一种水库安全在线自动监测系统的制作方法

文档序号:12117248阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种水库安全在线自动监测系统,其特征是,包括坝体渗流监测装置、水位监测装置、坝体深陷及平移监测装置、无线通信网络和后台管理系统,所述的坝体渗流监测装置、水位监测装置和坝体深陷及平移监测装置分别接入无线通信网络与后台管理系统相连,并将现场监测数据发送给后台管理系统,所述后台管理系统根据坝体渗流监测装置、水位监测装置和坝体深陷及平移监测装置的现场监测数据进行预警判断,如果监测数据达到设定值则向发出预警信息。

2.根据权利要求1所述的一种水库安全在线自动监测系统,其特征是,所述坝体渗流监测装置包括测压管、水位测量装置和数据采集终端,所述测压管包括若干个在水利工程中预先设置、用于对坝体进行监测用的测压管,所述水位测量装置设置在测压管内用以测量测压管内的水位,所述数据采集终端用以采集水位测量装置测量的水位数据并通过无线通信网络发送给后台管理系统,所述后台管理系统根据水位数据信息定性分析测压管水位的变化过程、位势过程,以及水库坝体渗漏量变化过程,并结合外界温度、气候情况对水库坝体进行安全警示;所述水位测量装置包括水位轮、测缆、浮子、卷扬轮、齿轮组、蜗杆、牙轮、字轮组和恒转矩电机,所述测缆缠绕于卷扬轮工作圆周的凹槽中,其引出端绕经水位轮的工作圆周后与位于水位轮下方的浮子相连接,所述卷扬轮与水位轮在同一垂直面上工作,所述恒转矩电机的输出轴与卷扬轮的驱动轮啮合连接,水位轮与齿轮组中相同周长的齿轮共轴,所述齿轮组与蜗杆啮合,蜗杆轴与牙轮轴连接,牙轮分别与字轮组中对应的字轮啮合;所述浮子随测压管内水位的变化而上下浮动,所述的水位轮、卷扬轮、齿轮组、蜗杆、牙轮、字轮组和恒转矩电机设置在测压管内上端,所述字轮组中每个字轮圆周表面指代0~9的十个弧段上分别设置有对应数值0~9的二维码标识。

3.根据权利要求2所述的一种水库安全在线自动监测系统,所述水位测量装置还包括STM8L151单片机、电源控制电路、电机驱动电路和GPRS模块,所述STM8L151单片机分别与电源控制电路、电机驱动电路和GPRS模块相连,所述电源控制电路与数据采集终端相连,所述电机驱动电路与恒转矩电机的控制端相连,所述GPRS模块与后台管理系统相连。

4.根据权利要求3所述的一种水库安全在线自动监测系统,其特征是,所述数据采集终端包括摄像头、补光灯、STM32F407单片机、存储器和电源模块,所述摄像头正对字轮组设置,所述补光灯设置在摄像头附近且光线射向字轮组,所述STM32F407单片机分别与摄像头、补光灯、存储器和STM8L151单片机相连,所述电源模块分别与电源控制电路、摄像头和STM32F407单片机电连接。

5.根据权利要求4所述的一种水库安全在线自动监测系统,其特征是,所述二维码标识包括依次设置的数值上半部识别区、上半部间隔区、数值下半部识别区和下半部间隔区;所述数值上半部识别区和数值下半部识别区均包括二进制表示的定位信息、位数信息、数值半部位置信息和数值信息;每一个数值0~9的二维码标识所包含的数值上半部识别区和数值下半部识别区的位数信息和数值信息是相同的;所述定位信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区的左上角三组信息和右下角三组信息,所述位数信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区右上角的三组信息,所述数值半部位置信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区中心位置的一组信息,所述数值信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区左下角的四组信息10、根据权利要求9所述的一种水库坝体渗流安全在线自动监测系统,其特征是,;所述的定位信息、位数信息、数值半部位置信息和数值信息中的每组信息为NXN点阵,N为大于等于3的正整数。

6.根据权利要求1所述的一种水库安全在线自动监测系统,其特征是,所述水位监测装置包括水位尺和水位检测装置,所述水位尺设置在水库中,所述水位检测装置设置在水库坝体上用以采集水库水位数据;所述水位尺包括带刻度的标尺,标尺设置在底座上,在标尺上设置有沿标尺随水位升降而上下移动的浮标,所述浮标朝向水位检测装置的一侧面上设置有反光条,所述标尺的上端设置有球状防脱帽。

7.根据权利要求6所述的一种水库安全在线自动监测系统,其特征是,所述水位检测装置包括壳体以及设置在壳体内的摄像头、补光灯、STM32F407单片机、存储器、雨量传感器、25M有源晶振、STM8L151单片机、太阳能电池板、充电控制电路、锂电池、开关控制电路、稳压电路和GPRS模块,所述STM32F407单片机分别与摄像头、补光灯、存储器、25M有源晶振、STM8L151单片机和稳压电路连接,所述充电控制电路分别与太阳能电池板和锂电池电连接,所述锂电池分别与STM8L151单片机和开关控制电路连接,所述开关控制电路的控制端与STM8L151单片机连接,所述稳压电路分别与STM32F407单片机和摄像头连接,所述GPRS模块与STM8L151单片机连接;在壳体朝向水位尺的侧面上设置有通孔,所述摄像头正对通孔设置,在壳体通孔处的内侧壁上设置有通孔开关机构,用以遮挡通孔。

