一种河床冲刷监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种河床冲刷监测装置，包括中空的圆筒，圆筒顶端设置有盖板，圆筒底部埋设于河床内，且圆筒上部高出水位线保持竖直悬臂状态；圆筒内设置有隔板，振动传感器固定在隔板上；随着水流等外部荷载作用于圆筒上使之发生振动，从而激励圆筒内部的振动传感器并测得圆筒的固有频率，无线传输模块固定在盖板上表面，振动传感器通过数据线与无线传输模块连接，无线传输模块无线连接外部智能终端。本实用新型专利技术构造简单，成本低廉，可以实时监测河床的冲刷深度。

【技术实现步骤摘要】
一种河床冲刷监测装置
本技术属于土木工程监测
，具体涉及一种河床冲刷监测装置。
技术介绍
冲刷是水流对河床的冲蚀淘刷过程，是组成河床的泥沙颗粒被水流冲走，致使河底高程降低或河岸后退的过程，凡水流的挟沙能力大于上游的来沙量时，河床都会发生冲刷。冲刷是导致水中构筑物出现承载力降低、结构受损等病害的重要原因之一。受水流冲刷作用下引起的水中构筑物损伤破坏是结构健康监测需要重点关注的问题，对保证水中构筑物的长期安全运行具有重要意义，如果能实时掌握河床的土层受水流冲刷变化的信息，及时采用适当工程加固的方法，就能降低事故发生的几率，延长结构的使用年限。传统的监测方法包括人工深度尺、磁滑动环、超声波、声纳、时域反射计(TDR)等，但应用这些仪器对冲刷的检测方法都存在很大的局限性。人工深度尺测量法需要耗费大量的人力物力，其测量结果与测量人员的素质也有很大的关系；磁滑动环的测深常常受到地形、环境、测量深度等多方面的限制；而超声波、声纳、TDR等易受噪声干扰，而且也不便于实时连续监测。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种河床冲刷监测装置。为实现上述技术目的，本技术采取的技术方案为：一种河床冲刷监测装置，包括中空的圆筒，所述圆筒顶端设置有盖板，所述圆筒底部埋设于河床内，且圆筒上部高出水位线保持竖直悬臂状态；所述圆筒内设置有隔板，所述隔板上固定安装有振动传感器，随着水流等外部荷载作用于圆筒上使之发生振动，从而激励圆筒内部的振动传感器并测得圆筒的固有频率，无线传输模块固定在盖板上表面，所述振动传感器通过数据线与无线传输模块连接，所述无线传输模块无线连接数据处理模块。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：进一步地，圆筒、盖板和隔板的材质均为钢材质。进一步地，圆筒顶部设有外螺纹，所述盖板设有内螺纹，所述圆筒和盖板通过内外螺纹连接。进一步地，圆筒内部上端设置有用于给圆筒上部加重的质量块。进一步地，质量块外侧设有外螺纹，圆筒内侧设有内螺纹，通过内外螺纹使得质量块固定于圆筒内部。进一步地，质量块上设置有蓄电池，所述蓄电池通过电线为振动传感器供电。进一步地，振动传感器的型号为ARK-A高响应防水型加速度传感器，所述无线传输模块的型号为NRF9E5无线传输模块。进一步地，数据处理模块为电脑。本技术的有益效果：本技术一种河床冲刷监测装置，构造简单，成本低廉，可以实时监测河床的冲刷深度。河床高程的降低会引起圆筒的悬臂长度变长，通过水流等外界荷载作用的激励使振动传感器测得圆筒的振动频率，无线传输模块将采集到的振动数据输送到数据处理模块得到此时圆筒的一阶振动频率，从而计算得到河床的冲刷深度。本技术装置应用环境友好，市场前景广阔，能有效提升水中构筑物的运营管理水平和智能化水平。附图说明图1为本技术的主体结构示意图；图2为本技术的立体结构示意图；图3为本技术的安装示意图；图4为本技术的整体结构示意图。附图标记为：1-圆筒，2-质量块，2-1第一调位孔，3-蓄电池，4-电线，5-隔板，5-1第二调位孔，6-振动传感器，7-数据线，8-无线传输模块，9-河床，10-盖板。具体实施方式以下结合附图对本技术的实施例作进一步详细描述。如图1所示，本技术为一种河床冲刷监测装置，包括中空的圆筒1，所述圆筒1顶端设置有盖板10，所述圆筒1底部埋设于河床9内，且圆筒1上部高出水位线保持竖直悬臂状态，所述圆筒1具有一定的细长比，可以在水流等外界荷载作用下发生振动。