[发明专利]基于光学和原位电学的桩柱局部冲刷监测系统

说明书

本发明涉及一种基于光学和原位电学的桩柱局部冲刷监测系统，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；本发明同时具备电学传感单元以及光学传感单元，可以实现多种监测降低误差的产生，保证监测的准确性。

技术领域

本发明涉及一种基于光学和原位电学的桩柱局部冲刷监测系统，属于水力冲刷的监测设备领域。

背景技术

水工建筑物基础的存在会改变附近原先的水流结构，导致基础周围泥沙运动，从而产生生局部冲刷。局部冲刷会减弱结构物的稳定性，缩短结构物的使用年限，并产生巨大的安全风险。因此，对局部冲刷的监测具有必要性。

预测桥局部冲刷深度是水上建筑物设计的重要依据之一，传统的实时监测方法主要有三种：光电方法、声学方法、电阻率方法。

光学方法，一般采用红外及带红外滤波的三极管组成光电监测装置。仪器由传感器和数据采集记录仪组成，当探杆外有沉积物，仪器反射的红外线就能被光电三极管接受。该方法利用光电监测原理，对沉积物和界面侵蚀监测。但是在侵蚀发生时，水流的污浊度较高，当水中透光率很低时，会影响测试数据的准确性；

声学方法，一般采用声呐高度计测量河床平面高度的变换，数据自动记录和保存，在测量过程中声学测量仪固定在一个支架上，该方法易于实施测量，但是只能在区域中实施监测，当仪器露出水面，则无法实施监测，而测试的垂直范围很小，测量的准确性不高；

电阻率方法，通过探测介质的电阻率探测水土界面，测量准确，但是传统的都要固定在探测杆上，由于安装不稳定，导致探测杆倾斜使测量结果误差大，有时也会被水中异物包裹电极环。

发明内容

本发明提供一种基于光学和原位电学的桩柱局部冲刷监测系统，同时具备电学传感单元以及光学传感单元，可以实现多种监测降低误差的产生，保证监测的准确性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于光学和原位电学的桩柱局部冲刷监测系统，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；

作为本发明的进一步优选，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；