一種壩體靜水位原位自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壩體水位監(jiān)測領(lǐng)域，具體是一種壩體靜水位原位自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]壩體內(nèi)靜水位值反映水壩固液復(fù)合介質(zhì)的滲流特征，是評(píng)價(jià)壩體穩(wěn)定性重要的技術(shù)參數(shù)之一，及時(shí)掌握壩體水位升降的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，對(duì)判斷和評(píng)估壩體病害的演變態(tài)勢，工程穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，施工維護(hù)等方面起到重要的作用。而當(dāng)前水壩監(jiān)測設(shè)備大多采用離散型點(diǎn)監(jiān)測、測點(diǎn)稀疏、儀器穩(wěn)定性差、代價(jià)昂貴、施工不便等缺陷，不能滿足于現(xiàn)代化全天候連續(xù)動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測的需求。地球物理類勘探方法屬于間接性探測大壩內(nèi)部地球物理場的分布特征，方法種類多、測試周期短、探測場所任意自由布置等優(yōu)點(diǎn)，且屬于無損檢測的范疇。不過受壩內(nèi)隱患體積較小、物性差異不明顯等特征制約，尤其針對(duì)復(fù)雜性壩體單次探測很難實(shí)現(xiàn)對(duì)病害位置的準(zhǔn)確定位，滿足不了精細(xì)化和可靠性信息的實(shí)時(shí)采集。常規(guī)工作模式受限于自身技術(shù)限制且探測區(qū)域遠(yuǎn)離目標(biāo)體，采集的數(shù)據(jù)還不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示和遠(yuǎn)程控制處理。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種壩體靜水位原位自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)壩體水位測量存在的問題。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種壩體靜水位原位自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括有數(shù)據(jù)管理平臺(tái)、數(shù)據(jù)采集器、PVC給水管，所述PVC給水管外壁上固定安裝有多個(gè)銅電極，作為測試時(shí)的供電和測量電極，PVC給水管送入壩體中預(yù)先鉆好的鉆孔中，PVC給水管上電極通過電纜線連接至數(shù)據(jù)采集器端口，所述數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)管理平臺(tái)通訊連接。
[0005]所述的一種壩體靜水位原位自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述PVC給水管由衛(wèi)生級(jí)聚氯乙烯樹脂制成，PVC給水管有一個(gè)或多個(gè)，多個(gè)PVC給水管依次通過連接頭同軸串接加長使用。所述的一種壩體靜水位原位自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述銅電極為由銅合金焊條材料經(jīng)加工成的銅棒，每個(gè)PVC給水管上多個(gè)銅電極等間距環(huán)繞分布在PVC給水管上。
[0006]所述的一種壩體靜水位原位自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述電纜線為多芯絕緣導(dǎo)線，連接至航空插頭后與數(shù)據(jù)采集器相連。
[0007]所述的一種壩體靜水位原位自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)管理平臺(tái)通過Modern通信或無線通信方式通訊連接。
[0008]所述的一種壩體靜水位原位自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集器由電源模塊供電。
[0009]所述的一種壩體靜水位原位自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)管理平臺(tái)與遠(yuǎn)程控制裝置通訊連接。
[0010]一種壩體靜水位原位自動(dòng)監(jiān)測方法，其特征在于:將安裝有銅電極的PVC給水管送入壩體中預(yù)先鉆好的鉆孔中，當(dāng)壩體內(nèi)靜水位發(fā)生改變時(shí)，引起地質(zhì)體空間內(nèi)部的地電場分布和傳播特性產(chǎn)生變化；通過數(shù)據(jù)管理平臺(tái)向數(shù)據(jù)采集器發(fā)送指令，數(shù)據(jù)采集器接收到指令后，通過布設(shè)電極進(jìn)行電極位置處自然電位、供電狀態(tài)電極電流、測量狀態(tài)電極電位差等數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)測量結(jié)束后，數(shù)據(jù)管理平臺(tái)再次對(duì)采集器釋放指令，回收測量電極采集到的數(shù)據(jù)，接著數(shù)據(jù)管理平臺(tái)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，利用各個(gè)電極自然電位、供電電流及電阻率等多個(gè)地電信息參數(shù)，根據(jù)多次測量地電信息參數(shù)變化程度及特征，綜合確定壩體內(nèi)部靜水位的高度，數(shù)據(jù)管理平臺(tái)采集到的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送至遠(yuǎn)程控制裝置，在遠(yuǎn)程控制裝置中進(jìn)行壩體水位信息數(shù)據(jù)庫的集成。
