CN216108310U - 管涌探测巡查系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管涌探测巡查系统，包括：发送机，发送机上设置第一电极和第二电极以形成电流场；传感器探头，传感器探头上设置有管涌电流异常场测量单元和水中定位声学发射器；监测船，监测船包括船体、检测仪和水中定位声学接收器，检测仪通过线缆连接传感器探头，第一电极和第二电极在坝体的两侧通过管涌的水流形成电流场，通过传感器探头中多个传感器的协同作用可以极大地提高检测准确度和管涌定位精度，船体底部的水中定位声学接收器通过水中定位声学发射器实时监测传感器探头的位置，提高了管涌的定位精度。

Description

管涌探测巡查系统

技术领域

本实用新型涉及管涌检测领域，具体的涉及一种管涌探测巡查系统。

背景技术

我国防洪工程体系的整体标准还比较低，限于当时技术、经济和环境条件的限制，大部分防洪工程质量很差，高度不够、强度不够，存在大量工程隐患；另外，我国堤坝修建时大多就地取材，基础是沙层、河卵石或砂砾岩，地质条件不良，管涌、裂缝、薄弱带、空洞、蚁穴、涵洞等各种溃堤隐患普遍存在；许多修建质量较好的工程，由于至今已运行了几十年，也不同程度的出现了老化问题。

洪涝灾害的最大危害是溃堤，溃堤的主要原因是管涌没有被及时发现。由于早期微管涌很难及时发现，具体位置又难以确定，因此以往采取的对策是大量出动人力，不分昼夜地进行拉网式巡查，或派潜水员水下摸探，进度慢、时间长、效率低，安全性差，往往难以做到及时、有效地控制险情发展。如何快速、准确探测出管涌等堤坝隐患，一直是防洪抢险急需解决的问题。

目前主要采用基于“流场法”的堤坝管涌渗漏检测仪对堤坝渗漏管涌入水口进行探测从而发现管涌位置，但是现有的堤坝管涌渗漏检测仪的定位精度差，并是采用单分量探头进行检测，检测准确度不高。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种管涌探测巡查系统，能够解决人力排查费时费力、效率低，堤坝管涌渗漏检测仪监测管涌时定位精度差、检测准确度不高的问题。

根据本实用新型实施例的一种管涌探测巡查系统，包括：用于产生电流的发送机，所述发送机上设置有用于放入水中的第一电极和第二电极，所述第一电极用于放置在管涌入水口所在的水域中，所述第二电极用于放置在管涌出水口内以形成电流场；传感器探头，所述传感器探头上设置有管涌电流异常场测量单元和水中定位声学发射器；监测船，所述监测船包括船体、设置在船体内的检测仪和设置在船体底部的水中定位声学接收器，所述检测仪通过线缆连接所述传感器探头以用于接收检测信号并分析管涌位置，所述水中定位声学接收器用于接收水中定位声学发射器发出的声波并定位所述传感器探头的位置。

根据本实用新型实施例的管涌探测巡查系统，至少具有如下技术效果：本实用新型实施方式通过发送机产生电流信号，第一电极和第二电极在坝体的两侧通过管涌的水流形成电流场，通过传感器探头感应电流场并反馈给检测仪来判断管涌位置，无需人力排查管涌，省时省力，效率高。传感器探头上配置有多分量管涌电流异常场测量单元，能够进行多分量的电流场检测，提高管涌探测的灵敏度，船体底部的水中定位声学接收器通过水中定位声学发射器实时监测传感器探头的位置，提高了管涌的定位精度。

根据本实用新型的一些实施例，所述传感器探头为竖直的椭圆形结构，所述传感器探头的底部设置有配重棒。

根据本实用新型的一些实施例，所述管涌电流异常场测量单元包括两个X分量管涌电流异常场测量金属片、两个Y分量管涌电流异常场测量金属片和两个Z分量管涌电流异常场测量金属环；两个所述X分量管涌电流异常场测量金属片分别安装在所述传感器探头中间的前端和后端，两个所述Y分量管涌电流异常场测量金属片分别安装在所述传感器探头中间的两个侧面，所述两个Z分量管涌电流异常场测量金属环分别安装在所述传感器探头的顶端和底端。

