一种厚淤积水库泥沙淤积高程及坝前水温自动监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种厚淤积水库泥沙淤积高程及坝前水温自动监测系统及方法，通过压力传感装置采集坝前不同高程的压力大小和实时水位变动情况，通过温度传感器采集坝前不同高程的实时水温数据，通过数据采集控制系统和物联网技术，将实时信息传递到计算服务终端，计算确定实时的水位高程和泥沙淤积高程，分析不同淤沙高度条件下水温的变化规律，为掌握水库运行状态、研究库区泥沙淤积形态及过程、开展水库泥沙冲淤和坝体温控防裂措施等提供研究基础和技术支撑。础和技术支撑。础和技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种厚淤积水库泥沙淤积高程及坝前水温自动监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种厚淤积水库泥沙淤积高程及坝前水温监测方法，属于水利水电工程


技术介绍

[0002]大力发展清洁可再生能源，推动能源结构转型，已成为国际社会的广泛共识和共同行动。水能不仅是当前最大量的可再生能源来源，还是风、光等间歇性能源入网的最重要的保障。因此，水库大坝也成为现代社会必不可少的重要基础设施。
[0003]混凝土在水利水电工程中占有重要地位，水库大坝等均采用混凝土浇筑，是温控防裂的重点及关键部位。与一般的混凝土建筑物不同，水库大坝为涉水建筑物，面临复杂的载荷作用和环境条件影响。尤其在多泥沙河流上修建拦河大坝，河水进入库区后流速减小，携沙能力降低，改变了原河道的泥沙运动规律，导致大量泥沙在库区逐渐沉淀淤积。水库的淤积不仅会导致防洪库容和兴利库容损失、回水上延浸没等问题，影响枢纽良好运行和发挥经济效益，此外，泥沙淤积引起的淤沙荷载、温度荷载等对水工建筑物的影响也不容忽视。
[0004]因此，充分了解坝前淤沙的淤积状态以及水库水温的变化规律，对于制定、调整混凝土大坝的温控措施和冲沙排淤措施，保障水利工程的安全运行十分关键。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：如何实现水库安全运行监测中水库淤沙淤积高程及坝前水温自动监测。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：
[0007]一种厚淤积水库泥沙淤积高程及坝前水温自动监测系统，包括：
[0008]安装在河床底部的锁定装置，防冲刷保护壳、传感器连接筒固定安装在锁定装置上；防冲刷保护壳设置于传感器连接筒的外部；
[0009]防冲刷保护壳通过连接杆一固定在大坝坝面；
[0010]防冲刷保护壳通过连接杆二与传感器连接筒固定连接；
[0011]雷达水位计通过不锈钢杆件与传感器连接筒连接；
[0012]数据采集室设置在岸边，与压力传感器、温度传感器以及雷达水位计通过电缆连接，用于定时采集与传输监测数据，并计算出泥沙淤积高程值。
[0013]一种厚淤积水库泥沙淤积高程及坝前水温自动监测方法，包括以下步骤：
[0014]步骤一，选择测点；
[0015]步骤二，制作防冲刷保护壳和传感器连接筒；
[0016]步骤三，将压力传感器及温度传感器安装在传感器连接筒上；
[0017]步骤四，在选定的测点位置安装防冲刷保护壳，传感器连接筒安装在防冲刷保护
壳内，将防冲刷保护壳、传感器连筒固定安装在锁定装置上；防冲刷保护壳通过连接杆一固定在大坝坝面；
[0018]步骤五，将雷达水位计通过不锈钢杆件与传感器连接筒连接；
[0019]步骤六，在岸边设置数据采集室，对压力传感器、温度传感器以及水位计的监测数据定时采集与传输；
[0020]步骤七，率定监测频次，依据设定的监测时间间隔采集各传感器数据，并在岸边数据采集室进行数据汇总和传输，将各传感器的数据存储至服务端数据库，依据要求计算各传感器监测值的平均值；
