CN112729402A - 一种用于水库河道的监测管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种用于水库河道的监测管理系统。采用如下技术方案：包括总控装置和与总控装置连接的水位检测装置、水质检测装置、水雨情检测装置和大坝检测装置，所述水位检测装置包括水位尺和超声波水位计，水质检测装置包括固定柱和设置于固定柱顶端的水质检测主体，所述水质检测装置的柱体设置于水库或河道中，水位检测装置的水位尺设置于固定柱上，超声波水位计和水质检测主体固定设置于固定支架上。优点在于：通过将水库河道多个检测仪器进行整合，由总控装置进行统一的控制和管理，从而实现对水库河道的多方面监测管理，同时通过总控装置将各个检测装置连接到物联网，实现对水库河道的高效管理。

Description

一种用于水库河道的监测管理系统

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种用于水库河道的监测管理系统。

背景技术

水库河道是重要的水利工程设施，对水库河道的日常管理一般包括水位监测、水质监测、水雨情监测和水库河道大坝的质量监测等。传统对水库河道的管理，是采用人工进行实地的测量和检测，不仅工作效率低，在天气条件恶劣的情况下，实地检测的人员也存在较大的安全隐患；随着物联网技术的发展，对于大多数原本需要人工实地检测的程序，大多可以采用各种检测仪器代替，然而，目前采用检测仪器进行水库河道的管理，都停留在把各种检测仪器进行简单叠加，这会导致安装过程过于复杂且对检测仪器的日常维护管理更为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于水库河道的监测管理系统，具体在于提供一种可对水库河道多项数据进行高效监测管理的系统。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于水库河道的监测管理系统，包括总控装置和与总控装置连接的水位检测装置、水质检测装置、水雨情检测装置和大坝检测装置，所述水位检测装置包括水位尺和超声波水位计，水质检测装置包括固定柱和设置于固定柱顶端的水质检测主体，水雨情检测装置包括自动检测雨量筒，大坝检测装置包括大坝渗压渗流量检测机构、大坝位移检测机构和大坝裂缝塌陷滑坡检测机构；所述水质检测装置的柱体设置于水库或河道中，水位检测装置的水位尺设置于固定柱上，固定柱顶端设置有固定支架，水位检测装置的超声波水位计和水质检测装置的水质检测主体固定设置于固定支架上。

进一步的，固定柱顶端的固定支架上还设置有检测摄像头，所述检测摄像头朝向水面并对着柱体上的水位尺，检测摄像头与总控装置连接。

具体的，固定柱内设置有采样水管，水质检测主体包括采样机构和检测机构，采样机构包括采样水泵和采样存储槽，采样水管一端位于水中，另一端与采样水泵的入水口连接，采样水泵的出水口对准采样存储槽，检测机构与采样存储槽连接进行水质检测。

具体的，采样水管末端设置有过滤头，所述过滤头包括外壳体和设置于外壳体内部的过滤体，外壳体外部设置有粗滤进水孔，采样水管与过滤体连接。

具体的，大坝渗压渗流量检测机构包括设置于大坝内部的渗压计和设置于大坝排水管处的渗流量计，渗压计埋设于大坝内的线缆外设置有膨胀保护管套。

具体的，大坝位移检测机构包括水平位移检测机构和垂直位移检测机构，所述水平位移检测机构和垂直位移检测机构均采用激光测距仪，所述水平位移检测机构和垂直位移检测机构通过安装柱安装固定于地面。

具体的，安装柱包括底座、柱体、支撑架和安装座，所述安装座、柱体和底座从上往下依次固定连接，支撑架设置于底座和安装座之间进行支撑固定；底座固定连接在地面上。

具体的，支撑架包括上支撑杆、下支撑杆、外支撑杆和支撑环，支撑环固定设置于柱体中部，上支撑杆连接于安装座和支撑环之间，下支撑杆连接于支撑环和底座之间，外支撑杆连接于底座和安装座之间。