所述圆筒1内设置有隔板5，所述振动传感器6固定在隔板5上，实时检测水流对圆筒1冲击引起的振动频率，圆筒1内部上端设置有用于给圆筒1上部加重的质量块2，质量块2上设置有蓄电池3，所述蓄电池3通过电线4为振动传感器6供电，振动传感器6通过数据线7与无线传输模块8连接，无线传输模块8固定在盖板10上表面，无线传输模块8无线连接电脑，通过电脑计算得到冲刷深度的改变量，振动传感器采用ARK-A高响应防水型加速度传感器，无线传输模块采用NRF9E5无线传输模块。参见图3，所述圆筒1顶部有外螺纹，所述盖板10内部有内螺纹，通过内外螺纹实现圆筒1和盖板10的紧密连接，形成构件的相对密封。所述质量块2的直径比圆筒1的直径略小；质量块2外侧有外螺纹，圆筒1内侧有内螺纹，借助L形扳手通过第一调位孔2-1使得质量块2固定于圆筒1内部。所述隔板5的直径比圆筒1的直径略小；隔板5外侧有外螺纹，圆筒1内侧有内螺纹，借助L形扳手通过第二调位孔5-1使得隔板5固定于圆筒1内部。蓄电池3是可更换的，更换时先将盖板10从圆筒1顶部旋出，取出振动传感器6，借助L形扳手通过第二调位孔5-1将隔板5取出，然后进行蓄电池3的更换。参见图4，在河床选择合适的位置，借助桩孔机等机械装置将圆筒1底部埋入河床9面以下，埋深在5到8米左右，在河床土层条件允许的情况下亦可以进一步深埋。图4中虚线位置是冲刷前原河床的高度，虚线以下的实线是发生冲刷后河床的高度。随着河床冲刷深度不断发展，河床高程不断降低，圆筒1露出河床的高度也不断增加。其中L为原本圆筒1露出河床9的高度，随着圆筒1露出河床的高度增加，圆筒1的悬臂长度变长，变为了L+Δl。水流等外界荷载作用的激励不断作用于圆筒1上，使圆筒1内部的振动传感器6测得本装置的振动频率。无线传输模块8将采集到的振动数据输送到电脑得到此时圆筒1的一阶振动频率，根据悬臂梁长度变化时一阶固有频率随之变化的物理特性，可以得到河床9的冲刷深度。以上仅是本技术的优选实施方式，本技术的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本技术思路下的技术方案均属于本技术的保护范围。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理前提下的若干改进和润饰，应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种河床冲刷监测装置，其特征在于：包括中空的圆筒(1)，所述圆筒(1)顶端设置有盖板(10)，所述圆筒(1)底部埋设于河床(9)内，且圆筒(1)上部高出水位线保持竖直悬臂状态；所述圆筒(1)内设置有隔板(5)，所述隔板(5)上固定安装有振动传感器(6)，用于检测水流对圆筒(1)冲击引起的振动信号，无线传输模块(8)固定在盖板(10)上表面，所述振动传感器(6)通过数据线(7)与无线传输模块(8)连接，所述无线传输模块(8)无线连接数据处理模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种河床冲刷监测装置，其特征在于：包括中空的圆筒(1)，所述圆筒(1)顶端设置有盖板(10)，所述圆筒(1)底部埋设于河床(9)内，且圆筒(1)上部高出水位线保持竖直悬臂状态；所述圆筒(1)内设置有隔板(5)，所述隔板(5)上固定安装有振动传感器(6)，用于检测水流对圆筒(1)冲击引起的振动信号，无线传输模块(8)固定在盖板(10)上表面，所述振动传感器(6)通过数据线(7)与无线传输模块(8)连接，所述无线传输模块(8)无线连接数据处理模块。


2.根据权利要求1所述的一种河床冲刷监测装置，其特征在于：所述圆筒(1)、盖板(10)和隔板(5)的材质均为钢材质。


3.根据权利要求2所述的一种河床冲刷监测装置，其特征在于：所述圆筒(1)顶部设有外螺纹，所述盖板(10)设有内螺纹，所述圆筒(1)和盖板(10)通过内外螺纹连接。

【专利技术属性】
技术研发人员：朱利明，陈沁宇，
申请(专利权)人：南京工大桥隧与轨道交通研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32