CN111855086A - 一种预极化场核磁共振堤坝渗漏在线监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种预极化场核磁共振堤坝渗漏在线监测装置及方法，该装置包括远程与现场客户端、私有云平台，以及安装在堤坝坝顶的无线传输系统、现场环境监测平台和阵列式预极化场磁共振探测平台。客户端在线访问私有云平台下达在线监测指令，无线传输系统将相应指令通过无线网发布给现场环境监测平台和阵列式预极化场磁共振探测平台，进行堤坝现场环境评估和渗漏水源探测。本发明利用阵列式预极化场发射技术和差分式阵列核磁共振信号采集技术提升了堤坝复杂环境下的测量核磁共振信号的信噪比和探测分辨变率，实现堤坝渗漏水源的精细探测，并且通过私有云技术将堤坝现场核磁共振数据进行分布式存储与分布式计算，实现了堤坝渗漏情况的实时在线监测。

Description

一种预极化场核磁共振堤坝渗漏在线监测装置及方法

技术领域

本发明属于堤坝渗漏隐患在线监测领域，具体地为一种预极化场核磁共振堤坝渗漏在线监测装置及方法。

背景技术

由于堤坝在设计、建造、维护上的缺陷，以及年久运行和蚁害等因素，堤坝渗漏情况时常发生。为了防止堤坝渗漏带来的重大危害，应用地球物理探测的方法对堤坝渗漏情况进行实时监测可以预防突发灾害，减少财产损失。目前堤坝渗漏探测的方法有很多种，但存在着探测效果差，探测难度大以及存在各种探测安全隐患等问题。核磁共振方法是一种新的地球物理探测方法，在不破环地质结构的前提下实现对地下水的非侵入式、定量的探测。然而现有的探测方法在堤坝复杂环境噪声下探测信噪比低，反演解释不够准确，无法对渗漏情况进行准确探测，并且不能对堤坝渗漏隐患做到实时在线监测。

CN106547030A公开了一种堤坝渗漏电场三维扫描自动探测装置及方法，将多频率电场信号发射机放置在堤坝上，电场伏击设置在堤坝上游距离可疑渗漏点200米～1000米的水体中，电场正极设置在堤坝下游的水体中，电场负极连接发射机的负极接线端，电场正极连接发射机的正极接线端。在电场正极、多频率电场信号发射机、电场负极和可疑渗漏点形成供电电场回路，现场接收系统用于对供电回路进行探测，确定电场集聚区，从而追踪到堤坝渗漏点的位置，实现对堤坝渗漏点进行自动追踪快速寻找。

CN101858991A公开了一种以温度为示踪剂探测堤坝渗漏通道位置的系统及方法。

系统包括N个温度传感器、信号获取装置、信号融合处理装置、控制系统以及数据终端装置，将N个温度传感器均匀布置在堤坝的坝体内，分别与信号获取装置连接，信号获取装置、信号融合处理装置、控制系统以及数据终端装置依次串接。温度传感器由控制系统控制网络结点切换，实施温度传感器的循环监测，从而实现整个堤坝断面的温度探测。将采集到的堤坝温度数据进一步处理，绘制等温线图，分析出堤坝的渗漏通道位置。

CN102183341A公开了一种核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪及探测方法。由计算机经通讯控制器连接发射控制器和接收控制器，发射控制器经发射电路、大功率电源与发射桥路连接，接收控制器与第N接收线圈连接，第一采集单元～第N采集单元串联连接，并与其对应的第一接收线圈～第N接收线圈连接。在坝顶铺设多匝长方形发射线圈，用接收线圈进行接收，接收线圈中采集到核磁共振响应信号即可证明堤坝存在渗漏，数据处理后绘制堤坝含水图确定渗漏位置。利用核磁共振探测堤坝渗漏隐患，直接测量堤坝内部含水量，确定了堤坝渗漏位置，进少了对堤坝的破环，整个测试完全在坝顶进行，便于检测操作。

