用于被动式监测土体冲刷的单元件及土体冲刷监测装置的制作方法

本申请涉及土体冲刷监测领域，尤其是涉及用于被动式监测土体冲刷的单元件及土体冲刷监测装置。

背景技术：

土层冲刷监测技术可运用的领域甚广，无论是河道、堤防、桥墩还是地埋管道，均可通过土层冲刷监测技术获知当前的结构稳定状况。

相关技术中，有多种用于监测土层冲刷情况的方法，比如：实地测量法，通过标尺或者声波等形式定期或不定期对同一地点的土层高度进行测量，从而获知土层冲刷情况的基础数据；浮体（单元件）监测法，通过在土层内埋设多个沿竖直方向间隔排布的浮体（单元件），浮体上安装有压力检测模块和用于给压力检测模块供电的供电模块，当土层上表面被冲刷至其中一个浮体处时，该浮体倘若位于水中则上浮至水面，该浮体上的压力检测模块检测到外界压力值小于预设值，则发送带有身份信息的信号，由基站等设备接受信号并反馈到服务端，随着土层上表面不断下降，不同埋设深度的浮体也不断上浮并发送信号，最终通过上述方法可获知土层冲刷情况的基础数据。

针对于上述第二种浮体监测法，供电模块需要主动持续供电，以在土层上表面被冲刷至该浮体处时，保证该浮体能正常发出信号；但具体何时能冲刷至该浮体处，存在不确定性，尤其是当冲刷强度不高、土层上表面下降速度较慢时，供电模块的电量可能不足够维持其正常发送信号，最终导致运行稳定性较差。

技术实现要素：

为了提高运行稳定性，本申请提供用于被动式监测土体冲刷的单元件及土体冲刷监测装置。

第一方面，本申请提供用于被动式监测土体冲刷的单元件，采用如下的技术方案：

用于被动式监测土体冲刷的单元件，包括浮体部和微波电子标签部，微波电子标签部安装于浮体部内或浮体部的外壁上。

通过采用上述技术方案，大致的运行原理为，当土体上表面被冲刷至该单元件处时，该单元件上浮至水面并可接受到读写器通过天线发出的超高频电磁波，单元件上的微波电子标签部产生感应电流并被激活；于是微波电子标签部将其存储的身份信息通过内部天线发送出来；读写器的天线接收到来自微波电子标签部的载波信号，将其传送给读写器；读写器对接收到的信号进行解调与解码处理，并将处理后的数据发送给上位机；上位机在获得数据后，操作者可知晓该单元件已经被冲刷出来了，进而根据之前记录的该单元件的埋设深度，知晓该位置的土体已经被冲刷至何种程度了；

本方案中的微波电子标签部可选用无源电子标签或半无源电子标签，存在无耗电量或耗电量极少的优点，因此，本申请的单元件可在土体内待很久并在上浮至水面后仍可发挥作用，本申请具有延长土体冲刷监测时间、并提高运行稳定性的效果。

优选的，所述浮体部上设有配重体且微波电子标签部远离配重体设置。

通过采用上述技术方案，配重体可使单元件在上浮至水面后保持微波电子标签部朝上，从而更利于微波电子标签部被读写器的天线发出的电磁波激活的概率，进而更为及时、准确的知晓土体冲刷情况。

优选的，所述微波电子标签部安装于浮体部的外壁上，且浮体部的外壁上安装有保护罩，微波电子标签部位于保护罩内。

通过采用上述技术方案，当微波电子标签部安装在浮体部外壁上时，可能会存在外界杂物刮伤微波电子标签部的情况，以及存在外界杂物遮挡微波电子标签部并导致微波电子标签部不易被激活的去情况；而保护罩可起到保护微波电子标签部的作用，提高微波电子标签部被激活的概率。

优选的，所述浮体部包括外壳和端盖，外壳一端开口设置且端盖可拆卸连接于外壳的开口处，微波电子标签部安装于浮体部内。

通过采用上述技术方案，通过将微波电子标签部安装于浮体部内，可起到保护微波电子标签部的作用。

第二方面，本申请还提供了土体冲刷监测装置，采用如下的技术方案：

土体冲刷监测装置，包括至少一组用于埋设到土体内的单元组件，每组所述单元组件包括至少一个用于被动式监测土体冲刷的单元件；还包括设于单元组件周围的信号收发组件，信号收发组件包括机架、安装于机架的读写器和连接于读写器的天线。

通过采用上述技术方案，在土体上表面被冲刷至某个单元件处时，该单元件将上浮，其微波电子标签部进入读写器的天线的辐射范围，并被激活，于是微波电子标签部将其存储的身份信息通过内部天线发送出来；读写器的天线接收到来自微波电子标签部的载波信号，将其传送给读写器；由读写器进行解调与解码处理，并将处理后的数据发送给上位机；上位机在获得数据后，操作者可知晓哪个单元件已经被冲刷出来了，进而根据之前记录的该单元件的埋设深度，知晓该位置的土体已经被冲刷至何种程度了。

本方案中的微波电子标签部可选用无源电子标签或半无源电子标签，存在无耗电量或耗电量极少的优点，因此，本申请的单元件可在土体内待很久并在上浮至水面后仍可发挥作用，本申请具有延长土体冲刷监测时间、并提高运行稳定性的效果。