根据本实用新型的一些实施例，所述传感器探头上还设置有超声波触底探测器。

根据本实用新型的一些实施例，所述传感器探头上还设置有扫描声呐成像换能器。

根据本实用新型的一些实施例，所述传感器探头上还设置有灯光驱鱼装置。

根据本实用新型的一些实施例，所述传感器探头上还设置有水深测量传感器和水温测量传感器。

根据本实用新型的一些实施例，所述线缆为零浮力线缆，所述零浮力线缆内设置有通信线、电源线和信号线。

根据本实用新型的一些实施例，所述船体上还设置有自动收放线装置，所述线缆通过所述自动收放线装置实现传感器探头的下沉和收回。

根据本实用新型的一些实施例，还包括自动控制系统、远程通信模块和可视化控制显示平台，所述自动控制系统用于控制船体的移动和所述自动收放线装置的运动，所述检测仪、所述自动控制系统分别通过所述远程通信模块与所述可视化控制显示平台相连以用于传输监测数据和远程控制命令。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为“流场法”管涌探测原理示意图；

图2为本实用新型实施例中管涌探测巡查系统的原理示意图；

图3为本实用新型实施例中传感器探头的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参考图1，一种管涌探测巡查系统，包括：发送机100、传感器探头200和监测船300。其中，发送机100通过导线分别连接第一电极110和第二电极120，第一电极110放置在管涌入水口所在的水域中，第二电极120放置在管涌出水口内，发射机发射伪随机编码电流波形，通过迎水面的第一电极110和出水口的第二电极120构成电流回路，传感器探头200通过感应发送机100产生的电流场来采集信号，存在管涌的位置电流密度发生变化，从而指示管涌异常。

参考图1和图2，监测船300位于第一电极110和坝体之间的水域中，其包括船体310、设置在船体310内的检测仪和设置在船体310底部的水中定位声学接收器320，检测仪通过线缆330连接传感器探头200，通过传感器探头200反馈的信号数据来分析管涌位置，水中定位声学接收器320接收传感器探头200上水中定位声学发射器发出的声波并定位传感器探头200的位置，根据传感器探头200的位置来判断管涌入口。

参考图3，传感器探头200包括壳体201、传感器单元和控制板。其中壳体201为竖直的椭圆体结构，控制板安装在壳体201内，壳体201上开设有多个传感器安装孔，传感器单元主要为多分量管涌电流异常场测量单元、扫描声呐成像换能器240、水中定位声学发射器270。多分量管涌电流异常场测量单元、扫描声呐成像换能器240、水中定位声学发射器270皆安装在壳体201上，两端小中间大的椭圆体结构可以使探头在水中保持稳定，壳体201的顶端的中轴线上设置有数据接口从而连接线缆330，壳体201底端的中轴线上设置有配重棒210，本实施例中配重棒210采用不锈钢棒，通过不锈钢棒进行配重，使壳体201能够平稳下沉并且即使在水流较急的洪水区域也可以保持直立、稳定。其中，本实施例中线缆330为零浮力电缆，包括通信线、电源线和信号线。将零浮力电缆作为脐带线可以进一步提升壳体201在水中的直立稳定性。

现有的堤坝管涌渗漏检测仪上的传感器探头上只配置有一对金属片，通过单分量的方式感应水中的电流信号来进行分析判断是否存在管涌，但是这种单分量的检测方式检测精度较低。本申请中采用多分量管涌电流异常场测量金属单元，可以进行多分量的管涌检测，提高检测精度，参考图3，本实施例中多分量管涌电流异常场测量金属单元为三分量管涌电流异常场测量金属单元，其包括两个X分量管涌电流异常场测量金属片221、两个Y分量管涌电流异常场测量金属片222和两个Z分量管涌电流异常场测量金属环223；两个X分量管涌电流异常场测量金属片221分别安装在壳体201正中间的前端和后端，两个Y分量管涌电流异常场测量金属片222分别安装在壳体201正中间的左端和右端，两个Z分量管涌电流异常场测量金属环223分别安装在壳体201的顶端和底端，当然，也可以采用两分量、四分量或者更多分量的检测装置来提高检测精度。

