申请/专利权人：河海大学;南京滏扬海川信息技术有限公司

申请日：2019-09-03

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN110491099B

主分类号：G08B21/18

分类号：G08B21/18;G08C17/02;G01D21/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2019.12.17#实质审查的生效;2019.11.22#公开

摘要：本发明涉及一种适用于水力冲刷过程的智能监测与预警系统及其操作方法，系统包括可用于测量冲刷深度、水流浊度及水流流速数据信息的冲刷粒子模块；用于接收、筛选以及处理冲刷粒子反馈数据的基站实时监测模块；用于监测水力冲刷过程以及进行预警发布的无线远程监控模块；本发明可以在发生洪水等水力冲刷灾害时实时监控重点河段河床和江堤桥梁等水工建筑物基础的冲刷过程，及时发出预警，保证附近居民的生命和财产安全。

主权项：1.一种适用于水力冲刷过程的智能监测与预警系统，其特征在于：包括冲刷粒子模块，冲刷粒子模块在受外力作用产生倒转或者翻滚后内部结构实现电连通，可用于测量冲刷深度、水流浊度及水流流速数据信息；基站实时监测模块，其用于接收、筛选以及处理冲刷粒子反馈数据；无线远程监控模块，其用于监测水力冲刷过程以及进行预警发布；前述的冲刷粒子模块包括若干冲刷粒子，若干冲刷粒子两两之间留有距离，埋设在待监测区域的河床或海床土层中；基站实时监测模块设置在靠近待监测区域的陆域上，其内安装无线串口监测模块、数据信息分析处理器以及无线信号发送器，以无线信号接收基站作为载体，利用无线信号接收基站搭载的数据信息分析处理器对由冲刷粒子模块处获取的反馈数据进行筛选分析，最终通过无线信号发送器发送至无线远程监控模块处；无线远程监控模块设置在监控中心，对基站实时监测模块筛选分析后的数据进行实时监控，根据冲刷深度、水流流速和浊度变化判断是否发布冲刷超限预警信息；冲刷粒子包括外壳，外壳包括相对且平行设置的两个平台，两个平台之间通过连接面顺滑连接，同时连接面向外膨大，使外壳呈球台状的封闭结构；冲刷粒子的封闭结构内分为第一部分和第二部分，第一部分内安装数据传输模块、传感器模块及主控芯片，所述数据传输模块、传感器模块与主控芯片通过信号线连接，且传感器模块贴合安装在封闭结构第一部分的顶部；在封闭结构的第二部分内设置引导通道、电源和机械开关，所述机械开关包括U型槽、联通铁球、铁芯和线圈，U型槽的侧壁为金属侧壁，其封闭端为绝缘底壁，U型槽位于引导通道的终端，在引导通道的起始端放置联通铁球，U型槽的开口端朝向联通铁球，同时U型槽的封闭端安装铁芯，在引导通道的两侧壁上分别安装电源，铁芯上套设线圈，且线圈两端分别连接位于引导通道同一侧的电源和U型槽侧壁，引导通道另一侧的U型槽侧壁与电源采用导电线串联；封闭结构内的数据传输模块、传感器模块、主控芯片采用并联方式与电源相连接形成工作电路；在第二部分底部外侧设置外附磁铁，联通铁球被吸附固设在引导通道的起始端，避免在运输和安装阶段联通铁球产生移位、闭合机械开关；移走外附磁铁，此时冲刷粒子的重心位于第一部分，且平均密度小于水的密度，当冲刷粒子产生倒转或者翻滚时，联通铁球将落入U型槽内，使机械开关闭合，此时数据传输模块、传感器模块、主控芯片形成电连通，且机械开关的铁芯和线圈形成电磁铁将联通铁球吸附在U型槽内，保证工作电路持续联通；在无线串口监测模块内置监测芯片，数据信息分析处理器内置分析处理芯片，同时数据信息分析处理器通过两组异步串口同时处理冲刷粒子的反馈数据；无线远程监控模块内置实时数据可视化模块和预警识别模块，两者均将信息反馈至数据显示屏上进行实时公布。

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