上述堤坝渗漏电场三维扫描自动探测装置及方法，虽然能够对堤坝渗漏点追踪与寻找，但是在探测过程中需要在堤坝上游和下游较远水体中布置激发电极，需要较长传输线路进行连接，并且需要在水下安装设备，使得现场施工作业难度加大，存在一定的安全隐患；以温度为示踪剂探测堤坝渗漏通道位置的系统及方法，虽然能对整个堤坝断面的温度进行探测，通过等温线图确定堤坝渗漏位置，但是需要在坝体布置温度传感器，会对堤坝本身造成破环，带来一系列的安全隐患，并且该方法不是对堤坝渗漏水源的直接探测，同过探测坝体温度来确定渗漏位置，其探测结果受多种因素制约，具有一定的不确定性。一种核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪及探测方法，虽然在一定程度上能够探测出堤坝渗漏水源，但是这种方法是在地磁场下进行探测，渗漏水源中氢质子的宏观磁化强度较小，在堤坝复杂噪声环境进行探测，所得信号的信噪比较小，难以反演解释出精确的渗漏水源的位置。该装置采用有线通信的连接方式，在接收线圈较多时，接收通道之间相互干扰及线间耦合较大，信号衰减较为严重，布线不方便。并且该装置只能进行现场勘探，数据反演解释花费时间较长，无法做到对堤坝渗漏情况的全天候实时在线监测，不能及时评估大坝的安全情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种预极化场核磁共振堤坝渗漏在线监测装置及方法，本发明利用阵列式预极化场发射技术和差分式阵列核磁共振信号采集技术能够提升堤坝复杂噪声环境下测量渗漏水源核磁共振信号的信噪比，实现堤坝渗漏水源的精细探测，能够对渗漏位置做出准确判断。并且利用私有云技术将堤坝现场核磁共振信号进行分布式存储与分布式计算，不仅保障了采集数据的存储安全而且提升了反演的计算速度，实现对堤坝渗漏情况的全天候实时在线监测，在堤坝隐患预防中具有重要意义。

本发明是这样实现的，

一种预极化场核磁共振堤坝渗漏在线监测装置，该装置包括远程与现场客户端、私有云平台，以及安装在堤坝坝顶的无线传输系统、阵列式预极化场磁共振探测平台、以及现场环境监测平台；其中客户端、私有云平台以及无线传输系统通过有线网络连接，无线传输系统、现场环境监测平台以及阵列式预极化场磁共振探测平台通过无线网络连接；远程客户端或现场客户端通过浏览器在线访问私有云平台，并通过无线传输系统向阵列式预极化场磁共振探测平台、以及现场环境监测平台发布探测指令；首先现场环境监测平台进行监测现场环境评估，如果现场环境符合预极化场核磁共振探测条件，然后通过阵列式预极化场磁共振探测平台进行阵列式预极化场核磁共振监测，最后利用无线传输系统将监测数据传送到私有云平台，进行数据解释，并将解释结果在客户端进行显示。

进一步地，客户端包括现场客户端与远程客户端，现场客户端布置在堤坝现场进行现场堤坝渗漏情况监测，远程客户端布置在远程多个地点，方便不同部门对堤坝渗漏情况进行远程监测；

私有云平台包括人机交互模块、数据分布式存储模块以及数据分布式计算模块，人机交互模块提供人机交互界面与指令下达通道；数据分布式存储模块将监测数据进行分布式存储；数据分布式计算模块，将监测数据快速计算，实现了堤坝渗漏的实时监测；

所述无线传输系统包括WIFI无线基站、现场环境监测平台中WIFI通信模块以及阵列式预极化场磁共振探测平台中WIFI通信模块，实现多个阵列式预极化系统的无线通信。

进一步地，现场环境监测平台包括环境噪声监测单元和仪器运行状态监测单元；通过仪器运行状态监测单元监测现场仪器的工作状态，环境噪声监测单元评估现场环境噪声水平.

