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一种水库安全在线自动监测系统技术方案

技术编号:14854931 阅读:125 留言:0更新日期:2017-03-18 22:18
本发明专利技术公开了一种水库安全在线自动监测系统,它包括坝体渗流监测装置、水位监测装置、坝体深陷及平移监测装置、无线通信网络和后台管理系统,所述的坝体渗流监测装置、水位监测装置和坝体深陷及平移监测装置分别接入无线通信网络与后台管理系统相连并将现场监测数据发送给后台管理系统,所述后台管理系统根据现场监测数据进行预警判断,如果监测数据达到设定值则向发出预警信息。本发明专利技术通过对坝体渗流、水库水位以及坝体深陷及平移进行监测并将监测数据通过实时发送给后台管理系统相连,后台管理系统根据现场监测数据进行预警判断,如果监测数据达到设定值则向发出预警信息,从而实现了对水库的全面安全监测,为以后的水库建设提供实践依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水库监测装置,具体地说是一种水库安全在线自动监测系统
技术介绍
水库大坝是水利工程建设中常见的工程项目,大坝失事时有发生,造成的巨大灾害引起了国际社会的高度重视。大坝的安全稳定对于确保群众的生命财产安全起着十分重要的作用,所以在水库运行过程中必须要确保大坝的安全稳定。影响水库大坝安全的主要因素是坝体变形、渗漏以及水位过高,实时监测这两个参数是确保大坝安全主要保障。原始水库检测状况及自动化中出现的问题:在传统的水库运行管理中,大坝的检测全部是由人工检测的方式构成。我国早期的大坝自动化监测系统DAMS-1的系统可靠性低、危险性大,这种系统不能满足我国现代社会的技术要求,被逐渐淘汰。而大坝的内观项目比较复杂,人工检测的难度大,很难满足相关技术在检测上的要求。水库所建地多为偏远山区,在天气恶劣的情况下,比如大流量泄洪或者大暴雨等,加上系统设备老化,这样对于相关工作人员的安全会产生很大威胁,并且也大大降低了水库运行的效率。经检索,目前国内外全使用自主研发的监测仪器组成的自动化监测系统几乎没有,均采用不同类别的传感器、仪器仪表组成自动化系统,该系统的结构繁琐,连线复杂,安装极不方便,成本较高。现有的监测仪组成的自动监测系统,基本上是采用有线网络方式组成,系统线路复杂,仪器厂家众多,通讯协议繁琐,控制中心还需要不同数据接口模块;庞大的系统技术成本高,维护成本高,且,故障率很多,且,在旷野中,强弱电混合极容易受雷击。多数水库的控制中心都经受雷击的遭遇,造成不同程度的损失。
技术实现思路
针对上述不足,本专利技术提供了一种水库安全在线自动监测系统,其不仅能够有效监测水库坝体的渗流、深陷及平移情况,而且能够有效监测水库的水位情况。本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是:一种水库安全在线自动监测系统,其特征是,包括坝体渗流监测装置、水位监测装置、坝体深陷及平移监测装置、无线通信网络和后台管理系统,所述的坝体渗流监测装置、水位监测装置和坝体深陷及平移监测装置分别接入无线通信网络与后台管理系统相连,并将现场监测数据发送给后台管理系统,所述后台管理系统根据坝体渗流监测装置、水位监测装置和坝体深陷及平移监测装置的现场监测数据进行预警判断,如果监测数据达到设定值则向发出预警信息。优选地,所述坝体渗流监测装置包括测压管、水位测量装置和数据采集终端,所述测压管包括若干个在水利工程中预先设置、用于对坝体进行监测用的测压管,所述水位测量装置设置在测压管内用以测量测压管内的水位,所述数据采集终端用以采集水位测量装置测量的水位数据并通过无线通信网络发送给后台管理系统,所述后台管理系统根据水位数据信息定性分析测压管水位的变化过程、位势过程,以及水库坝体渗漏量变化过程,并结合外界温度、气候情况对水库坝体进行安全警示;所述水位测量装置包括水位轮、测缆、浮子、卷扬轮、齿轮组、蜗杆、牙轮、字轮组和恒转矩电机,所述测缆缠绕于卷扬轮工作圆周的凹槽中,其引出端绕经水位轮的工作圆周后与位于水位轮下方的浮子相连接,所述卷扬轮与水位轮在同一垂直面上工作,所述恒转矩电机的输出轴与卷扬轮的驱动轮啮合连接,水位轮与齿轮组中相同周长的齿轮共轴,所述齿轮组与蜗杆啮合,蜗杆轴与牙轮轴连接,牙轮分别与字轮组中对应的字轮啮合;所述浮子随测压管内水位的变化而上下浮动,所述的水位轮、卷扬轮、齿轮组、蜗杆、牙轮、字轮组和恒转矩电机设置在测压管内上端,所述字轮组中每个字轮圆周表面指代0~9的十个弧段上分别设置有对应数值0~9的二维码标识。