CN208171234U - 一种高精度的大坝监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高精度的大坝监测预警系统，包括检测杆、电脑和声光报警器，检测杆的内部设有空腔，空腔内填充有检测液，空腔内安装有压力传感器和两个液位传感器，电脑分别与压力传感器、液位传感器和声光报警器电连接。将检测杆竖直埋设于大坝内部，在大坝内部的不同高度发生相对位移时，分别利用压力传感器、液位传感器实时监测检测杆内底部压力和两侧液位的变化，电脑自动测算出大坝内部的相对水平位移，当相对位移超过预设值时，控制声光报警器及时报警。本实用新型不仅结构简单，制作成本低，安装和使用方便，而且检测快速简单，采用两种不同方法同时测量求平均值以减小误差，保证监测的准确性和实时性，实现对大坝内部变形进行预警。

Description

一种高精度的大坝监测预警系统

技术领域

本实用新型涉及自动化检测设备领域，具体涉及一种高精度的大坝监测预警系统。

背景技术

大坝是一种挡水建筑物，具体种类可包括土坝、重力坝、混凝土面板堆石坝及拱坝等。一般大坝多建造在地质构造复杂、岩土特性不均匀的地基上，在各种荷载的作用和自然因素的影响下，大坝的位移变形和安全状况随时都在变化。水库大坝变形是指坝体内部的垂直沉降和水平位移，其中大坝内部在不同高度的相对位移是导致水库出现渗漏、破坝的主要原因，当不同高度的相对位移超过正常范围时，直接影响大坝的安全性，甚至造成大坝毁损。水利大坝的安全，直接影响下游人民的生命财产、国民经济发展和生态环境密切相关，因此对大坝内部在不同高度的相对位移的监测显得尤为重要，实现对大坝内部变形进行有效预警。

目前，广泛采用水管式沉降计和引张线位移计来监测大坝内部的变形，主要存在以下几点不足：1)对于大型水库大坝，由于管线太长使得仪器的灵敏度降低，误差大大增加；2)水管中液体夹有气体，使得液体流动滞后、加水后水位平衡困难、测量等待时间长，误差增大；3)北方地区还存在冬季冻结的问题，从而冬季无法正常进行量测；4)难以有效地实现自动化监测和预警；5)结构比较复杂，现场安装非常困难，造价成本昂贵；6) 不能实现对不同高度的相对位移的高精度监测。为此，设计一种高精度的大坝监测预警系统，能对大坝内部在不同高度的相对位移进行实时监测，并将监测数据及时传输至大坝监测中心的服务器，保证监测的准确性、实时性，实现对大坝内部变形进行有效预警，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高精度的大坝监测预警系统，能对大坝内部在不同高度的相对位移进行实时监测，并将监测数据及时传输至大坝监测中心的服务器，保证监测的准确性、实时性，实现对大坝内部变形进行有效预警。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种高精度的大坝监测预警系统，包括检测杆、电脑和声光报警器，检测杆的内部设有空腔，空腔内填充有检测液，空腔内安装有压力传感器和两个液位传感器，电脑分别与压力传感器、液位传感器和声光报警器电连接，电脑通过网络通信模块能与大坝监测中心的服务器通信连接。

优选的方案中，所述电脑设有GSM通信模块，通过GSM通信模块能与移动终端设备通信连接，移动终端设备上设有APP软件，APP软件用于分析通过GSM网络传输来的监测信息，并实时在移动终端设备上显示或预警。

优选的方案中，所述移动终端设备为手机、平板电脑或笔记本。

优选的方案中，所述空腔的横截面为椭圆或长方形，两个液位传感器分别位于空腔内距离较远的两侧。

优选的方案中，所述空腔的纵截面为U型，两个液位传感器分别位于U型空腔的两侧。

优选的方案中，所述空腔内设有温度传感器，用于监测检测液的温度，并将监测信号及时传输至电脑。

优选的方案中，所述检测液为四氯化碳或甲基硅油，并检测液的填充体积为空腔体积的1/2～2/3。

优选的方案中，所述压力传感器安装在空腔的底端。

优选的方案中，所述两个液位传感器均与检测杆的中轴线平行。

优选的方案中，所述检测杆为多个，多个检测杆在大坝内竖直分布，各检测杆均与电脑连接。

本实用新型提供一种高精度的大坝监测预警系统，采用上述结构具有以下有益效果：

1)将检测杆竖直埋设于大坝内部，在大坝内部的不同高度发生相对位移时，检测杆随之发生倾斜，分别利用压力传感器、液位传感器实时监测检测杆内底部压力和两侧液位的变化，并将监测数据及时传输至外部的电脑，电脑自动测算出大坝内部的相对水平位移(平均值)，通过两种不同方法同时测量求平均值来减小误差，保证监测的准确性和实时性，当相对位移超过预设值时，控制声光报警器及时进行报警，从而实现对大坝内部变形进行有效预警；

