一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置，包括塑性填料、RFID标签、盖板，所述塑性填料填入分缝表面，所述RFID标签粘贴在盖板顶的内侧，将盖板固定在塑性填料上；所述RFID标签谐振频率为950 MHz，天线为矩形线圈，贴片长度为二分之一波长，矩形线圈长轴的方向与监测部位最大主应力方向一致，使用时将无线阅读器防水封装在机器上，机器沿大坝表面的分缝前行，连续以不同频率向分缝盖板发送电磁信号，接收盖板下RFID标签天线反向散射回来的电磁信号，得到天线应变后的谐振频率，计算谐振频率的漂移量。本发明专利技术能够无损的植入混凝土坝的分缝，能精确测量分缝的应变，在水上、水下回传数据，无需连接电缆线，系统稳定性好，可防雷击。

【技术实现步骤摘要】
一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置与方法
本专利技术属于水利工程安全监测
，具体涉及一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置与方法。
技术介绍
混凝土坝体量巨大，为避免混凝土水化时产生的热量难以释放、造成开裂，混凝土坝的施工通常分段进行，浇筑成形后的混凝土坝会存在分缝。同时，分缝还能避免不同坝段或结构部件由于变形不协调发生开裂、破坏。在分缝重力坝、面板堆石坝中，均存在大量的结构分缝。由于分缝属于结构的薄弱位置，过大的分缝应变会引发分缝破坏、挡水失效，进而造成溃坝。因此，对混凝土坝分缝的应变进行监测，是避免结构破坏、获取混凝土坝各部件变形性态的重要手段，具有显著的工程意义。现行混凝土坝的分缝监测主要通过在盖板外设置应变计，定期记录分缝的开度。其基本装置如图6所示。其缺点在于：(1)需要额外设置电缆线，连接数据采集装置和应变计。由于监测系统接入了电流，在野外环境中容易被雷电击中，出现监测系统瘫痪、监测数据缺失；(2)需要在分缝盖板外设置支架、应变计、保护套等，对坝体结构存在破坏，影响大坝的耐久性。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置，能够无损的植入混凝土坝的分缝，能精确测量分缝的应变，在水上、水下回传数据，无需连接电缆线，系统稳定性好，可防雷击。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置，包括塑性填料、RFID标签、盖板，所述塑性填料填入分缝表面，所述RFID标签粘贴在盖板顶的内侧，将盖板固定在塑性填料上。作为本专利技术的一种改进，所述塑性填料为玻璃钢树脂胶。作为本专利技术的一种改进，所述RFID标签谐振频率为950MHz，天线为矩形线圈，贴片长度为二分之一波长，矩形线圈长轴的方向与监测部位最大主应力方向一致，在混凝土的包裹下，有效通信距离为20cm。作为本专利技术的一种改进，所述盖板为上凸的弧形板。作为本专利技术的一种改进，所述盖板通过膨胀螺栓与混凝土坝连接。作为本专利技术的一种改进，所述盖板为不锈钢材质。一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置的使用方法，将具有扫频功能的无线阅读器防水封装，附加在机器上，沿大坝表面的分缝前行，连续以不同频率向分缝盖板发送电磁信号，接收盖板下RFID标签天线反向散射回来的电磁信号，测出RFID标签天线在哪个工作频率下反向散射能量最小，得到天线应变后的谐振频率，计算谐振频率的漂移量。本专利技术的有益效果是：本专利技术所述的一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置，是一种半主动的监测装置，能够无损的植入混凝土坝的分缝，能精确测量分缝的应变，在水上、水下回传数据，无需连接电缆线，系统稳定性好，可防雷击。附图说明图1为本专利技术的使用流程图。图2为本专利技术所述的RFID标签示意图。图3为本专利技术所述的监测装置安装示意图。图4为具体实施方法的实施例2的示意图。图5为具体实施方法的实施例2的安装效果图。图6为现行检测装置示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。实施例1(1)标签设计如图所示，本专利技术所述的一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置，先设计一种RFID标签，谐振频率为950MHz，天线为矩形线圈，贴片长度为二分之一波长，矩形线圈长轴的方向与监测部位最大主应力方向一致，在混凝土的包裹下，有效通信距离为20cm。