一种橡胶坝运行管理动态监测设备的制作方法

本实用新型属于橡胶坝安全监控技术领域，具体涉及一种橡胶坝运行管理动态监测设备。

背景技术：

橡胶坝是一种新型低水头挡水建筑物，受力骨架采用高强力合成纤维布，外部橡胶层，并锚固在河道基础底板和边墩上，形成封闭的橡胶柔性体挡水，用于止水和保护。橡胶坝最早于1957年由美国工程师n.m.imbertson研制，我国第一座橡胶坝北京右安门橡胶坝工程建于1966年。橡胶坝由于其造价低、耐久性好、容易施工等优点被广泛应用到水力发电、景观工程和城市防洪等领域。橡胶坝通常由土建工程、坝袋、锚固系统和控制系统构成，其中控制系统包括坝袋充排气方式、坝袋内压和上下游水位观测、系统自动控制设施。橡胶坝实时位置、视频信息和上下游水位是进行橡胶坝控制和运行管理的重要依据。

在现有技术中，通常采用在泵房或者控制室引水管口安装的传感器测量水位，橡胶坝水位监测方式以人工观测为主，自动化水平低，水位测量精度受外界天气影响较大；当引水管管口被杂物堵塞或者受损，测量结果不准确。部分橡胶坝采用无线传感器监测水位，存在水位传输手段单一，且容易受外界环境影响的问题。此外，目前尚未对橡胶坝实时定位和视频信息进行动态监测。

本实用新型将北斗应用到橡胶坝运行管理动态监测中，通过北斗卫星导航系统bds的定位和双向短报文通信协议实现橡胶坝上下游水位、橡胶坝定位和视频信息的全天候动态监测，提高橡胶坝水位监测精度，减少水位监测数据传输过程中受到的外界影响，通过动态监测橡胶坝位置，及时发现橡胶坝偏移，通过动态监测橡胶坝视频信息，为橡胶坝运行管理提供数据服务，为橡胶坝的自动控制提供动态数据服务，提高橡胶坝运行管理自动化水平。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种橡胶坝运行管理动态监测设备，全天候动态监测橡胶坝上下游水位变化、橡胶坝位置和运行情况。

本实用新型所采用的技术方案是，一种橡胶坝运行管理动态监测设备，包括固定于橡胶坝墩顶的固定支架，固定支架上连接有供电模块、采集水位信息的采集模块、处理水位信息的处理器，处理器输出端通信连接北斗一体机，处理器输出端还分别连接gprs通信设备和警报模块，北斗一体机、gprs通信设备通过北斗卫星导航系统连接内置有北斗信号和视频信息接收功能橡胶坝控制系统，橡胶坝控制系统和警报模块置于橡胶坝控制室内。

本实用新型的特点还在于：

采集模块包括采集橡胶坝上游水位信息的水位计a、采集橡胶坝下游水位信息的水位计b、监测水位动态图像的摄像机，水位计a、水位计b、摄像机均固定于固定支架上，摄像机平行橡胶坝设置，处理器通过可扩展接口连接水位计a、水位计b、摄像机。

水位计a、水位计b均为雷达水位计。

还包括蘑菇状的保护箱，保护箱侧壁为网状，太阳能蓄电池、处理器、北斗一体机、gprs通信设备均置于保护箱内。

处理器包括信息接收模块、信息处理模块、信息发送模块。

固定支架外直径13-15cm，壁厚2-3cm，底端采用不锈钢三角架，通过不锈钢三角架固定在橡胶坝墩顶。

供电模块包括太阳能电池板、太阳能蓄电池，太阳能蓄电池分别连接水位计a、水位计b、摄像机、处理器、北斗一体机、gprs通信设备。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型一种橡胶坝运行管理动态监测设备，本实用新型实现了橡胶坝上游和下游水位的动态监测，采用的雷达水位计为无人值守监测设备，可以对水位进行全天候监测和记录，采用北斗技术，通过bds的双向短报文通信服务实现监测水位的卫星传输，避免了传统人工观测水位的不便、数据的不连续，以及传统监测数据传输过程中受外界干扰较大的问题，能够提供动态、准确的橡胶坝上下游水位，为橡胶坝坝袋的充放和自动控制提供数据支撑。此外，通过北斗一体机实时采集的定位信息，可以快速确定橡胶坝是否存在偏移，结合摄像机动态监测的视频信息，为橡胶坝控制和运行管理服务；还能够提高橡胶坝运行管理水平，同时为bds在城市防洪减灾领域的进一步推广应用提供参考。

附图说明

图1是本实用新型一种橡胶坝运行管理动态监测设备结构示意图。

图中，1.太阳能电池板，2.太阳能蓄电池，3.水位计a，4.水位计b，5.摄像机，6.处理器，7.北斗一体机，8.gprs通信设备，9.橡胶坝控制系统，10.保护箱，11.固定支架，12.警报模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型采用一种橡胶坝运行管理动态监测设备，如图1所示，包括固定于橡胶坝墩顶的固定支架11，固定支架11上连接有供电模块、采集水位信息的采集模块、处理水位信息的处理器6，处理器6输出端通信连接北斗一体机7，处理器6输出端还分别连接gprs通信设备8和警报模块12，北斗一体机7、gprs通信设备8通过北斗卫星导航系统(bds)连接内置有北斗信号和视频信息接收功能橡胶坝控制系统9，橡胶坝控制系统9和警报模块12置于橡胶坝控制室内。