8.根据权利要求7所述的一种水库安全在线自动监测系统,其特征是,所述通孔开关机构包括固定在壳体内侧壁上的支架板,在支架板一端设置有与通孔相应大小的通光孔,支架板另一端设置有水平的轨道孔,轨道孔与通光孔联通,在支架板靠近壳体侧壁一侧设置有滑槽,在滑槽内设置有左右移动的遮挡板,所述遮挡板背面设置有在轨道孔左右移动的齿条,所述齿条与设置在旋转轴上的齿轮啮合,所述旋转轴的上端与固定在支架板上的步进电机的输出轴连接,旋转轴的下端设置在固定在支架板上的轴承座内,在支架板左右两端对应齿条移动行程的位置分别设置有一个限位开关;所述支架板上还设置有拉式电磁铁,当遮挡板遮挡通光孔和通孔时拉式电磁铁的挡头下落在齿条远离通光孔的一端;所述限位开关的输出端与STM32F407单片机连接,所述步进电机的控制端通过驱动电路与STM32F407单片机连接,所述拉式电磁铁的控制端与STM32F407单片机连接。

9.根据权利要求1所述的一种水库安全在线自动监测系统,其特征是,所述坝体深陷及平移监测装置包括包括基准点检测器和集中管理器,所述集中管理器设置在坝体的一端,在以集中管理器为端点的射线上设置若干个等间距的基准点,并在每个基准点处分别设置一个基准点检测器;

所述基准点检测器包括检测器壳体、图像检测装置、通孔开关机构和检测控制器,所述检测器壳体对应的两侧面分别设置有通孔,所述图像检测装置设置在检测器壳体内两个通孔之间,在检测器壳体通孔处的内侧壁上设置有通孔开关机构,所述检测控制器设置在检测器壳体内,所述检测控制器分别与图像检测装置和通孔开关机构相连;所述通孔开关机构包括固定在检测器壳体内侧壁上的支架板,在支架板一端设置有与通孔相应大小的通光孔,支架板另一端设置有水平的轨道孔,轨道孔与通光孔联通,在支架板靠近检测器壳体侧壁一侧设置有滑槽,在滑槽内设置有左右移动的遮挡板,所述遮挡板背面设置有在轨道孔左右移动的齿条,所述齿条与设置在旋转轴上的齿轮啮合,所述旋转轴的上端与固定在支架板上的步进电机的输出轴连接,旋转轴的下端设置在固定在支架板上的轴承座内,在支架板左右两端对应齿条移动行程的位置分别设置有一个限位开关;所述支架板上还设置有拉式电磁铁,当遮挡板遮挡通光孔和通孔时拉式电磁铁的挡头下落在齿条远离通光孔的一端;所述限位开关的输出端与检测控制器连接,所述步进电机的控制端与检测控制器连接,所述拉式电磁铁的控制端与检测控制器连接;

所述集中管理器包括管理器壳体、管理控制器、激光发射器和激光通孔开关机构,所述管理器壳体一侧面设置有激光通孔,所述激光发射器设置在管理器壳体内对应激光通孔的位置,在检管理器壳体激光通孔处的内侧壁上设置有激光通孔开关机构,所述管理控制器分别与激光发射器和激光通孔挡板机构相连;所述激光通孔开关机构包括固定在管理器壳体内侧壁上的支架板,在支架板一端设置有与激光通孔相应大小的通光孔,支架板另一端设置有水平的轨道孔,轨道孔与通光孔联通,在支架板靠近管理器壳体侧壁一侧设置有滑槽,在滑槽内设置有左右移动的遮挡板,所述遮挡板背面设置有在轨道孔左右移动的齿条,所述齿条与设置在旋转轴上的齿轮啮合,所述旋转轴的上端与固定在支架板上的步进电机的输出轴连接,旋转轴的下端设置在固定在支架板上的轴承座内,在支架板左右两端对应齿条移动行程的位置分别设置有一个限位开关;所述支架板上还设置有拉式电磁铁,当遮挡板遮挡通光孔和激光通孔时拉式电磁铁的挡头下落在齿条远离通光孔的一端;所述限位开关的输出端与管理控制器连接,所述步进电机的控制端与管理控制器连接,所述拉式电磁铁的控制端与管理控制器连接。

10.根据权利要求9所述的一种水库安全在线自动监测系统,其特征是,所述图像检测装置包括摄像箱体、反光钢条和摄像装置,所述摄像箱体上设置有对应检测器壳体上通孔的圆孔,所述的圆孔、通孔和透光孔的大小相同且它们的中心线在一条直线上;所述反光钢条竖直设置在摄像箱体内且与圆孔的中心线垂直;所述摄像装置设置在述摄像箱体内且与检测控制器连接;

所述检测控制器包括STM8L151单片机、图像检测电源控制电路、无线模块、无线模块电源控制电路、振动传感器、驱动电路和电源模块,所述STM8L151单片机通过UART通讯电路电路与图像检测装置连接,所述图像检测电源控制电路分别与STM8L151单片机和图像检测装置连接,所述无线模块与STM8L151单片机连接,所述无线模块电源控制电路分别与STM8L151单片机、无线模块和电源模块连接,所述振动传感器设置在检测器壳体且与STM8L151单片机连接,所述电源模块与STM8L151单片机连接;

所述管理控制器包括STM32F107单片机以及分别与STM32F107单片机连接的电源模块、GPRS模块、RS485电路、时钟电路、无线射频芯片、存储器、限位开关输入隔离电路、步进电机驱动电路、电磁铁控制电路和激光发射器电源控制电路;所述限位开关输入隔离电路与限位开关的输出端连接;所述步进电机驱动电路与步进电机的控制端连接,所述电磁铁控制电路与拉式电磁铁的控制端连接。

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