[发明专利]一种在役水工混凝土结构内损监测预警系统及其方法

说明书

本发明公开了一种在役水工混凝土结构内损监测预警系统及其方法，包括远程工作站、现场工作站和采集预警系统，采集预警系统和现场工作站采用无线方式通信，现场工作站和远程工作站采用有线方式或无线方式通信；采集预警系统布设于被监测水工混凝土结构体上。本发明提供的在役大体积水工混凝土结构内损在线监测预警系统，在采集预警单元与现场工作站之间采用无线供能和无线通信方式，降低了现场布设和后期运管的难度，通过在重点监测区以蜂巢状阵列方式布设声发射传感器，全面采集水工混凝土结构体在损伤过程中伴生的声发射信号，本发明可实现在役大体积水工混凝土结构内损的实时捕捉，并提供了一种损伤的快速精准定位的方法。

技术领域

本发明涉及一种在役水工混凝土结构内损监测预警系统和一种在役水工混凝土结构内损监测预警系统的在线监测预警方法，属于大体积水工混凝土结构内损的监测预警技术领域。

背景技术

我国相当数量的在役水工混凝土构筑物如大坝、水闸、提防等建成年代较早，受限于当时的技术和经济水平，其安全监测系统布设不完善。随着服役时间增长，其工作性态悄然改变，有的甚至进入“老龄”阶段。此外，近年来诸如地震、台风等极端自然事件频发，服役环境的严酷性对在役水工混凝土构筑物提出了更高的要求。目前水工领域主要采取的“点式”监测技术，已越来越不能满足当前大结构体、广监测范围、远距离传输等实际需求。构建智能监测系统，实现在役水工混凝土结构全面、高效、及时的健康监测，特别是结构内部损伤的实时动态捕捉和预警，是水工领域亟需攻克的难题。

声发射信号是材料内部局部区域受到应力集中的影响，进而快速释放并产生瞬态弹性波的现象，是材料损伤产生及演化的伴生现象。借助声发射技术，可实现结构内损演化全过程监测。然而，由于水工结构受力条件和工作环境的特殊性，在役水工混凝土结构的损伤不同于金属容器或室内快速试验，其损伤往往是突发的，发生时间也是难以预测的，大部分时间里都不会有声发射信号产生，因此需要执行长期监测，即已有的短期声发射检测设备对于实际在役水工混凝土结构的内损捕捉不再适用。

传统的声发射检测系统每个通道都包括传感器、信号调理器等诸多部件，彼此间通信和供能均通过有线方式连接。由于水工混凝土结构体型通常巨大，往往需要上百个通道。按照常规做法，每个通道均需数百米长的信号电缆，上百条线缆错综复杂，加之其他用途线缆，将导致现场布设和后期运行管理相当困难。

另外，现有声发射源定位技术要么操作复杂，对技术人员的经验有强烈依赖，要么精度不够，难以实现大体积结构内损的精确定位。目前声发射技术在水工领域的应用还停留在实验室小构件研究阶段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种在役水工混凝土结构内损监测预警系统，实现在役大体积水工混凝土结构内损的实时捕捉、损伤定位和损伤预警，为水工混凝土结构的长期实时监测和智能化管理提供支持。

为达到上述目的，本发明提供一种在役水工混凝土结构内损监测预警系统，其特征在于，包括远程工作站、现场工作站和采集预警系统，采集预警系统和现场工作站采用无线方式通信，现场工作站和远程工作站采用有线方式或无线方式通信；采集预警系统布设于被监测水工混凝土结构体上。

优先地，远程工作站包括控制处理器、第三通信模块和第二存储模块，第三通信模块电连接现场工作站，第二存储模块电连接控制处理器和第三通信模块。

优先地，现场工作站包括无线供能模块、第二通信模块、授时模块和第一存储模块，无线供能模块电连接采集预警系统，第二通信模块与采集预警系统无线通信连接，第二通信模块电连接授时模块，授时模块电连接第一存储模块，远程工作站和第二通信模块采用有线方式或无线方式通信。