CN111811608B - 一种用于河道堤防断面漫水的监测装置及远程监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于河道堤防断面漫水的监测装置及远程监测方法，涉及监测装置技术领域，为解决现有堤防断面漫水的监测装置都是通过在河道、堤防上部署水位监测设备，体积大，需要有专门的管理房或者管理设备，通过遥测终端来获取实时数据，由于遥测终端设备比较昂贵，部署成本不能采用面的方式大批量部署的问题。所述监测主体的上方固定设置有吊杆，所述吊杆的上方固定设置有横板，所述监测主体的内壁固定设置有凹槽，且凹槽设置有两个，所述监测主体的内部设置有导杆一，所述导杆一的一侧固定设置有导杆二，所述导杆一通过无线传感接触开关与凹槽固定连接，所述导杆二通过报警接触开关与凹槽固定连接。

Description

一种用于河道堤防断面漫水的监测装置及远程监测方法

技术领域

本发明涉及监测装置技术领域，具体为一种用于河道堤防断面漫水的监测装置及远程监测方法。

背景技术

从“绿水青山就是金山银山”，到美丽河湖的建设，水利河道基础改造，环境景观的设施提升，防洪排涝体系建设、河湖生态修复行动和推进河湖智慧化管理，都离不开人的管理，这个在未来水利发展过程中管理问题只会越来越突出，人员的紧缺，现在监测设施的不密集，对未来采集数据的要求和设施设备的投入也会有一笔非常大的开支，所以通过一种新的成本低廉的检测技术方法，采用可行的技术和部署手段，这对现场数据的采集和密集布点提供有效的可行性，也为以后洪水预报、堤防河道河床水位监测，漫河、漫堤的边界条件触发，提供强有力的信号资源和信息传输保障。

现有堤防断面漫水的监测装置都是通过在河道、堤防上部署水位监测设备，体积大，需要有专门的管理房或者管理设备，通过遥测终端来获取实时数据，由于遥测终端设备比较昂贵，部署成本不能采用面的方式大批量部署；因此，不满足现有的需求，对此我们提出了一种用于河道堤防断面漫水的监测装置及远程监测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于河道堤防断面漫水的监测装置及远程监测方法，以解决上述背景技术中提出的现有堤防断面漫水的监测装置都是通过在河道、堤防上部署水位监测设备，体积大，需要有专门的管理房或者管理设备，通过遥测终端来获取实时数据，由于遥测终端设备比较昂贵，部署成本不能采用面的方式大批量部署的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于河道堤防断面漫水的监测装置，包括监测主体，所述监测主体的上方固定设置有吊杆，所述吊杆的上方固定设置有横板，所述监测主体的内壁固定设置有凹槽，且凹槽设置有两个，所述监测主体的内部设置有导杆一，所述导杆一的一侧固定设置有导杆二，所述导杆一通过无线传感接触开关与凹槽固定连接，所述导杆二通过报警接触开关与凹槽固定连接，所述导杆二与导杆一的下方均固定设置有浮板，所述导杆一的上方固定设置有水压传感器接头，所述水压传感器接头的上表面固定设置有水压传感器，所述导杆二的上方固定设置有水位传感器接头，所述水位传感器接头的上表面固定设置有水位传感器，所述监测主体的一侧固定设置有保护罩，所述保护罩的内部固定设置有导电率测量机构，所述浮板的上表面固定设置有控制机构，所述控制机构的内部固定设置有终端服务器、存储模块、电池模块、无线GPRS模块、无线串口数传模块、小终端和模数转换器；其中，电池模块的输出端与终端服务器的输入端电性连接；终端服务器与存储模块双向电性连接；终端服务器的输出端与无线GPRS模块的输入端电性连接；无线GPRS模块的输出端与小终端的输入端电性连接；小终端的输出端与无线串口数传模块的输入端电性连接；无线串口数传模块的输出端与终端服务器的输入端电性连接；模数转换器的输出端与小终端的输入端电性连接，所述模数转换器包括水压传感器、水位传感器、导电率测量机构和示踪剂；其中，水压传感器、水位传感器、导电率测量机构和示踪剂的输出端与模数转换器的输入端均电性连接。

优选的，所述小终端包括显示单元、调控单元和传感器校准单元；

其中，显示单元、调控单元和传感器校准单元均与小终端双向电性连接。

优选的，所述监测主体的下表面固定设置有锯齿块，所述横板的上方固定安装有太阳能板，所述太阳能板的后端固定设置有天线，所述横板的下表面固定安装有报警器。

优选的，所述导杆二与导杆一均通过滑槽与监测主体滑动连接，所述导杆二的一侧固定设置有活动套筒，所述活动套筒的内部设置有活动杆，且活动杆的一端与导杆一固定连接，所述活动杆的另一端固定设置有活动板，所述活动板通过弹簧与活动套筒固定连接。

