一种防波堤护面块体实时动态监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种防波堤护面块体实时动态监测系统，包括依次进行数据传输的传感器子系统、现场数据采集和前处理子系统、远程数据管理与存储子系统和可视化监控与预警子系统；传感器子系统包括环境监测单元、GPS传感器和惯性测量单元，环境监测单元包括波浪传感器、风速风向传感器、温湿传感器和超声波液位仪，波浪传感器利用浮标设备安装在监测防波堤海域，风速风向传感器、温湿传感器和超声波液位仪安装在监测防波堤胸墙顶面上，GPS传感器和惯性测量单元安装在监测护面块体上。本实用新型专利技术能够实时动态监测护面块体的状态，结合环境监测数据，可用于揭示其失稳破坏顺序与破坏规律，为后期捕捞护面块体、修复与加固防波堤设计提供依据。设计提供依据。设计提供依据。

【技术实现步骤摘要】
一种防波堤护面块体实时动态监测系统


[0001]本技术涉及港口防波堤监测
，特别是一种防波堤护面块体实时动态监测系统。

技术介绍

[0002]在海岸工程中，防波堤等水运工程防护基础设施是应对灾害性海洋事件发生时重要的防护屏障，我国常用人工护面块体有四角锥体、四角空心方块、扭工字块体、扭王字块体和栅栏板等。近年来我国沿海防波堤破坏多是由台风浪或风暴潮造成的，主要破坏形式包括护面块体大面积滑落失稳，堤心石严重淘刷等。
[0003]目前防波堤护面块体的监测主要集中在静态监测，主要包括水平位移、垂直位移与 GPS定位等。在沿海台风多发区，护面块体一旦发生诸如滑移、沉降、翻滚与断肢等动态破坏时，就会给灾后防波堤护面块体的修复与加固工作带来了诸多不便，特别是防波堤护面块体的打捞、整平，多依靠潜水探摸定位。目前国内外针对防波堤结构监测技术的研究较少，针对防波堤动态失稳监测技术的研究更少。