进一步地，环境噪声监测单元包括环境噪声监测单元控制电路、AD采集电路、宽带通道可调滤波电路、调幅放大电路、宽带滤波通带与幅值放大调节单元、前端匹配电路、环境噪声信号采集线圈、环境噪声状态监测模块以及无线通信模块，环境噪声状态监测模块监测现场环境噪声监测平台的仪器工作状态，若监测正常，环境噪声信号采集线圈将采集到的空间环境噪声经前端匹配电路后进行滤波放大电路处理，之后经AD采集电路，由环境噪声监测单元控制电路通过WIFI无线网络发送至无线基站；在环境噪声监测单元控制电路的控制下，滤波通带与放大幅值调节单元对AD采集电路的带宽以及调幅放大电路的放大倍数进行任意调节，实现对特定频带以及全频带的现场环境噪声的监测；通过无线通信模块将监测的环境噪声数据发送至无线传输系统并传送至私有云平台进行现场环境噪声水平评估。

进一步地，阵列式预极化场磁共振探测平台包括阵列式预极化电流发射单元、交变电流发射单元、差分阵列式核磁共振信号采集单元，通过阵列式预极化电流发射单元发射阵列式直流电流，对堤坝中的渗漏水源进行预极化，增大渗漏水源的宏观磁化强度，经过绝热关断后，通过交变电流发射单元发射交变电流，激发渗漏水源中的氢质子，停止激发后，水中氢质子释放出自由感应衰减的核磁共振信号，再通过差分阵列式核磁共振信号采集单元采集核磁共振信号。

进一步地，阵列式预极化电流发射单元包括N个预极化电流发射模块，每个预极化电流发射模块包括预极化电流发射单元控制电路、控制信号功率放大电路、大功率开关电路、预极化电流发射电路、预极化电流发射线圈、大功率恒压源、恒压源监测模块、预极化电流关断电路、预极化电流发射状态监测模块、无线通信模块以及预极化电流采集电路；无线通信模块负责接收私有云平台发送至无线传输系统的阵列式预极化电流发射参数，并回传预极化电流发射过程中的监测信息；预极化电流发射单元控制电路发出预极化电流发射控制信号，控制信号经功率放大电路放大后，驱动预极化电流发射电路中的大功率开关管导通与关断，大功率恒压源为发射回路提供能量，在预极化发射线圈上发射预极化电流，恒压源监测模块监测大功率恒压源的输出电压、电流，预极化场关断电路使得预极化电流快速平稳地关断。预极化电流发射状态监测模块，负责实时监测发射过程中仪器的工作状态。预极化电流采集电路实时采集预极化电流发射线圈中的预极化电流，并通过无线通信模块上传至私有云平台。

进一步地，交变电流发射单元包括交变电流发射单元控制电路、发射控制信号功率放大电路、交变电流发射开关管、交变电流发射H桥路、大功率恒流源、恒流源监测模块、储能电容、交变电流发射线圈、交变电流采集电路、无线通信模块以及交变电流发射状态监测模块；无线通信模块负责接收私有云平台发送至无线传输系统的交变电流发射参数，并回传交变电流发射过程中的监测信息；交变电流发射控制电路控制大功率恒流源对储能电容进行充电，同时发出发射控制信号，经过功率放大电路将发射控制信号进行功率放大，再控制交变电流发射H桥路上的开关管导通与截至，在交变电流发射线圈上产生频率为拉莫尔频率，幅值可调的交变电流；恒流源监测模块实时监测大功率恒流源的电流、电压以及发热情况；交变电流发射状态监测模块负责监测交变电流发射过程中仪器的工作状态；交变电流采集电路实时采集交变电流发射线圈上的交变电流，并通过无线通信模块上传至私有云平台。

进一步地，差分阵列式核磁共振信号采集单元包括核磁共振信号采集控制电路、多通道差分转单端式信号放大调理电路、差分式阵列核磁共振信号接收传感器、多通道AD采集电路、信号采集状态监测模块以及无线通信模块，其中差分式阵列核磁共振信号接收传感器由四个线圈组成的阵列式信号采集线圈、四路前端匹配电路、四路差分式前置放大电路组成，差分式阵列核磁共振信号接收传感器负责采集核磁共振信号，经过多通道差分转单端式信号放大调理电路进行滤波放大调理，再由多通道AD采集电路进行采集；无线通信模块将信号采集系统状态监测模块监测的仪器状态工作数据以及采集的核磁共振信号传输至无线传输系统，并由无线传输系统传输至私有云平台。