2)利用网络通信模块和GSM通信模块将所监测的数据及时传输至大坝监测中心的服务器和移动终端设备，便于操作人员在线监控，提高监测和预警的效率；

3)将检测杆内的空腔设计为底部连通的U型空腔，两个液位传感器分别位于U型空腔的两侧，有效减小空腔的横截面积和体积，不仅大幅减少检测液的用量，而且减少因为震动引起检测液面在空腔内上下波动影响检测，从而减小测量误差，提高监测的精确度；

4)采用四氯化碳或甲基硅油作为防冻检测液，能适应北方地区冬季的低温环境，提高监测预警系统适用的广泛性，并利用温度传感器监测检测液的温度，通过电脑对测检测液的密度自动进行补偿，减小测量误差，提高测量的精确度；

5)利用多个在大坝内竖直分布的检测杆，通过电脑对多个检测杆数据的累积叠加，可实现对超大型水坝内部的相对位移进行高精度监测；

6)不仅结构简单、体积小，制作成本低，安装和使用方便，而且检测快速简单、精确度高，能有效地实现自动化监测和预警。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的示意图；

图2为本实用新型中检测杆的结构示意图；

图3为本实用新型中检测杆在倾斜状态下的示意图；

图4为本实用新型的控制结构示意图；

图中：检测杆1，电脑2，声光报警器3，空腔4，检测液5，压力传感器6，液位传感器7，服务器8，GSM通信模块9，移动终端设备10，温度传感器11，大坝12。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例对本实用新型作进一步详细的说明，实施例仅用于说明本实用新型，不限于本实用新型的范围。

如图1-4中，一种高精度的大坝监测预警系统，包括检测杆1、电脑2和声光报警器3，检测杆1的内部设有空腔4，空腔4内填充有检测液5，空腔4内安装有压力传感器6和两个液位传感器7，电脑2分别与压力传感器6、液位传感器7和声光报警器3电连接，电脑2通过网络通信模块能与大坝监测中心的服务器8通信连接。本实施例中采用浮球式液位变送器作为液位传感器。将检测杆1竖直埋设于大坝12内部，在大坝12内部的不同高度发生相对位移时，检测杆1随之发生倾斜，分别利用压力传感器6、液位传感器7实时监测检测杆1内底部压力和两侧液位的变化，并将监测数据及时传输至外部的电脑2，电脑2自动测算出大坝12内部的相对水平位移(平均值)，当相对位移(平均值)超过预设值时，控制声光报警器3及时进行预警。电脑2根据如下公式自动计算出相对位移：S＝在该公式中：D为两个液位传感器的间距，L为检测杆的长度，H₁、H₂分别为两个液位传感器所测得的液位高度，h为检测液在检测杆中的填充高度，P为压力传感器测得的压力，ρ_t为检测液在温度为t时的密度，g为重力加速度。本实用新型不仅结构简单、体积小，制作成本低，安装和使用方便，而且检测快速简单，采用两种不同方法同时测量求平均值以减小误差，能保证监测的准确性和实时性，实现对大坝12 内部变形进行有效预警。

优选的方案中，所述电脑2设有GSM通信模块9，通过GSM通信模块9能与移动终端设备10通信连接，移动终端设备10上设有APP软件，APP软件用于分析通过GSM网络传输来的监测信息，并实时在移动终端设备10上显示或预警。利用GSM通信模块9将所监测的数据第一时间传输至指定的移动终端设备，便于操作人员在线监控，提高监测和预警的效率。

优选的方案中，所述移动终端设备10为手机、平板电脑或笔记本，都是日常生活和工作中的必备工具，不需要额外配置，不仅减少投资使用成本，而且便于随身携带，随时在线监测，提高监测和预警的效率。