优选地,所述水位测量装置还包括STM8L151单片机、电源控制电路、电机驱动电路和GPRS模块,所述STM8L151单片机分别与电源控制电路、电机驱动电路和GPRS模块相连,所述电源控制电路与数据采集终端相连,所述电机驱动电路与恒转矩电机的控制端相连,所述GPRS模块与后台管理系统相连。优选地,所述数据采集终端包括摄像头、补光灯、STM32F407单片机、存储器和电源模块,所述摄像头正对字轮组设置,所述补光灯设置在摄像头附近且光线射向字轮组,所述STM32F407单片机分别与摄像头、补光灯、存储器和STM8L151单片机相连,所述电源模块分别与电源控制电路、摄像头和STM32F407单片机电连接。优选地,所述二维码标识包括依次设置的数值上半部识别区、上半部间隔区、数值下半部识别区和下半部间隔区;所述数值上半部识别区和数值下半部识别区均包括二进制表示的定位信息、位数信息、数值半部位置信息和数值信息;每一个数值0~9的二维码标识所包含的数值上半部识别区和数值下半部识别区的位数信息和数值信息是相同的;所述定位信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区的左上角三组信息和右下角三组信息,所述位数信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区右上角的三组信息,所述数值半部位置信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区中心位置的一组信息,所述数值信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区左下角的四组信息10、根据权利要求9所述的一种水库坝体渗流安全在线自动监测系统,其特征是,;所述的定位信息、位数信息、数值半部位置信息和数值信息中的每组信息为NXN点阵,N为大于等于3的正整数。优选地,所述水位监测装置包括水位尺和水位检测装置,所述水位尺设置在水库中,所述水位检测装置设置在水库坝体上用以采集水库水位数据;所述水位尺包括带刻度的标尺,标尺设置在底座上,在标尺上设置有沿标尺随水位升降而上下移动的浮标,所述浮标朝向水位检测装置的一侧面上设置有反光条,所述标尺的上端设置有球状防脱帽。优选地,所述水位检测装置包括壳体以及设置在壳体内的摄像头、补光灯、STM32F407单片机、存储器、雨量传感器、25M有源晶振、STM8L151单片机、太阳能电池板、充电控制电路、锂电池、开关控制电路、稳压电路和GPRS模块,所述STM32F407单片机分别与摄像头、补光灯、存储器、25M有源晶振、STM8L151单片机和稳压电路连接,所述充电控制电路分别与太阳能电池板和锂电池电连接,所述锂电池分别与STM8L151单片机和开关控制电路连接,所述开关控制电路的控制端与STM8L151单片机连接,所述稳压电路分别与STM32F407单片机和摄像头连接,所述GPRS模块与STM8L151单片机连接;在壳体朝向水位尺的侧面上设置有通孔,所述摄像头正对通孔设置,在壳体通孔处的内侧壁上设置有通孔开关机构,用以遮挡通孔。优选地,所述通孔开关机构包括固定在壳体内侧壁上的支架板,在支架板一端设置有与通孔相应大小的通光孔,支架板另一端设置有水平的轨道孔,轨道孔与通光孔联通,在支架板靠近壳体侧壁一侧设置有滑槽,在滑槽内设置有左右移动的遮挡板,所述遮挡板背面设置有在轨道孔左右移动的齿条,所述齿条与设置在旋转轴上的齿轮啮合,所述旋转轴的上端与固定在支架板上的步进电机的输出轴连接,旋转轴的下端设置在固定在支架板上的轴承座内,在支架板左右两端对应齿条移动行程的位置分别设置有一个限位开关;所述支架板上还设置有拉式电磁铁,当遮挡板遮挡通光孔和通孔时拉式电磁铁的挡头下落在齿条远离通光孔的一端;所述限位开关的输出端与STM32F407单片机连接,所述步进电机的控制端通过驱动电路与STM32F40本文档来自技高网...
一种水库安全在线自动监测系统