一种预极化场核磁共振堤坝渗漏在线监测装置的布置方法，该方法包括：

现场客户端布置在堤坝现场，N个远程客户端分别布置在远程不同的监测部门，私有云平台布置在商业私有云上；

将WIFI无线基站布置在堤坝坝顶的一角，并将环境噪声监测单元布置在离堤坝坝顶水平方向30米的位置；

交变电流发射线圈在堤坝坝顶上呈长方形布置，并把交变电流发射单元布置在交变电流发射线圈附近；

将预极化电流发射线圈呈N个长方形排列在交变电流发射线圈之中，并将N个预极化电流发射单元布置在预极化电流发射线圈附近；

在每个预极化电流发射线圈中布置四个接收线圈，呈半覆盖放置，并将四个接收线圈连接到同一个接收单元。

一种预极化场核磁共振堤坝渗漏在线监测方法，包括如下步骤：

第一步：监测人员通过现场客户端或者远程利用浏览器向私有云平台下达监测指令，同时私有云平台通过无线传输网络向现场环境监测平台发布现场环境监测指令；

第二步：现场环境监测平台响应现场环境监测指令后首先对各自仪器运行状态进行监测，然后对现场噪声环境进行监测，并将监测结果通过无线传输网络上传至私有云平台；

第三步：私有云平台判断现场仪器运行状态以及现场噪声环境是否否和预极化场核磁共振探测条件，如果符合，私有云平台通过无线传输系统向阵列式预极化场磁共振探测平台发布探测指令；

第四步：阵列式预极化场磁共振平台响应私有云平台发布的探测指令后首先通过阵列式预极化电流发射单元发射阵列式直流电流，对堤坝中的渗漏水源进行预极化，增大渗漏水源的宏观磁化强度，经过绝热关断后，通过交变电流发射单元发射交变电流，激发渗漏水源中的氢质子，停止激发后，水中氢质子释放出自由感应衰减的核磁共振信号，再通过核磁共振信号采集单元采集核磁共振信号；

第五步：阵列式预极化场磁共振平台将采集到的核磁共振信号通过无线传输系统传送至私有云平台，私有云平台将接收到的核磁共振探测数据进行分布式存储，保证了数据存储的安全可靠；

第六步：私有云平台将存储数据进行分布式计算，对阵列式预极化场核磁共振信号进行快速反演解释

第七步：私有云平台将反演解释后的结果发送至客户端进行显示，监测人员对渗漏情况进行监测。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

1.利用阵列式预极化场发射和差分式阵列核磁共振信号采集技术提升了堤坝复杂环境下的测量核磁共振信号的信噪比，提升了探测分辨率，实现堤坝渗漏水源的精细探测，能够对渗漏位置做出准确判断。

2.各个预极化场发射接收单元与无线基站之间通过WIFI进行无线通信，不但减少了各个信号线之间的串扰，而且减轻了现场布线的工作量。

3.通过私有云技术将堤坝现场核磁共振信号进行分布式存储与分布式计算，不仅保障了采集数据的存储安全而且提升了反演的计算速度，能够对堤坝渗漏情况在客户端进行实时在线监测。

附图说明

图1为本发明提供的一种预极化场核磁共振堤坝渗漏在线监测装置的结构示意图；

图2为本发明提供的预极化电流发射(a)与交变电流发射电路(b)模块框图；

图3为本发明提供的核磁共振信号接收(a)与现场环境噪声监测电路(b)模块框图；

图4为本发明提供的一种预极化场核磁共振堤坝渗漏在线监测装置现场布置示意图；

图5为本发明提供的一种预极化场核磁共振堤坝渗漏在线监测方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，该一种预极化场核磁共振堤坝渗漏在线监测装置包括远程客户端1、现场客户端2、私有云平台3，以及安装在堤坝坝顶的无线传输系统7、现场环境监测平台8、阵列式预极化场磁共振探测平台11。远程客户端1、现场客户端2、私有云平台3以及无线传输系统7通过有线网络连接，无线传输系统7、现场环境监测平台8、以及阵列式预极化场磁共振探测平台11通过无线网络连接。远程客户端1或现场客户端2通过浏览器在线访问私有云平台3，并通过无线传输系统7向阵列式预极化场磁共振探测平台11、现场环境监测平台8发布探测指令。首先进行监测现场环境评估，如果现场环境符合预极化场核磁共振探测条件，然后再进行阵列式预极化场核磁共振监测。最后利用无线传输系统7将监测数据传送到私有云平台3，进行数据解释，并将解释结果在远程客户端1与现场客户端2进行显示。

