[发明专利]根石状态感知监测系统及其监测方法

说明书

本发明公开了一种根石状态感知监测系统及其监测方法，包括状态感知单元、测控单元、报警单元、供电装置、平台服务器和监控终端，以及分别布置在堤坝水下被监测位置处的监测根石；状态感知单元由多个状态感知终端构成，每个监测根石上设置有状态感知终端，用于实时感知每个监测根石的形态；状态感知单元和报警单元分别与测控单元通信连接，测控单元通过平台服务器与监控终端通信连接，实现每个监测根石形态数据从状态感知单元到平台服务器、监控终端的通信，对监测根石形态数据进行实时监测、传输、存储、查看和历史数据展示，本发明弥补了河道整治工程中安全监管只能依靠人工探摸和非汛期的根石探测的不足，实现了真正意义上的根石状态实时追踪。

技术领域

本发明涉及河道整治工程领域，尤其是涉及根石状态感知监测系统及其监测方法。

背景技术

治河整治工程的稳定，关键在于根石基础的稳定。由于部分河道工程经历大河多年顶冲、淘刷，根石不断下蛰、走失，造成根石深度和根石护坡坡度不足，稳定性下降；同时，坦石石料经过多年的风雨侵蚀出现不同程度的破坏，土石结合部不牢，坦石坡度较陡，垛间无裹护，一遇洪水易垮坝出险。 因此，每年汛前、汛中、汛后均要求对河道工程特别是靠河坝垛的根石进行探摸，为全面掌握辖区河道工程根石走失状况，确保防洪工程平稳度汛，为水毁修复、根石加固提供基础资料。

长期以来，河道整治工程的根石稳定监测一直是河防工程安全管理的技术瓶颈，具有实施难度大、精度差、不易实现自动化等特点。对根石稳定的监测，目前多为依靠非汛期的人工根石探测和汛期的日常人工巡视检查获得，报汛仍然采用电话上报等落后手段，工作量大、效率低，覆盖范围有限，大范围、高频次和智能监控能力欠缺，各级主管部门得到的安全隐患信息滞后，难以满足防洪抢险和现代化精细化管理需求。

发明内容

本发明目的是提供一种根石状态感知监测系统，本发明另一目的是提供该监测系统的监测方法。通过智能传感器和物联网技术对水下根石进行全天候的连续变形测量，实现水下根石形态的动态感知和险情及时预警。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的根石状态感知监测系统，包括状态感知单元、测控单元、报警单元、供电装置、平台服务器和监控终端，以及分别布置在堤坝水下被监测位置处的监测根石；所述状态感知单元由多个状态感知终端构成，每个所述监测根石上分别设置有一个所述状态感知终端，用于实时感知每个监测根石的形态；状态感知单元和所述报警单元分别与所述测控单元通信连接，测控单元通过所述平台服务器与所述监控终端通信连接，实现每个监测根石形态数据从状态感知单元到平台服务器、监控终端的通信，对监测根石形态数据进行实时监测、传输、存储、查看和历史数据展示，达到无人值守、全天候工作、即时报警、准确可靠的对堤坝水下根石状态的监测。

所述状态感知终端由姿态传感器、位移传感器和坡比感知传感器组成。

所述姿态传感器由陀螺仪、加速度计和地磁场传感器组合而成，姿态传感器内嵌于堤坝水下的所述监测根石中，监控终端通过获取姿态传感器的加速度、角速度、角度值，计算监测根石转动的角度值，从而反映堤坝水下根石的姿态变化。

所述位移传感器为拉绳位移传感器，所述拉绳位移传感器固定于堤坝上，拉绳位移传感器的拉绳端部绕过导向滑轮与所述监测根石相锚固。

所述坡比感知传感器为柔性测斜仪，所述柔性测斜仪采取斜向贴坡方式布设紧贴在堤坝水下被监测位置处的根石表面，在柔性测斜仪外部套一个相同直径的耐压软管以增加其抗剪能力，在所述耐压软管上间隔固定配重块以增加测值稳定性。

所述供电装置为太阳能供电装置；所述太阳能供电装置包括固定在堤坝上的立杆，固定在所述立杆上的太阳能电池板和太阳能转换器，以及埋设于地下的蓄电池；所述测控单元固定于立杆中部，太阳能电池板电源输出端与所述太阳能转换器电源输入端连接，太阳能转换器电源输出端与所述蓄电池电源输入端连接，蓄电池电源输出端分别与测控单元、所述状态感知单元和报警单元的电源输入端连接。