CN115206071A - 隧道沉沙井高度监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道沉沙井高度监测系统，包括两个竖向并排固定在积水井内的第一透明筒和第二透明筒；第一透明筒内设有沿着第一透明筒轴向设置的第一直线导轨机构，第一直线导轨机构上设有激光发射器以及用于驱动激光发射器沿第一直线导轨机构滑动的第一驱动器；第二透明筒内设有沿着第二透明筒轴向设置的第二直线导轨机构，第二直线导轨机构上设有与激光发射器相配合的光电探测器以及用于驱动光电探测器沿第二直线导轨机构滑动的第二驱动器；激光发射器、激光发射器、第一驱动器和第二驱动器分别与控制模块连接，控制模块通过通信模块与远程数据服务器通信连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种隧道沉沙井高度监测系统。
背景技术
隧道沉沙井通常修筑于隧道中心排水沟、隧道富水区域集水井内，用于沉淀水流中的砂石、泥沙等，保持排水畅通。
沉沙井投入使用后，井内泥沙越积越多，若不及时清理将导致排水受阻，严重时影响整个排水系统的正常运行，当前清理沉沙井主要靠人工巡查，发现异常时临时处置。另外，在暴雨及汛期，随着隧道区域积水增多，隧道既有排水设施不能满足巨大的排水量需求，隧道中心排水沟内的流水将溢出路面，严重影响行车安全与隧道结构安全。
隧道中心排水沟或集水井位于路面以下，隧道通车后，人工检查时需中断交通，人工开盖进入其中才能开展检测和清理工作，隧道富水区域集水井位于隧道洞内边墙位置，人工巡查存在费时费力、安全隐患大、检测不及时等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种隧道沉沙井高度监测系统，以解决目前沉沙井检测不方便的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种隧道沉沙井高度监测系统，包括两个竖向并排固定在积水井内的第一透明筒和第二透明筒；第一透明筒内设有沿着第一透明筒轴向设置的第一直线导轨机构，第一直线导轨机构上设有激光发射器以及用于驱动激光发射器沿第一直线导轨机构滑动的第一驱动器；第二透明筒内设有沿着第二透明筒轴向设置的第二直线导轨机构，第二直线导轨机构上设有与激光发射器相配合的光电探测器以及用于驱动光电探测器沿第二直线导轨机构滑动的第二驱动器；激光发射器、激光发射器、第一驱动器和第二驱动器分别与控制模块连接，控制模块通过通信模块与远程数据服务器通信连接。
进一步地，第一透明玻璃筒的底部设有与激光发射器相配合的第一轻触开关，第二透明玻璃筒的底部设有与光电探测器相配合的第二轻触开关。
进一步地，沉沙井上边沿位置处安装有压力传感器；排水沟的侧壁上连接有排水管道，排水管道上设有水泵；压力传感器与控制模块的输入端电连接，水泵与控制模块的输出端电连接。
进一步地，控制模块通过采集压力传感器采集到的压力值，并通过h＝F/(k*ρ*g)计算排水沟内的流水高度h，当流水高度h与排水沟高度H3之间的高度差超过阈值时，输出预警信息，同时启动水泵，将排水沟中的流水抽出至备用排水管道；其中，ρ为水的密度，g取固定值9.8，k为修正系数，k值范围为1～1.1。
进一步地，排水管道与排水沟连接的一端设有过滤装置。
进一步地，第一透明玻璃筒的底部设有向外凸出的第一台阶，台阶通过第一紧固件固定在沉沙井的底部；第二透明玻璃筒的底部设有向外凸出的第二台阶，第二台阶通过第二紧固件固定在沉沙井的底部。
进一步地，第一透明筒和第二透明筒均为光滑透明的玻璃筒。
进一步地，第一透明筒和第二透明筒的外表面均喷涂有防垢涂层。
进一步地，该系统还包括设置在第二透明筒内且与控制模块连接的图像采集装置。
本发明的有益效果为：可实时监测积水井内砂石沉淀高度，当砂石沉淀高度达到预定阈值时，通过通信模块向远程数据服务器提供预警信息，以便及时提醒管理者安排进行清理和处置，保障排水系统正常运行。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明一个实施例的结构示意图；
