CN114965223B - 一种大型水利工程渗流实时检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水利工程检测技术领域，具体涉及一种大型水利工程渗流实时检测装置及方法，该检测装置包括外防护管、多功能插头、内防护管以及光伏板，多功能插头套设在外防护管的底端部外侧；内防护管安装在外防护管的内部，内部由上至下依次安装有转头、蓄电池、控制器和安装座，安装座上安装有温湿度传感器、摄像头和照明灯，控制器分别与温湿度传感器、摄像头和照明灯进行连接；光伏板与蓄电池进行连接，光伏板的框架背侧安装有无线收发模块，控制器通过无线收发模块与后台监控中心进行无线通信。本发明方案无需预埋管道，不会影响坝体施工，使用时根据地基情况选择预先钻孔或直接按压***方式进行安装，满足现有坝体的渗流检测实际需求。

Description

一种大型水利工程渗流实时检测装置及方法

技术领域

本发明属于水利工程检测技术领域，具体涉及一种大型水利工程渗流实时检测装置及方法。

背景技术

目前，我国大江大河大湖的堤防多数建在冲积平原上，地层一般为二元结构，表面覆盖层较薄，下层为较厚的饱和粉细砂及砂砾石层，堤基极易产生渗漏，严重时出现管涌险情。相关技术可参考授权公告号为CN108279255B的中国发明专利，其中公开了第一安装圈、第二安转圈和安装箱，第一安装圈内部设有温度传感器和***，第一安装圈和第二安装圈之间设有导线，第二安装圈与安装箱之间也设有导线；在使用时：通过固定盘把第一安装圈固定在大坝的内部，把第二安转圈安装在大坝的表面，通过导线把第一安装圈和第二安转圈内部的元件与安装箱内部的PLC控制器进行连接。针对上述中的相关技术，存在以下缺陷：温度传感器作为电子器件，长期位于大坝内部的使用过程中，温度传感器可能会损坏，而位于坝体内的温度传感器，更换检修难度较大，从而可能会影响检测装置检测的准确性。

为此，公开号为CN114199410A的专利说明书公开了一种大型水利工程渗流实时检测装置，包括温度传感器、采集框以及内固定套，温度传感器固定安装于内固定套内，采集框埋设于坝体内，坝体内还埋设有运输管道，坝体上还开设用输送槽，运输管道的一侧开设有条形孔，输送槽与运输管道之间通过条形孔相连通；坝体上还设置有运输机构，运输机构包括有第一带轮、第二带轮以及传送带，第一带轮和第二带轮均转动连接于输送槽的内侧壁上，传送带用于将第一带轮和第二带轮联动；内固定套上固定连接有连接块，传送带上固定连接有固定块，固定块上设置有连接机构，连接机构用于连接连接块。

但是这种大型水利工程渗流实时检测装置仍存在不足之处，一是其需要在坝体内预埋采集框和运输管道，这导致需要在坝体建造过程中就要提前确定检测位置，但是检测位置大都是在坝体建造完成后根据实际情况上来确定的，因此预埋方案很难操作，也加大坝体的建造难度；二是其运输通道为开口，导致底部环境与上层外界环境连通，影响检测结果的可靠性；三是其需要人工检查每一处检测点的显示数据，不仅工作难度较大，且实时提醒效果差，达不到“实时提醒”要求，易导致提醒延误；四是不具有检测蚁害功能，当出现坝体内部出现蚁虫时，不能及时发现。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的至少一个上述问题，提供一种大型水利工程渗流实时检测装置及方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

本发明提供一种大型水利工程渗流实时检测装置，包括：

外防护管；

多功能插头，所述多功能插头套设在外防护管的底端部外侧；

内防护管，所述内防护管安装在外防护管的内部，所述内防护管中由上至下依次安装有转头、蓄电池、控制器和安装座，所述安装座上安装有温湿度传感器、摄像头和照明灯，所述控制器分别与温湿度传感器、摄像头和照明灯进行连接；

