[发明专利]基于移动通信和高密度电法的堤坝实时监测系统及方法

说明书

本发明公开一种基于移动通信和高密度电法的堤坝实时监测系统及方法，系统包括数组采集装置，每组采集装置包括一个高密度电法主机、若干供电电极和测量电极，以及远端计算机，供电电极向堤坝提供稳衡电流，测量电极测出待测区域的电压值，高密度电法主机计算得出各测区的视电阻率，高密度电法主机将各测区的位置信息和相应的视电阻率数据进行打包压缩，传输给远端计算机；远端计算机对高密度电法主机发来的压缩数据进行解压、预处理、二维反演，获得整个测区的视电阻率分布图像。此种技术方案可对堤坝的渗漏情况做实时监测和预警，实施简易，将数据结果的人工分析过程交由计算机完成，同时挖掘数据，提供更丰富的结论。

技术领域

本发明属于堤坝渗漏的实时监测和预警领域，特别涉及一种基于高密度电法和低功耗移动通信技术的堤坝实时监测系统及监测方法。

背景技术

随着国家对水资源的重视，农村地区建设了越来越多的水库，而作为水库的必要设施——堤坝的安全性显得愈发重要。堤坝的主要破坏形式为坍塌，而其主要诱因为水的渗流在堤坝内部形成裂隙，裂隙的延伸又促使更多水参与渗流，从而导致裂隙加剧发展，如此恶性循环，裂隙扩张，致使堤坝的坍塌。尤其在汛期，库区水位升高，渗流压力增大，同时暴雨对堤坝有冲刷作用，雨水渗入堤坝深处对堤坝的稳定性产生影响，此时开发一种能实时监测堤坝渗漏情况，对渗漏情况进行预警的装置十分有必要。

在目前的堤坝渗漏检测方法中，优势突出的是高密度电法探测。高密度电法其实就是集中了电剖面法和电测深法，它是一种阵列探测方法。它的原理与普通电阻率法相同，即以岩石、矿物、水的电性差异为基础，通过对目标的观测和研究人工建立的电流场在堤坝中的分布的规律，解决堤坝渗漏的问题，所不同的是在观测中设置了高密度的观测点。

高密度电法的优点在于能够经济而迅速的探测较大范围，减少了工作的盲目性，提高了精准度。减低成本，提高效率。充分应用了科学技术以及科学原理，这样大大地节省了探测所需要的时间。数据密度大且非常精准，可以为以后的工作提供了非常有利的基础条件。而且这一方法非常具有实用性，可以减少人员的配备。在设计和技术实施上，高密度电测系统采用先进的自动控制理论和大规模集成电路，使用的电极数量多，而且电极之间可自由组合，这样就可以提取更多的地电信息，使电法探测能像地震勘探一样使用覆盖式的测量方式。

由于含水裂隙的视电阻率小于组成堤坝的岩土物质，且堤坝组成物质电性较为相似，故堤坝渗漏监测利用高密度电法所得视电阻率一般只有两类数据，便于区分，可有效得出堤坝内部渗漏情况和具体位置，从而为堤坝的防渗补修提供依据。尽管堤坝内含水裂隙宽度极窄，高密度电法通过高密度布设测点，采集大量数据，并经过后期数据的放大区分处理，仍能较好地显示裂隙的情况。

然而，如今所采用的高密度电法探测技术，只是在特定的时间点进行探测，仅能获得探测当时静态的堤坝渗漏情况，无法对一段时期内的堤坝内部渗漏情况和含水率变化过程作动态记录。而在雨季，堤坝渗漏是个动态而迅速的过程，这就导致探测人员要在短期内多次开展探测活动，才能保证对于堤坝的安全情况有实时的认知，费时费力，效率低下。

同时，现今的高密度电法探测设备只在终端显示堤坝内部的视电阻率值以及变化趋势，需要人工针对视电阻率分析具体的渗漏情况，人力成本高，有人为分析误差的存在，所呈现的结果不够直观，更多的数据分析结论有待发掘。

综上所述，高密度电法对土石坝堤的隐患仅限于巡查检测，但对于汛期可能出现险情的部位采用常规的巡查检测并不能及时反馈堤坝安全状况。针对该情形，本发明将对堤坝渗漏探测效果显著的高密度电法引入堤坝安全监测中，发明一种既能做到实时监测，又实用的耗能低的智能设备十分必要。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种基于移动通信和高密度电法的堤坝实时监测系统及方法，其可对堤坝的渗漏情况做实时监测和预警，实施简易，将数据结果的人工分析过程交由计算机完成，同时挖掘数据，提供更丰富的结论。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：