其中：1、第一透明筒；11、第二透明筒；2、第一直线导轨；21、第二直线导轨；3、激光发射器；31、光电探测器；4、第一紧固件；41、第二紧固件；5、第一轻触开关；51、第二轻触开关；6、第一驱动器；61、第二驱动器；7、压力传感器；8、过滤装置；9、水泵；10、排水管道。
具体实施方式
如图1所示的隧道沉沙井高度监测系统，包括两个竖向并排固定在积水井内的第一透明筒1和第二透明筒11；第一透明筒1内设有沿着第一透明筒1轴向设置的第一直线导轨2机构，第一直线导轨2机构上设有激光发射器3以及用于驱动激光发射器3沿第一直线导轨2机构滑动的第一驱动器6；第二透明筒11内设有沿着第二透明筒11轴向设置的第二直线导轨21机构，第二直线导轨21机构上设有与激光发射器3相配合的光电探测器31以及用于驱动光电探测器31沿第二直线导轨21机构滑动的第二驱动器61；激光发射器3、激光发射器3、第一驱动器6和第二驱动器61分别与控制模块连接，控制模块通过通信模块与远程数据服务器通信连接。
第一透明筒1和第二透明筒11均为顶部开口的不透水透明筒；第一直线导轨2机构用于将第一驱动器6(电机)的转动运动转换成激光发射器3的直线运动，第一直线导轨2机构可包括竖向转动连接在第一透明筒1的第一有丝杆，与丝杆螺纹连接有滑块，激光发射器3安装在滑块上。第一直线导轨2机构的机构和原理与第一直线导轨2机构相同，用于将第二驱动器61的转动运动转换成光电探测器31的直线运动。工作期间，首先将激光发射器3调至第一透明筒1的底部，光电探测器31调至第二透明筒11的底部，然后通过第一驱动器6和第二驱动器61驱动第一直线导轨2机构和第二直线导轨21机构；激光发射管和光电探测器31沿导轨向上运动，由于在砂石区域，由于砂石对激光光线的阻碍作用，运动过程中光电探测器31无法接收到激光发射器3发出的激光信号，而在非砂石的集水蓄水区，光电探测器31可接收到激光信号；故当光电探测器31检测到激光光源信息时，电机停止运行，并记录电机行程，该行程即记录为砂石高度；从而实现实时监测积水井内砂石沉淀高度的功能，当砂石沉淀高度达到预定阈值时，通过通信模块向远程数据服务器提供预警信息，以便及时提醒管理者安排进行清理和处置，保障排水系统正常运行。
根据本申请的一个实施例，第一透明玻璃筒的底部设有与激光发射器3相配合的第一轻触开关5，第二透明玻璃筒的底部设有与光电探测器31相配合的第二轻触开关51。通过设置第一轻触开关5和第二轻触开关51，可在每次检测之前，将激光发射管和光电探测器31向下运动，控制模块检测到轻触开关动作时电机停止运行，并标识该状态为初始状态，然后控制激光发射管和光电探测器31沿直线导轨机构向上运动开始进行测量。
根据本申请的一个实施例，沉沙井上边沿位置处安装有压力传感器7；排水沟的侧壁上连接有排水管道10，排水管道10上设有水泵9；压力传感器7与控制模块的输入端电连接，水泵9与控制模块的输出端电连接。压力传感器7安装在沉沙井顶部与排水沟交汇位置，可采用膨胀螺栓及安装支架将压力传感器7固定于沉沙井侧壁，压力传感器7上表面与排水沟底部平齐。通过压力传感器7采集实时监测压力传感器7安装位置的压力信号，然后通过压力信号计算排水沟内的液位高度，当中心排水沟内液位高度超过预定阀值时，打开排水管道10上的水泵9，通过排水管道10将排水沟的水排出，以缓解排水沟内集排水压力。为保障压力传感器7正常运行，沉沙井内沉沙高度应低与沉沙的高度H1，以保证压力传感器7不被沉沙淹没。
根据本申请的一个实施例，控制模块通过采集压力传感器7采集到的压力值，并通过h＝F/(k*ρ*g)计算排水沟内的流水高度h，当流水高度h与排水沟高度H3之间的高度差超过阈值时，输出预警信息，同时启动水泵9，将排水沟中的流水抽出至备用排水管道10；其中，ρ为水的密度，g取固定值9.8，k为修正系数，k值范围为1～1.1。由于排水沟内液体多为水和泥沙的混合物，实际密度大于纯水的密度，本申请通过引入K值进行修正，可提高测量精度。