以及光伏板，所述光伏板与蓄电池进行连接，所述光伏板的框架背侧安装有无线收发模块，所述控制器通过无线收发模块与后台监控中心进行无线通信。

进一步地，上述大型水利工程渗流实时检测装置中，所述外防护管的底端部设有若干列沿周向均匀分布的第一检测通孔，顶端固定有第一法兰盘，所述第一法兰盘通过螺栓固定有为光伏板提供支撑的第二法兰盘。

进一步地，上述大型水利工程渗流实时检测装置中，所述多功能插头由锥形头部和柱形管部构成，所述锥形头部的外侧设有防滑结构，所述柱形管部套设在外防护管的底端部外侧，且柱形管部沿周向设有若干竖条孔，相邻两个竖条孔之间形成有用于临时遮挡第一检测通孔的遮挡部。

进一步地，上述大型水利工程渗流实时检测装置中，所述内防护管由两个半圆管对接而成，所述半圆管的底端部设有若干列沿周向均匀分布的第二检测通孔，所述半圆管的顶端部位于对接面设有向内延伸的连接端板，所述连接端板靠近底端设有连接孔，所述连接孔中安装有能够为转头提供限位的连接螺栓。

进一步地，上述大型水利工程渗流实时检测装置中，所述转头的外周开设有与连接端板配合的卡槽，所述转头上开设有线缆穿孔和扳手槽。

进一步地，上述大型水利工程渗流实时检测装置中，所述第一检测通孔和第二检测通孔一一对应，通过所述外防护管、内防护管之间的相对转动能够实现第一检测通孔、第二检测通孔重合面积的调整；所述第一检测通孔、第二检测通孔为矩形孔，且矩形孔的规格使得蚁虫能够顺利进入。

进一步地，上述大型水利工程渗流实时检测装置中，所述多功能插头位于锥形头部的内端开设有凹槽，所述凹槽中装填有吸引蚁虫的吸引物。

进一步地，上述大型水利工程渗流实时检测装置中，所述第二法兰盘和光伏板之间安装有便于调节光伏板角度的支撑组件，所述支撑组件包括支撑座、万向球和紧固螺钉，所述支撑座的上部形成有与万向球配合的万向球套，所述万向球套上螺接有能够向内旋进将万向球固定的紧固螺钉，所述万向球与光伏板的框架背侧固定，所述支撑座、第二法兰盘上开设便于线缆引出的引线槽。

进一步地，上述大型水利工程渗流实时检测装置中，所述第二法兰盘和光伏板之间安装有用于固定光伏板角度的固定组件，所述固定组件由固定在第一法兰盘上的若干下绳座、固定在光伏板框架背侧的若干上绳座以及连接在对应下绳座、上绳座之间的绑绳构成。

本发明还提供一种大型水利工程渗流实时检测方法，基于如上所述的大型水利工程渗流实时检测装置实现，包括如下步骤：

1）根据坝体实际运行情况选择检测点，根据检测点的地基柔软程度选择不同的检测装置安装方式；当地基较硬时，使用钻孔设备对地基进行钻孔，而后将检测装置中外防护管、多功能插头及内防护管共同***钻孔形成的孔洞中；当地基较软时，直接人工按压将检测装置中外防护管、多功能插头及内防护管共同***地基中；

2）***过程中，遮挡部将外防护管的第一检测通孔封堵，防止尘土进入；***完成后，调节外防护管、多功能插头及内防护管之间的角度，使得第一检测通孔和第二检测通孔重合，并外露在多功能插头的竖条孔处；

3）将第二法兰盘与第一法兰盘固定，再根据检测点的位置来调整光伏板的角度并固定；

4）当温湿度传感器检测到环境因素变化达到异常标准值时，控制器通过无线收发模块向后台监控中心发送异常提醒。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供的大型水利工程渗流实时检测装置结构设计合理，其无需预埋管道，不会影响坝体施工，使用时根据地基情况选择预先钻孔或直接按压***方式进行安装，满足现有坝体的渗流检测实际需求。