管涌监测的工作原理为：发送机100通过迎水面的第一电极110和出水口的第二电极120构成电流回路，发射伪随机电流信号进入水域，传感器探头200的每一对测量分量有一对金属环(或金属片)，用以感应水中的电流信号，感应到的差分信号通过控制板进入检测仪进行采集分析，对比单分量的检测装置能够极大的提高检测精度。

扫描声呐成像换能器240安装在配重棒210的底部，使传感器探头具备360°扫描声呐成像功能；水中定位声学发射器270安装在壳体201的上端，使传感器探头200具备水中定位功能，通过水中定位和扫描成像功能可以方便巡防员快速找到管涌位置，提高管涌定位精度。

参考图3，为了提高传感器探头的功能性，壳体201上还设置有水深测量传感器260、水温测量传感器、灯光驱鱼装置250和超声波触底探测器230，其中水深测量传感器260和水温测量传感器集成在一起，安装在前端X分量管涌电流异常场测量金属片221上方的壳体201上，灯光驱鱼装置250采用四个，均匀分布在壳体201的下半区域，超声波触底探测器230位于壳体201的底端，水深测量传感器260提供水深检测功能，方便定位管涌所在深度，在已知深度的水浴可以避免探底；水温测量传感器提供水温检测功能，管涌入口位置的水温与其他区域的水温会有差别，因此通过水温测量传感器也可以其辅助寻找管涌口，提高检测精度。

灯光驱鱼装置250通过光照驱散水中的生物，避免检测时受到干扰，超声波触底探测器230可以提供探头触底监测预警功能，避免触碰河床底部，防触底是为了防止数据跳动，因为一旦触底检测数据就会发生很大变化，容易误以为是管涌异常，所以超声波触底探测器230可以间接保证测量精度，避免发生误判。

控制板与分别与三分量管涌电流异常场测量金属单元、扫描声呐成像换能器240、水中定位声学发射器270、水深测量传感器260、水温测量传感器、灯光驱鱼装置250和超声波触底探测器230电性连接，然后通过数据接口连接线缆330，通过线缆330将采集的数据反馈给堤坝管涌渗漏检测仪进行分析，寻找管涌位置。

为了进一步提高在水中的平稳度，线缆330、数据接口、水中定位声学发射器270、配重棒210、X分量管涌电流异常场测量金属片221、扫描声呐成像换能器240、水深测量传感器260、水温测量传感器和超声波触底探测器230皆位于同一轴线上。

壳体201的安装孔和缝隙处都通过密封胶密封，避免渗水，同时内部还设置有渗漏报警装置，一旦进水就立即报警，可以对渗水位置进行修补避免控制板等电路损坏。

参考图2，为了实现全自动化的监测，监测船300可以采用无人船，船体310上设置有自动控制系统340和远程通信模块，自动控制系统340控制船体310的移动，船体310上还设置有自动收放线装置350，线缆330通过自动收放线装置350实现传感器探头200的下沉和收回，自动收放线装置350也通过自动控制系统340进行控制，本实施例中自动控制系统340采用现有技术的无人船控制系统，自动收放线装置350采用电机驱动的电缆线盘。自动控制系统340和检测仪皆通过远程通信模块连接云端，主站通过云端查询数据并发送远程控制命令给自动控制系统340，远程通信模块可以采用4G/5G模块或其他常规的远程通信模块。采用无人船可以减少人力需求，实现24小时的常态化巡检，保证堤坝的安全。

还包括可视化控制显示平台，可视化控制显示平台通过无线方式连接远程通信模块，用以获取传感器探头各种状态及测量参数，获取自动收放线控制系统各种状态及参数，并将数据和状态以曲线、表格、图像等形式展示出来，同时可以发送控制命令到自动控制系统340。

当然，监测船300也可以采用有人船，在船体310上配置显示屏和操控台，获取传感器探头各种状态及测量参数，并通过显示屏将数据和状态以曲线、表格、图像等形式展示出来，操控台通过线盘控制线缆330的收放。