优选的，所述监测主体的另一侧固定设置有释放外壳，所述释放外壳的一侧固定设置有出液管。

优选的，所述监测主体的上表面固定设置有通孔，且通孔设置有两个。

一种用于河道堤防断面漫水的监测装置的监测方法，包括以下步骤：

步骤1：采用节点式部署将监测主体安装于待测位置的下方；

步骤2：水位上升时，浮板随着水位的上升而上升，浮板带动导杆一和导杆二沿着滑槽向上滑动，水位传感器用于测得当前的水位值；

步骤3：当水位上升至危险值时，导杆一和导杆二分别进入凹槽内触发无线传感接触开关和报警接触开关，报警器被接通后自动报警；

步骤4：保护罩内的导电率测量机构形成一个测量电导率、阈值触发器，阀门开关负载联调，其电极用于探测是否有水存在，如果有，则导通传输，如果没有，则断开不传信号，导通电源后，由专用集成电将水浸后电导率的变化值转换成标准电压，浸水高度约3毫米时，即产生告警信号，并远程传输监测记录；

步骤5：打开出液管内的阀门，释放放射性同位素示踪剂，示踪剂与河内的水形成活化悬浮液，成为一种标记，便于探测器的追踪；

步骤6：示踪剂、导电率测量机构、水位传感器和水压传感器采集的信号通过模数转换器转换为数字信号，并发送给小终端，再通过用于传输信息的无线串口数传模块发送给终端服务器，终端服务器可将远程信号通过无线GPRS传递回小终端，从而对水位和漫水情况进行实时监测。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明用在河道、堤防条状、面状比较长距离方面，不仅可以对水位、漫水情况进行全天候的远程监测，还可以记录漫水情况历史留痕值，并且可以通过网络，远程对现场巡查工作人员进行指挥，降低了河道、堤防管理单位、养护单位人工成本和管理成本，而无需很多复杂的设备安装，采用节点式密集部署，可以在长距离河道上多部署，多采集源头，人员到现场能进行自动采样、测量。

2、通过太阳能板和电池模块的设置，太阳能板收集光能，并转换为低压直流电存储于电池模块当中便于给监测主体供电，起到了节能环保的作用，降低了成本，且电池模块在外部没有积水的情况下，处于完全静默，关闭通信，关闭传感器等无需开启的电路模块，进入超低功耗待机状态，当外部有积水时才启动进入监测状态。

3、通过监测到的水位进行数据分析，判断水位变化趋势从而改变监测的频率，当积水水位长时间保持在某一水平则降低监测频率，当水位急速上涨或下降则增加监测频率。

4、通过存储模块能够对数据实时采集，其是一个基于高级低功耗静态随机存取存储器，记录如温度、湿度、液体导电通道、场强信号，无用数据筛选等信息数据，通过存储器存储，并按照一些的频率重复擦写数据，使数据能在一定时间内存储和预留。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的监测主体内部结构示意图；

图3为本发明的吊杆右视结构示意图；

图4为本发明的A处局部放大结构示意图；

图5为本发明的结构原理图；

图中：1、监测主体；2、吊杆；3、横板；4、太阳能板；5、天线；6、报警器；7、通孔；8、滑槽；9、锯齿块；10、凹槽；11、无线传感接触开关；12、报警接触开关；13、导杆一；14、导杆二；15、水压传感器接头；16、水位传感器接头；17、水压传感器；18、水位传感器；19、浮板；20、电池模块；21、传感器校准单元；22、活动套筒；23、活动杆；24、活动板；25、弹簧；26、释放外壳；27、出液管；28、保护罩；29、导电率测量机构；30、终端服务器；31、存储模块；32、无线GPRS模块；33、无线串口数传模块；34、示踪剂；35、模数转换器；36、小终端；37、显示单元；38、调控单元；39、控制机构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例：一种用于河道堤防断面漫水的监测装置，包括监测主体1，监测主体1的上方固定设置有吊杆2，吊杆2的上方固定设置有横板3，监测主体1的内壁固定设置有凹槽10，且凹槽10设置有两个，监测主体1的内部设置有导杆一13，导杆一13的一侧固定设置有导杆二14，导杆一13通过无线传感接触开关11与凹槽10固定连接，导杆二14通过报警接触开关12与凹槽10固定连接，导杆二14与导杆一13的下方均固定设置有浮板19，导杆一13的上方固定设置有水压传感器接头15，水压传感器接头15的上表面固定设置有水压传感器17，导杆二14的上方固定设置有水位传感器接头16，水位传感器接头16的上表面固定设置有水位传感器18，监测主体1的一侧固定设置有保护罩28，保护罩28的内部固定设置有导电率测量机构29，浮板19的上表面固定设置有控制机构39，控制机构39的内部固定设置有终端服务器30、存储模块31、电池模块20、无线GPRS模块32、无线串口数传模块33、小终端36和模数转换器35；其中，电池模块20的输出端与终端服务器30的输入端电性连接；终端服务器30与存储模块31双向电性连接；终端服务器30的输出端与无线GPRS模块32的输入端电性连接；无线GPRS模块32的输出端与小终端36的输入端电性连接；小终端36的输出端与无线串口数传模块33的输入端电性连接；无线串口数传模块33的输出端与终端服务器30的输入端电性连接；模数转换器35的输出端与小终端36的输入端电性连接，模数转换器35包括水压传感器17、水位传感器18、导电率测量机构29和示踪剂34；其中，水压传感器17、水位传感器18、导电率测量机构29和示踪剂34的输出端与模数转换器35的输入端均电性连接，示踪剂34、导电率测量机构29、水位传感器18和水压传感器17采集的信号通过模数转换器35转换为数字信号，便于发送给小终端36。