技术实现思路

[0004]本技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种防波堤护面块体实时动态监测系统，该系统能够实时动态监测护面块体的状态，结合环境监测数据，可用于揭示其失稳破坏顺序与破坏规律，为后期捕捞护面块体、修复与加固防波堤设计提供依据。
[0005]本技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种防波堤护面块体实时动态监测系统，包括传感器子系统、现场数据采集和前处理子系统、远程数据管理与存储子系统和可视化监控与预警子系统；所述传感器子系统包括环境监测单元、 GPS传感器和惯性测量单元，所述环境监测单元包括波浪传感器、风速风向传感器、温湿传感器和超声波液位仪，所述波浪传感器利用浮标设备安装在监测防波堤海域，所述风速风向传感器、所述温湿传感器和所述超声波液位仪安装在监测防波堤胸墙顶面上，所述GPS传感器和所述惯性测量单元安装在监测护面块体上，所述现场数据采集和前处理子系统包括数据实时采集器和数据前处理器，所述数据实时采集器接收所述传感器子系统的数据并传输给所述数据前处理器，所述远程监测数据管理与存储子系统包括监测数据管理器和监测数据存储器，所述监测数据管理器通过无线数据传输模块接收来自所述数据前处理器的数据并传输给所述监测数据存储器，所述可视化监控与预警子系统包括可视监控装置和预警输出装置，所述可视监控装置调用所述监测数据存储器的数据并进行可视化处理，并实时显示环境信息与护面块体的姿态和轨迹，所述预警输出装置调用所述监测数据存储器的数据并根据设定的阈值输出预警信号并发出报警。
[0006]所述环境监测单元中各种监测设备的安装数量不得少于3个。
[0007]所述护面块体设有肢杆，在每个所述肢杆的表面上均成对设有一个所述GPS传感器和一个所述惯性测量单元。
[0008]位于同一肢杆上的GPS传感器和惯性测量单元相距10cm～30cm。
[0009]所述预警输出装置设有警示屏和警示信息发射器，所述警示信息发射器与接收终端无线连接。
[0010]所述数据前处理器包括调制解调器、滤波器和转换器中的至少一种。
[0011]本技术具有的优点和积极效果是：利用传感器子系统中的环境监测单元、GPS 传感器和惯性测量单元实时获得现场多源监测数据，经现场数据采集和前处理子系统初步处理后，通过无线数据传输模块远程传输至监测数据管理与存储子系统，可视监控装置调用监测数据存储器的数据进行可视化处理，并实时显示环境信息与护面块体的姿态和轨迹，预警输出装置根据设定的阈值输出预警信号并发出报警，本技术可以实时动态监测护面块体的运动轨迹，结合环境监测数据，可用于揭示台风浪作用下防波堤护面块体的失稳破坏顺序与破坏规律，同时对灾变位置迅速定位，为后期捕捞护面块体、修复与加固防波堤提供有力的技术支撑。在台风频发地带特别适用。
附图说明
[0012]图1为本技术的结构框图；
[0013]图2为本技术的GPS传感器和惯性测量单元安装在扭王字护面块体上的示意图；
[0014]图3为图2的侧视图。
具体实施方式
[0015]为能进一步了解本技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
[0016]请参阅图1，一种防波堤护面块体实时动态监测系统，包括传感器子系统、现场数据采集和前处理子系统、远程数据管理与存储子系统和可视化监控与预警子系统。
[0017]所述传感器子系统包括环境监测单元、GPS传感器和惯性测量单元，所述环境监测单元包括波浪传感器、风速风向传感器、温湿传感器和超声波液位仪，所述波浪传感器利用浮标设备安装在监测防波堤海域，所述风速风向传感器、所述温湿传感器和所述超声波液位仪安装在监测防波堤胸墙顶面上，所述GPS传感器和所述惯性测量单元安装在监测护面块体上。
[0018]上述传感器子系统用于监测防波堤护面块体的实时动态以及所处环境信息，为保证传感器存活率，所述环境监测单元中各种监测设备的安装数量不得少于3个。为保证监测的准确性，当所述护面块体设有肢杆时，在每个所述肢杆的表面上均成对设有一个所述GPS传感器1和一个所述惯性测量单元2，二者安装距离宜在10cm～30cm之间，即，位于同一肢杆上的GPS传感器和惯性测量单元相距10cm～30cm，请参阅图2和图3。
[0019]所述现场数据采集和前处理子系统包括数据实时采集器和数据前处理器，所述数据实时采集器接收所述传感器子系统的数据并传输给所述数据前处理器。
[0020]上述现场数据采集和前处理子系统用于采集所述传感器子系统的监测数据并进行初步处理，其中的数据前处理器包括调制解调器、滤波器和转换器中的至少一种。
[0021]所述远程监测数据管理与存储子系统包括监测数据管理器和监测数据存储器，所
述监测数据管理器通过无线数据传输模块接收来自所述数据前处理器的数据并传输给所述监测数据存储器。上述监测数据管理器用于对数据采集和前处理子系统输出的监测数据进行管理，建立数据库，并传输给监测数据存储器进行存储。
[0022]所述可视化监控与预警子系统包括可视监控装置和预警输出装置，所述可视监控装置调用所述监测数据存储器的数据进行可视化处理，并实时显示环境信息与护面块体的姿态和轨迹，所述预警输出装置调用所述监测数据存储器的数据并根据设定的阈值输出预警信号并发出报警。
[0023]在本实施例中，所述预警输出装置设有警示屏和警示信息发射器，所述警示信息发射器与接收终端无线连接，接收终端通常是由管理人员携带的手机、iPad等。
[0024]本技术的工作原理：
[0025]上述监测系统运行时，传感器子系统感知到的护面块体的各种状态信息，经所述数据采集与前处理子系统转换及必要的固件滤波、加窗等降噪处理后得到反应结构性能状态的数据，存储于现场数据采集和前处理子系统中的同时，经所述数据无线传输模块远程发送到远程数据管理与存储子系统中，用于远程的数据获取、海量监测数据的存储与管理，存储的数据供可视化监控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防波堤护面块体实时动态监测系统，其特征在于，包括传感器子系统、现场数据采集和前处理子系统、远程数据管理与存储子系统和可视化监控与预警子系统；所述传感器子系统包括环境监测单元、GPS传感器和惯性测量单元，所述环境监测单元包括波浪传感器、风速风向传感器、温湿传感器和超声波液位仪，所述波浪传感器利用浮标设备安装在监测防波堤海域，所述风速风向传感器、所述温湿传感器和所述超声波液位仪安装在监测防波堤胸墙顶面上，所述GPS传感器和所述惯性测量单元安装在监测护面块体上，所述现场数据采集和前处理子系统包括数据实时采集器和数据前处理器，所述数据实时采集器接收所述传感器子系统的数据并传输给所述数据前处理器，远程监测数据管理与存储子系统包括监测数据管理器和监测数据存储器，所述监测数据管理器通过无线数据传输模块接收来自所述数据前处理器的数据并传输给所述监测数据存储器，所述可视化监控与预警子系统包括可视监控装置和预警输出装置，所述可视监控装置调用所述监测数据存储器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱鹏瑞，王亚民，刘孟孟，于洋，聂智超，张干，刘红彪，李越松，
申请(专利权)人：交通运输部天津水运工程科学研究所，
类型：新型
国别省市：