[发明专利]基于光学和原位电学的桩柱局部冲刷监测系统

权利要求书

1.一种基于光学和原位电学的桩柱局部冲刷监测系统，其特征在于：包括监测模块、数据处理传送模块、云数据库以及监控中心，其中监测模块设置在水下，且同时兼具原位电学传感单元以及光学传感单元；

其中，前述原位电学传感单元获取水土不同介质之间的电阻率差异引起的传导电场变化，前述的光学传感单元获取水土不同介质之间的透射率、反射率差异引起的光强度变化；

监测模块实时测量并分析桩柱水土界面位置信息，将分析得到的信息通过数据线传输至数据处理传送模块，数据处理传送模块将收集到的数据基于GPRS技术传输至云数据库，云数据库与监控中心连通，在对数据进行储存和中转后由监控中心实现评估并对使用端发送预警信息；

原位电学传感器和图像传感器具有互补优势，能及时分辨水土界面，具有实时性；

前述的原位电学传感单元、光学传感单元均安装在同一条防水非导体带内，以一个原位电学传感单元、一个光学传感单元为一组，包括至少一组，且相邻的原位电学传感单元、光学传感单元之间留有距离，防水非导体带贴附于桩柱的侧面，其部分或者全部埋设在泥面以下；

数据处理传送模块包括采集电路、中央控制电路、远程传输电路以及供电电路，采集电路、中央控制电路均封装在同一个箱体内，箱体与桩柱局部冲刷监测点之间有距离；供电电路与建筑物之间有距离。

2.根据权利要求1所述的基于光学和原位电学的桩柱局部冲刷监测系统，其特征在于：前述的原位电学传感单元包括电极转换电路、电极环，在防水非导体带外壁沿着轴向均匀开设至少一个环形槽，电极环套设在防水非导体带上且同时卡进环形槽内，电极环通过传输导线同时与电极转换电路、采集电路连通；

光学传感单元包括光线发射器和图像传感器，前述的光线发射器、图像传感器均通过传输导线与供电电路相连通，图像传感器同时通过传输导线与采集电路相连通，前述的图像传感器选用接触式图像传感器。

3.根据权利要求2所述的基于光学和原位电学的桩柱局部冲刷监测系统，其特征在于：

电极转换电路包括相连通的开关系统和电压电流转换，电极转换电路的一端与中央控制电路连通，其另一端与电极环连通，为电极环提供不同的电极性；

采集电路包括开关译码器和模拟数字转换器，其包括电极传输接口和光学传输接口，分别用于将电极环和光学模拟量转化为数字量，并通过传输导线与中央控制电路连通；

前述的电极转换电路、光线发射器和图像传感器均密封在防水非导体带内部；电极环位于防水非导体带外侧的部分进行防水密封。

4.根据权利要求1所述的基于光学和原位电学的桩柱局部冲刷监测系统，其特征在于：

前述的数据处理传送模块基于通用分组无线服务技术与云数据库通信，通过远程传输电路传输监测模块收集的信息；

中央控制电路包括中央处理器，其通过控制电极转换进而控制原位电学传感单元中电极环的带电性，收集原位电学传感单元、光学传感单元得到的数据，并进行预处理，筛选掉异常数据；还包括与中央处理器相连通的存储器件，用于储存由CPU处得到的信息；

供电电路包括相连通的太阳能电池和稳压装置，用于为整个监测模块供电，太阳能电池用于收集、储存电能，稳压装置用于提供具有稳定电压的供电，并通过连接线路连接光学传感单元、电极转换电路及中央控制电路；

数据处理传送模块与采集电路、中央控制电路一同封装在同一箱体中，与桩柱局部冲刷监测点之间有距离。

5.根据权利要求1所述的基于光学和原位电学的桩柱局部冲刷监测系统，其特征在于：云数据库具有储存并中转所有由数据处理传送模块传输的信息，使其通过无线网络能被监控中心访问。

6.根据权利要求1所述的基于光学和原位电学的桩柱局部冲刷监测系统，其特征在于：监控中心将由云数据库得到的信息通过预设的算法进行识别并发出冲刷预警，同时将预警警报传送至使用端，即PC端、移动端，同时监控中心将由云数据库得到的信息进行转换与保存。