综上所述，本实用新型实施例通过发送机100产生电流信号，第一电极110和第二电极120在坝体的两侧通过管涌的水流形成电流场，通过传感器探头200感应电流场并反馈给检测仪来判断管涌位置，无需人力排查管涌，省时省力，效率高。传感器探头200上配置有三分量管涌电流异常场测量金属单元、扫描声呐成像换能器240、水中定位声学发射器270、水深测量传感器260、水温测量传感器、灯光驱鱼装置250和超声波触底探测器230在内的多种传感器，通过多种传感器的协同作用，极大的提升了检测准确度和定位精度，能够快速准确的找出管涌入口。

本实用新型实施例基于“浮漂”原理，将传感器探头200在水中保持直立，传感器探头200可实现管涌探测的多分量、多参数的智能化测量，使得管涌探测灵敏度更高，定位精度更高，识别率更高；传感器探头200结合自动控制系统340、自动收放线装置350，使得管涌探测效率更高，更安全，可以实现智能化测量，以及长期在线监测。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种管涌探测巡查系统，其特征在于，包括：

用于产生电流信号的发送机(100)，所述发送机(100)上设置有用于放入水中的第一电极(110)和第二电极(120)，所述第一电极(110)用于放置在管涌入水口所在的水域中，所述第二电极(120)用于放置在管涌出水口内以形成电流场；

传感器探头(200)，所述传感器探头(200)上设置有多分量管涌电流异常场测量单元和水中定位声学发射器(270)；

监测船(300)，所述监测船(300)包括船体(310)、设置在船体(310)内的检测仪和设置在船体(310)底部的水中定位声学接收器(320)，所述检测仪通过线缆(330)连接所述传感器探头(200)以用于接收检测信号并分析管涌位置，所述水中定位声学接收器(320)用于接收水中定位声学发射器(270)发出的声波并定位所述传感器探头(200)的位置。

2.根据权利要求1所述的管涌探测巡查系统，其特征在于：所述传感器探头(200)为竖直的椭圆形结构，所述传感器探头(200)的底部设置有配重棒(210)。

3.根据权利要求1所述的管涌探测巡查系统，其特征在于：所述多分量管涌电流异常场测量单元包括两个X分量管涌电流异常场测量金属片(221)、两个Y分量管涌电流异常场测量金属片(222)和两个Z分量管涌电流异常场测量金属环(223)；两个所述X分量管涌电流异常场测量金属片(221)分别安装在所述传感器探头(200)中间的前端和后端，两个所述Y分量管涌电流异常场测量金属片(222)分别安装在所述传感器探头(200)中间的两个侧面，所述两个Z分量管涌电流异常场测量金属环(223)分别安装在所述传感器探头(200)的顶端和底端。

4.根据权利要求1所述的管涌探测巡查系统，其特征在于：所述传感器探头(200)上还设置有超声波触底探测器(230)。

5.根据权利要求1所述的管涌探测巡查系统，其特征在于：所述传感器探头(200)上还设置有扫描声呐成像换能器(240)。

6.根据权利要求1所述的管涌探测巡查系统，其特征在于：所述传感器探头(200)上还设置有灯光驱鱼装置(250)。

7.根据权利要求1所述的管涌探测巡查系统，其特征在于：所述传感器探头(200)上还设置有水深测量传感器(260)和水温测量传感器。

8.根据权利要求1所述的管涌探测巡查系统，其特征在于：所述线缆(330)为零浮力线缆，所述零浮力线缆内设置有通信线、电源线和信号线。

9.根据权利要求1所述的管涌探测巡查系统，其特征在于：所述船体(310)上还设置有自动收放线装置(350)，所述线缆(330)通过所述自动收放线装置(350)实现传感器探头(200)的下沉和收回。

10.根据权利要求9所述的管涌探测巡查系统，其特征在于：还包括自动控制系统(340)、远程通信模块和可视化控制显示平台，所述自动控制系统(340)用于控制船体(310)的移动和所述自动收放线装置(350)的运动，所述检测仪、所述自动控制系统(340)分别通过所述远程通信模块与所述可视化控制显示平台相连以用于传输监测数据和远程控制命令。

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