2、本发明提供的检测装置利用光伏板对蓄电池进行充电，蓄电池为各功能部件提供电能，温湿度传感器可实时检测所在区域的环境因素变化，当发现异常时利用控制器、无线收发模块向后台监控中心发生报警提醒，无需人工进行每个检测点的查看，降低工作强度，也利于及时发现并报告渗流异常情况。

3、本发明提供的检测装置还具有蚁虫监控功能，检测通孔除了用于“使内防护管的内部环境与外界环境一致，以便于实现环境因素一致”之外，还可作为吸引蚁虫进入内防护管的通道，配合吸引物的吸引作用，当周围存在蚁虫时能够及时吸引过来，利用照明灯为摄像头提供监控视野，定期监控查看即可。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明检测装置的使用状态示意图；

图2为本发明检测装置的结构示意图；

图3为本发明检测装置预先***部件的装配示意图；

图4为本发明检测装置预先***部件的装配分解图；

图5为本发明中内防护管及内部部件的装配示意图；

图6为本发明中内防护管及内部部件的装配分解图；

图7为本发明中第一、第二检测通孔的位置示意图；

图8为本发明中转头的结构示意图；

图9为本发明中支撑组件、固定组件的结构示意图；

图10为本发明中功能部件的连接框图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-外防护管，101-第一检测通孔，2-多功能插头，201-锥形头部，202-柱形管部，203-防滑结构，204-竖条孔，205-遮挡部，3-第一法兰盘，4-第二法兰盘，5-光伏板，6-半圆管，601-第二检测通孔，602-连接端板，603-连接孔，604-连接螺栓，7-转头，701-卡槽，702-线缆穿孔，703-扳手槽，8-蓄电池，9-控制器，10-安装座，11-温湿度传感器，12-摄像头，13-照明灯，14-无线收发模块，15-支撑座，16-万向球，17-紧固螺钉，18-引线槽，19-下绳座，20-上绳座，21-绑绳。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1~图10所示，本实施例为一种大型水利工程渗流实时检测装置，包括外防护管1、多功能插头2、内防护管以及光伏板5。多功能插头2套设在外防护管1的底端部外侧；内防护管安装在外防护管1的内部，内防护管中由上至下依次安装有转头7、蓄电池8、控制器9和安装座10，安装座10上安装有温湿度传感器11、摄像头12和照明灯13，控制器9分别与温湿度传感器11、摄像头12和照明灯13进行连接。光伏板5与蓄电池8进行连接，光伏板5的框架背侧安装有无线收发模块，控制器9通过无线收发模块14与后台监控中心进行无线通信。为了防止护蓄电池8防止过放，短路等，可在光伏板5、蓄电池8之间的线路上增设保护控制器。安装座10的内部安装有便于转换电流的逆变器，蓄电池8用于为各电路部件提供工作动力，

本实施例中，外防护管1的底端部设有若干列沿周向均匀分布的第一检测通孔101，顶端固定有第一法兰盘3，第一法兰盘3通过螺栓固定有为光伏板5提供支撑的第二法兰盘4。

本实施例中，多功能插头2由锥形头部201和柱形管部202构成，锥形头部201的外侧设有防滑结构203，防滑结构203可设计为防滑凸起或防滑凹槽，其目的是当锥形头部201***地基后不易发生周向旋转。柱形管部202套设在外防护管1的底端部外侧，且柱形管部202沿周向设有若干竖条孔204，相邻两个竖条孔204之间形成有用于临时遮挡第一检测通孔101的遮挡部205。

本实施例中，内防护管由两个半圆管6对接而成，半圆管6的底端部设有若干列沿周向均匀分布的第二检测通孔601，半圆管6的顶端部位于对接面设有向内延伸的连接端板602，连接端板602靠近底端设有连接孔603，连接孔603中安装有能够为转头7提供限位的连接螺栓604（即防止转头7自由下落）。两个半圆管6的内壁对称设有若干组定位凸起，利用定位凸起为便于对蓄电池8、控制器9以及安装座10提供夹持定位，这样当两个半圆管6对接固定后，内部部件不会出现随意位移。

