本發(fā)明涉及一種監(jiān)測(cè)橡膠壩壩袋高度的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)水利建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，橡膠壩是隨著高分子合成材料的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型水工建筑物，具有造價(jià)低、工期短、見效快、維護(hù)量小的優(yōu)點(diǎn)。

橡膠壩主要適用于低水頭、大跨度的閘壩工程，由高強(qiáng)度的織物合成纖維受力骨與合成橡膠構(gòu)成，錨固在基礎(chǔ)底板上，形成密封袋形，充入水或氣，形成水壩。主要特點(diǎn)在于可以自如地進(jìn)行升降。旱季時(shí)向橡膠壩內(nèi)充水，這樣壩體就會(huì)升高，可以攔蓄灌溉；到了汛期，可以抽空注水，使大壩平臥河底，讓洪水順利通過。

由于橡膠壩材質(zhì)的特殊性，如何監(jiān)測(cè)橡膠壩袋高度，是一個(gè)需要解決的問題。隨著水利自動(dòng)化、信息化的不斷建設(shè)和發(fā)展，遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)在橡膠壩工程建設(shè)中應(yīng)用更為廣泛，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、視頻圖像技術(shù)、電子傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息合成處理技術(shù)等，逐步建成以工程安全監(jiān)控、科學(xué)管理服務(wù)等為核心的數(shù)字化測(cè)控、管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了橡膠壩蓄水、泵閥控制、發(fā)電、上下游水位、壩袋壓力、壩袋位移等參數(shù)的實(shí)時(shí)采樣和相關(guān)狀態(tài)監(jiān)控。但橡膠壩高度監(jiān)測(cè)一直是個(gè)難題，現(xiàn)有的機(jī)械方式、內(nèi)外壓對(duì)比方式、激光超聲等非接觸方式都存在著諸多弊端，不甚理想，容易受施工難度、漂浮物、溢水高低變化等因素影響，所以長(zhǎng)期以來還是依靠人工觀測(cè)；然而橡膠壩高度是上下游水位實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的重要依據(jù)，既要保證泄洪安全也要重視壩體壩袋的自身安全，所以急需一種相對(duì)易于施工、簡(jiǎn)單靈活、安裝牢固、不阻擋河道并且能直接測(cè)量壩袋高度的監(jiān)測(cè)技術(shù)，同時(shí)能夠高精度、實(shí)時(shí)采集和智能分析告警。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種監(jiān)測(cè)橡膠壩壩袋高度的系統(tǒng)及方法，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)橡膠壩壩高的直接測(cè)量而非簡(jiǎn)潔推算，又能避免外接環(huán)境的影響，通過測(cè)量壩袋的高度和壩前水位的高度之差，就可以準(zhǔn)確計(jì)算出溢流水位，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)橡膠壩的壓力，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的控制蓄水和防水，保證了壩體的安全運(yùn)行。從而能及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的險(xiǎn)情，及時(shí)實(shí)現(xiàn)預(yù)警，有效提高了壩體的安全監(jiān)測(cè)水平。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種監(jiān)測(cè)橡膠壩壩袋高度的系統(tǒng)，包括第一靜壓傳感器、第二靜壓傳感器、采集器、水箱和連通管，其中，所述第一靜壓傳感器，固定在橡膠壩壩袋的頂部，測(cè)量壩袋頂部水位的壓力，所述第二靜壓傳感器，固定在橡膠壩的壩基上，以測(cè)量壩袋底部水位的壓力；所述水箱存儲(chǔ)有防凍介質(zhì)，通過連通管連通所述第一靜壓傳感器、第二靜壓傳感器；第一靜壓傳感器、第二靜壓傳感器連接采集器，將傳感器測(cè)量所得到的壓力，計(jì)算出壩頂和壩底的高度，從而得出橡膠壩壩袋的高度。

所述水箱內(nèi)設(shè)置有液位傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量水箱內(nèi)防凍介質(zhì)的液位。

所述第一靜壓傳感器、第二靜壓傳感器與采集器通過傳感器饋線連接，所述傳感器饋線包括信號(hào)傳輸線和電源線，由采集器給第一靜壓傳感器、第二靜壓傳感器供電，同時(shí)接收所測(cè)試得到的壓力信號(hào)。

所述連通管中填充有防凍介質(zhì)。

所述連通管路采用PEX-b交聯(lián)聚乙烯復(fù)合管材。

一種實(shí)時(shí)測(cè)量橡膠壩壩袋高度的方法，包括以下步驟：

(1)在橡膠壩壩頂處安裝固定第一靜壓傳感器，在壩袋底部固定第二靜壓傳感器；

(2)根據(jù)壩袋頂部和底部的壓力，計(jì)算壩袋頂部和底部的所處位置高度，計(jì)算壩袋的高度；

(3)根據(jù)測(cè)量所得出的壩袋高度以及當(dāng)前水位高度，進(jìn)行橡膠壩蓄水或者放水的調(diào)節(jié)。

所述步驟(1)中，在壩袋頂部固定第一靜壓傳感器，在壩基上固定第二靜壓傳感器，根據(jù)連通液原理，用一根封閉的管路將兩個(gè)靜壓傳感器連通起來。

所述步驟(2)，壩袋頂部第一靜壓傳感器測(cè)量的壓力為PT，壩袋底部第二靜壓傳感器B測(cè)量的壓力為PB，根據(jù)液體壓強(qiáng)公式分別計(jì)算出，壩頂高度HT，壩底高度HB，計(jì)算壩袋的高度為：HRD＝HT-HB。