如图2所示。(2)标签植入在分缝表面填入塑性填料，用塑性填料(玻璃钢树脂胶)将设计好的RFID标签粘贴在弧形盖板顶的内侧，将不锈钢盖板两端用膨胀螺栓固定在分缝上。封装效果如图3所示。(3)数据读取为确定天线的现有应变，需确定应变状态下天线的谐振频率。谐振频率是天线的最佳工作频率，天线以谐振频率工作时，在电磁波的入射下，反向散射的能量最少。对大坝表面存在缓坡时，可采用攀爬式机器人读取数据。将具有扫频功能的无线阅读器防水封装，附加在攀爬式机器人上，沿大坝表面沿分缝爬行，连续以不同频率向分缝盖板发送电磁信号，接收盖板下RFID标签天线反向散射回来的电磁信号。测出RFID标签天线在哪个工作频率下反向散射能量最小，得到天线应变后的谐振频率，计算谐振频率的漂移量。当大坝表面坡度较陡，无法采用机器人攀爬时，可以改用无人机搭载阅读器，并在各个高度悬停，向RFID标签发射电磁波，完成数据读取。(4)数据分析矩形贴片天线谐振频率受辐射贴片长度影响式中，c是光速,εe是有效介电常数。L是辐射贴片长度，ΔL是补偿长度，其中εe通过下式计算：其中，εr是介质基片相对介电常数，L是辐射贴片长度。补偿长度ΔL由下式计算：其中，h是介质板厚度，W是辐射贴片宽度，εe是有效介电常数。通常，ΔL远小于L，当矩形贴片天线长度方向发生ε的小应变时，天线谐振频率与应变近似成线性关系，斜率约为天线的初始谐振频率：根据步骤(3)得到的天线应变后的谐振频率，计算谐振频率的漂移量，并结合公式(4)，确定天线所经历的应变量，即分缝的应变。实施例2本专利技术所述的一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置与方法，不仅适用于混凝土坝的分缝，也适用于混凝土坝的表面应变监测、隧洞涵洞的分缝监测、建筑结构的分缝监测等。例如对建筑物分缝的监测需要采用钢板进行额外封装。对RFID标签用两块钢板夹住进行封装，封装钢板的材质与混凝土中钢筋标号相同，如图4所示。然后再将封装钢板设置在变形缝处，如图5所示，用机器向RFID标签发射电磁波，完成数据读取。本专利技术方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置，其特征在于：包括塑性填料、RFID标签、盖板，所述塑性填料填入分缝表面，所述RFID标签粘贴在盖板顶的内侧，将盖板固定在塑性填料上。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置，其特征在于：包括塑性填料、RFID标签、盖板，所述塑性填料填入分缝表面，所述RFID标签粘贴在盖板顶的内侧，将盖板固定在塑性填料上。


2.根据权利要求1所述的一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置，其特征在于：所述塑性填料为玻璃钢树脂胶。


3.根据权利要求1所述的一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置，其特征在于：所述RFID标签谐振频率为950MHz，天线为矩形线圈，贴片长度为二分之一波长，矩形线圈长轴的方向与监测部位最大主应力方向一致，在混凝土的包裹下，有效通信距离为20cm。


4.根据权利要求1所述的一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置，其特征在于：所述盖板为上凸的弧形板。


5.根据权利要求1所述的一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置，其特征在于：所述盖板通过膨胀螺栓与混凝土坝连接。


6.根据权利要求1所述的一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置，其特征在于：所述盖板为不锈钢材质。


7.根据权利要求1所述的一种基于射频识别技术的混凝土坝分缝监测装置的使用方法，其特征在于：将具有扫频功能的无线阅读器防水封装，附加在机器上，沿大坝表面的分缝前行，连续以不同频率向分缝盖板发送电磁信号，接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子健，
申请(专利权)人：南京智慧基础设施技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32