大型水利工程渗流实时监测系统

2023-01-06

1. 背景技术

大坝, 水工建筑物挡水后因水位差发生渗流现象, 使一部分水体渗入坝体和地基, 在其地基中形成渗流场, 导致发生流土、管涌或塌滑。目前水利工程渗流监测的技术有, 中国专利CN101694395A, 一种水库大坝渗流流量的测量传输装置, 有现场测量单元和室内接收单元;现场测量单元包括一套测量装置。中国专利CN103205987A, 一种水坝排水孔渗流参数只能测控系统, 它包括:安装于排水量孔底部的压力传感器, 所述压力传感器用于测量排水压力;安装于排水口位置的测控装置, 还有工控机。

综上所述, 现有技术对水利工程渗流监测起了较大的作用, 是保证水利工程安全的一个重要手段, 但也存在局限性。现有技术监测装置复杂, 对于大型水利工程有多处渗流就不易进行监测, 或投入的成本太高。

2. 技术方案

为了克服现有技术的局限性, 本系统采用无线传感网, 以及信号去噪处理技术, 并辅以一定的预测方法, 实现大型水利工程 (如大坝、水利枢纽) 渗流进行实时监测。

具体技术方案:大型水利工程渗流实时监测系统, 由监测节点、网关节点、监测中心电子计算机组成, 监测节点是带有水声传感器的Zig Bee无线传感网络节点, 监测节点经网关节点通过GPRS网络与Internet网络将水利工程渗流的水流信息实时传输到监测中心计算机上, 在计算机屏幕上自动显示所监测的各具体确实位置的水利工程渗流的水流变化值, 当变化值超出规定阈值时, 计算机上自动显示预警, 同时将预警发送至操作人员手机上, 计算机能预测水利工程渗流的发展趋势。

(1) 监测节点由以下部件组成:水声传感器、信号调理电路、基于Zig Bee通信协议的射频发射模块, 其中摄像传感器通过信号调理电路与基于Zig Bee通信协议的射频发射模块连接, 且均与光电源连接, 光电源上连有电源管理芯片, 统一控制供电;基于Zig Bee通信协议的射频发射模块上连接有液晶显示器和USB接口。

(2) 网管节点由以下部件:基于Zig Bee通信协议的射频接受模块、微处理器、SIM卡座、GPRS模块顺次连接而成, 它们均由风光电源供电, 并由电源管理芯片统一执行供电管理。

3. 有益效果

(1) 采用无线传感器网络特别适用大型水利工程的渗流实时监测, 省去敷设大量导线、节约成本、降低施工难度;

(2) 无线传感器网络监测节点结构简单、体积小、成本低, 特别适合布置在大型水利工程中, 对具有多处渗流进行监测;

(3) 无需人员定期巡回检查渗流, 节约大量人力成本;

(4) 所述水声传感器放置于渗流中, 可以不受气候的影响, 24小时实施实时监测。

4. 附图说明

[0024]图1是一种大型水利工程渗流实时监测系统;

[0025]图2是Zig Bee网络监测节点原理图;

[0026]图3是Zig Bee网络网关节点原理图。

[0027]其中, 1.监测节点;2.网关节点;3.GPRS网络;4.Internet网络;5.监测中心计算机;6.水声传感器;7.信号调理电路;8.基于Zig Bee通信协议的射频发射 (接收) 模块;9液晶显示器;10.USB接口;11.光电源;12.电源管理芯片;13.微处理器;14.风光电源;15.SIM卡座;16.GPRS模块。

5. 结论

该系统实施, 为政府提供预警系统。为人民生命财产安全提供科学保障。同时, 减少了大量人力、物力、财力。对政府决策提供帮助。

摘要：大型水利工程渗流实时监测系统, 由监测节点、网关节点、监测中心电子计算机组成, 监测节点是带有水声传感器的Zig Bee无线传感网络节点, 监测节点经网关节点通过GPRS网络与Internet网络将水利工程渗流的水流信息实时传输到监测中心计算机上。本系统采用无线传感器网络特别适用大型水利工程的渗流实时监测, 省去敷设大量导线、节约成本、降低施工难度;无线传感器网络监测节点结构简单、体积小、成本低, 特别适合布置在大型水利工程中, 对具有多处渗流进行监测;所述水声传感器放置于渗流中, 可以不受气候的影响, 24小时实施实时监测。

关键词：水利工程,渗流,检测系统