根据本申请的一个实施例，排水管道10与排水沟连接的一端设有过滤装置8。排水管道10与排水沟底部连通，通过在排水管道10的入水口设置过滤装置8，可对排水中的杂质进行过滤，通过对砂石的过滤，可提高水泵9排水效果及使用寿命。
根据本申请的一个实施例，第一透明玻璃筒的底部设有向外凸出的第一台阶，台阶通过第一紧固件4固定在沉沙井的底部；第二透明玻璃筒的底部设有向外凸出的第二台阶，第二台阶通过第二紧固件41固定在沉沙井的底部。其中，第一紧固件和第二紧固件均可采用螺栓，通过螺栓对第一透明筒1和第二透明筒11进行固定，可便于拆装。
根据本申请的一个实施例，第一透明筒1和第二透明筒11均为光滑透明的玻璃筒，第一透明筒1和第二透明筒11最好采用钢化玻璃，强度好，透光性好，且表面光滑不易沉积水垢及污垢。
根据本申请的一个实施例，第一透明筒1和第二透明筒11的外表面均喷涂有防垢涂层，防垢涂层可采用高分子纳米材料，以确保外壁光滑不会沉积水垢及污垢。
根据本申请的一个实施例，该系统还包括设置在第二透明筒11内且与控制模块连接的图像采集装置。图像采集装置可采用CCD微距相机，可实时查看沉沙井中的砂石及蓄水分布状态。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种隧道沉沙井高度监测系统，其特征在于，包括两个竖向并排固定在积水井内的第一透明筒和第二透明筒；所述第一透明筒内设有沿着第一透明筒轴向设置的第一直线导轨机构，所述第一直线导轨机构上设有激光发射器以及用于驱动激光发射器沿第一直线导轨机构滑动的第一驱动器；所述第二透明筒内设有沿着第二透明筒轴向设置的第二直线导轨机构，所述第二直线导轨机构上设有与激光发射器相配合的光电探测器以及用于驱动光电探测器沿第二直线导轨机构滑动的第二驱动器；所述激光发射器、激光发射器、第一驱动器和第二驱动器分别与控制模块连接，所述控制模块通过通信模块与远程数据服务器通信连接。
2.根据权利要求1所述的隧道沉沙井高度监测系统，其特征在于，所述第一透明玻璃筒的底部设有与所述激光发射器相配合的第一轻触开关，所述第二透明玻璃筒的底部设有与所述光电探测器相配合的第二轻触开关。
3.根据权利要求1或2所述的隧道沉沙井高度监测系统，其特征在于，所述沉沙井上边沿位置处安装有压力传感器；所述排水沟的侧壁上连接有排水管道，所述排水管道上设有水泵；所述压力传感器与控制模块的输入端电连接，所述水泵与控制模块的输出端电连接。
4.根据权利要求3所述的隧道沉沙井高度监测系统，其特征在于，控制模块通过采集压力传感器采集到的压力值，并通过h＝F/(k*ρ*g)计算排水沟内的流水高度h，当流水高度h与排水沟高度H3之间的高度差超过阈值时，输出预警信息，同时启动水泵，将排水沟中的流水抽出至备用排水管道；其中，ρ为水的密度，g取固定值9.8，k为修正系数，k值范围为1～1.1。
5.根据权利要求4所述的隧道沉沙井高度监测系统，其特征在于，所述排水管道与排水沟连接的一端设有过滤装置。
6.根据权利要求1所述的隧道沉沙井高度监测系统，其特征在于，所述第一透明玻璃筒的底部设有向外凸出的第一台阶，所述台阶通过第一紧固件固定在沉沙井的底部；所述第二透明玻璃筒的底部设有向外凸出的第二台阶，所述第二台阶通过第二紧固件固定在沉沙井的底部。
7.根据权利要求1所述的隧道沉沙井高度监测系统，其特征在于，所述第一透明筒和第二透明筒均为光滑透明的玻璃筒。
8.根据权利要求7所述的隧道沉沙井高度监测系统，其特征在于，所述第一透明筒和第二透明筒的外表面均喷涂有防垢涂层。
9.根据权利要求1所述的隧道沉沙井高度监测系统，其特征在于，该系统还包括设置在第二透明筒内且与所述控制模块连接的图像采集装置。
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