大坝安全监测系统的制作方法

本实用新型涉及一种监测系统，具体涉及一种大坝安全监测系统。

背景技术：

大坝安全监测是通过仪器观测和巡视检查对水利水电工程主体结构、地基基础、两岸边坡、相关设施以及周围环境所作的测量及观察。其中，大坝位移监测是规范所规定的必须日常工作，主要包括对坝体的水平、垂向位移的监测，大坝的位移监测是直接关系到大坝安全性的不可缺少的重要参数，目前，大坝安全监测系统已数字化监测，设置有数据采集子系统、数据传输子系统、数据处理子系统及数据显示子系统，利用数据传输子系统将数据采集子系统所采集的数据传输至数据处理子系统进行处理，然后利用数据显示子系统现实处理后的数据，监测方便。

但是，现有的大坝安全监测系统中，水平位移监测的装置和竖直位移监测装置是分开的，需要分别施工安装，且现有水平监测装置需要在大坝底部埋设水平监测管道，参见图1，该水平监测管道的管道很长，需要贯穿整个坝体，施工过程复杂，成本很高。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型的目的在于提供优化现有大坝安全监测系统，以降低大坝监测系统的施工难度，降低施工成本。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种大坝安全监测系统，包括数据采集子系统、数据传输子系统、数据处理子系统及数据显示子系统，该数据传输子系统将数据采集子系统所采集的数据传输至数据处理子系统进行处理，该数据显示子系统用于显示处理后的数据，该数据采集子系统包括位移监测装置，大坝背坡面上设有用于安装该位移监测装置的监测孔，该位移监测装置包括安装在该监测孔内的混凝土套管、位于该混凝土套管内的钢管混凝土桩及设置在混凝土套管顶端的孔盖，所述混凝土套管通过混凝土灌浆一体设置在坝体上，所述钢管混凝土桩通过混凝土灌浆一体设置在基岩上，所述钢管混凝土桩上安装有测距仪，其特征在于：所述测距仪包括：

垂向位移测距仪，设置在钢管混凝土桩顶部，用于测量钢管混凝土桩顶部各处与孔盖底面之间的距离变化；

铅垂绳索，圆周均布在混凝土套管和钢管混凝土桩之间的空间内，所述钢管混凝土桩顶部圆周均布有若干支耳，每个支耳向混凝土套管内壁所在方向延伸，所述铅垂绳索一端固定在该支耳上，另一端悬置于混凝土套管和钢管混凝土桩之间；

水平双向位移测距仪，固定在铅垂绳索上随铅垂绳索悬置于混凝土套管和钢管混凝土桩之间，所述水平双向位移测距仪用于同时监测该水平双向位移测距仪至混凝土套管内壁的水平距离及该水平双向位移测距仪至钢管混凝土桩外壁的水平距离，每根铅垂绳索至少设置有两个水平双向位移测距仪。

可选的，所述数据采集子系统还包括设置在孔盖顶部设有用于监测钢管混凝土桩顶面水平偏移角度的数字水平仪。

可选的，铅垂绳索悬置的一端上设有配重块。

可选的，所述位移监测装置还包括用于使混凝土套管内保持恒温状态的热交换器、用于向该热交换器提供能量的太阳能供电装置、设置在混凝土套管内的温度传感器，所述温度传感器与热交换器相连，使得热交换器输出的气体温度根据温度传感器的测量数据进行调节；

所述热交换器设有输出气体的出气口和回收气体的回气口，所述混凝土钢管上设有用于将该出气口排出的气体送入混凝土钢管内部的进气口，所述孔盖上设有用于将混凝土钢管内部气体送至回气口的排气口；

所述混凝土套管外壁包裹有第一隔热层，所述孔盖顶面设有第二隔热层，混凝土套管底端设有用于封闭该混凝土套管底端的软质隔热层，所述软质隔热层设有与钢管混凝土桩外径匹配的内孔，钢管混凝土桩穿过该内孔，使得混凝土套管和钢管混凝土桩之间形成隔热区域。

可选的，所述进气口包括设置在混凝土套管顶面的初始入口、紧邻混凝土套管底端的末端入口及用于连通初始入口和末端入口的中间段。

可选的，所述第一隔热层、第二隔热层及软质隔热层均为纳基隔热软毡。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的大坝安全监测系统，将垂向位移监测和水平位移监测进行了集成，无需埋设水平监测管道就能实现水平位移监测，降低了施工难度，节约了施工成本。

附图说明

图1为现有大坝安全监测系统中水平位移监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为图2的局部放大视图。

其中，1－大坝、2－混凝土套管、3－钢管混凝土桩、4－孔盖、5－支耳、6－铅垂绳索、7－配重块、8－垂向位移测距仪、9－水平双向位移测距仪、10－热交换器、11－温度传感器、12－太阳能供电装置、13－第一隔热层、14－第二隔热层、15－软质隔热层、16－初始入口、17－末端入口、18－中间段、19－基岩。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本实用新型所述的大坝安全监测系统的实施例。

本实施例的一种大坝安全监测系统，包括数据采集子系统、数据传输子系统、数据处理子系统及数据显示子系统，该数据传输子系统将数据采集子系统所采集的数据传输至数据处理子系统进行处理，该数据显示子系统用于显示处理后的数据，该数据采集子系统包括位移监测装置，大坝1背坡面上设有用于安装该位移监测装置的监测孔，该位移监测装置包括安装在该监测孔内的混凝土套管2、位于该混凝土套管2内的钢管混凝土桩3及设置在混凝土套管2顶端的孔盖4，所述混凝土套管2通过混凝土灌浆一体设置在坝体上，所述钢管混凝土桩3通过混凝土灌浆一体设置在基岩19上，所述钢管混凝土桩3上安装有测距仪，其特征在于：所述测距仪包括：