本实施例中，转头7的外周开设有与连接端板602配合的卡槽701，转头7上开设有线缆穿孔702和扳手槽703。转头7的设计为了带动内防护管相对于外防护管1进行转动，转头7利用卡入扳手槽703的扳手手动驱动旋转。

本实施例中，第一检测通孔101和第二检测通孔601一一对应，通过外防护管1、内防护管之间的相对转动能够实现第一检测通孔101、第二检测通孔601重合面积的调整。

本实施例中，第二法兰盘4和光伏板5之间安装有便于调节光伏板角度的支撑组件，支撑组件包括支撑座15、万向球16和紧固螺钉17，支撑座15的上部形成有与万向球16配合的万向球套，万向球套上螺接有能够向内旋进将万向球16固定的紧固螺钉17，万向球16与光伏板5的框架背侧固定，支撑座15、第二法兰盘4上开设便于线缆引出的引线槽18，万向球16中也对应开设有配合引线槽。

本实施例中，第二法兰盘4和光伏板5之间安装有用于固定光伏板角度的固定组件，固定组件由固定在第一法兰盘4上的若干下绳座19、固定在光伏板5框架背侧的若干上绳座20以及连接在对应下绳座19、上绳座20之间的绑绳21构成。下绳座19、上绳座20的数量相等，分别有3~6个，下绳座19、上绳座20分别沿周向均布在第一法兰盘4、光伏板5框架背侧，当利用支撑组件调整并初步固定光伏板5的角度后，利用固定组件进行进一步地的加固，绑绳21可选用不锈钢丝绳或耐水尼龙绳。

本实施例中，多功能插头2中柱形管部202的内径等于外防护管1的外径，内防护管的外径等于外防护管1的内径。

本实施例还提供一种大型水利工程渗流实时检测方法，包括如下步骤：

1）根据坝体实际运行情况选择检测点，根据检测点的地基柔软程度选择不同的检测装置安装方式；当地基较硬时，使用钻孔设备对地基进行钻孔，而后将检测装置中外防护管1、多功能插头2及内防护管共同***钻孔形成的孔洞中；当地基较软时，直接人工按压将检测装置中外防护管1、多功能插头2及内防护管共同***地基中；

2）***过程中，遮挡部205将外防护管1的第一检测通孔101封堵，防止尘土进入；***完成后，调节外防护管1、多功能插头2及内防护管之间的角度，使得第一检测通孔101和第二检测通孔601重合，并外露在多功能插头2的竖条孔204处；

3）将第二法兰盘4与第一法兰盘3固定，连接线缆，再根据检测点的位置来调整光伏板7的角度并固定；

4）当温湿度传感器11检测到环境因素变化达到异常标准值时，控制器9通过无线收发模块14向后台监控中心发送异常提醒，针对异常提醒，后台监控中心可通过开启照明灯提供观察视野，通过摄像头12来观察内部环境，判断渗流情况。外防护管1、多功能插头2由不锈钢材料制成，内防护管由不易导热的塑料材料制成，照明灯13的光源为冷光源，摄像头12和照明灯13的功率非常小，不会产生非常大的热量。为了确保渗流检测数据可靠性，在日常工作时摄像头12和照明灯13保持关闭，只有发现异常时才会打开摄像头12和照明灯13进行情况确认，每次摄像头12和照明灯13开启后，等再次关闭并散热30分钟后，再进行渗流数据检测，即可保障数据可靠性。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上进行改进，第一检测通孔101、第二检测通孔601为矩形孔，且矩形孔的规格使得蚁虫能够顺利进入。多功能插头位于锥形头部的内端开设有凹槽，凹槽中装填有吸引蚁虫的吸引物。

后台监控中心可通过定期开启照明灯提供观察视野，而后通过摄像头12来观察内部环境，具体是查看吸引物处是否出现蚁虫。当发现蚁虫时，记录所在检测点的位置信息，实地进行进一步的查看，利于及时处理虫害。

