[发明专利]一种土石坝坝内渗水监测系统及其使用方法

权利要求书

1.一种土石坝坝内渗水监测系统，其特征在于，该装置包括：监测数据综合分析模块，温-湿度监测模块，内部位移监测模块和渗压监测模块组成；所述的监测数据综合分析模块用于接受存储各项监测数据，并通过数据分析，对土石坝坝内渗水状况进行预警发布，包括一个中央处理器（a1），一个外接显示屏（a2），一个线路保护罩（a3），多条数据传输线（a4）和坝体内部结构（a5）；所述的温-湿度监测模块通过光纤传感器对土石坝坝内建筑材料内部的温度、湿度状态进行监测，包括一个光信号发射器（b1），一条光纤（b2），一个耦合器件（b3），一个光信号处理器（b4）；所述的内部位移监测模块利用位移传感器测量库区边坡内部位移，通过对埋入土体的转轴的位移测量实现对土体位移的监测，包括一条数据线（c1），一个固定架（c2），一个柔性保护壳（c3），一个应力传感器（c4）和一个内壁转杆（c5）；所述的渗压监测模块根据电磁感应效应，通过测量由渗透水压作用在弹性膜片上使电磁线圈振动频率改变的频率信号实现库区边坡土体渗压监测，包括膨润土干泥球（d1），一个振弦式渗压计（d2），细砂（d3），粗砂反滤料（d4），一个仪器电缆（d5），一个热敏电阻（d6），一个渗压计外壳（d7），一个感应装置（d8）和透水石（d9）。

2.根据权利要求1所述的一种土石坝坝内渗水监测系统，其特征在于，所述的监测数据综合分析模块中，所述的中央处理器（a1）安装于线路保护罩（a3）内部，用于存储并分析各项监测数据，内置电源，其工作电压为220V，其内存为500~1000G；所述的外接显示屏（a2）用于人机交互，指导工作人员进一步处理监测数据并显示发布预警信息，内置电源，其工作电压为220V，其分辨率为1920×1080。

3.根据权利要2所述的一种土石坝坝内渗水监测系统，其特征在于，所述的线路保护罩（a3）用于隔离保护监测设备，其材质为ABS塑料，其厚度为3~7mm；所述的数据传输线（a4）用于连接监测设备与中央处理器（a1），其长度为50~200cm；所述的坝体内部结构（a5）为监测对象，并作为监测设备的安置面。

4.根据权利要求1所述的一种土石坝坝内渗水监测系统，其特征在于，所述的温-湿度监测模块中，所述的光信号发射器（b1）用于产生光信号，内置电源，其工作电压为220V；所述的光纤（b2）用于传输光信号，其材质为玻璃纤维，其长度为2~10m；所述的耦合器件（b3）实现光电信号的转化，所述的光信号处理器（b4）用于处理调制光信号，内置电源，其工作电压为220V。

5.根据权利要求1所述的一种土石坝坝内渗水监测系统，其特征在于，所述的内部位移监测模块中，所述的数据线（c1）用于连接应力传感器（c4）与数据存储器（a14），其长度为30~100cm；所述的固定架（c2）用于固定内壁转杆（c5），其材质为不锈钢，其厚度为3~7mm；所述柔性保护壳（c3）用于保护内部位移监测模块设备，与外部土体隔离，其材质为合成橡胶，其厚度为2~5mm；所述的应力传感器（c4）用于测量内壁转杆（c5）在土压力作用下产生的应力，内置电源，其工作电压为3.3~5.5V；所述的内壁转杆（c5）其材质为不锈钢，其长度为2~5cm，其厚度为3~7mm。

6.根据权利要求1所述的一种土石坝坝内渗水监测系统，其特征在于，所述的渗压监测模块中，所述的膨润土干泥球（d1）用于密封渗压计装置，所述的振弦式渗压计（d2）用于测量土体渗压，由细砂包裹，其测量范围为0~1000kPa。

7.根据权利要求6所述的一种土石坝坝内渗水监测系统，其特征在于，所述的细砂（d3）用于保持振弦式渗压计（d2）周围的饱和渗透状态，所述的粗砂反滤料（d4）用于防止细砂（d3）流失，所述的仪器电缆（d5）用于连接振弦式渗压计（d2）与数据存储器（a14），其外部绝缘材质为聚氯乙烯，其长度为30~50cm；所述的热敏电阻（d6）用于测量设备所处环境温度；所述的渗压计外壳（d7）材质为不锈钢，其厚度为2~5mm；所述的感应装置（d8）用于测量变化的电磁振动频率，其测量范围1800~3000Hz；所述的透水石（d9）用于阻挡小颗粒土壤进入感应装置（d8）内部。

8.一种利用权利要求1所述的一种土石坝坝内稳定性监测系统的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）根据土石坝坝内设计资料确定测点布设规则，在土石坝坝内监测点上下游测分别预设一组横向钻孔和纵向钻孔；

（2）将固定架（c2）安装于柔性保护壳（c3）内，通过固定架（c2）将内壁转杆（c5）安装于柔性保护壳（c3）内侧，将应力传感器（c4）安装于内壁转杆（c5）上，将装置放入预设位移监测钻孔中，通过数据线（c1）将应力传感器（c4）与中央处理器（a1）连接；

（3）依次将热敏电阻（d6）、感应装置（d8）和透水石（d9）安装于渗压计外壳（d7）内，由渗压计外壳（d7）内引出仪器电缆（d5），用于连接多个渗压监测钻孔内多个振弦式渗压计（d2）；

（4）向振弦式渗压计（d2）预设渗压监测钻孔中倒入中粗砂反滤料（d4）至一定深度，将用细砂（d3）包裹的振弦式渗压计（d2）放入钻孔，继续填入中粗砂反滤料（d4），最后在剩余孔深部分填入膨润土干泥球（d1），将留出的仪器电缆（d5）另一端连接于中央处理器（a1）；

（5）将中央处理器（a1）安装于坝体内部结构内部（a5），安装线路保护罩（a2）将由光信号处理器（b4）、振弦式渗压计（d2）及应力传感器（c4）引出的数据传输线进行封装；

（6）将光信号发射器（b1）安装于土石坝坝内一侧内部，耦合器件（b3）与光信号处理器（b4）安装于土石坝坝内另一侧内部，通过安装于廊道顶部的光纤（b2）连接光信号发射器（b1）、耦合器件（b3）以及光信号处理器（b4），通过数据传输线（a4）将光信号处理器（b4）与中央处理器（a1）相连；

（7）安装外接显示屏（a2）于线路保护罩（a3）外部，通过数据传输线（a4）连接外接显示屏（a2）与中央处理器（a1）；

（8）监测结束后，通过中央处理器（a1）进行数据分析，并自动根据各项监测数据进行风险评估分析，基于分析结果通过外接显示屏（a2）发布土石坝坝内渗水预警结果。