垂向位移测距仪8，设置在钢管混凝土桩3顶部，用于测量钢管混凝土桩3顶部各处与孔盖4底面之间的距离变化；

铅垂绳索6，圆周均布在混凝土套管2和钢管混凝土桩3之间的空间内，所述钢管混凝土桩3顶部圆周均布有若干支耳5，每个支耳5向混凝土套管2内壁所在方向延伸，所述铅垂绳索6一端固定在该支耳5上，另一端悬置于混凝土套管2和钢管混凝土桩3之间；

水平双向位移测距仪9，固定在铅垂绳索6上随铅垂绳索6悬置于混凝土套管2和钢管混凝土桩3之间，所述水平双向位移测距仪9用于同时监测该水平双向位移测距仪9至混凝土套管2内壁的水平距离B1及该水平双向位移测距仪9至钢管混凝土桩3外壁的水平距离B2，每根铅垂绳索6至少设置有两个水平双向位移测距仪9。

监测时，由于基岩19通常不会发生位移，垂向位移测距仪8可测得混凝土套管2相对钢管混凝土桩3的垂向位移，也就是坝体相对基岩19的垂直位移；而将水平双向位移测距仪9设置在铅垂绳索6上，能够使得该水平双向位移测距仪9处于悬置状态，在该水平双向位移测距仪9的重力作用下，铅垂绳索6长期处于绝对竖直状态，该水平双向位移测距仪9能够实时监测到该水平双向位移测距仪9与混凝土套管2内壁的距离B1，也可实时监测到其与钢管混凝土桩3外壁的距离B2，通常情况下，只监测B1的变化状况就能推算出坝体的水平位移，即B1的变化差值就是坝体局部的水平位移，本实施例中设置的双向位移测距仪还可监测钢管混凝土桩3的状态，通过监测B2的数值，监测该钢管混凝土桩3的状况，若B2数值发生变化，则表示钢管混凝土桩3相对基岩19发生了偏移或是基岩19发生了偏移，水平位移需要结合B2重新推算，能够时刻监测基岩19的状况(是否发生沉降等)；另外，坝体实际的移动方向并不一定，在三维视角上，不同的水平上读取的数值可能不同，且同一水平面上，不同角度读取的数值均可能不同，本实施例中采用圆周均布水平双向位移测距仪9并在每根铅垂绳索6至少设置有两个水平双向位移测距仪9的方式，可通过数据推算得到坝体的三维偏移状态，所测得的数据更为全面准确；且还可监测钢管混凝土桩3的三维偏移状态。

需要注意的时，实际实施过程中，安装水平双向位移测距仪9之后，需待其处于静止的悬置状态之后才可投入使用读取数据，才能够保证数据的准确性；另外，上述垂向位移测距仪8和水平双向位移测距仪9均采用数字式的，便于远程监测，而该水平双向位移测距仪9可利用现有的水平单向位移测距仪对称组合而成，也可采用其他方式。

本实施例的大坝安全监测系统，将垂向位移监测和水平位移监测进行了集成，无需埋设水平监测管道就能实现水平位移监测，降低了施工难度，节约了施工成本，且本实例的大坝安全监测系统测量数据更全面更准确。

在一个可选的实施例中，所述数据采集子系统还包括设置在孔盖4顶部设有用于监测钢管混凝土桩3顶面水平偏移角度的数字水平仪，进一步监测钢管混凝土桩3的状态，得到其三维偏移角度。

在一个可选的实施例中，铅垂绳索6悬置的一端上设有配重块7，使得该铅垂绳索6更易处于静止状态，不易发生扭转摆动等想象，也就使得水平双向位移测距仪9更易处于静止状态，测量数据更为准确可靠。

在一个可选的实施例中，所述位移监测装置还包括用于使混凝土套管2内保持恒温状态的热交换器10、用于向该热交换器10提供能量的太阳能供电装置12、设置在混凝土套管2内的温度传感器11，所述温度传感器11与热交换器10相连，使得热交换器10输出的气体温度根据温度传感器11的测量数据进行调节；

所述热交换器10设有输出气体的出气口和回收气体的回气口，所述混凝土钢管上设有用于将该出气口排出的气体送入混凝土钢管内部的进气口，所述孔盖4上设有用于将混凝土钢管内部气体送至回气口的排气口；

所述混凝土套管外壁包裹有第一隔热层13，所述孔盖4顶面设有第二隔热层14，混凝土套管2底端设有用于封闭该混凝土套管2底端的软质隔热层15，所述软质隔热层15设有与钢管混凝土桩3外径匹配的内孔，钢管混凝土桩3穿过该内孔，使得混凝土套管2和钢管混凝土桩3之间形成隔热区域。

此时，混凝土套管2内部温度恒定，垂向位移测距仪8、水平双向位移测距仪9等仪器能够在恒温状态下测量数据，避免因温度变化导致的数据失真状况，使得测量数据更为准确，且混凝土套管2内部利用各种隔热层形成隔热区域，使得混凝土套管2内更易保持温度恒定，只需利用太阳能供电装置12就完全能够提供热交换器10所需的能量，而无需额外供电，更为节能。

在一个可选的实施例中，所述进气口包括设置在混凝土套管2顶面的初始入口16、紧邻混凝土套管2底端的末端入口17及用于连通初始入口16和末端入口17的中间段18。

在一个可选的实施例中，所述第一隔热层13、第二隔热层14及软质隔热层15均为纳基隔热软毡，隔热效果较好。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。