具体的，大坝裂缝塌陷滑坡检测机构包括监控摄像头和图像处理模块，图像处理模块与监控摄像头连接，图像处理模块中设置有静态图像识别模块和动态图像识别模块。

进一步的，总控装置内设置有无线通信模块，总控装置通过无线通信模块与云端网络服务器连接。

本发明的优点在于：通过将水库河道多个检测仪器进行整合，具体将水位检测装置、水质检测装置、水雨情检测装置和大坝检测装置连接到总控装置，由总控装置进行统一的控制和管理，从而实现对水库河道的多方面监测管理，同时对水位检测装置、水质检测装置、水雨情检测装置和大坝检测装置的结构进行改进，提高检测装置的耐用性和稳定性，提高水库河道的管理效率；同时通过总控装置将各个检测装置连接到物联网，实现对水库河道的高效管理。

附图说明

附图1为实施例中用于水库河道的监测管理系统的连接原理图；

附图2为实施例中水位检测装置和水质检测装置的具体结构示意图；

附图3为实施例中过滤头的具体结构示意图；

附图4为实施例中自动检测雨量筒的内部结构示意图；

附图5为实施例中大坝渗压渗流量检测机构的结构示意图；

附图6为实施例中安装柱的具体结构示意图。

附图标记说明：1-总控装置，11-无线通信模块，2-水位检测装置，21-水位尺，22-超声波水位计，3-水质检测装置，31-固定柱，32-水质检测主体，321-采样机构，322-检测机构，3211-采样水泵，3212采样存储槽，33-固定支架，34-检测摄像头，35-采样水管，36-过滤头，361-外壳体，362-过滤体，363-粗滤进水孔，4-水雨情检测装置，41-外壳，42-收集内腔，43-检测模块，44-收集漏斗，45-电磁开关阀，5-大坝检测装置，51-大坝渗压渗流量检测机构，511-渗压计，512-渗流量计，513-线缆，514-膨胀保护管套，515-密封圈，52-大坝位移检测机构，521-水平位移检测机构，522-垂直位移检测机构，523-安装柱，5231-底座，5232-柱体，5233-支撑架，5234-安装座，5235-上支撑杆，5236-下支撑杆，5237-外支撑杆，5238-支撑环，53-大坝裂缝塌陷滑坡检测机构，531-监控摄像头，532-图像处理模块，533-静态图像识别模块，534-动态图像识别模块。

具体实施方式

参照图1-6，一种用于水库河道的监测管理系统，包括总控装置1和与总控装置1连接的水位检测装置2、水质检测装置3、水雨情检测装置4和大坝检测装置5，所述水位检测装置2包括水位尺21和超声波水位计22，水质检测装置3包括固定柱31和设置于固定柱31顶端的水质检测主体32，水雨情检测装置4包括自动检测雨量筒，大坝检测装置5包括大坝渗压渗流量检测机构51、大坝位移检测机构52和大坝裂缝塌陷滑坡检测机构53；所述水质检测装置3的柱体31设置于水库或河道中，水位检测装置2的水位尺21设置于固定柱31上，固定柱31顶端设置有固定支架33，水位检测装置2的超声波水位计22和水质检测装置3的水质检测主体32固定设置于固定支架33上。