其中，现场客户端2布置在堤坝现场进行现场堤坝渗漏情况监测，远程客户端1布置在远程多个地点，方便不同部门对堤坝渗漏情况进行远程监测。

私有云平台3包括人机交互模块4、数据分布式存储模块5以及数据分布式计算模块6。人机交互模块4可以提供人机交互界面与指令下达通道，方便监测人员控制现场监测设备。数据分布式存储模块5可以将监测数据进行分布式存储，保障了数据存储的安全。数据分布式计算模块6，可以提供更大的算力，能够将监测数据快速计算，实现了堤坝渗漏的实时监测。

无线传输系统7由WIFI无线基站、现场环境监测平台8中WIFI通信模块以及阵列式预极化场磁共振探测平台11中WIFI通信模块构成，能够实现多个阵列式预极化系统的无线通信，解决了有线通信中各个通信通道之间的相互干扰和线间耦合的问题。并且使现场布线方便简洁。

现场环境监测平台8包括环境噪声监测单元9和仪器运行状态监测单元10。

如图2、3所示，仪器运行状态监测单元10由各个电路模块中的状态监测模块构成包括预极化电流发射状态监测模块24、交变电流发射状态监测模块36、信号采集系统状态监测模块42，各个状态监测模块接收到现场环境监测指令后，对各自仪器运行状态进行监测。

如图3(b)所示，环境噪声监测单元9由环境噪声监测单元控制电路43、AD采集电路44、宽带通道可调滤波电路45、调幅放大电路46、宽带滤波通带与幅值放大调节单元47、前端匹配电路48、环境噪声信号采集线圈49、环境噪声状态监测模块50以及无线通信模块51组成，环境噪声信号采集线圈将采集到的空间环境噪声经前端匹配电路后进行滤波放大处理，之后经AD采集电路，由接收控制电路通过WIFI无线网络发送至无线基站。在环境噪声监测单元控制电路的控制下，滤波通带与放大幅值调节单元对可以对采集电路的带宽以及放大倍数进行任意调节，实现对特定频带以及全频带的现场环境噪声的监测。通过无线通信模块将监测的环境噪声数据发送至无线传输系统并传送至私有云平台进行现场环境噪声水平评估。

如图2(a)所示，阵列式预极化电流发射单元12由N个预极化电流发射模块构成，每个预极化电流发射模块由预极化电流发射单元控制电路15、控制信号功率放大电路16、大功率开关电路17、预极化电流发射电路18、预极化电流发射线圈22、大功率恒压源19、恒压源监测模块20、预极化电流关断电路21、预极化电流发射状态监测模块24、无线通信模块25以及预极化电流采集电路23组成。无线通信模块负责接收私有云平台发送至无线传输系统的阵列式预极化电流发射参数，并回传预极化电流发射过程中的监测信息。预极化电流发射单元控制电路发出预极化电流发射控制信号，控制信号经功率放大电路放大后，驱动预极化电流发射电路中的大功率开关管导通与关断，大功率恒压源为发射回路提供能量，在预极化发射线圈上发射预极化电流，恒压源监测模块监测大功率恒压源的输出电压、电流，预极化场关断电路使得预极化电流快速平稳地关断。预极化电流发射状态监测模块，负责实时监测发射过程中仪器的工作状态。预极化电流采集电路实时采集预极化电流发射线圈中的预极化电流，并通过无线通信模块上传至私有云平台。

如图2(b)所示，交变电流发射单元13由交变电流发射单元控制电路26、发射控制信号功率放大电路27、交变电流发射开关管28、交变电流发射H桥路29、大功率恒流源30、恒流源监测模块31、储能电容32、交变电流发射线圈33、交变电流采集电路34、无线通信模块35以及交变电流发射状态监测模块36组成。无线通信模块负责接收私有云平台发送至无线传输系统的交变电流发射参数，并回传交变电流发射过程中的监测信息。交变电流发射控制电路控制大功率恒流源对储能电容进行充电，同时发出发射控制信号，经过功率放大电路将发射控制信号进行功率放大，再控制交变电流发射H桥路上的开关管导通与截至，在交变电流发射线圈上产生频率为拉莫尔频率，幅值可调的交变电流。恒流源监测模块实时监测大功率恒流源的电流、电压以及发热情况。交变电流发射状态监测模块负责监测交变电流发射过程中仪器的工作状态。交变电流采集电路实时采集交变电流发射线圈上的交变电流，并通过无线通信模块上传至私有云平台。