【技术保护点】
一种水库安全在线自动监测系统,其特征是,包括坝体渗流监测装置、水位监测装置、坝体深陷及平移监测装置、无线通信网络和后台管理系统,所述的坝体渗流监测装置、水位监测装置和坝体深陷及平移监测装置分别接入无线通信网络与后台管理系统相连,并将现场监测数据发送给后台管理系统,所述后台管理系统根据坝体渗流监测装置、水位监测装置和坝体深陷及平移监测装置的现场监测数据进行预警判断,如果监测数据达到设定值则向发出预警信息。

【技术特征摘要】
1.一种水库安全在线自动监测系统,其特征是,包括坝体渗流监测装置、水位监测装置、坝体深陷及平移监测装置、无线通信网络和后台管理系统,所述的坝体渗流监测装置、水位监测装置和坝体深陷及平移监测装置分别接入无线通信网络与后台管理系统相连,并将现场监测数据发送给后台管理系统,所述后台管理系统根据坝体渗流监测装置、水位监测装置和坝体深陷及平移监测装置的现场监测数据进行预警判断,如果监测数据达到设定值则向发出预警信息。2.根据权利要求1所述的一种水库安全在线自动监测系统,其特征是,所述坝体渗流监测装置包括测压管、水位测量装置和数据采集终端,所述测压管包括若干个在水利工程中预先设置、用于对坝体进行监测用的测压管,所述水位测量装置设置在测压管内用以测量测压管内的水位,所述数据采集终端用以采集水位测量装置测量的水位数据并通过无线通信网络发送给后台管理系统,所述后台管理系统根据水位数据信息定性分析测压管水位的变化过程、位势过程,以及水库坝体渗漏量变化过程,并结合外界温度、气候情况对水库坝体进行安全警示;所述水位测量装置包括水位轮、测缆、浮子、卷扬轮、齿轮组、蜗杆、牙轮、字轮组和恒转矩电机,所述测缆缠绕于卷扬轮工作圆周的凹槽中,其引出端绕经水位轮的工作圆周后与位于水位轮下方的浮子相连接,所述卷扬轮与水位轮在同一垂直面上工作,所述恒转矩电机的输出轴与卷扬轮的驱动轮啮合连接,水位轮与齿轮组中相同周长的齿轮共轴,所述齿轮组与蜗杆啮合,蜗杆轴与牙轮轴连接,牙轮分别与字轮组中对应的字轮啮合;所述浮子随测压管内水位的变化而上下浮动,所述的水位轮、卷扬轮、齿轮组、蜗杆、牙轮、字轮组和恒转矩电机设置在测压管内上端,所述字轮组中每个字轮圆周表面指代0~9的十个弧段上分别设置有对应数值0~9的二维码标识。3.根据权利要求2所述的一种水库安全在线自动监测系统,所述水位测量装置还包括STM8L151单片机、电源控制电路、电机驱动电路和GPRS模块,所述STM8L151单片机分别与电源控制电路、电机驱动电路和GPRS模块相连,所述电源控制电路与数据采集终端相连,所述电机驱动电路与恒转矩电机的控制端相连,所述GPRS模块与后台管理系统相连。4.根据权利要求3所述的一种水库安全在线自动监测系统,其特征是,所述数据采集终端包括摄像头、补光灯、STM32F407单片机、存储器和电源模块,所述摄像头正对字轮组设置,所述补光灯设置在摄像头附近且光线射向字轮组,所述STM32F407单片机分别与摄像头、补光灯、存储器和STM8L151单片机相连,所述电源模块分别与电源控制电路、摄像头和STM32F407单片机电连接。5.根据权利要求4所述的一种水库安全在线自动监测系统,其特征是,所述二维码标识包括依次设置的数值上半部识别区、上半部间隔区、数值下半部识别区和下半部间隔区;所述数值上半部识别区和数值下半部识别区均包括二进制表示的定位信息、位数信息、数值半部位置信息和数值信息;每一个数值0~9的二维码标识所包含的数值上半部识别区和数值下半部识别区的位数信息和数值信息是相同的;所述定位信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区的左上角三组信息和右下角三组信息,所述位数信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区右上角的三组信息,所述数值半部位置信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区中心位置的一组信息,所述数值信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区左下角的四组信息10、根据权利要求9所述的一种水库坝体渗流安全在线自动监测系统,其特征是,;所述的定位信息、位数信息、数值半部位置信息和数值信息中的每组信息为NXN点阵,N为大于等于3的正整数。6.根据权利要求1所述的一种水库安全在线自动监测系统,其特征是,所述水位监测装置包括水位尺和水位检测装置,所述水位尺设置在水库中,所述水位检测装置设置在水库坝体上用以采集水库水位数据;所述水位尺包括带刻度的标尺,标尺设置在底座上,在标尺上设置有沿标尺随水位升降而上下移动的浮标,所述浮标朝向水位检测装置的一侧面上设置有反光条,所述标尺的上端设置有球状防脱帽。7.根据权利要求6所述的一种水库安全在线自动监测系统,其特征是,所述水位检测装置包括壳体以及设置在壳体内的摄像头、补光灯、STM32F407单片机、存储器、雨量传感器、25M有源晶振、STM8L151单片机、太阳能电池板、充电控制电路、锂电池、开关控制电路、稳压电路和GPRS模块,所述STM32F407单片机分别与摄像头、补光灯、存储器、25M有源晶振、STM8L151单片机和稳压电路连接,所述充电控制电路分别与太阳能电池板和锂电池电连接,所述锂电池分别与STM8L151单片机和开关控制电路连接,所述开关控制电路的控制端与STM8L151单片机连接,所述稳压电路分别与STM32F407单片机和摄像头连接,所述GPRS模块与STM8L151单片机连接;在壳体朝向水位尺的侧面上设置有通孔,所述摄像头正对通孔设置,在壳体通孔处的内侧壁上设置有通孔开关机构,用以遮挡通...

【专利技术属性】
技术研发人员:李聪徐征和王中华李春梅张中伟孟凡民
申请(专利权)人:济南大学
类型:发明
国别省市:山东;37

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