[发明专利]基于核磁传感器的围海造陆地基含水量监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于核磁传感器的围海造陆地基含水量监测系统及方法，尤其适用于围海造陆地基检测使用。利用对水信号敏感的微核磁传感器和5G通讯实现围海造陆地基含水量的实时永久性监测，为地基稳定性提供可靠保障。在围海造陆地基中布置多个玻纤筒，玻纤筒内装有微核磁传感器并可在微电机的控制下上下移动，配合激光测距实现微核磁传感器在不同深度处的准确定位。监控中心、地面基站和控制分站无线连接，确保监控中心和传感器布置网内数据的双向实时传输。其步骤简单，使用方便，能够实现了充填地基含水量的三维实时监测，解决了地基排水状态难以确定的困扰。

技术领域

本发明涉及围海造陆堆积地基含水量监测，尤其涉及一种基于微型核磁传感器的围海造陆堆积地基含水量实时监测系统。

背景技术

我国沿海地区发展迅速，城市人口密集，寸土寸金，建设用地紧张。许多城市采用围海造陆的方法拓宽城市面积，以缓解建设用地不足对经济发展的限制。实际上，围海造陆在国际上有广泛的应用。荷兰国土面积小，人口稠密，围海造陆历史悠久。其中，须德海工程中的四个垦区面积超过了1650平方公里，迁入约314.3万人口，形成了繁荣的经济区。世界最大陆地改造项目之一的迪拜棕榈岛是世界上最大的沿海人工岛，延伸了迪拜约720公里长的海岸线。棕榈岛能容纳六万居民，是世界著名旅游区，也被誉为世界第八大奇迹。天津市滨海新区沿海滩涂地区和浅水地区分布广泛，通过围海造路增加陆地面积，既利用了闲置的沿海滩涂地区又促进了城市发展。

滩涂面积大的浅海地区是围海造陆的有利地区，利用挖泥船进行吹泥填海有利于节约经济成本。然而，通过吹泥工艺形成的地基含水量极高，排水时间长，难以及时掌握地基含水状态，进而影响施工进度。此外，缺乏对建好地基含水量的实时永久性监测，难以实现对地基稳定性的长时间评价。

氢质子核磁共振技术可用于精准探测介质中的含水状态。微核磁传感器通过激发磁场作用于氢原子核，通过影响氢原子核的能量状态获取氢元素的信息。在吹泥工艺形成的地基中，含氢流体主要为水，因此可以通过微核磁传感器对地基含水量进行精准探测以及时掌握地基含水量，加快施工进程。永久性埋设的微核磁传感器则可以实现地基含水量的永久监测，从而评价地基的长时稳定性。围海造陆面积广大，需布置大规模的微核磁传感器，线路连接复杂且易出现问题。高速、低延迟的5G通讯可保证大量数据的实时传输。

发明内容

针对现有技术问题，本发明提出一种步骤简单，使用方便，检测效果好的基于核磁传感器的围海造陆地基含水量监测系统及方法。

为实现上述技术目的，本发明的基于核磁传感器的围海造陆地基含水量监测系统，包括通过无线信号相互连接的信号采集系统、传感器控制系统和信号传输系统，其中信号采集系统布置在充填地基内，传感器控制系统布置在陆地地基，信号传输系统在充填地基区域为有线通讯，与其他区域则通过无线信号传递信息；

所述信号采集系统包括微核磁传感器、激光测距传感器、玻纤筒和控制分站，所述玻纤筒垂直设置在充填地基内直至淤泥内，玻纤筒底部密封，顶部设有带供电接口的密封盖，玻纤筒内垂直设有微核磁传感器，玻纤筒为微核磁传感器的提供工作空间，方便微核磁传感器在玻纤筒内自由上下移动，微核磁传感器的底部设有用以测量距离玻纤筒底部距离的激光测距传感器，实现对微核磁传感器的定位；

所述传感器控制系统包括控制分站、微电机、提升钢丝、供电信号线；控制分站设置在玻纤筒旁在地表上，所述微电机设置在玻纤筒的密封盖内测，微电机通过提升钢丝连接微核磁传感器，激光测距传感器和控制分站通过供电信号线和地下电缆有线连接，控制分站与微核磁传感器、激光测距传感器通过供电信号线和地下电缆有线连接；

所述信号传输系统包括地面监控中心、地面基站、供电信号线；其中地面监控中心、地面基站与控制分站之间通过5G无线连接。

所述控制分站包括通讯天线和控制处理器，通讯天线用以实现5G无线信号的收发，控制处理器用以实现信号编译、程序控制和数据存储功能。