CN219891039U - 一种一体化大坝渗流量监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种一体化大坝渗流量监测装置，该装置包括：立杆；数据采集部件，包括量水堰计和量水堰,量水堰计安装在立杆内，用于测量设置在渗流渠内的量水堰的水位高度；数据监测装置，安装在立杆上，包括主控制单元和4G通讯单元,主控制单元与量水堰计电气连接，主控制单元与4G通讯单元电气连接，主控制单元接收到量水堰计采集的水位数据后计算出流量数据，通过4G通讯单元将流量数据上传至中心平台。同时数据监测装置内置充电系统，包括太阳能板、充电单元和锂电池。本实用新型提供的一体化大坝渗流量监测装置设备集成度高，简化了现场安装工艺，提高了整体的抗干扰性能和监测的稳定性。

Description

一种一体化大坝渗流量监测装置

技术领域

本实用新型涉及大坝渗流量监测领域，尤其涉及到一种一体化大坝渗流量监测装置。

背景技术

在水库工程安全管理工作中，为了全面掌握大坝情况，确保百姓的生命财产安全，需要对大坝的沉降、倾斜、水压、以及大坝形状特征，通过各种信息的获取、整理和分析，做出大坝安全的评价。渗流量监测作为大坝安全监测工作的重要组成部分，是评价大坝等水工建筑物运行状态的重要依据。渗流量监测可反映建筑物地下水及边坡地表水的变化情况，在工程运行管理、地质灾害隐患治理等领域广泛应用。渗流量监测是对水工大坝建筑物及其两岸和坝基在水头压力作用下的渗水量进行观测，其目的是根据渗流量大小及其变化情况分析水工建筑物防渗、排水、降压设施运行是否正常，为大坝安全运用和维修养护提供决策依据。

目前，传统的水库大坝渗流量监测实施大多通过水尺、水位测针、量水堰和量水堰计联合确定，都是将量水堰计投入渗流渠，通过通讯线缆沿着坝面开挖埋设至遥测终端机进行数据采集和传输，坝面的大面积开挖不仅影响大坝的安全问题，而且多处长距离铺设线缆容易引入感应雷破坏设备，设备运行不可靠。

实用新型内容

鉴于现有技术的上述不足，本实用新型提供一种一体化大坝渗流量监测装置，有效解决在进行大坝渗流量测量时，需通过通讯线缆沿着坝面开挖埋设至遥测终端机进行数据采集与传输的问题。

本实用新型提供一种一体化大坝渗流量监测装置，包括：

立杆；

数据采集部件，所述数据采集部件包括量水堰计和量水堰,所述量水堰计安装在所述立杆内，用于测量设置在渗流渠内的所述量水堰的水位高度H；

数据监测装置，所述数据监测装置安装在所述立杆上，包括主控制单元和4G通讯单元,所述主控制单元与所述量水堰计电气连接，所述主控制单元与4G通讯单元电气连接，所述主控制单元接收到所述量水堰计采集的水位数据后计算出流量数据，通过所述4G通讯单元将流量数据上传至中心平台。

作为优选的，所述数据监测装置内置充电系统，包括太阳能板、充电单元和锂电池。

作为优选的，所述太阳能板设计为圆型状固定在所述数据监测装置顶部，所述锂电池集成在所述数据监测装置内部，所述太阳能板与所述充电单元、所述蓄电池电气连接。

作为优选的，所述4G通讯单元外接4G天线，所述4G天线安装在所述数据监测装置外壳上。

作为优选的，所述数据监测装置还包括:

