CN221077704U - 智能大坝传感器监测*** - Google Patents

Abstract

本公开涉及大坝监测领域，具体涉及一种智能大坝传感器监测***，包括：若干传感器，分布在坝体下游面，包括信号感应模块以及均与信号感应模块连接的第一非互联网有线通信模块和本地存储模块；若干传感器集中管理单元，分布在坝体下游面，包括相连接的第二非互联网有线通信模块和互联网无线通信模块；外接电源，用于为传感器集中管理单元供电；若干有线电缆，连接于相应的第一、第二非互联网有线通信模块之间，用于在传感器与相应的传感器集中管理单元之间传输由信号感应模块实时采集的大坝工作数据。本公开通过在大坝运营期对传感器的合理布设，满足目前水利水电领域各项监测数据的庞大数据量需求，为大坝的智能监管提供基础。

Description

智能大坝传感器监测***

技术领域

本公开涉及大坝监测领域，具体涉及一种智能大坝传感器监测***。

背景技术

目前传感器技术进步飞快，传感器的应用也越来越多。在土建领域，桥梁、隧道、房屋等重要结构均布置有一定数量的传感器以监测其各项安全指标，用以评价其安全运行安全状态，为可能的安全隐患提供决策依据。

但在水利水电领域，由于大坝等水工结构在尺寸上的量级巨大，传感器往往在大坝施工期提前埋设，后期布设方案的可选择性较小。目前，后期传感器的布设地点往往选择坝体下游面，且主要位于坝后桥附近。但后期布设的传感器***并未有成熟的传感器布置方案、采集模式、传输线路，由此可见，出于补充健康监测指标的需要，大坝运营期的传感器***需要一套成熟的布设方案。

实用新型内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本公开提供的一种智能大坝传感器监测***，通过在大坝运营期对传感器的合理布设，满足目前水利水电领域各项监测数据的庞大数据量需求，为大坝的智能监管提供基础。

本公开提供的一种智能大坝传感器监测***，包括：

若干传感器，分布在坝体下游面，各传感器均分别包括信号感应模块以及均与所述信号感应模块连接的第一非互联网有线通信模块和本地存储模块；

若干传感器集中管理单元，分布在坝体下游面，各传感器集中管理单元均分别包括相连接的第二非互联网有线通信模块和互联网无线通信模块；

外接电源，用于为所述传感器集中管理单元供电；和

若干有线电缆，连接于相应的所述第一非互联网有线通信模块和所述第二非互联网有线通信模块之间，用于在所述传感器与相应的所述传感器集中管理单元之间传输由所述信号感应模块实时采集的大坝工作数据。

在一些实施例中，所述传感器采用有线形式的加速度传感器、应力传感器和/或应变传感器。

在一些实施例中，所述传感器集中管理单元还包括机箱外壳，所述第二非互联网有线通信模块和所述互联网无线通信模块安装在所述机箱外壳内。

在一些实施例中，所述互联网无线通信模块，包括无线路由器、无线网卡，以及连接所述无线路由器与所述第二非互联网有线通信模块的网络连接线。

在一些实施例中，所述第二非互联网有线通信模块的信号输入端连接所述第一非互联网有线通信模块的信号输出端，所述第二非互联网有线通信模块的信号输出端连接所述互联网无线通信模块的信号输入端。

在一些实施例中，所述第二非互联网有线通信模块采用多通道的数据接口，每条通道通过所述有线电缆连接相应的一个所述传感器中的所述第一非互联网有线通信模块。

在一些实施例中，所述传感器的总数量为单个所述第二非互联网有线通信模块中通道数的整数倍。

在一些实施例中，所述传感器和所述传感器集中管理单元按照不同的高程固定布置于坝体下游面中心的坝后桥附近，且所述传感器的监测数据采集方向与顺河向平齐。

在一些实施例中，所述传感器和所述传感器集中管理单元的底部均分别通过金属片和若干螺栓锁帽与坝体固定。

在一些实施例中，所述外接电源的电力来源为大坝厂房用电。

本公开的有益效果是：

1、本公开针对坝体结构规模巨大与应力分布复杂性较高等特点，设计了一套适用于大型水工建筑领域的监测信号采集、传输方案，解决了大型水工结构健康监测领域原始数据收集难题。

2、本公开所设计的传感器布设方案均为运维期的坝体监测方案，因此无需在坝体施工期为后期传感器的布设预留线路与沟槽；同时在传感器的布设过程中也不需开凿新的管道与线路，减少了因坝体监测工作对坝体本身的影响，可扩展性与实操性较强。

