[发明专利]输水暗涵、堤防及边坡水体渗透的电法监测预警系统

说明书

本发明实施例提供的一种输水暗涵、堤防及边坡水体渗透的电法监测预警系统，监控中心与布设于监测线上的数据采集系统相连，监控中心依据监测线的有关信息规划数据采集系统区段、子区及其最小采集区，数据采集系统实现区段、子区自动划分，各子区以其最小采集区为单位同时采集、并以一定的步距向前推进直至完成一期监测数据，依此往返进而实现数据采集系统的多期数据采集；监控中心接收数据采集系统数据进行电阻率成像，并依据电阻率时间推移变化特征，达到对水体渗透的监测预警目的。该发明对复杂环境地下输水暗涵、堤防及高边坡不同深度水体渗透问题的长距离、远程、无人值守、高效监测和实时预警给出了完整的解决方案。

技术领域

本发明涉及地球物理、水工程监测技术领域，尤其涉及一种输水暗涵、堤防及边坡水体渗透的电法监测预警系统。

背景技术

在水工程中，有许多原因都会导致水工程渠堤、堤防、地下箱涵、PCCP管涵、倒虹吸、库区边坡等存在水体渗透等安全隐患，如不及时发现水体渗透并进行处理，将进一步发展为渗漏、坍塌、滑坡等险情。地球物理的直流电法是发现水体渗透的有效方法，这是因为岩土体有水渗透时，其电阻率会降低，利用这一基本规律，在水工程及边坡重点部位布置固定、长期的直流电法探测线(或面)，监测岩土体的电阻率变化就能及时发现其水体渗透，达到预警目的。

然而，目前的直流电法探测技术与装备还不能适应对水工程中地下输水暗涵、堤防及边坡水体渗透进行监测预警的要求。其一，目前在水工程应用的直流电法探测技术是一次性静态模式，仅靠一次性探测不能完全确定水体是否渗透；其二，目前的直流电法探测装备布设灵活性差、电极少、探测长度短，需人工现场作业，也不能在野外长期、固定观测，即便能固定、电极也够，目前的装备针对几十公里的长线路探测要完成一次数据采集，耗时长、效率低；其三，长期监测的直流电法大数据缺乏相应的数据分析、预警软件平台；最后监测对象的一些部位环境条件差，对监测技术与装备的容错性有较高的要求。

发明内容

本发明实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的输水暗涵、堤防及边坡水体渗透的电法监测预警系统。

本发明实施例提供了一种输水暗涵、堤防及边坡水体渗透的电法监测预警系统，包括：监控中心和数据采集系统；其中，

所述监控中心包括直流电源和监控系统；

所述数据采集系统包括多个数据采集单元，所述数据采集单元包括一个数据采集器和两根接地电极阵列，且相邻的两个数据采集单元共用一根接地电极阵列；

所述数据采集器包含电极转换模块、三选一开关模块和两个四芯电缆接口及选断开关模块，所述电极转换模块包括电极选断开关阵列和两个多芯电缆接口；所述两根接地电极阵列通过所述两个多芯电缆接口分别与所述电极选断开关阵列连接，所述两个四芯电缆接口及选断开关模块经所述三选一开关模块与所述电极选断开关阵列连接；所述多个数据采集单元中的多个数据采集器通过数据通信线并联，所述数据通信线的一端与所述监控系统连接，或者所述多个数据采集单元中的多个数据采集器通过4G/5G网络并联；所述多个数据采集器中相邻的两个数据采集器通过一根四芯电缆连接，所述四芯电缆的两端分别连接于所述相邻的两个数据采集器的一个四芯电缆接口及选断开关模块；所述多个数据采集器通过供电线并联，所述供电线一端与所述直流电源连接；

所述直流电源用于为所述数据采集系统供电；所述监控系统用于向所述数据采集系统发送数据采集规划参数；

所述数据采集系统用于根据所述数据采集规划参数，将所述数据采集系统划分为多个区段，将每个区段划分为多个子区，在每个区段内确定最小采集区，每个区段的各子区的长度至少为每个区段所述最小采集区长度的10倍，所述多个子区内以所述最小采集区为单位按高密度电法原理同时采集，并按不大于所述最小采集区长度的二分之一的步距向前同时推进直至完成所述数据采集系统所有区段的数据采集，以此循环进行所述数据采集系统多期数据采集，所述数据采集系统以每个区段所述最小采集区为单位将采集得到的多期电流和电压数据发送至所述监控系统；