量水堰计通讯接口，用于实现所述主控制单元与所述量水堰计的数据通讯；

开关，作为整个装置的开关电源控制；

参数设置接口，用于设置采集水位时间间隔、4G传输数据时间间隔、渗流监测参数。

作为优选的，所述量水堰计通讯接口和所述参数设置接口均采用RS485通信接口实现数据传输。

作为优选的，所述量水堰采用三角堰，堰体横跨整个渗流渠，确保水流都经过所述堰体。

作为优选的，所述立杆为镀锌杆。

作为优选的，所述镀锌杆沿水流方向固定在所述堰体上游。

作为优选的，所述镀锌杆内部安装所述量水堰计，所述量水堰计的探头沿所述镀锌杆沿伸至底部，固定在所述渗流渠最低水位处。

本实用新型提供的一种一体化大坝渗流监测装置集成有主控制单元，由主控制单元采集水位和计算流量，计算简单且测量数据准确，并可通过4G通讯传输数据并进行远程维护，提高了整体的抗干扰性能和监测的稳定性。同时，监测装置集成有锂电池和太阳能板、充电模块等充电设备，无需外接电池和太阳能板，集成度高简化了现场安装工艺，装置的零部件安装和操作简便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一体化大坝渗流监测装置整体示意图；

图2为本实用新型实施例提供的数据监测装置内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的数据监测装置顶部结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的数据监测装置底部电源及接口结构示意图。

附图标号：10、主控制单元；11、4G通讯单元；12、太阳能板；13、充电单元、14、锂电池；15、量水堰；16、量水堰计；17、立杆；18、4G天线；19、量水堰计通讯接口；20、渗流渠；21、开关；22、参数设置接口。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本申请实施例中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

本申请实施例中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列部件或单元的系统、产品或设备没有限定于已列出的部件或单元，而是可选地还包括没有列出的部件或单元，或可选地还包括对于这些产品或设备固有的其它部件或单元。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

目前，传统的水库大坝渗流量监测实施大多通过水尺、水位测针、量水堰和量水堰计联合确定，都是将量水堰计投入渗流渠，通过通讯线缆沿着坝面开挖埋设至遥测终端机进行数据采集和传输，坝面的大面积开挖不仅影响大坝的安全问题，而且多处长距离铺设线缆容易引入感应雷破坏设备，设备运行不可靠。

本实用新型提供一种一体化大坝渗流量监测装置，有效解决在进行大坝渗流量测量时，需通过通讯线缆沿着坝面开挖埋设至遥测终端机进行数据采集与传输的问题。

图1为本实用新型实施例提供的一体化大坝渗流监测装置整体示意图，图2为本实用新型实施例提供的数据监测装置内部结构示意图，如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的一体化大坝渗流监测装置包括：

数据采集部件：量水堰15、量水堰计16；

数据监测装置：主控制单元10、4G通讯单元11、太阳能板12、充电单元13、锂电池14、4G天线18、量水堰计通讯接口19、开关21、参数设置接口22；

立杆17；

渗流渠20；

量水堰15采用三角堰，堰体横跨渗流渠20，确保水流都经过堰体，保证测量准确性。

渗流渠20区域设置有立杆17，该立杆17采用镀锌杆，直径大小为75mm，沿水流方向，镀锌杆固定在堰体上游。数据监测装置安装在镀锌杆上，量水堰计安装在镀锌杆内部，量水堰计探头沿镀锌杆沿伸至镀锌杆底部，并且固定在渗流渠20最低处。

当水位高度达到堰体时，通过量水堰计16测量出水位高度，所述量水堰计16采用压阻式测量方式对渗流渠20的量水堰15的水位高度，量水堰计由外壳、压力式传感器、采集模块、专用电缆线组成，工作时量水堰计对当前水位进行测量，将采集到的多组数据去掉最高最低三分之一取平均值输出正确水位数据，并通过RS485通信接口传输至主控制单元10，主控制单元10采集到水位数据后计算出流量值，其计算公式为：

Q＝1.4H^2.5

其中，Q为流量值，H为溢出量水堰体的水位高度。

主控制单元使用Cortex-M3内核的微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)作为主控芯片，Cortex-M3采用了哈佛结构,拥有独立的指令总线和数据总线,可以让取指与数据访问分开进行。

主控制单元10与4G通讯单元11电气连接，4G通讯单元11外接4G天线18，图3为本实用新型实施例提供的数据监测装置顶部结构示意图，如图3所示，4G天线18安装在数据监测装置外壳上，这样主控制单元10可以通过4G通讯单元将流量数据上传至中心平台。

