[发明专利]智能型隧道渗水监测传感器

说明书

本发明属于传感器领域，是一种智能型隧道渗水监测传感器，包括壳体、主板；壳体由高分子材料注塑加工而成，主板包括单电极电容、MCU、电容数字转换器（CDC）、通讯模块、电源；电源为整个系统提供能量，CDC与单电极电容连接，MCU通讯接口与CDC、通讯模块连接，MCU实时获取CDC测得的单电极电容的电容值，然后MCU对获取的电容值进行计算获取当前流过壳体底壳与隧道壁之间的水流量，然后将水流量数据发送至后端服务器；智能型隧道渗水监测传感器可以精确测量大流量与微流量水流，实现隧道渗水的精确检测。

技术领域

本发明涉及一种智能型隧道渗水监测传感器，适用于轨道交通、公路、采矿巷道等各种隧道的渗水监测。

背景技术

隧道普遍存在于各种轨道交通、公路、采矿等领域；在轨道交通领域，由于当前轨道交通基本上都采用电力机车，以接触网或接触轨的方式向机车供电，当隧道渗水时就可能造成接触网或接触轨的短路，从而造成列车无法运行；在公路领域，渗水可能流淌到路面，造成汽车行车的安全隐患；在采矿领域，渗水可能造成供电线路的短路，给安全生产造成隐患，而且对于渗水点不及时采取补救措施，有可能造成隧道的透水事故。

当前对于隧道渗水的检测主要采用人工巡察的方式，巡视工作人员使用手电筒照射隧道壁，观察是否存在渗水；在某些区域还采用视频录像的方式，通过车载录像机对隧道壁进行录像，然后再通过人工查看视频录像的方式查看是否存在渗水，虽然采用录像方式部分减轻了巡察人员的工作强度，但是其工作强度还是十分大的，而且对于边角或其他较隐蔽位置的渗水是很难观测到的，且对查看人员的素质、经验要求很高。

隧道渗出水通过岩层、土层再通过隧道壁的混凝土层渗入到隧道内部的，因此隧道渗出水中含有较丰富的电解质，具有很高的介电常数；电容的种类很多，其中单电极电容是一种与大地进行耦合的电容，这种电容的值随着电容电极与大地的距离和大地与电容电极之间介质量的改变而改变，当电极与大地之间的距离确定的时候，那么电容电极与大地之间介质数量的改变就成为电容的电容值的唯一变量且呈现函数关系；电容数字转换器（CDC）是一种精确测量电容值的芯片，测量精度可以达到fF级，智能型隧道渗水监测传感器包含MCU、电容数字转换器（CDC）、单电极电容、电源、通讯模块组成，电源为整个系统提供能量，通讯模块负责将数据传输至通讯网络，MCU接收CDC单电极电容的实时电容值，并根据实时电容值计算出水的实时流量，然后通过通讯模块将水流量模块发送至服务器端。

智能型隧道渗水监测传感器具有精度高、测量速度快、无需人工干预，可以自动补偿环境变化等特点，可以实现各种隧道渗水、漏水的实时监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能型隧道渗水监测传感器。