[0021]步骤八，跟步骤七求解的水位计24h的平均值，确定各测点水位高程以及水位高程处的压强和坝前水温，确定各测点水位高程以下的传感器编号；
[0022]步骤九，依据步骤七求解的各传感器24h(小时)的平均值、步骤八确定的水位高程处的压强和坝前水温以及水位以下传感器的编号，分别绘制各测点的压强、坝前水温分布曲线图以及水位时程变化曲线图；
[0023]步骤十，依据步骤九绘制的各测点的压强分布曲线图，确定各测点的压强转折点，依据转折点位置确定该测点淤沙高程初值；
[0024]步骤十一，依据步骤十确定的淤沙厚度初值，采用雷达水位计测值的平均值，计算该测点库底压强计算值；
[0025]步骤十二，将底部测压传感器的监测值和与步骤十一计算得到的库底压强计算值确定淤沙高程的精确值。
[0026]在步骤一中，测点选定在大坝溢流段、最大坝高坝段以及河床与岸坡过渡段等特征位置；在选定位置的河床底部安装锁定装置，用于固定防冲刷保护壳、传感器连筒，并记录各测点的高程k为测点编号。
[0027]所述锁定装置为远程自动锁定装置，自动锁定装置通过电缆由传感器连接筒连接至岸边数据采集室，通过无线设备接受并执行控制室的操作命令，实现锁定装置开、合的远程操控，实现监测设备的安装与维护。
[0028]在步骤二中，防冲刷保护壳采用不锈钢制成，防冲刷保护壳属于高耸结构，每间隔设定距离设置连接杆一与大坝坝面固定，以提高稳定性；防冲刷保护壳每间隔设定距离设置有进出水口，使得水流、泥沙进入保护壳并与传感器接触。
[0029]防冲刷保护壳由多节保护壳拼接而成，便于两节保护壳组装拼接；每节保护壳上设置有连接槽一，保护壳连接处通过水下防水螺丝加固，拼接后的保护壳总长度高于最大坝高2m。
[0030]所述传感器连接筒由多节连接筒拼接而成，每节连接筒设置有连接槽二，每节连接筒顶部通过连接杆二与防冲刷保护壳连接，加强传感器连接筒的稳定性。拼接后传感器连接筒总长度高于最大坝高2m，传感器连接筒每间隔设定距离设置有传感器固定装置，将传感器固定于传感器连接筒上。
[0031]在步骤三中，压力传感器及温度传感器每间隔设定距离通过传感器固定装置安装在传感器连接筒上，传感器安装位置与防冲刷保护壳上预留的淤沙、库水进出水口位置相对应，温度传感器置于迎水一侧，压力传感器置于背水一侧；压力传感器及温度传感器均通过四芯电缆、经传感器连接筒内部连接至岸边数据采集室，进行监测数据的采集与传输。
[0032]在步骤五中，雷达水位计通过不锈钢杆件与传感器连接筒连接，实时监测水位情况，水位计通过四芯电缆连接，进行电力供应和数据传输。
[0033]在步骤六中，岸边数据采集室，内部设置分控站和移动终端，通过四芯电缆与温度传感器、压力传感器及水位计与分控站实时通信，实时采集并汇总各传感器的监测数据，并通过有线/无线传输系统，将分控站的监测数据传输至总控服务终端。服务终端将监测数据自动存储于MySQL、SqlServer、SQLite等数据库中。
[0034]在步骤七中，每间隔1h(小时)进行一次监测数据采集，采集时间设置为整点，并实时向数据采集室分控站进行数据传输。
[0035]数据终端对各传感器当天0时至23时的入库数据进行平均值求解：
[0036][0037][0038][0039]式中，及分别为压力传感器、温度传感器和水位计当天0时至23时监测值的平均值，(P
ki
)
j
、(T
ki
)
j
及(H
k
)
j
分别为压力传感器、温度传感器和水位计的监测值，i为压力传感器和温度传感器的编号，j为时间，j＝0,1,2,
…
,23，k为测点编号。