在本实施例中，水位检测装置2、水质检测装置3、水雨情检测装置4和大坝检测装置5均与总控装置1连接，由总控装置1对水位检测装置2、水质检测装置3、水雨情检测装置4和大坝检测装置5进行控制并对所采集的数据进行处理，为了能对多个检测装置的数据进行处理，总控装置1应当采用内存较大且处理能力较强的处理器，如可直接采用工业计算机作为总控装置，总控装置1可以通过有线或无线的方式与各个检测装置连接，有线的方式具体可采用串行接口进行连接，无线的方式可以采用如WiFi或蓝牙等方式连接。另外，总控装置1内可设置无线通信模块11，总控装置1通过无线通信模块11与云端网络服务器连接。其中，无线通信模块11可以采用支持2G网络、3G网络、4G网络的无线通信模块，也可以采用无线WiFi模块或蓝牙模块等。采用支持2G网络、3G网络、4G网络的无线通信模块11可以使总控装置1直接与云端网络服务器连接，通过在云端网络服务器即可通过总控装置1对水库河道的各项参数进行实时监测；采用无线WiFi模块或蓝牙模块则可以使总控装置1与水库河道附近的控制室连接，通过在控制室可以对水库河道的各项参数进行实时监测，同时，控制室也可以与网络连接从而将总控装置1传输到控制室的数据上传至云端网络服务器，实现对水库河道各项参数的实时监测。另外，上述的水位检测装置2和水质检测装置3均设置在水库或河道的水中，因此将水位检测装置2和水质检测装置3进行整合，从而使检测设备更加紧凑，也便于同时对水位检测装置2和水质检测装置3进行维护管理。具体的，水位检测装置2的水位尺21设置于水质检测装置3的固定柱31上，同时在固定柱31上设置固定支架33用于固定水质检测主体32和超声波水位计22，其中，水质检测主体32设置于固定支架33上方，超声波水位计22设置于固定支架33下方朝向水面进行水位检测，同时，水质检测主体32通过柱体31进行水体的采样并进行检测。上述水雨情检测装置4采用自动检测雨量筒可以自动对雨量筒收集的雨水进行降水量检测并将数据传输至总控装置。大坝检测装置5包括大坝渗压渗流量检测机构51、大坝位移检测机构52和大坝裂缝塌陷滑坡检测机构53，大坝渗压渗流量检测机构51用于对大坝的渗压和渗流量进行检测并将数据传送至总控装置1，大坝位移检测机构52对大坝的水平位移和垂直位移进行检测并将数据传送至总控装置1，大坝裂缝塌陷滑坡检测机构53则对大坝的裂缝或塌陷或滑坡情况进行检测并将数据传送至总控装置1。

具体的，上述大坝渗压渗流量检测机构51包括设置于大坝内部的渗压计511和设置于大坝排水管处的渗流量计512，渗压计511埋设于大坝内的线缆513外设置有膨胀保护管套514。渗压计511埋设于大坝内的线缆513外设置的膨胀保护管套514可以对线缆513进行保护，提高渗压计511的使用寿命，同时也可以确保渗压计511通过线缆513传输信号的稳定性。其中膨胀保护套管514可以采用充气式电缆管道封堵器。另外，可以在膨胀保护管套514的两端设置密封圈515，密封圈515设置于线缆513和膨胀保护管道514之间，可以放置外界的液体渗透到膨胀保护管套514内对线缆513造成损坏。

具体的，大坝位移检测机构52包括水平位移检测机构521和垂直位移检测机构522，所述水平位移检测机构521和垂直位移检测机构522均采用激光测距仪，所述水平位移检测机构521和垂直位移检测机构522通过安装柱523安装固定于地面。水平位移检测机构521和垂直位移检测机构522分别对大坝的水平位移和垂直位移进行检测，水平位移检测机构521和垂直位移检测机构522均采用激光测距仪。水平位移检测机构521朝向大坝的侧面，当大坝出现水平位移时，大坝的侧面与水平位移检测机构521的距离会发生改变，从而被水平位移检测机构521捕捉到，实现对大坝水平位移的检测；同理，垂直位移检测机构522朝向大坝的上表面，当大坝出现垂直方向的位移时，大坝的上表面与垂直位移检测机构522的距离会发生改变，从而被垂直位移检测机构522捕捉到，实现对大坝垂直位移的检测。同时，水平位移检测机构521和垂直位移检测机构522均通过可与地面稳固连接的安装柱523进行安装连接，可以提高水平位移检测机构521和垂直位移检测机构522的稳定性，从而确保对大坝水平位移和垂直位移检测的准确度。

具体的，上述安装柱523包括底座5231、柱体5232、支撑架5233和安装座5234，所述安装座5234、柱体5232和底座5231从上往下依次固定连接，支撑架5233设置于底座5231和安装座5234之间进行支撑固定；底座5231固定连接在地面上。支撑架5233包括上支撑杆5235、下支撑杆5236、外支撑杆5237和支撑环5238，支撑环5238固定设置于柱体5232中部，上支撑杆5235连接于安装座5234和支撑环5238之间，下支撑杆5236连接于支撑环5238和底座5231之间，外支撑杆5237连接于底座5231和安装座5234之间。安装柱523的安装座5234通过支撑架5233与底座5231连接，可以使安装座5234更加稳定，从而提高水平位移检测机构521和垂直位移检测机构522的稳定性。

