布層的水膨脹將信號傳遞給壓阻傳感層及壓電傳感層；壓電傳感層與壓阻傳感層分別與信號處理裝置連接，信號處理裝置與無線信號發射裝置連接。本發明通過采用獨特的PDMS封裝方式使吸水材料層吸收水后產生的膨脹形變限制在一定區域內，從而放大滲漏水分的信號，并且通過傳輸的兩種不同電信號分析判斷滲水問題，從而對滲水做出迅速響應進行報警。

技術領域

本發明涉及一種滲水監測報警裝置，具體涉及一種用于感知隧道滲水的雙模式壓力傳感監測報警裝置。

背景技術

海底隧道是交通運輸工程中重要一環，但海底隧道的建設過程因復雜的海底地質構造和嚴酷的海洋環境將面臨諸多問題，如高烈度地震區穿越密集斷層破碎帶、海域高水壓、海洋環境侵蝕等等，這些問題將會給海底隧道的耐久性上帶來諸多負面影響，滲水問題就是其中之一。除此之外，地下隧道、管道工程、地下換熱站等基礎設施也可能存在工藝上的滲水漏洞，或是在長期使用過程中建筑材料產生了形變、裂縫，使滲水問題無法避免。若無法及時檢測到滲水病害的發生，設施不僅會加速劣化、縮短使用年限，嚴重時還會導致危害性極大的災害。

目前在漏水監測報警領域，管網檢漏系統大多通過傳感器感知泄露的振動或聲音信號對供水管網進行監測，例如專利CN 113432805 A公開的一種供水管道泄漏的無線監測裝置及方法，通過壓電加速度傳感器固定在被監測供水管道外壁獲取電信號，但因振動信號微弱，且外界干擾大，這類檢漏系統的精準儀器造價較為昂貴；專利CN 215361766 U公開的一種無人船漏水檢測裝置，利用浮球推動觸片接合電路，進行報警，但因結構限制，實際應用效果有待考究；專利CN 210666045 U公開了一種具有檢測報警功能的水浸傳感器，利用水的導電性，當水浸傳感探頭浸入水中，檢測電路形成通路或是發生電流變化，發出報警，但要求一定浸水高度，故更適用于積水報警。

所以研發一種能在混凝土高堿性環境下耐久性好、界面結合良好、不影響混凝土結構強度的、成本低的水分滲漏檢測報警裝置，對于海底隧道工程和其他基礎工程的建設具有重要的理論研究意義和工程應用價值。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種能在混凝土高堿性環境下耐久性好、界面結合良好的用于感知隧道滲水的雙模式壓力傳感監測報警裝置。

技術方案：本發明的用于感知隧道滲水的雙模式壓力傳感監測報警裝置，包括水分感知傳感器、信號處理裝置、無線信號發射裝置；所述水分感知傳感器包括依次設置的滲水膜布層、吸水材料層、壓力傳感層；所述壓力傳感層包括設置于吸水材料層上方的壓阻傳感層、設置于壓阻傳感層上的壓電傳感層；所述吸水材料層吸收滲水膜布層的水膨脹將信號傳遞給壓阻傳感層及壓電傳感層；所述壓電傳感層與壓阻傳感層分別與信號處理裝置連接，所述信號處理裝置與無線信號發射裝置連接。

其中，所述壓力傳感層的上方和下方均設有第一疏水封裝材料層，所述吸水材料層的上方設有第二疏水封裝材料層；所述吸水材料層與壓力傳感層通過第一疏水封裝材料層、第二疏水封裝材料層粘結固定。

其中，滲水膜布層、吸水材料層與壓力傳感層利用PDMS高溫固化進行粘結組裝，其中吸水材料層同樣由PDMS固定吸水材料，將膨脹形變限制在一定區域內。吸水材料層可以有效放大水分滲漏的信號，將不容易區分的微弱信號轉換為可以直接被壓力傳感層檢測到的信號。

其中，所述第一疏水封裝材料層與第二疏水封裝材料層的疏水材料相同；所述第一疏水封裝材料層與第二疏水封裝材料層的材料均為PDMS。