[0040]在步骤八中，以雷达水位计24h的平均值为当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种厚淤积水库泥沙淤积高程及坝前水温自动监测系统，其特征在于，包括：安装在河床底部的锁定装置，防冲刷保护壳、传感器连接筒固定安装在锁定装置上；防冲刷保护壳设置于传感器连接筒的外部；防冲刷保护壳通过连接杆一固定在大坝坝面；防冲刷保护壳通过连接杆二与传感器连接筒固定连接；雷达水位计通过不锈钢杆件与传感器连接筒连接；数据采集室设置在岸边，与压力传感器、温度传感器以及雷达水位计通过电缆连接，用于定时采集与传输监测数据，并计算出泥沙淤积高程值。2.一种厚淤积水库泥沙淤积高程及坝前水温自动监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，选择测点；步骤二，制作防冲刷保护壳和传感器连接筒；步骤三，将压力传感器及温度传感器安装在传感器连接筒上；步骤四，在选定的测点位置安装防冲刷保护壳，传感器连接筒安装在防冲刷保护壳内，将防冲刷保护壳、传感器连筒固定安装在锁定装置上；防冲刷保护壳通过连接杆一固定在大坝坝面；步骤五，将雷达水位计通过不锈钢杆件与传感器连接筒连接；步骤六，在岸边设置数据采集室，对压力传感器、温度传感器以及水位计的监测数据定时采集与传输；步骤七，率定监测频次，依据设定的监测时间间隔采集各传感器数据，并在岸边数据采集室进行数据汇总和传输，将各传感器的数据存储至服务端数据库，依据要求计算各传感器监测值的平均值；步骤八，根据步骤七求解的水位计24h的平均值，确定各测点水位高程以及水位高程处的压强和坝前水温，确定各测点水位高程以下的传感器编号；步骤九，依据步骤七求解的各传感器24h的平均值、步骤八确定的水位高程处的压强和坝前水温以及水库水位以下传感器的编号，分别绘制各测点的压强、坝前水温分布曲线图以及水位时程变化曲线图；步骤十，依据步骤九绘制的各测点的压强分布曲线图，确定各测点的压强转折点，依据转折点位置确定该测点淤沙高程初值；步骤十一，依据步骤十确定的淤沙厚度初值，采用雷达水位计测值的平均值，计算该测点库底压强计算值；步骤十二，将底部测压传感器的监测值和与步骤十一计算得到的库底压强计算值确定淤沙高程的精确值。3.根据权利要求2所述的一种厚淤积水库泥沙淤积高程及坝前水温自动监测方法，其特征在于：在步骤一中，测点选定在大坝溢流段、最大坝高坝段以及河床与岸坡过渡段；在选定位置的河床底部安装锁定装置，并记录各测点的高程k为测点编号。4.根据权利要求2所述的一种厚淤积水库泥沙淤积高程及坝前水温自动监测方法，其
特征在于：在步骤二中，防冲刷保护壳采用不锈钢制成，每间隔设定距离设置连接杆一与大坝坝面固定；防冲刷保护壳每间隔设定距离设置有进出水口；防冲刷保护壳由多节保护壳拼接而成，每节保护壳上设置有连接槽一，保护壳连接处通过水下防水螺丝加固，拼接后的保护壳总长度高于最大坝高2m。5.根据权利要求2所述的一种厚淤积水库泥沙淤积高程及坝前水温自动监测方法，其特征在于：所述传感器连接筒由多节连接筒拼接而成，每节连接筒设置有连接槽二，每节连接筒顶部通过连接杆二与防冲刷保护壳连接，拼接后传感器连接筒总长度高于最大坝高2m，传感器连接筒每间隔设定距离设置有传感器固定装置，将传感器固定于传感器连接筒上。6.根据权利要求2所述的一种厚淤积水库泥沙淤积高程及坝前水温自动监测方法，其特征在于：在步骤三中，传感器安装位置与防冲刷保护壳上的进出水口位置相对应，温度传感器置于迎水一侧，压力传感器置于背水一侧；压力传感器及温度传感器均通过四芯电缆、经传感器连接筒内部连接至岸边数据采集室，进行监测数据的采集与传输。7.根据权利要求2所述的一种厚淤积水库泥沙淤积高程及坝前水温自动监测方法，其特征在于：在步骤七中，每间隔1h进行一次监测数据采集，采集时间设置为整点，并实时向数据采集室分控站进行数据传输；数据终端对各传感器当天0时至23时的入库数据进行平均值求解：数...

【专利技术属性】
技术研发人员：李松辉，杨俊峰，张国新，刘勋楠，孙淑贞，李少宜，雒翔宇，李萌，刘松，张龑，闫玮烁，
申请(专利权)人：陕西省东庄水利枢纽工程建设有限责任公司，
类型：发明
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