优选的，所述信号收发组件设于单元组件沿冲刷方向的下游位置。

通过采用上述技术方案，由于单元件在上浮过程中，还会被往后冲刷一定距离，则通过上述设置，可使上浮后的单元件更容易落入读写器的天线的辐射范围内，最终更为及时、准确的知晓土体冲刷情况。

优选的，所述信号收发组件设有多个。

通过采用上述技术方案，由于可能存在单元件上浮过慢而导致错过首个信号收发组件的辐射范围的情况，因此通过上述设置，可提高该单元件被发现的概率，即提高监测容错率。

优选的，还包括用于埋设在单元组件下方的牵拉组件，每组牵拉组件对应于一组单元组件；牵拉组件包括至少一条牵拉件和定位件，且牵拉件的数量等于对应单元组件内的单元件的数量，每条牵拉件对应一个单元件，牵拉件的两端分别连接于定位件和对应的单元件。

通过采用上述技术方案，当单元件上浮至水面后，牵拉组件可限制单元件漂远，从而给该单元件的微波电子标签部充足的时间完成激活并完成身份信息的发送；还有利于回收该单元件。

附图说明

图1是本申请实施例一的用于被动式监测土体冲刷的单元件截面结构示意图；

图2是本申请实施例一的土体冲刷监测装置示意图；

图3是本申请实施例二的用于被动式监测土体冲刷的单元件截面结构示意图；

图4是本申请实施例三的用于被动式监测土体冲刷的单元件截面结构示意图。

附图标记说明：1、单元件；11、浮体部；111、外壳；112、端盖；12、微波电子标签部；13、空腔；14、配重体；2、保护罩；3、信号收发组件；31、机架；32、读写器；33、天线；4、牵拉组件；41、定位件；42、牵拉件；5、土体；6、河床。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开了用于被动式监测土体冲刷的单元件。

实施例1：

参照图1，用于被动式监测土体冲刷的单元件包括：浮体部11和微波电子标签部12，浮体部11内设有密封的空腔13，浮体部11一端设有配重体14，微波电子标签部12设于浮体部11的外壁上且远离配重体14设置；微波电子标签部12的外部罩设有保护罩2，保护罩2呈盖状并设有内螺纹，该内螺纹可与浮体部11外壁上的外螺纹配合实现保护罩2与浮体部11的可拆卸连接；保护罩2可选用塑料制品或者玻璃制品，配重体14可选用砂石或者金属块。

本申请实施例还公开了土体冲刷监测装置。

参照图2，土体冲刷监测装置包括至少一组用于埋设到土体5内的单元组件，本实施例可选为一组单元组件，每组单元组件包括至少一个单元件1，本实施例可选为两个单元件1；还包括设于单元组件周围的多组信号收发组件3，信号收发组件3包括机架31、安装于机架31的读写器32和连接于读写器32的天线33；信号收发组件3设于单元组件沿冲刷方向的下游位置。

土体冲刷监测装置还包括用于埋设在单元组件下方的牵拉组件4，每组牵拉组件4对应于一组单元组件；牵拉组件4包括定位件41和至少一条牵拉件42，定位件41埋设、定位在对应的单元组件的下方；牵拉件42的数量等于对应单元组件内的单元件1的数量，且每条牵拉件42对应一个单元件1，牵拉件42的两端分别连接于定位件41和对应的单元件1；当单元件1上浮至水面后，牵拉组件4可限制单元件1漂远。

实施例1的实施原理为：以监测河床6冲刷情况为例，在实际操作过程中，可将单元组件埋入河床6的土体5内，每组单元组件内的多个单元件1沿竖直方向排布，且每个单元件1的埋入深度均需要做记录；而多组信号收发组件3设于河道的靠近单元组件一侧，且设于单元组件沿冲刷方向的下游位置，并沿河水流动方向依次排布；

当河床6土体5上表面未被冲刷至某单元件1处时，由于存在河水以及土层的遮挡，读写器32通过天线33发出的超高频的电磁波被土层以及河水中的有机物吸收，导致无法激活单元件1上的微波电子标签部12；当河床6土体5上表面被冲刷至某单元件1处时，单元件1会浮出水面，此后，读写器32通过天线33发出的超高频的电磁波可激活微波电子标签部12，于是微波电子标签部12将其存储的身份信息通过内部天线33发送出来；读写器32的天线33接收到来自微波电子标签部12的载波信号，将其传送给读写器32；读写器32对接收到的信号进行解调与解码处理，并将处理后的数据发送给上位机；上位机在获得数据后，操作者可知晓哪个单元件1已经被冲刷出来了，进而根据之前记录的该单元件1的埋设深度，知晓该位置的土体5已经被冲刷至何种程度了。

其中值得说明的是，每个单元件1上的微波电子标签部12所存储的身份信息均不相同。

实施例2：

参照图3，本实施例与实施例1的不同之处在于，微波电子标签部12安装于浮体部11内，且不设有保护罩2；具体为：

浮体部11包括外壳111和塑料材质的端盖112，外壳111一端开口设置且端盖112通过螺纹可拆卸连接于外壳111的开口处，微波电子标签部12安装于浮体部11内，并固定在端盖112内表面；配重体14设于外壳111远离开口一端。

实施例3：

参照图4，本实施例与实施例2的不同之处在于，外壳111上不设有配重体14，而外壳111本身由玻璃材料制成。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。