进一步，小终端36包括显示单元37、调控单元38和传感器校准单元21；

其中，显示单元37、调控单元38和传感器校准单元21均与小终端36双向电性连接，显示单元37用于显示数字信号，调控单元38用于对小终端36进行调控，传感器校准单元21便于对传感器进行校准，确保监测的数据更加准确。

进一步，监测主体1的下表面固定设置有锯齿块9，横板3的上方固定安装有太阳能板4，太阳能板4的后端固定设置有天线5，横板3的下表面固定安装有报警器6，锯齿块9便于监测主体1安装的更加牢靠，太阳能板4能够提高能源的利用率，天线5与无线传感接触开关11及控制机构39电性连接，从而实现控制机构39对传感器监测到的数据信号进行采集、处理、存储、传输的功能，报警器6采用型号为SG-100的防水报警器6。

进一步，导杆二14与导杆一13均通过滑槽8与监测主体1滑动连接，导杆二14的一侧固定设置有活动套筒22，活动套筒22的内部设置有活动杆23，且活动杆23的一端与导杆一13固定连接，活动杆23的另一端固定设置有活动板24，活动板24通过弹簧25与活动套筒22固定连接，弹簧25分别与导杆一13和导杆二14配合能起到导电的作用，且当水位接近危险值时，导杆一13和导杆二14即将进入凹槽10，被压缩的弹簧25恢复原状，使活动板24带动活动杆23在活动套筒22的内部进行水平移动，使导杆一13和导杆二14的一端分别进入凹槽10。

进一步，监测主体1的另一侧固定设置有释放外壳26，释放外壳26的一侧固定设置有出液管27，释放外壳26用于存储放射性同位素示踪剂，出液管27的内部设有阀门，用于控制液体的流动和静止，且在关闭时具有密封的作用。

进一步，监测主体1的上表面固定设置有通孔7，且通孔7设置有两个，通孔7便于水位上升时，水压传感器17和水位传感器18的一端能后延伸至通孔7的外部，从而更好的采集信号。

一种用于河道堤防断面漫水的监测装置的监测方法，包括以下步骤：

步骤1：采用节点式部署将监测主体1安装于待测位置的下方；

步骤2：水位上升时，浮板19随着水位的上升而上升，浮板19带动导杆一13和导杆二14沿着滑槽8向上滑动，水位传感器18用于测得当前的水位值；

步骤3：当水位上升至危险值时，导杆一13和导杆二14分别进入凹槽10内触发无线传感接触开关11和报警接触开关12，报警器6被接通后自动报警；

步骤4：保护罩28内的导电率测量机构29形成一个测量电导率、阈值触发器，阀门开关负载联调，其电极用于探测是否有水存在，如果有，则导通传输，如果没有，则断开不传信号，导通电源后，由专用集成电将水浸后电导率的变化值转换成标准电压，浸水高度约3毫米时，即产生告警信号，并远程传输监测记录；