如图3(a)所示，差分式阵列核磁共振信号采集单元14由核磁共振信号采集控制电路37、多通道差分转单端式信号放大调理电路38、差分式阵列核磁共振信号接收传感器39、多通道AD采集电路40、信号采集状态监测模块42以及无线通信模块41组成。其中差分式阵列核磁共振信号接收传感器由四个线圈组成的阵列式信号采集线圈、四路前端匹配电路、四路差分式前置放大电路组成，差分式阵列核磁共振信号接收传感器负责采集核磁共振信号，经过多通道差分转单端式信号放大调理电路进行滤波放大调理，再由多通道AD采集电路进行采集。无线通信模块将信号采集系统状态监测模块监测的仪器状态工作数据以及采集的核磁共振信号传输至无线传输系统，并由无线传输系统传输至私有云平台。

如图4所示，一种预极化场核磁共振堤坝渗漏在线监测装置的布置方法按下列顺序进行：

1.现场客户端布置在堤坝现场，N个远程客户端分别布置在远程不同的监测部门。私有云平台布置在商业私有云上。

2.将WIFI无线基站布置在堤坝坝顶的一角，并将噪声采集单元布置在离堤坝坝顶水平方向30米的位置。

3.将交变电流发射线圈在堤坝坝顶上呈长方形布置，并把交变电流发射单元布置在发射线圈附近。

4.将预极化电流(直流)发射线圈呈N个长方形排列在交变电流发射线圈之中，并将N个预极化电流(直流)发射单元布置在预极化电流发射线圈附近。

5.在每个预极化电流发射线圈中布置四个接收线圈，呈半覆盖放置，并将四个接收线圈连接到同一个接收单元。

如图5所示，一种预极化场核磁共振堤坝渗漏在线监测方法包括以下步骤：

第一步：监测人员通过现场客户端或者远程利用浏览器向私有云平台下达监测指令，同时私有云平台通过无线传输网络向现场环境监测平台发布现场环境监测指令。

第二步：现场环境监测平台响应现场环境监测指令后首先对各自仪器运行状态进行监测，然后对现场噪声环境进行监测，并将监测结果通过无线传输网络上传至私有云平台。

第三步：私有云平台判断现场仪器运行状态以及现场噪声环境是否否和预极化场核磁共振探测条件，如果符合，私有云平台通过无线传输系统向阵列式预极化场磁共振探测平台发布探测指令。

第四步：阵列式预极化场磁共振平台响应私有云平台发布的探测指令后首先通过阵列式预极化电流发射单元发射阵列式直流电流，对堤坝中的渗漏水源进行预极化，增大渗漏水源的宏观磁化强度，经过绝热关断后，通过交变电流发射单元发射交变电流，激发渗漏水源中的氢质子，停止激发后，水中氢质子释放出自由感应衰减的核磁共振信号，再通过核磁共振信号采集单元采集核磁共振信号。

第五步：阵列式预极化场磁共振平台将采集到的核磁共振信号通过无线传输系统传送至私有云平台，私有云平台将接收到的核磁共振探测数据进行分布式存储，保证了数据存储的安全可靠。

