[发明专利]水利工程渗流监测系统及方法

权利要求书

1.一种水利工程渗流监测系统，其特征在于，包括声波接收器、声波识别装置以及布设在堤坝上的传感装置阵列，该传感装置阵列中每个传感装置都包括传感器、第一开关、控制器和声波发生器，该第一开关包括逻辑与电路、常闭触点和常开触点，该逻辑与电路的第一输入端作为该传感装置的第一端，第二输入端连接该控制器的第一输出端，输出端连接该常闭触点的一端，该常闭触点的另一端作为该传感装置的第二端，该逻辑与电路的输出端还通过该常开触点连接该控制器的第一输入端，该传感器的输出端连接该控制器的第二输入端，该控制器的第二输出端连接该声波发生器的输入端；

针对每行传感装置都设置有第二开关，其中除最后一行外的其他各行传感装置，其第二开关都包括处理器和第一单刀双掷开关，该处理器的第一输入端作为该第二开关的第一端，第二输入端连接对应行中第一个传感装置的控制器的第三输出端，该处理器的输出端连接该第一单刀双掷开关的不动端，该第一单刀双掷开关的第一动端连接下一行传感装置的第二开关的第一端，第二动端连接该对应行中第一个传感装置的第一端，且该其他各行中第一个传感装置的控制器的电压检测端都与该第一个传感装置的第二端连接；最后一行传感装置的第二开关包括常开触点，该常开触点的第一端作为该第二开关的第一端，连接上一行的第二开关中第一单刀双掷开关的第一动端，第二端连接最后一行中第一个传感装置的第一端；

每行传感装置中除第一个传感装置外，其他传感装置的第一端都与其上一传感装置的第二端连接，每行传感装置中除最后一个传感装置外，其他传感装置的第二端都与其下一传感装置的第一端连接，每行传感装置中最后一个传感装置的第二端连接电阻R的第一端，该电阻R的第一端还连接主控器的电压检测端，第二端接地，该主控器的输出端连接主控开关的控制端，该主控开关为第二单刀双掷开关，其不动端与第一行传感装置的第二开关的第一端连接，第一动端连接电源VCC，第二动端接地；

针对每个传感装置，其传感器用于检测渗流数据，将渗流数据发送给该控制器，该控制器根据该传感装置的身份信息以及该渗流数据，控制该声波发生器产生对应的声波；所述主控器对主控开关进行控制，每个传感装置中的控制器对第一开关进行控制，且对应行中第一个传感装置的控制器还对该对应行的第二开关进行控制，以按照从左到右，由上至下的顺序，使各个传感装置产生的对应声波依次发送出去；所述声波接收器对各个传感装置发送出去的声波进行接收，并将接收到声波发送给该声波识别装置，该声波识别装置对接收到的声波进行识别，获得该传感装置对应设置位置处的渗流情况。

2.根据权利要求1所述的一种水利工程渗流监测系统，其特征在于，所述传感装置阵列中每行传感装置都位于同一水平面上。

3.根据权利要求1所述的一种水利工程渗流监测系统，其特征在于，每个传感装置还包括储能器，针对每个传感装置，其控制器的第一输入端还与该储能器的输入端连接，该储能器的输出端分别与该控制器、传感器和声波发生器的电源端连接。

4.根据权利要求1所述的一种水利工程渗流监测系统，其特征在于，所述传感器为渗压计。

5.根据权利要求1所述的一种水利工程渗流监测系统，其特征在于，每个传感装置在将产生的对应声波发送出去后，在预设时间后控制按序的下一传感装置产生对应的声波发送出去，以使该声波接收器在完全接收到该传感装置产生的声波后，再接收下一传感装置产生的声波。

6.根据权利要求5所述的一种水利工程渗流监测系统，其特征在于，该声波接收器设置在传感装置阵列的竖向对称轴上，且该预设时间为完整声波传输该传感装置阵列的横向长度的一半所需的时长。