[0011 ] 本發(fā)明公開了一種壩體靜水位原位自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)及方法，彌補(bǔ)了當(dāng)前靜水位測量儀器設(shè)備和技術(shù)的不足，數(shù)據(jù)化的自動(dòng)采集，實(shí)施了多參數(shù)地電信息綜合分析技術(shù)滿足于現(xiàn)代化動(dòng)態(tài)監(jiān)測的需求，為病險(xiǎn)水庫的防治和安全加固以及工程評(píng)價(jià)提供有效準(zhǔn)確的參數(shù)
?目息。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為:
本發(fā)明打破了傳統(tǒng)監(jiān)測手段的不足，采用了間接多參數(shù)綜合技術(shù)提高了原位水位判斷的可靠度，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)水利監(jiān)測現(xiàn)代化夯實(shí)了基礎(chǔ)，提供新的思路。
[0013]1.直流電阻率法是基于介質(zhì)導(dǎo)電性差異為判斷依據(jù)，廣泛應(yīng)用于壩體隱患查找中且取得良好的效果。把該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于壩體水位連續(xù)監(jiān)測中，改變了傳統(tǒng)單次探測的精度不足，提出了動(dòng)態(tài)監(jiān)測的新模式，同時(shí)也拓寬了電法無損探測的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0014]2.該現(xiàn)場布置系統(tǒng)采用多通道銅電極感應(yīng)外界電場的變化，靈敏度高，抗損壞能力強(qiáng)，可用于長期性連續(xù)監(jiān)測；安裝的銅電極數(shù)目和電極間距可根據(jù)目標(biāo)層的位置進(jìn)行加多加密控制，相對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備顯示出更為靈活、價(jià)格低廉、穩(wěn)定度高的優(yōu)勢；該現(xiàn)場測量裝置只需要多節(jié)PVC給水管攜帶導(dǎo)入鉆孔中，施工工藝簡單，操作便利，適合復(fù)雜惡劣環(huán)境壩體靜水位的監(jiān)測，大大提升了監(jiān)測系統(tǒng)安裝效率。
[0015]3.采用孔中地電場參數(shù)信息的改變反應(yīng)原位壩體靜水位的動(dòng)態(tài)變化，相比地面測量更貼近目標(biāo)體，避開了外界干擾，提高了縱向信息的識(shí)別精度，監(jiān)測結(jié)果更加可靠、真實(shí)。多參數(shù)優(yōu)化對(duì)比分析，參數(shù)相互之間校核、補(bǔ)充、組合，能夠有效提高判讀的準(zhǔn)確度和可靠度，成為靜水位自動(dòng)監(jiān)測發(fā)展的方向。
[0016]4.數(shù)據(jù)管理平臺(tái)利用配套的軟件可快速解析出測量出的靜水位高度值，及時(shí)準(zhǔn)確的提供詳實(shí)壩體內(nèi)部滲流信息，滿足現(xiàn)代自動(dòng)化監(jiān)測的要求；支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程遙控，實(shí)時(shí)掌控壩體的運(yùn)行態(tài)勢，為大壩的安全管理提供有效的參考依據(jù)。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參見圖1所示，一種壩體靜水位原位自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，包括有數(shù)據(jù)管理平臺(tái)5、數(shù)據(jù)采集器4、PVC給水管1，PVC給水管1上安裝有多個(gè)銅電極2，用作供電和測量電極，PVC給水管1送入壩體8中預(yù)先鉆好的鉆孔中，PVC給水管1上電極通過接插件航空插頭連接至數(shù)據(jù)采集器4，數(shù)據(jù)采集器4與數(shù)據(jù)管理平臺(tái)5通訊連接。
[0019]PVC管只是起一個(gè)支撐和固定作用。數(shù)據(jù)采集器為地電信息采集裝置，主要采集各個(gè)電極位置的自然電場、供電后的電位場數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)管理平臺(tái)與數(shù)據(jù)采集器通訊連接，數(shù)據(jù)采集后將固定格式的地電信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，為一軟件平臺(tái)，對(duì)不同時(shí)間采集數(shù)據(jù)進(jìn)行管理與分析。
[0020]PVC給水管1由衛(wèi)生級(jí)聚氯乙烯樹脂制成，PVC給水管1有一個(gè)或多個(gè)，多個(gè)PVC給水管1依次通過連接頭同軸串接加長使用。
[0021]銅電極2為由銅合金焊條材料經(jīng)加工成的銅棒，每個(gè)PVC給水管1上多個(gè)銅電極2等間距環(huán)繞分布在PVC給水管1上。
[0022]電纜線3為多芯絕緣導(dǎo)線，連接至航空插頭后與數(shù)據(jù)采集器相連。
[0023]數(shù)據(jù)采集器4與數(shù)據(jù)管理平臺(tái)5通過Modern通信