同时数据监测装置内置充电系统，充电系统包括太阳能板12、充电单元13、锂电池14，如图3所示，太阳能板12设计为圆型状固定在数据监测装置外壳顶部，太阳能板12与充电单元13、锂电池14电气连接组成充电系统为监测装置供电。

图4为本实用新型实施例提供的数据监测装置底部电源及接口结构示意图，如图4所示，数据监测装置外壳底部设置有量水堰计通讯接口19、开关21和参数设置接口22。

量水堰计通讯接口19用于实现所述主控制单元10与所述量水堰计16的数据通讯，采用RS485通信接口实现数据传输。

开关21作为整个装置的开关电源控制。

参数设置接口22同样采用RS485通信接口实现参数设置，可用于设置采集水位时间间隔、4G传输数据时间间隔、渗流监测等参数。

综上所述，本实用新型提供的一种一体化大坝渗流监测装置集成有主控制单元，由主控制单元采集水位和计算流量，计算简单且测量数据准确，并可通过4G通讯传输数据并进行远程维护，提高了整体的抗干扰性能和监测的稳定性。同时，监测装置集成有锂电池和太阳能板、充电模块等充电设备，无需外接电池和太阳能板，集成度高简化了现场安装工艺，装置的零部件安装和操作简便。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种一体化大坝渗流量监测装置，其特征在于，包括：

立杆(17)；

数据采集部件，所述数据采集部件包括量水堰计(16)和量水堰(15),所述量水堰计(16)安装在所述立杆(17)内，用于测量设置在渗流渠(20)内的所述量水堰(15)的水位高度H；

数据监测装置，所述数据监测装置安装在所述立杆(17)上，包括主控制单元(10)和4G通讯单元(11),所述主控制单元(10)与所述量水堰计(16)电气连接，所述主控制单元(10)与4G通讯单元(11)电气连接，所述主控制单元(10)接收到所述量水堰计(16)采集的水位数据后计算出流量数据，通过所述4G通讯单元(11)将流量数据上传至中心平台。

2.根据权利要求1所述的一体化大坝渗流量监测装置，其特征在于，所述数据监测装置内置充电系统，包括太阳能板(12)、充电单元(13)和锂电池(14)。

3.根据权利要求2所述的一体化大坝渗流量监测装置，其特征在于，所述太阳能板(12)固定在所述数据监测装置顶部，所述锂电池(14)集成在所述数据监测装置内部，所述太阳能板与所述充电单元(13)、所述锂电池(14)电气连接。

4.根据权利要求1所述的一体化大坝渗流量监测装置，其特征在于，所述4G通讯单元(11)外接4G天线(18)，所述4G天线(18)安装在所述数据监测装置外壳上。

5.根据权利要求1所述的一体化大坝渗流量监测装置，其特征在于，所述数据监测装置还包括:

量水堰计通讯接口(19)，用于实现所述主控制单元(10)与所述量水堰计(16)的数据通讯；

开关(21)，作为整个装置的开关电源控制；

参数设置接口(22)，用于设置采集水位时间间隔、4G传输数据时间间隔、渗流监测参数。

6.根据权利要求5所述的一体化大坝渗流量监测装置，其特征在于，所述量水堰计通讯接口(19)和所述参数设置接口(22)均采用RS485通信接口。

7.根据权利要求1所述的一体化大坝渗流量监测装置，其特征在于，所述量水堰(15)采用三角堰，堰体横跨整个渗流渠(20)，确保水流都经过所述堰体。

8.根据权利要求1所述的一体化大坝渗流量监测装置，其特征在于，所述立杆(17)为镀锌杆。

9.根据权利要求8所述的一体化大坝渗流量监测装置，其特征在于，所述镀锌杆沿水流方向固定在堰体上游。

10.根据权利要求8所述的一体化大坝渗流量监测装置，其特征在于，所述镀锌杆内部安装所述量水堰计(16)，所述量水堰计(16)的探头沿所述镀锌杆沿伸至底部，固定在所述渗流渠(20)最低水位处。