优选的方案中，所述检测杆1采用不锈钢材料制成，因检测杆1埋设于大坝内部，利用不锈钢成本低、结构强度高不易变形，还能有效防止生锈，延长使用寿命。

优选的方案中，所述空腔4的横截面为椭圆或长方形，两个液位传感器7分别位于空腔4内距离较远的两侧。根据上述换算公式可知，在相同体积的检测杆内，两个液位传感器7的间距D越大，有利于减小测量误差，监测的精确度越高。

优选的方案中，所述空腔4的纵截面为U型，两个液位传感器7分别位于U型空腔的两侧。U型空腔的底部连通，两个液位传感器7分别位于U型空腔的两侧，有效减小空腔4的横截面积和体积，不仅大幅减少检测液5的用量，而且减少因为震动引起检测液面在空腔4内上下波动影响检测，从而减小测量误差，提高监测的精确度。

优选的方案中，所述空腔4内设有温度传感器11，用于监测检测液5的温度，并将监测信号及时传输至电脑2。利用液体的温度和密度之间呈唯一对应关系，采用温度传感器监测检测液的温度，通过电脑对测检测液的密度自动进行补偿，减小测量误差，提高测量的精确度。

优选的方案中，所述检测液5为四氯化碳或甲基硅油，并检测液5的填充体积为空腔4体积的1/2～2/3。采用四氯化碳或甲基硅油作为防冻检测液，不仅能适应北方地区冬季的低温环境，提高监测预警系统适用的广泛性，而且对液位传感器7没有腐蚀作用，对环境更加友好，避免万一泄漏污染水源，并将1/2～2/3的空腔4填充检测液5，当检测杆1倾斜时检测液5可在空腔4内自由流动，既保障了适当的检测范围，又有利于提高监测的准确性。

优选的方案中，所述压力传感器6安装在空腔4的底端，用于实时监测检测杆1内底部压力的变化。

优选的方案中，所述两个液位传感器7均与检测杆1的中轴线平行，使得液位传感器7所测得的液位高度为轴向方向。

优选的方案中，所述检测杆1为多个，多个检测杆1在大坝内竖直分布，各检测杆1均与电脑2连接。通过将多个在大坝12内竖直分布的检测杆1，利用电脑同时对多个检测杆的数据进行累积叠加(S＝S₁+S₂+…+S_n)，实现对超大型水坝内部的相对位移进行高精度监测。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高精度的大坝监测预警系统，其特征是：包括检测杆（1）、电脑（2）和声光报警器（3），检测杆（1）的内部设有空腔（4），空腔（4）内填充有检测液（5），空腔（4）内安装有压力传感器（6）和两个液位传感器（7），电脑（2）分别与压力传感器（6）、液位传感器（7）和声光报警器（3）电连接，电脑（2）通过网络通信模块能与大坝监测中心的服务器（8）通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种高精度的大坝监测预警系统，其特征是：所述电脑（2）设有GSM通信模块（9），通过GSM通信模块（9）能与移动终端设备（10）通信连接，移动终端设备（10）上设有APP软件，APP软件用于分析通过GSM网络传输来的监测信息，并实时在移动终端设备（10）上显示或预警。

3.根据权利要求2所述的一种高精度的大坝监测预警系统，其特征是：所述移动终端设备（10）为手机、平板电脑或笔记本。

4.根据权利要求1所述的一种高精度的大坝监测预警系统，其特征是：所述空腔（4）的横截面为椭圆或长方形，两个液位传感器（7）分别位于空腔（4）内距离较远的两侧。

5.根据权利要求1所述的一种高精度的大坝监测预警系统，其特征是：所述空腔（4）的纵截面为U型，两个液位传感器（7）分别位于U型空腔的两侧。

6.根据权利要求1所述的一种高精度的大坝监测预警系统，其特征是：所述空腔（4）内设有温度传感器（11），用于监测检测液（5）的温度，并将监测信号及时传输至电脑（2）。

7.根据权利要求1所述的一种高精度的大坝监测预警系统，其特征是：所述检测液（5）为四氯化碳或甲基硅油，并检测液（5）的填充体积为空腔（4）体积的1/2～2/3。

8.根据权利要求1所述的一种高精度的大坝监测预警系统，其特征是：所述压力传感器（6）安装在空腔（4）的底端。

9.根据权利要求1所述的一种高精度的大坝监测预警系统，其特征是：所述两个液位传感器（7）均与检测杆（1）的中轴线平行。

10.根据权利要求1所述的一种高精度的大坝监测预警系统，其特征是：所述检测杆（1）为多个，多个检测杆（1）在大坝内竖直分布，各检测杆（1）均与电脑（2）连接。