一种智能防洪预警系统的水流冲击深度监测装置
阅读说明：本技术 一种智能防洪预警系统的水流冲击深度监测装置 (Water flow impact depth monitoring device of intelligent flood control early warning system ) 是由 李瑞清 姚晓敏 年夫喜 张兵 陈雷 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及水文监测技术领域,具体涉及一种智能防洪预警系统的水流冲击深度监测装置。包括控制器、固定柱和若干个冲击感测单元,所述固定柱竖直插设于桥墩旁的河床泥沙内,若干个所述冲击感测单元沿竖直方向均匀设置于所述固定柱上,所述冲击感测单元的信号输出端与控制器的信号输入端电性连接。采用埋置于泥沙中垂直线性排列的冲击感测单元,以检测磁场改变的方式,得知泥沙被水流冲击的位置进而得出冲击深度,其具有低成本、结构简单、容易大量布置的优势。(The invention relates to the technical field of hydrological monitoring, in particular to a water flow impact depth monitoring device of an intelligent flood control early warning system. The device comprises a controller, a fixed column and a plurality of impact sensing units, wherein the fixed column is vertically inserted into riverbed sediment beside a pier, the impact sensing units are uniformly arranged on the fixed column along the vertical direction, and the signal output ends of the impact sensing units are electrically connected with the signal input end of the controller. The impact sensing units embedded in the sediment and arranged vertically are adopted to detect the change of the magnetic field, so that the impact depth of the sediment at the position impacted by the water flow is obtained, and the device has the advantages of low cost, simple structure and easiness in mass arrangement.)
技术领域
本发明涉及水文监测技术领域，具体涉及一种智能防洪预警系统的水流冲击深度监测装置。
背景技术
公路过河桥梁其桥墩结构系统的安全性与稳定性，取决于桥墩基础受河流长期冲刷而淘空的严重程度，即冲深程度。而在河流防洪预警中，冲深程度作为重要的防洪预警判断指标，其同样重要。
冲深程度取决于河流的流量、流速、夹带砂石数量、河床土质及组成和水流通过的截面积等因素，在河流丰水期这些因素影响明显，导致局部冲刷计算公式并不可靠，目前还无法通过计算获得准确的水流冲击深度数据。而洪峰来临时大量洪水夹带砂石对桥墩基础产生持续性冲击，在桥基边壁附近产生涡流并持续向下掏空基础外围的土层，在持续反复的洪水作用下，桥墩基础底部河床将产生严重的局部冲刷，进而影响高架桥梁基础的稳定与安全。
因此，准确的冲击深度对于桥梁安全和防洪均具有重大意义，如何有效获取冲击深度数据成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种智能防洪预警系统的水流冲击深度监测装置，能够实时测量水流冲击深度。
本发明技术方案为：包括控制器、固定柱和若干个冲击感测单元，所述固定柱竖直插设于桥墩旁的河床泥沙内，若干个所述冲击感测单元沿竖直方向均匀设置于所述固定柱上，所述冲击感测单元包括磁装置和用于检测磁场变化的磁感测元件，所述磁感测元件的信号输出端与控制器的信号输入端电性连接，所述磁感测元件固设于固定柱上，所述磁装置通过弹性件与所述固定柱连接，所述磁装置的振动方向与水流方向一致。
较为优选的，所述磁装置通过簧片与所述固定柱连接。
较为优选的，所述磁装置和磁感测元件沿竖直方向相对设置，所述磁感测元件的感测面与磁装置相对应且与水流方向平行。
较为优选的，所述磁装置和磁感测元件沿水平方向相对设置，所述磁感测元件的感测面与磁装置相对应且与水流方向垂直。
较为优选的，所述簧片包括竖直部和水平部，所述竖直部一端与磁装置固定连接，所述水平部一端与固定柱固定连接。