步骤5：打开出液管27内的阀门，释放放射性同位素示踪剂，示踪剂34与河内的水形成活化悬浮液，成为一种标记，便于探测器的追踪；

步骤6：示踪剂34、导电率测量机构29、水位传感器18和水压传感器17采集的信号通过模数转换器35转换为数字信号，并发送给小终端36，再通过用于传输信息的无线串口数传模块33发送给终端服务器30，终端服务器30可将远程信号通过无线GPRS32传递回小终端36，从而对水位和漫水情况进行实时监测。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种用于河道堤防断面漫水的监测装置，包括监测主体（1），其特征在于：所述监测主体（1）的上方固定设置有吊杆（2），所述吊杆（2）的上方固定设置有横板（3），所述监测主体（1）的内壁固定设置有凹槽（10），且凹槽（10）设置有两个，所述监测主体（1）的内部设置有导杆一（13），所述导杆一（13）的一侧固定设置有导杆二（14），所述导杆一（13）通过无线传感接触开关（11）与凹槽（10）固定连接，所述导杆二（14）通过报警接触开关（12）与凹槽（10）固定连接，所述导杆二（14）与导杆一（13）的下方均固定设置有浮板（19），所述导杆一（13）的上方固定设置有水压传感器接头（15），所述水压传感器接头（15）的上表面固定设置有水压传感器（17），所述导杆二（14）的上方固定设置有水位传感器接头（16），所述水位传感器接头（16）的上表面固定设置有水位传感器（18），所述监测主体（1）的一侧固定设置有保护罩（28），所述保护罩（28）的内部固定设置有导电率测量机构（29），所述浮板（19）的上表面固定设置有控制机构（39），所述控制机构（39）的内部固定设置有终端服务器（30）、存储模块（31）、电池模块（20）、无线GPRS模块（32）、无线串口数传模块（33）、小终端（36）和模数转换器（35）；其中，电池模块（20）的输出端与终端服务器（30）的输入端电性连接；终端服务器（30）与存储模块（31）双向电性连接；终端服务器（30）的输出端与无线GPRS模块（32）的输入端电性连接；无线GPRS模块（32）的输出端与小终端（36）的输入端电性连接；小终端（36）的输出端与无线串口数传模块（33）的输入端电性连接；无线串口数传模块（33）的输出端与终端服务器（30）的输入端电性连接；模数转换器（35）的输出端与小终端（36）的输入端电性连接，所述模数转换器（35）包括水压传感器（17）、水位传感器（18）、导电率测量机构（29）和示踪剂（34）；其中，水压传感器（17）、水位传感器（18）、导电率测量机构（29）和示踪剂（34）的输出端与模数转换器（35）的输入端均电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于河道堤防断面漫水的监测装置，其特征在于：所述小终端（36）包括显示单元（37）、调控单元（38）和传感器校准单元（21）；

其中，显示单元（37）、调控单元（38）和传感器校准单元（21）均与小终端（36）双向电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于河道堤防断面漫水的监测装置，其特征在于：所述监测主体（1）的下表面固定设置有锯齿块（9），所述横板（3）的上方固定安装有太阳能板（4），所述太阳能板（4）的后端固定设置有天线（5），所述横板（3）的下表面固定安装有报警器（6）。

4.根据权利要求1所述的一种用于河道堤防断面漫水的监测装置，其特征在于：所述导杆二（14）与导杆一（13）均通过滑槽（8）与监测主体（1）滑动连接，所述导杆二（14）的一侧固定设置有活动套筒（22），所述活动套筒（22）的内部设置有活动杆（23），且活动杆（23）的一端与导杆一（13）固定连接，所述活动杆（23）的另一端固定设置有活动板（24），所述活动板（24）通过弹簧（25）与活动套筒（22）固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于河道堤防断面漫水的监测装置，其特征在于：所述监测主体（1）的另一侧固定设置有释放外壳（26），所述释放外壳（26）的一侧固定设置有出液管（27）。

6.根据权利要求1所述的一种用于河道堤防断面漫水的监测装置，其特征在于：所述监测主体（1）的上表面固定设置有通孔（7），且通孔（7）设置有两个。

7.基于权利要求1-6任意一项所述的一种用于河道堤防断面漫水的监测装置的监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：采用节点式部署将监测主体（1）安装于待测位置的下方；

步骤2：水位上升时，浮板（19）随着水位的上升而上升，浮板（19）带动导杆一（13）和导杆二（14）沿着滑槽（8）向上滑动，水位传感器（18）用于测得当前的水位值；

步骤3：当水位上升至危险值时，导杆一（13）和导杆二（14）分别进入凹槽（10）内触发无线传感接触开关（11）和报警接触开关（12），报警器（6）被接通后自动报警；

步骤4：保护罩（28）内的导电率测量机构（29）形成一个测量电导率、阈值触发器，阀门开关负载联调，其电极用于探测是否有水存在，如果有，则导通传输，如果没有，则断开不传信号，导通电源后，由专用集成电将水浸后电导率的变化值转换成标准电压，浸水高度约3毫米时，即产生告警信号，并远程传输监测记录；

步骤5：打开出液管（27）内的阀门，释放放射性同位素示踪剂，示踪剂（34）与河内的水形成活化悬浮液，成为一种标记，便于探测器的追踪；

步骤6：示踪剂（34）、导电率测量机构（29）、水位传感器（18）和水压传感器（17）采集的信号通过模数转换器（35）转换为数字信号，并发送给小终端（36），再通过用于传输信息的无线串口数传模块（33）发送给终端服务器（30），终端服务器（30）可将远程信号通过无线GPRS（32）传递回小终端（36），从而对水位和漫水情况进行实时监测。

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