3、本公开所用到的传感器集中管理单元带有多个通道，一次性可集中存储并发送多个传感器的监测数据，减少了传感器集中管理单元的个数。

4、传感器采集的监测数据能够无线传输至异地的大坝安全管理中心处，简化大坝监测数据的远程传输问题，实现异地远程数据获取。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中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申请的一些实施例，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为本公开实施例提供的智能大坝传感器监测***的布设示意图。

图2为本公开实施例提供的监测***中传感器的结构示意图。

图3为本公开实施例提供的监测***中传感器集中管理单元的结构示意图。

图中标号：

1—坝体；2—坝后桥；3—信号感应模块；4—第一非互联网有线通信模块；5—本地存储模块；6—有线电缆；7—第二非互联网有线通信模块；8—互联网无线通信模块；9—外接电源；10—传感器；11—传感器集中管理单元。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，并不用于限定本申请。

相反，本申请涵盖任何由权利要求定义的在本申请精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本申请有更好的了解，在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。

参见图1～3，本公开实施例提出的一种智能大坝传感器监测***，主要器件包括：

若干传感器10，分布在坝体1下游面，各传感器均分别包括信号感应模块3以及均与该信号感应模块3连接的第一非互联网有线通信模块4和本地存储模块5；

若干传感器集中管理单元11，分布在坝体1下游面，各传感器集中管理单元11均分别包括相连接的第二非互联网有线通信模块7和互联网无线通信模块8；

外接电源9，用于为传感器集中管理单元11供电；

若干有线电缆6，连接于相应的第一非互联网有线通信模块4和第二非互联网有线通信模块7之间，用于在传感器10与相应的传感器集中管理单元11之间传输由信号感应模块3实时采集的大坝工作数据。

在一些实施例中，通过现场实地考察，综合外接电源9的提供位置、坝体规模及监测需求等，确定传感器集中管理单元11及传感器10的位置，以使得有线电缆6的使用长度达到最小。其中，外接电源9连接至传感器集中管理单元11，有线电缆6的两端分别连接相应的传感器10与传感器集中管理单元11。当监测***运行时，采集的大坝工作数据在信号感应模块3中生成，该大坝工作数据在本地存储模块5存储的同时通过第一非互联网有线通信模块4及有线电缆6传输至相应的传感器集中管理单元11的第二非互联网有线通信模块7中，继而通过传感器集中管理单元11的互联网无线通信模块8以数据包的形式发送至异地的大坝监测管理中心，以进行后续的数据处理。

在一些实施例中，传感器10用于实现大坝工作数据的实时采集。为了保证数据信号的稳定实时采集，传感器10选用有线传感器，根据采集的大坝工作数据类型，具体可选用加速度传感器、应力传感器、应变传感器等，实现大坝运营期加速度、应力、应变等的数据的采集。信号感应模块3将采集的大坝工作数据保存至本地存储模块5的同时，也通过第一非互联网有线通信模块4传输至传感器集中管理单元11。本地存储模块5具备数据存储功能，可将采集的大坝监测数据存储在移动硬盘、USB、存储卡等具备存储功能的介质中。传感器10无需直接接入外接电源9，通过与传感器集中管理单元11连接的有线电缆6供电。

在一些实施例中，传感器集中管理单元11用于实现对传感器10采集的大坝工作数据的集中与发送，以将该数据上传至大坝的监测管理中心，供后续的数据处理及展示。传感器集中管理单元11由外接电源9供电，外接电源9的电力来源为大坝厂房用电。

可选地，第二非互联网有线通信模块7与第一非互联网有线通信模块4匹配，通过有线电缆6将二者连接。第二非互联网有线通信模块7采用多通道的数据接口，每一通道通过有线电缆6连接相应的一个传感器10，即第二非互联网有线通信模块7中一条通道的信号输入端连接第一非互联网有线通信模块4的信号输出端，第二非互联网有线通信模块7中该一条通道的输出端连接互联网无线通信模块8的信号输入端，第二非互联网有线通信模块7的所有通道不必接满，根据传感器数量、位置等需求连接相应通道即可。第二非互联网有线通信模块7将所有通道的大坝工作数据(如加速度信号)，分别放置在对应数量的数据包中，通过互联网无线通信模块8发送。