以上公开的本发明优选实施例只是利于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种大型水利工程渗流实时检测装置，其特征在于，包括：

外防护管；

多功能插头，所述多功能插头套设在外防护管的底端部外侧；

内防护管，所述内防护管安装在外防护管的内部，所述内防护管中由上至下依次安装有转头、蓄电池、控制器和安装座，所述安装座上安装有温湿度传感器、摄像头和照明灯，所述控制器分别与温湿度传感器、摄像头和照明灯进行连接；

以及光伏板，所述光伏板与蓄电池进行连接，所述光伏板的框架背侧安装有无线收发模块，所述控制器通过无线收发模块与后台监控中心进行无线通信；

所述外防护管的底端部设有若干列沿周向均匀分布的第一检测通孔，顶端固定有第一法兰盘，所述第一法兰盘通过螺栓固定有为光伏板提供支撑的第二法兰盘；

所述多功能插头由锥形头部和柱形管部构成，所述锥形头部的外侧设有防滑结构，所述柱形管部套设在外防护管的底端部外侧，且柱形管部沿周向设有若干竖条孔，相邻两个竖条孔之间形成有用于临时遮挡第一检测通孔的遮挡部；

所述内防护管由两个半圆管对接而成，所述半圆管的底端部设有若干列沿周向均匀分布的第二检测通孔，位于所述半圆管的顶端部对接面处设有向内延伸的连接端板，所述连接端板靠近底端设有连接孔，所述连接孔中安装有能够为转头提供限位的连接螺栓；

所述转头的外周开设有与连接端板配合的卡槽，所述转头上开设有线缆穿孔和扳手槽；

所述第一检测通孔和第二检测通孔一一对应，通过所述外防护管、内防护管之间的相对转动能够实现第一检测通孔、第二检测通孔重合面积的调整；所述第一检测通孔、第二检测通孔为矩形孔，且矩形孔的规格使得蚁虫能够顺利进入。

2.根据权利要求1所述的大型水利工程渗流实时检测装置，其特征在于：所述多功能插头位于锥形头部的内端开设有凹槽，所述凹槽中装填有吸引蚁虫的吸引物。

3.根据权利要求1所述的大型水利工程渗流实时检测装置，其特征在于：所述第二法兰盘和光伏板之间安装有便于调节光伏板角度的支撑组件，所述支撑组件包括支撑座、万向球和紧固螺钉，所述支撑座的上部形成有与万向球配合的万向球套，所述万向球套上螺接有能够向内旋进将万向球固定的紧固螺钉，所述万向球与光伏板的框架背侧固定，所述支撑座、第二法兰盘上开设便于线缆引出的引线槽。

4.根据权利要求3所述的大型水利工程渗流实时检测装置，其特征在于：所述第二法兰盘和光伏板之间安装有用于固定光伏板角度的固定组件，所述固定组件由固定在第二法兰盘上的若干下绳座，固定在光伏板框架背侧的若干上绳座以及连接在对应下绳座、上绳座之间的绑绳构成。

5.一种大型水利工程渗流实时检测方法，基于如权利要求1-4任一项所述的大型水利工程渗流实时检测装置实现，其特征在于，包括如下步骤：

1）根据坝体实际运行情况选择检测点，根据检测点的地基柔软程度选择不同的检测装置安装方式；当地基较硬时，使用钻孔设备对地基进行钻孔，而后将检测装置中外防护管、多功能插头及内防护管共同***钻孔形成的孔洞中；当地基较软时，直接人工按压将检测装置中外防护管、多功能插头及内防护管共同***地基中；

2）***过程中，遮挡部将外防护管的第一检测通孔封堵，防止尘土进入；***完成后，调节外防护管、多功能插头及内防护管之间的角度，使得第一检测通孔和第二检测通孔重合，并外露在多功能插头的竖条孔处；

3）将第二法兰盘与第一法兰盘固定，再根据检测点的位置来调整光伏板的角度并固定；

4）当温湿度传感器检测到环境因素变化达到异常标准值时，控制器通过无线收发模块向后台监控中心发送异常提醒。

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