[发明专利]基于水位工况识别的船闸变形自动监测系统及其测量、气象修正方法

说明书

本发明涉及一种基于水位工况识别的船闸变形自动监测系统。包括主控子系统及与该主控子系统连接的船闸超声波水位监测子系统、全站仪变形测量子系统、气象监测子系统；船闸超声波水位监测子系统包括船闸水位测管、超声波水位计、水位数字信号处理模块；全站仪变形测量子系统包括高精度全站仪、圆棱镜组、测点测墩和测站测墩；气象监测子系统包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、气象数字信号处理模块；主控子系统为主控计算机，主控计算机上运行船闸变形自动监测系统显控软件。本发明系统具有测量精度高、自动识别船闸运行工况、自动触发变形测量、自动进行气象修正、自动计算分析测量数据等特点。

技术领域

本发明涉及一种基于水位工况识别的船闸变形自动监测系统及其测量、气象修正方法。

背景技术

水口三级船闸承担着闽江永久通航任务，一次可通过2×500t级的标准船队。通航设施建成后，沟通了闽江干流与上游支流的航道，改善了福建省的内河航运条件。船闸闸墙变形监测是水口电站安全运行的一项重点工作，要求准确及时测控建筑物运行状态，为船闸建筑物安全管理工作提供科学参考依据，指导船闸正确高效稳定运行。

船闸变形监测早期采用的是人工前方边长交会测量法，即在两个基点分别架设两台全站仪同时照准监测点，进行多期观测得到监测点的位移量。该方法存在费时费力、测量频次低、测量数据不能及时验证校核、需停船配合测量、影响通航效率等不足之处。

目前，面对船闸变形自动监测的需求，国内外的相应监测手段均处于初步研究阶段，尚未有市场化、成品化的系统出现。而国内大多航运管理单位所采取的全圆观测法等测量方法，均无法满足“高效、快速、自动”的监测要求，且测量误差大，数据可信度低，严重影响了航运调度正常开展。

为此，本发明申请人于2016年开展了船闸变形自动监测技术的研究。结合超声波水位监测技术和气象修正技术，分别在水口一、二、三级船闸采用了基于水位工况识别的船闸变形自动监测方法，对三个闸室的两侧闸墙进行不同水位工况的变形自动触发监测，经显控软件数据处理和后台计算，获得船闸实时、准确的变形数据，及时发现并排除异常，为船舶通航调度管理提供科学依据，为船闸安全稳定运行保驾护航。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于水位工况识别的船闸变形自动监测系统及其测量、气象修正方法，该系统具有测量精度高、自动识别船闸运行工况、自动触发变形测量、自动进行气象修正、自动计算分析测量数据等特点。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于水位工况识别的船闸变形自动监测系统，包括船闸超声波水位监测子系统、全站仪变形测量子系统、气象监测子系统和主控子系统；

所述船闸超声波水位监测子系统包括船闸水位测管、超声波水位计、第一数字信号处理模块；所述超声波水位计固定于船闸水位测管管口，并与第一数字信号处理模块连接；所述船闸超声波水位监测子系统通过光纤电缆与所述主控子系统进行数据及命令的传输；

所述全站仪变形测量子系统包括高精度全站仪、圆棱镜组、测点测墩和测站测墩；所述高精度全站仪固定于测站测墩上并强制对中；所述全站仪变形测量子系统的圆棱镜组固定于测点测墩上并强制对中；所述全站仪变形测量子系统通过光纤电缆与所述主控子系统进行数据及命令的传输；

所述气象监测子系统包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、第二数字信号处理模块；所述温度传感器、湿度传感器、气压传感器均固定于测站测墩处墙面，并与第二数字信号处理模块连接；所述气象监测子系统通过光纤电缆与所述主控子系统进行数据及命令的传输；

所述主控子系统包括主控计算机；所述主控计算机上运行船闸变形自动监测系统显控软件；