采集模块包括采集橡胶坝上游水位信息的水位计a3、采集橡胶坝下游水位信息的水位计b4、监测水位动态图像的摄像机5，水位计a3、水位计b4、摄像机5均固定于固定支架11上，摄像机5平行橡胶坝设置，处理器6通过可扩展接口连接水位计a3、水位计b4、摄像机5，通过通用的分组无线服务技术gprs通信网络将水位计a3和水位计b4监测的水位传输给北斗一体机7。

水位计a3、水位计b4均为雷达水位计。

还包括蘑菇状的保护箱10，保护箱10侧壁为网状，太阳能蓄电池2、处理器6、北斗一体机7、gprs通信设备8均置于保护箱10内。

处理器6包括信息接收模块、信息处理模块、信息发送模块。

固定支架11外直径13-15cm，壁厚2-3cm，底端采用不锈钢三角架，通过不锈钢三角架固定在橡胶坝墩顶。

供电模块包括太阳能电池板1、太阳能蓄电池2，太阳能蓄电池2分别连接水位计a3、水位计b4、摄像机5、处理器6、北斗一体机7、gprs通信设备8。

本实用新型一种橡胶坝运行管理动态监测设备各部分的作用如下：

太阳能电池板1为太阳能蓄电池2充电，在周围都是水的状况下，能够为橡胶坝中的电子设备提供天然能源。

水位计a3、水位计b4均固定于固定支架11上，采用雷达水位计，探测端分别朝向上游水喝下游水，能够监测到上下游水位信息。

摄像机5能够监测到动态的水位变化视频信息，为橡胶坝控制和运行管理服务。

处理器6为单片机结构，能够设置安全范围值，包括信息接收模块、信息处理模块、信息发送模块，用于对水位计a和水位计b动态监测水位数据的采集和传输，输出端通信连接北斗一体机7，能够将水位计a3、水位计b4监测的水位信息传输至北斗一体机7内，可以快速确定橡胶坝是否存在偏移，处理器6还将摄像机5采取的视频信息通过gprs通信设备8传输至橡胶坝控制系统9。

北斗一体机7内置北斗卫星无线电测定业务rdss模块和天线，通过bds的定位和双向短报文通信协议与控制器6、橡胶坝控制系统9通信，用于橡胶坝上游水位计a3、橡胶坝下游水位计b4水位动态监测数据和橡胶坝定位信息的通信和传输。

gprs通信设备8采用tcp/ip技术，将摄像机5采集的橡胶坝视频信息通过网络通信发送至橡胶坝控制室。

保护箱10能够设计为蘑菇状，侧壁和底端为网状，能够便于监测水位和信息的接收与传输。

警报模块12可以采用声光警报器，当水位信息超出安全设定值后，能够发出警报，便于工作人员采取相应的措施。

本实用新型一种橡胶坝运行管理动态监测设备的使用方法为：

将固定支架11的底端放置于橡胶坝墩顶，将水位计a3延伸至橡胶坝上游处，且水位计a3的探测端垂直正对上游水，将水位计b4延伸至橡胶坝下游处，且水位计b4的探测端垂直正对下游水，摄像机5平行橡胶坝设置，水位计a3、水位计b4、摄像机5分别采集上游水位信息、下游水位信息、水位动态视频，并将这些信息传输至控制器6，控制器6接收后，将水位信息发送至北斗一体机7，北斗一体机7通过bds的定位和双向短报文通信协议将信息传输至北斗导航系统，橡胶坝控制系统9通过北斗卫星通信系统接收水位信息，同时水位动态视频通过gprs通信设备8传输至橡胶坝控制系统9。

当水位超出安全范围值后，警报模块12发出警报声，工作人员采取相应的措施。

综上所述，本实用新型一种橡胶坝运行管理动态监测设备，通过北斗卫星导航系统bds的定位和双向短报文通信协议和gprs通信设备实现橡胶坝上下游水位、橡胶坝定位和视频信息的全天候动态监测，提高了橡胶坝水位监测精度，减少水位监测数据传输过程中受到的外界影响，通过动态监测橡胶坝位置，及时发现橡胶坝偏移，通过动态监测橡胶坝视频信息，为橡胶坝运行管理提供数据服务，bds目前已在军用和民用等领域得到逐步推广，民用上总体上还处于初步阶段，随着移动终端、人工智能等新一代信息技术的发展，bds预期将有巨大的应用潜力。本实用新型侧重于橡胶坝安全监控和防洪减灾技术领域，通过对橡胶坝上下游水位的动态监测，为橡胶坝自动控制提供数据服务，提高橡胶坝运行管理水平，同时为bds在防洪减灾领域的进一步推广应用提供参考。