具体的，大坝裂缝塌陷滑坡检测机构53包括监控摄像头531和图像处理模块532，图像处理模块532与监控摄像头531连接，图像处理模块532中设置有静态图像识别模块533和动态图像识别模块534。其中，监控摄像头531用于对大坝进行图像拍摄，图像处理模块532连接监控摄像头531对监控摄像头531采集的大坝图像进行处理识别，图像处理模块532内设置的静态图像识别模块533和动态图像识别模块534用于对大坝的裂缝、塌陷和滑坡进行识别，其中，静态图像识别模块533用于对大坝上的裂缝进行识别，动态图像识别模块534用于对大坝的塌陷或滑坡的动态图像进行识别，其中的静态图像识别模块533和动态图像识别模块534可采用目前常用的图像识别模块，在此不做限制。利用图像处理模块532中的静态图像识别模块533和动态图像识别模块534，可以有效对大坝的裂缝、塌陷或滑坡等状况进行检测，可以实现对大坝的自动实时监测，不仅避免了人工监管在时间上的限制，可以有效提高对大坝安全的管理效率，及时发现大坝发生的状况，方便管理人员做出相应的措施。同时，还可以在监控摄像头531的拍摄范围内设置警示标志，当出现险情时可以由图像处理模块532控制警示标志发出警示，避免周围群众靠近有险情的地方。同时也可以根据大坝的范围大小设置多个监控摄像头531，并在多个监控摄像头531所监控的区域设置相对于的警示标志，实现对更大范围的管理。

具体的，水雨情检测机构4所采用的自动检测雨量筒包括外壳41、收集内腔42和设置于收集内腔底部的检测模块43，所述检测模块43采用称重传感器，收集内腔42和检测模块43均设置于外壳41内。当有降水时，收集内腔42中会收集到雨水，由于收集内腔42的质量已知，检测模块43采用称重传感器可以对收集内腔42中收集的雨水的重量进行检测，再根据雨水的平均密度计算出雨水的体积，从而可以得知降水量的多少，检测模块43连接至总控装置1，总控装置1可以根据检测模块43采集到的数据对降水量进行实时的检测，从而无需人工对雨量筒收集的雨水量进行测量，提高对水雨情的管理效率。另外，还可以在收集内腔42上方设置收集漏斗44，收集漏斗44的颈部再设置一电磁开关阀45，电磁开关阀45由总控装置1控制连接，当需要利用检测模块43对收集内腔42中的雨水量进行检测时，可以控制收集漏斗44上的电磁开关阀45关闭，从而使收集内腔42的重量不再发生变化，检测模块43对收集内腔42中的降水量进行检测完毕后，再控制电磁开关阀45打开，从而可以提高对降水量检测的准确性。

在进一步的实施例中，固定柱31顶端的固定支架33上还设置有检测摄像头34，所述检测摄像头34朝向水面并对着固定柱31上的水位尺21，检测摄像头34与总控装置1连接。固定支架33上设置的检测摄像头34可以对固定柱31上的水位尺21进行拍摄，同时可以拍摄到水面上的画面，当天气条件比较恶劣时，超声波水位计22检测水位的精度会被影响，检测摄像头34可以拍摄到水位尺21的图像，可以通过该图像判断实时的水位；同时检测摄像头34还可以同时拍摄到水面上的画面，当水面上出现漂浮物时，可以被检测摄像头34拍摄到，从而实现对水面漂浮物的检测，提高对水库河道的管理效率。

具体的，固定柱31内设置有采样水管35，水质检测主体32包括采样机构321和检测机构322，采样机构321包括采样水泵3211和采样存储槽3212，采样水管35一端位于水中，另一端与采样水泵3211的入水口连接，采样水泵3211的出水口对准采样存储槽3212，检测机构322与采样存储槽3212连接进行水质检测。水质检测主体32的采样机构321用于连接固定柱31内的采样水管35进行水体采样，检测机构322则对采样机构321采集的水体样本进行检测，其中，采样机构321的采样水泵3211连接采样水管35将水库或河道中的水泵至采样存储槽3212中，检测机构322的检测探头则位于采样存储槽3212中对其中的水体样本进行检测，并由检测机构322将检测的数据传送到总控装置1。

