[发明专利]基于无线传感网的大堤智能探测预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大堤安全网络智能探测预警方法，用于大堤探测监控网络化、智能化，及时掌握大堤运行状况，对可能出现的大堤险情及时预警。属于智能信息处理技术领域。

背景技术

堤防是防洪工程体系的重要组成部分，是防御洪水和风暴潮的主要屏障，在保障人民的生命财产安全方面，发挥着巨大作用。目前堤防隐患的探测方法主要有：基于地质钻探、人工探视和地球物理勘探。前两者不能满足快捷、准确和无损等诸多要求，且探测既费力又难于发现隐患。其中，基于地质钻探方法，虽然能直接给出详细的大堤地层信息，但不能代表钻孔之间大范围的地下结构状态，具有局部性和破坏性，为“一孔之见”。人工探视主要进行大堤外部表面检查，难以发现堤身及地基内部存在的安全隐患，且费时费力、探测效果差。地球物理勘探基于堤防土体内土的分类、密实程度、湿度和各土力学参数的不同，以及内部隐患的存在，造成土体物性参数差异。通过地球物理勘探仪器，观测这些地球物理场的差异分布和变化特征，结合大堤已知地质资料进行分析，推断大堤内部结构特征和状况，达到了解大堤安全问题的目的。但目前通常采取将地球物理观测资料，交由专职单位分析，既花费大量时间，也不利于及时掌握大堤性态和进行最优的运行调度。同时，由于堤防长度长，导致实时监控难度大，另外，大堤监控为点对多点分散型网络结构，各点距离监控中心的距离有近有远，光纤传输虽具有带宽大、传输距离远、性能稳定等优点，但也具有工程量大、建设周期长、投资巨大等缺点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有大堤安全探测所存在的不能满足及时掌握大堤安全状况和全面监控大堤各探测点的不足，提供一种基于无线传感网的大堤智能探测预警方法，基于无线传输网络所具有的架设灵活、实施快速、低成本以及不受地域限制等优点，将无线传输网络作为经济、有效的大堤监控与预警的主要接入手段。将地球物理勘探探测数据，通过无线传输网络，完成大堤各探测点之间的数据交换与资源共享，及时掌握大堤安全状况和全面监控大堤各探测点，实现监控中心对大堤所有监控点的实时监控与预警。

为达到上述目的，本发明的构思是：首先，根据大堤地质条件和探测要求，选择有效的地球物理勘探方法对大堤探测，采集大堤探测数据。通过无线传输网络，及时将探测数据传输至智能数据分析与处理专家系统，对探测数据自动分析。根据资料处理与分析结果，结合大堤先验地质条件，判识是否为空洞、裂缝、裂隙、新旧堤结合不整合、新老堤段接头不整合、堤身填筑尚存的冻土块、堤身填筑夹杂的诸如木材、塑料、废金属物的隐患。根据隐患性质、大小和范围，划分大堤安全状况等级，一旦安全状况等级超过警戒线，系统自动报警。

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种基于无线传感网的大堤智能探测预警方法，其特征在于具体操作步骤如下：

(1)地球物理勘探数据采集：根据大堤地质条件和探测要求，选择有效的地球物理勘探方法，对大堤实施探测，采集地球物理勘探数据；

(2)无线传输网络：通过无线通信方法、无线通道分配和信道协议的确定，地球物理勘探探测数据经无线中继器，传输至无线集中器，构成无线传输网络；

(3)信息分析与堤防评价：基于大堤探测数据，依据有关大堤安全规范、设计规范和专家知识，建立专家知识库。通过智能数据分析与处理专家知识库，对探测数据自动分析。根据资料处理与分析结果，结合大堤先验地质条件，判识是否为空洞、裂缝、裂隙、新旧堤结合不整合、新老堤段接头不整合、堤身填筑尚存的冻土块、堤身填筑夹杂的诸如木材、塑料、废金属物的隐患。根据隐患性质、大小和范围，划分大堤安全状况等级，一旦安全状况等级超过警戒线，系统自动报警；

(4)大堤安全状况监控：将信息分析与堤防评价结果，传输至监控中心以及通过Internet网络传输至具有监控权限的部门和人员；

(5)观测数据与分析结果资料存储：将观测数据以及信息分析与堤防评价结果存储。

上述的步骤(1)中的选择有效的地球物理勘探方法是对不同的探测任务，相应选择下列一种或多种地球物理勘探方法：

①自然电场法，用于探测堤基隐伏断层、破碎带，测定地下水流速、流向；

②充电法，用于探测堤身洞穴，测定地下水流速、流向，探测堤基地下、水下隐埋物体和穿堤建筑物地下管线；

③电阻率测深法，用于测定基岩埋深，划分松散沉积层序和基岩风化带，探测堤基隐伏断层、破碎带和堤身洞穴及堤防工程地下或水下隐埋物体，测定潜水层深度和含水层分布；

④高密度电阻率法，用于探测地下、水下隐埋物体，测定潜水面深度和含水层分布；