可选地，互联网无线通信模块8包括一无线路由器与一张无线网卡，以及一条连接无线路由器与第二非互联网有线通信模块7的网络连接线。互联网无线通信模块8将接收的大坝工作数据以数据包的形式，通过互联网无线上传至大坝的监测管理中心。

进一步地，为尽可能提高传感器集中管理单元11中各通道的使用率，同时减少传感器集中管理单元11的数量，传感器10的总数量优选为单个传感器集中管理单元11中通道数的整数倍。

进一步地，各传感器集中管理单元11均还包括一机箱外壳，可采用金属材质的机箱外壳，将各自的第二非互联网有线通信模块7和互联网无线通信模块8均封装在相应的一个机箱外壳内，以保护第二非互联网有线通信模块7和互联网无线通信模块8，并便于其安装。

进一步地，为便于仪器布置，传感器10和传感器集中管理单元11布设在坝体1下游面的坝后桥2附近。具体地，各传感器3按照不同的高程布置于大坝下游面，并被固定于下游面；传感器10的监测数据采集方向与顺河向平齐，底部用一金属片和四组螺栓锁帽将传感器10固定于坝体下游面。传感器集中管理单元11与传感器10的固定方式相同。本实施例无需在坝体施工期为后期传感器10和传感器集中管理单元11的布设预留线路与沟槽；同时在传感器10和传感器集中管理单元11的布设过程中也不需开凿新的管道与线路，减少了因坝体监测工作对坝体本身的影响，可扩展性与实操性较强。

在一些实施例中，为了保证信号传输的稳定性，传感器10与传感器集中管理单元11之间通过有线通信方式进行信号传输。进一步地，为了减少有线电缆6的使用长度，传感器集中管理单元11应尽可能布置在坝体1下游面中心附近。

作为本申请的一个具体实施例，传感器10可采用BY-S07型号的振动传感器，传感器集中管理单元11可采用NR-X100型号的主控数据采集模块，有线电缆可采用M4-1型号的电缆。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种智能大坝传感器监测***，其特征在于，包括：

若干传感器，分布在坝体下游面，各传感器均分别包括信号感应模块以及均与所述信号感应模块连接的第一非互联网有线通信模块和本地存储模块；

若干传感器集中管理单元，分布在坝体下游面，各传感器集中管理单元均分别包括相连接的第二非互联网有线通信模块和互联网无线通信模块；

外接电源，用于为所述传感器集中管理单元供电；和

若干有线电缆，连接于相应的所述第一非互联网有线通信模块和所述第二非互联网有线通信模块之间，用于在所述传感器与相应的所述传感器集中管理单元之间传输由所述信号感应模块实时采集的大坝工作数据。

2.根据权利要求1所述的智能大坝传感器监测***，其特征在于，所述传感器采用有线形式的加速度传感器、应力传感器和/或应变传感器。

3.根据权利要求1所述的智能大坝传感器监测***，其特征在于，所述传感器集中管理单元还包括机箱外壳，所述第二非互联网有线通信模块和所述互联网无线通信模块安装在所述机箱外壳内。

4.根据权利要求1所述的智能大坝传感器监测***，其特征在于，所述互联网无线通信模块，包括无线路由器、无线网卡，以及连接所述无线路由器与所述第二非互联网有线通信模块的网络连接线。

5.根据权利要求1所述的智能大坝传感器监测***，其特征在于，所述第二非互联网有线通信模块的信号输入端连接所述第一非互联网有线通信模块的信号输出端，所述第二非互联网有线通信模块的信号输出端连接所述互联网无线通信模块的信号输入端。

6.根据权利要求1所述的智能大坝传感器监测***，其特征在于，所述第二非互联网有线通信模块采用多通道的数据接口，每条通道通过所述有线电缆连接相应的一个所述传感器中的所述第一非互联网有线通信模块。

7.根据权利要求6所述的智能大坝传感器监测***，其特征在于，所述传感器的总数量为单个所述第二非互联网有线通信模块中通道数的整数倍。

8.根据权利要求1所述的智能大坝传感器监测***，其特征在于，所述传感器和所述传感器集中管理单元按照不同的高程固定布置于坝体下游面中心的坝后桥附近，且所述传感器的监测数据采集方向与顺河向平齐。

9.根据权利要求8所述的智能大坝传感器监测***，其特征在于，所述传感器和所述传感器集中管理单元的底部均分别通过金属片和若干螺栓锁帽与坝体固定。

10.根据权利要求1所述的智能大坝传感器监测***，其特征在于，所述外接电源的电力来源为大坝厂房用电。