第六步：私有云平台将存储数据进行分布式计算，对阵列式预极化场核磁共振信号进行快速反演解释。

第七步：私有云平台将反演解释后的结果发送至客户端进行显示，监测人员对渗漏情况进行监测。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预极化场核磁共振堤坝渗漏在线监测装置，其特征在于，该装置包括远程与现场客户端、私有云平台，以及安装在堤坝坝顶的无线传输系统、阵列式预极化场磁共振探测平台、以及现场环境监测平台；其中客户端、私有云平台以及无线传输系统通过有线网络连接，无线传输系统、现场环境监测平台以及阵列式预极化场磁共振探测平台通过无线网络连接；远程客户端或现场客户端通过浏览器在线访问私有云平台，并通过无线传输系统向阵列式预极化场磁共振探测平台、以及现场环境监测平台发布探测指令；首先现场环境监测平台进行监测现场环境评估，如果现场环境符合预极化场核磁共振探测条件，然后通过阵列式预极化场磁共振探测平台进行阵列式预极化场核磁共振监测，最后利用无线传输系统将监测数据传送到私有云平台，进行数据解释，并将解释结果在客户端进行显示。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，客户端包括现场客户端与远程客户端，现场客户端布置在堤坝现场进行现场堤坝渗漏情况监测，远程客户端布置在远程多个地点，方便不同部门对堤坝渗漏情况进行远程监测；

私有云平台包括人机交互模块、数据分布式存储模块以及数据分布式计算模块，人机交互模块提供人机交互界面与指令下达通道；数据分布式存储模块将监测数据进行分布式存储；数据分布式计算模块，将监测数据快速计算，实现了堤坝渗漏的实时监测；

所述无线传输系统包括WIFI无线基站、现场环境监测平台中WIFI通信模块以及阵列式预极化场磁共振探测平台中WIFI通信模块，实现多个阵列式预极化系统的无线通信。

3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，现场环境监测平台包括环境噪声监测单元和仪器运行状态监测单元；通过仪器运行状态监测单元监测现场仪器的工作状态，环境噪声监测单元评估现场环境噪声水平。

4.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，环境噪声监测单元包括环境噪声监测单元控制电路、AD采集电路、宽带通道可调滤波电路、调幅放大电路、宽带滤波通带与幅值放大调节单元、前端匹配电路、环境噪声信号采集线圈、环境噪声状态监测模块以及无线通信模块，环境噪声状态监测模块监测现场环境噪声监测平台的仪器工作状态，若监测正常，环境噪声信号采集线圈将采集到的空间环境噪声经前端匹配电路后进行滤波放大电路处理，之后经AD采集电路，由环境噪声监测单元控制电路通过WIFI无线网络发送至无线基站；在环境噪声监测单元控制电路的控制下，滤波通带与放大幅值调节单元对AD采集电路的带宽以及调幅放大电路的放大倍数进行任意调节，实现对特定频带以及全频带的现场环境噪声的监测；通过无线通信模块将监测的环境噪声数据发送至无线传输系统并传送至私有云平台进行现场环境噪声水平评估。

5.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，阵列式预极化场磁共振探测平台包括阵列式预极化电流发射单元、交变电流发射单元、差分阵列式核磁共振信号采集单元，通过阵列式预极化电流发射单元发射阵列式直流电流，对堤坝中的渗漏水源进行预极化，增大渗漏水源的宏观磁化强度，经过绝热关断后，通过交变电流发射单元发射交变电流，激发渗漏水源中的氢质子，停止激发后，水中氢质子释放出自由感应衰减的核磁共振信号，再通过差分阵列式核磁共振信号采集单元采集核磁共振信号。

6.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，阵列式预极化电流发射单元包括N个预极化电流发射模块，每个预极化电流发射模块包括预极化电流发射单元控制电路、控制信号功率放大电路、大功率开关电路、预极化电流发射电路、预极化电流发射线圈、大功率恒压源、恒压源监测模块、预极化电流关断电路、预极化电流发射状态监测模块、无线通信模块以及预极化电流采集电路；无线通信模块负责接收私有云平台发送至无线传输系统的阵列式预极化电流发射参数，并回传预极化电流发射过程中的监测信息；预极化电流发射单元控制电路发出预极化电流发射控制信号，控制信号经功率放大电路放大后，驱动预极化电流发射电路中的大功率开关管导通与关断，大功率恒压源为发射回路提供能量，在预极化发射线圈上发射预极化电流，恒压源监测模块监测大功率恒压源的输出电压、电流，预极化场关断电路使得预极化电流快速平稳地关断。预极化电流发射状态监测模块，负责实时监测发射过程中仪器的工作状态。预极化电流采集电路实时采集预极化电流发射线圈中的预极化电流，并通过无线通信模块上传至私有云平台。