本发明的有益效果为：采用埋置于泥沙中垂直线性排列的冲击感测单元，以检测磁场改变的方式，得知泥沙被水流冲击的位置进而得出冲击深度，其具有低成本、结构简单、容易大量布置的优势，且能检测泥沙汇流的情形，形成实时的监控，提供防洪信息，并保证桥墩结构的稳定性。采用磁装置与磁感测元件配合的方式，通过磁场变化幅度还能实现水流冲击强度的监测，为防洪预警提供更全面的数据支撑。提供磁装置与磁感测元件竖直方向或水平方向相对设置两种方案，能够根据河段高、低流速区域采用合适的方案，保证各流速段的测量均具有较高的灵敏度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明冲击感测单元第一种布置方式结构示意图；
图3为本发明冲击感测单元第二种布置方式结构示意图。
图中：10-水流冲击深度监测装置，11-冲击感测单元，12-磁装置，13-磁感测元件，132-感测面，14-固定柱，15-弹性件，20-桥墩，30-水面，40-泥沙
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，本方案一种智能防洪预警系统的水流冲击深度监测装置10包括控制器、固定柱14和若干个冲击感测单元11。每个冲击感测单元11包括一个或多个磁装置12和一个或多个磁感测元件13，磁装置12可实施为一永磁铁或一电磁铁，磁感测元件13可实施为包含一霍尔效应感测器，在布置冲击深度感测装置10时，这些冲击感测单元11是沿着垂直于水面30的方向埋置于泥沙40中，使得这些冲击感测单元11沿垂直方向呈线性排列，彼此间隔地设置。
在每个冲击感测单元11中，磁装置12与磁感测元件13设置成相距一预定距离，磁装置12用于产生磁场，磁感测元件13可感测出磁装置12所产生的磁场，当磁装置12与磁感测元件13间的距离改变时，磁感测元件13感测到的磁场也会跟着改变。假设图1中显示的三个冲击感测单元11由上而下分别编号为1号、2号和3号，当冲击感测单元11所在位置的泥沙被水流冲刷带走时，如图1中的1号和2号冲击感测单元11，水流可能使得磁装置12与磁感测元件13间的距离改变，进而磁感测元件13感测到磁场变化，而输出对应该磁场变化的信号波形。
由于1号和2号冲击感测单元11所在位置的泥沙已被水流冲刷带走，1号和2号冲击感测单元11的磁感测元件13输出相应于磁场变化的信号波形，而3号冲击感测单元11的磁感测元件13仍埋入泥土中，故输出的信号振幅维持不变，或仅小幅变动，另外，由于1号冲击感测单元11附近的泥沙会先被冲击，因此，1号冲击感测单元11的磁感测单元13会先于2号冲击感测单元11的磁感测元件13感测到磁场的变化。
因此，根据每个磁感测元件13所输出的电信号，可以判定出冲击发生的位置和冲击的深度，以及是否有泥沙回淤的情形，例如，可对每个磁感测元件13输出的电信号进行检测，当检测到某一磁感测元件13输出的电信号具有一特定波形(如强烈震动与位置偏移)时，即判定该磁感测元件13所在位置已被冲击。
本发明的冲击深度感测装置10更包含一固定柱14，其垂直插设于泥沙中，该冲击感测单元11沿着该固定柱14的长度方向彼此间隔地固定设置在该固定柱14上，该冲击感测单元11彼此具有相同的距离，每个冲击感测单元11具有一弹性件15，例如簧片，其固设在固定柱14上，每个冲击感测单元11中的磁装置12通过弹性件15与固定柱14连接，磁感测元件13则固设于固定柱14上。
因此，当水流冲击冲击感测单元11时，磁感测元件13保持不动或仅产生微小位移，而磁装置12会因水流冲击弹性件15而产生振动或偏移位置，借此磁感测元件13所感测到的磁场或输出的电信号产生特定波形变化，因此，借由检测出特定的信号波形，可以此判定出冲击发生的位置。
另外，在另一实施例中，每个磁装置12可固设于固定柱14上，而每个磁感测元件13通过弹性件与固定柱14连接。
基本上，每个冲击感测单元11中，磁装置12与磁感测元件13之间只要能够产生相对运行即可，上述的实施例中是以磁装置12产生特定的位移来表示水流冲击，然而磁感测元件13进行移动或两者皆进行移动的实施例也可用于表示水流冲击，磁感测元件13固定设置可降低布线成本，且两者间的相对运行也不会被外部环境影响，另外，除了振动这种运动外，也可以用其他形式的运动来实现。
如图2所示，磁装置12的振动方向基本上平行于磁感测元件13的一感测面132，其为磁感测元件13最靠近磁装置12的一个表面，也就是说，磁装置12基本上是沿着平行于磁感测元件13的感测表面132的方向进行振动，此时，磁感测元件13于不同的距离下所感测不同磁通量密度。
如图3所示，在另一实施例中，磁装置12的振动方向基本上垂直于磁感测元件13的感测表面132，也就是说，磁装置12基本上是沿着垂直于磁感测元件13的感测表面132的方向进行振动，此时，磁感测元件13于不同的距离下所感测不同磁通量密度。
从图2和图3来看，图2中的磁感测元件13对磁装置12的移动距离反应较为灵敏，图2所示的冲击感测单元11适合设置在流速低的地点，相对来说，图3中的磁感测元件13对磁装置12的移动距离反应较不灵敏，图3所示的冲击感测单元11适合设置在流速相对较高的场合，因此，对于不同流速的流域，可从上述两个实施例中适当地选用其中一个配置。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种深海探测设备调节装置及使用方法