所述步驟(3)，根據(jù)測(cè)量所得出的壩袋高度HRD，和已知的壩前水位高度HW，二者之差，就是流過壩袋的溢流水位，根據(jù)得到溢流水位控制橡膠壩的蓄水或者放水，改變橡膠壩的壓力。

所述步驟(3)，保證連通管路頂端水箱的水位滿足液位傳感器淹沒在水箱液體中，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值時(shí)，實(shí)現(xiàn)告警。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)橡膠壩壩高的直接測(cè)量而非簡(jiǎn)潔推算，同時(shí)又能避免外接環(huán)境的影響；通過測(cè)量壩袋的高度和壩前水位的高度之差，就可以準(zhǔn)確計(jì)算出溢流水位，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)橡膠壩的壓力，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的控制蓄水和防水，保證了壩體的安全運(yùn)行。從而能發(fā)現(xiàn)潛在的險(xiǎn)情，實(shí)現(xiàn)及時(shí)預(yù)警，有效提高了壩體的安全監(jiān)測(cè)水平。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中裝置示意圖。

圖2為橡膠壩壩袋高度測(cè)量流程圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，一種監(jiān)測(cè)橡膠壩壩袋高度的系統(tǒng)，包括壩袋頂部靜壓傳感器T，壩袋底部靜壓傳感器B，采集器、傳感器饋線、水箱、連通管，和液位傳感器。

壩袋頂部靜壓傳感器T，固定在橡膠壩壩袋的頂部，用來測(cè)量壩袋頂部水位的壓力。

壩袋底部靜壓傳感器B，固定在橡膠壩的壩基上，也就是橡膠壩的底部，用來測(cè)量壩袋底部水位的壓力。

采集器，與靜壓傳感器T和靜壓傳感器B連接，將傳感器測(cè)量所得到的壓力P，根據(jù)計(jì)算公式P＝ρg h，計(jì)算出壩頂和壩底的高度，從而得出橡膠壩壩袋的高度。

傳感器饋線：為液壓傳感器與采集器之間的連接線，其中包括信號(hào)傳輸線和電源線，由采集器給傳感器供電，同時(shí)采集器采集傳感器所測(cè)試得到的壓力信號(hào)。

水箱：采用分子級(jí)過濾器連通大氣，同時(shí)又避免箱內(nèi)介質(zhì)液體過快蒸發(fā)；為保證冬季管路內(nèi)液體凍結(jié)，介質(zhì)選用防凍液，為適應(yīng)北方寒冷氣候防凍液冰點(diǎn)宜選擇-40℃以上的規(guī)格。實(shí)施中，選擇乙二醇，它最顯著的特點(diǎn)是防凍，而水不能防凍。其次，乙二醇沸點(diǎn)高，揮發(fā)性小，粘度適中并且隨溫度變化小，熱穩(wěn)定性好。因此，乙二醇型防凍液是一種理想的冷卻液。冰點(diǎn)范圍在-25℃到-50℃之間；連通管，為封閉管路，用來連接并連通壩袋頂部靜壓傳感器T和壩袋底部靜壓傳感器B，以及水箱。封閉管路中的液體為水箱中的防凍液。連通管路采用PEX-b交聯(lián)聚乙烯復(fù)合管材，熱強(qiáng)度高、低溫韌性好、抗蠕變能力強(qiáng)，70℃連續(xù)使用壽命不低于50年。

所述液位傳感器：放置在水箱內(nèi)，實(shí)時(shí)測(cè)量水箱內(nèi)防凍液的水位，保證連通管路頂端水箱的水位，水箱中的水位必須滿足傳感器淹沒在水箱液體中，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值時(shí)，實(shí)現(xiàn)告警。

如圖2所示：一種監(jiān)測(cè)橡膠壩壩袋高度的方法，包括以下步驟：

1、測(cè)量壩頂壓力PT：通過壩袋頂部靜壓傳感器T，測(cè)量壩袋頂部的壓力為PT

2、測(cè)量壩底壓力PB：通過壩袋底部靜壓傳感器T，測(cè)量壩袋底部的壓力為PB

3、計(jì)算壩頂和壩底的水位高度：根據(jù)液體壓強(qiáng)公式：

P＝ρg h，ρ介質(zhì)密度，g重力常量，h深度；

分別計(jì)算出，壩頂高度HT，壩底高度HB

4、計(jì)算壩袋高度：根據(jù)步驟3所計(jì)算出的壩頂高度HT，壩底高度HB，得出壩袋的高度為：HRD＝HT-HB

5、計(jì)算溢流量：根據(jù)測(cè)量所得出的壩袋高度HRD，和已知的壩前水位高度HW，二者之差，就是流過壩袋的溢流水位。

6、調(diào)節(jié)壩體壓力：根據(jù)步驟5得到溢流水位，就可以控制橡膠壩的蓄水或者放水，從而改變橡膠壩的壓力，保證了壩體的安全運(yùn)行。

在連通管路所連接的水箱內(nèi)，有防凍液，防凍液擇適應(yīng)的選北方寒冷氣候防凍液冰點(diǎn)宜選擇-40℃以上的規(guī)格，保證冬季管路內(nèi)液體不凍結(jié)。在水箱內(nèi)，放置有液位傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量水箱內(nèi)防凍液的水位，保證連通管路頂端水箱的水位，水箱中的水位必須滿足傳感器淹沒在水箱液體中，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值時(shí)，實(shí)現(xiàn)告警。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。