7.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，交变电流发射单元包括交变电流发射单元控制电路、发射控制信号功率放大电路、交变电流发射开关管、交变电流发射H桥路、大功率恒流源、恒流源监测模块、储能电容、交变电流发射线圈、交变电流采集电路、无线通信模块以及交变电流发射状态监测模块；无线通信模块负责接收私有云平台发送至无线传输系统的交变电流发射参数，并回传交变电流发射过程中的监测信息；交变电流发射控制电路控制大功率恒流源对储能电容进行充电，同时发出发射控制信号，经过功率放大电路将发射控制信号进行功率放大，再控制交变电流发射H桥路上的开关管导通与截至，在交变电流发射线圈上产生频率为拉莫尔频率，幅值可调的交变电流；恒流源监测模块实时监测大功率恒流源的电流、电压以及发热情况；交变电流发射状态监测模块负责监测交变电流发射过程中仪器的工作状态；交变电流采集电路实时采集交变电流发射线圈上的交变电流，并通过无线通信模块上传至私有云平台。

8.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，差分阵列式核磁共振信号采集单元包括核磁共振信号采集控制电路、多通道差分转单端式信号放大调理电路、差分式阵列核磁共振信号接收传感器、多通道AD采集电路、信号采集状态监测模块以及无线通信模块，其中差分式阵列核磁共振信号接收传感器由四个线圈组成的阵列式信号采集线圈、四路前端匹配电路、四路差分式前置放大电路组成，差分式阵列核磁共振信号接收传感器负责采集核磁共振信号，经过多通道差分转单端式信号放大调理电路进行滤波放大调理，再由多通道AD采集电路进行采集；无线通信模块将信号采集系统状态监测模块监测的仪器状态工作数据以及采集的核磁共振信号传输至无线传输系统，并由无线传输系统传输至私有云平台。

9.一种预极化场核磁共振堤坝渗漏在线监测装置的布置方法，其特征在于，该方法包括：

现场客户端布置在堤坝现场，N个远程客户端分别布置在远程不同的监测部门，私有云平台布置在商业私有云上；

将WIFI无线基站布置在堤坝坝顶的一角，并将环境噪声监测单元布置在离堤坝坝顶水平方向30米的位置；

交变电流发射线圈在堤坝坝顶上呈长方形布置，并把交变电流发射单元布置在交变电流发射线圈附近；

将预极化电流发射线圈呈N个长方形排列在交变电流发射线圈之中，并将N个预极化电流发射单元布置在预极化电流发射线圈附近；

在每个预极化电流发射线圈中布置四个接收线圈，呈半覆盖放置，并将四个接收线圈连接到同一个接收单元。

10.一种预极化场核磁共振堤坝渗漏在线监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：监测人员通过现场客户端或者远程利用浏览器向私有云平台下达监测指令，同时私有云平台通过无线传输网络向现场环境监测平台发布现场环境监测指令；

第二步：现场环境监测平台响应现场环境监测指令后首先对各自仪器运行状态进行监测，然后对现场噪声环境进行监测，并将监测结果通过无线传输网络上传至私有云平台；

第三步：私有云平台判断现场仪器运行状态以及现场噪声环境是否否和预极化场核磁共振探测条件，如果符合，私有云平台通过无线传输系统向阵列式预极化场磁共振探测平台发布探测指令；

第四步：阵列式预极化场磁共振平台响应私有云平台发布的探测指令后首先通过阵列式预极化电流发射单元发射阵列式直流电流，对堤坝中的渗漏水源进行预极化，增大渗漏水源的宏观磁化强度，经过绝热关断后，通过交变电流发射单元发射交变电流，激发渗漏水源中的氢质子，停止激发后，水中氢质子释放出自由感应衰减的核磁共振信号，再通过核磁共振信号采集单元采集核磁共振信号；

第五步：阵列式预极化场磁共振平台将采集到的核磁共振信号通过无线传输系统传送至私有云平台，私有云平台将接收到的核磁共振探测数据进行分布式存储，保证了数据存储的安全可靠；

第六步：私有云平台将存储数据进行分布式计算，对阵列式预极化场核磁共振信号进行快速反演解释

第七步：私有云平台将反演解释后的结果发送至客户端进行显示，监测人员对渗漏情况进行监测。

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