进一步的，采样水管35末端设置有过滤头36，所述过滤头36包括外壳体361和设置于外壳体361内部的过滤体362，外壳体361外部设置有粗滤进水孔363，采样水管35与过滤体362连接。采样水管35末端设置的过滤头36可以将水中的垃圾废物挡在外面，放置异物进入采样水管35中造成阻塞，且过滤头36采用双层结构可以起到更好的过滤效果，过滤头36中过滤体362可以采用过滤网或气泡石。

当然，以上仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于水库河道的监测管理系统，其特征在于：包括总控装置和与总控装置连接的水位检测装置、水质检测装置、水雨情检测装置和大坝检测装置，所述水位检测装置包括水位尺和超声波水位计，水质检测装置包括固定柱和设置于固定柱顶端的水质检测主体，水雨情检测装置包括自动检测雨量筒，大坝检测装置包括大坝渗压渗流量检测机构、大坝位移检测机构和大坝裂缝塌陷滑坡检测机构；所述水质检测装置的柱体设置于水库或河道中，水位检测装置的水位尺设置于固定柱上，固定柱顶端设置有固定支架，水位检测装置的超声波水位计和水质检测装置的水质检测主体固定设置于固定支架上。

2.根据权利要求1所述的一种用于水库河道的监测管理系统，其特征在于：所述固定柱顶端的固定支架上还设置有检测摄像头，所述检测摄像头朝向水面并对着柱体上的水位尺，检测摄像头与总控装置连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于水库河道的监测管理系统，其特征在于：所述固定柱内设置有采样水管，水质检测主体包括采样机构和检测机构，采样机构包括采样水泵和采样存储槽，采样水管一端位于水中，另一端与采样水泵的入水口连接，采样水泵的出水口对准采样存储槽，检测机构与采样存储槽连接进行水质检测。

4.根据权利要求3所述的一种用于水库河道的监测管理系统，其特征在于：所述采样水管末端设置有过滤头，所述过滤头包括外壳体和设置于外壳体内部的过滤体，外壳体外部设置有粗滤进水孔，采样水管与过滤体连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于水库河道的监测管理系统，其特征在于：所述大坝渗压渗流量检测机构包括设置于大坝内部的渗压计和设置于大坝排水管处的渗流量计，渗压计埋设于大坝内的线缆外设置有膨胀保护管套。

6.根据权利要求1所述的一种用于水库河道的监测管理系统，其特征在于：所述大坝位移检测机构包括水平位移检测机构和垂直位移检测机构，所述水平位移检测机构和垂直位移检测机构均采用激光测距仪，所述水平位移检测机构和垂直位移检测机构通过安装柱安装固定于地面。

7.根据权利要求6所述的一种用于水库河道的监测管理系统，其特征在于：所述安装柱包括底座、柱体、支撑架和安装座，所述安装座、柱体和底座从上往下依次固定连接，支撑架设置于底座和安装座之间进行支撑固定；底座固定连接在地面上。

8.根据权利要求7所述的一种用于水库河道的监测管理系统，其特征在于：所述支撑架包括上支撑杆、下支撑杆、外支撑杆和支撑环，支撑环固定设置于柱体中部，上支撑杆连接于安装座和支撑环之间，下支撑杆连接于支撑环和底座之间，外支撑杆连接于底座和安装座之间。

9.根据权利要求1所述的一种用于水库河道的监测管理系统，其特征在于：所述大坝裂缝塌陷滑坡检测机构包括监控摄像头和图像处理模块，图像处理模块与监控摄像头连接，图像处理模块中设置有静态图像识别模块和动态图像识别模块。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种用于水库河道的监测管理系统，其特征在于：所述总控装置内设置有无线通信模块，总控装置通过无线通信模块与云端网络服务器连接。

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