7.一种包括权利要求1至6中任意一项所述的水利工程渗流监测系统的监测方法，其特征在于，包括：

步骤S101、在开始渗流监测时，主控器控制第二单刀双掷开关连接电源VCC，向第一行传感装置的第二开关的第一端提供高电平；

步骤S102、针对第一端接收到高电平的第二开关，其处理器的第一输入端接收到高电平，该处理器控制对应第一单刀双掷开关连接对应行的第一个传感装置的第一端，将高电平提供给该对应行的第一个传感装置的第一端；

步骤S103、针对该行中其第一端接收到高电平的传感装置，其第一开关中逻辑与电路的第一输入端为高电平，初始状态下其控制器的第一输出端为高电平，因而其逻辑与电路输出高电平，此时其第一开关中常闭触点打开，常开触点闭合，该控制器控制传感器采集渗流数据，并根据该传感装置的身份信息以及该渗流数据，控制其声波发生器产生对应的声波，此后控制器的第一输出端输出低电平，此时逻辑与电路输出低电平，该常闭触点闭合，常开触点断开，将高电平提供给该行的下一传感装置的第一端；

步骤S104、该行的下一传感装置的第一端在接收到高电平后，基于步骤S103相同的原理产生对应的声波，通过将高电平依次提供给该行中从左到右的各个传感装置，使该行中从左到右的各个传感装置依次产生对应的声波；

步骤S105、当该行的最后一个传感装置产生完对应的声波后，该电源VCC依次通过该行的各个传感装置和电阻R接地，主控器和该行中第一个传感装置的控制器的电压检测端都检测到电压；

步骤S106、该主控器的电压检测端在检测到电压后，控制该第二单刀双掷开关接地，再在预设第一时长后控制该第二单刀双掷开关返回连接电源VCC；

步骤S107、该行中第一个传感装置的控制器的电压检测端在检测到电压后，向该行的第二开关中处理器的第二输入端提供高电平，触发该处理器启用连接状态保持机制；

步骤S108、该主控器在控制该第二单刀双掷开关接地后，该行的第二开关中处理器的第一输入端接收到低电平，控制对应的第二单刀双掷开关的不动端连接第一动端，在控制该第二单刀双掷开关返回连接电源VCC后，该行的第二开关中处理器的第一输入端接收到高电平，该处理器根据其启用的连接状态保持机制，判断其第一输入端接收到低电平后，是否在该预设第一时长内接收到高电平，若是，则该处理器向其第一单刀双掷开关提供低电平，该第一单刀双掷开关的不动端保持与其第一动端连接，以在该行的所有传感装置产生对应的声波后，将高电平提供给下一行传感装置的第二开关的第一端；

步骤S109、当下一行传感装置的第二开关的第一端接收到高电平后，基于步骤S102至S104相同的原理，通过将高电平依次提供给该行中从左到右的各个传感装置，使该行中从左到右的各个传感装置依次产生对应的声波，并且基于步骤S104至S108相同的原理，将高电平提供给下一行传感器的第二开关的第一端；

步骤S110、针对最后一行传感装置，其第二开关的第一端接收到高电平后，该第二开关中的常开触点闭合，将高电平提供给该最后一行的第一个传感装置的第一端，基于步骤S103至S104相同的原理，通过将高电平依次提供给该行中从左到右的各个传感装置，使该行中从左到右的各个传感装置依次产生对应的声波，并且在最后一行传感装置中最后一个传感装置产生完对应的声波后，该主控器的电压检测端检测到行数个电压，此时该主控器确定所有传感装置都产生完对应的声波，控制该第二单刀双掷开关的不动端空置；

步骤S111、声波接收器每次接收到对应传感装置发送的声波后，都将该声波发送给声波识别装置，该声波识别装置对该声波中传感装置的身份信息和渗流数据进行解析，并根据本地预先存储的安装位置与传感装置身份信息之间的对应关系，确定该传感装置安装位置处的渗流情况。