本實用新型涉及一種基于北斗一代的水電大壩安全監(jiān)控系統(tǒng)，屬于水電大壩安全領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展和水利資源的不斷開發(fā)利用，大型水利工程建筑物的數(shù)量和規(guī)模都在不斷增加。然而，依然會有部分工程存在著某些不安全因素，這些因素不同程度地影響著工程效益的發(fā)揮，甚至威脅到千百萬人民的生命財產(chǎn)安全。

縱觀國內(nèi)外工程失事的嚴重教訓，說明工程建筑物的安全富于勘測、設(shè)計、施工、運行等各個環(huán)節(jié)中。對于已建的工程項目來說，為了保證建筑物的安全就必須進行全面的安全監(jiān)測，并及時分析這些觀測資料，實現(xiàn)實時評判建筑物工作性態(tài)的目的安全監(jiān)側(cè)的數(shù)據(jù)分析通常是應(yīng)用回歸分析法進行定量分析，并將分析成果加以物理成因解釋，使其逐漸用于監(jiān)控建筑物的安全運行和評價建筑物的工作狀況。但是，由于安全監(jiān)測的觀測資料很多，處理和分析工作量很大，且由于多種條件限制，工程管理單位的技術(shù)人員很難進行及時處理，一般要委托有關(guān)單位用1--2年時間來完成，從而不能將分析成果及時用于監(jiān)控建筑物的安全運行，也就不能及時發(fā)現(xiàn)隱患，以致延誤了時機，造成不必要的損失。由于傳統(tǒng)的監(jiān)控多是人為的數(shù)據(jù)分析和發(fā)指令監(jiān)控，不僅僅在時間上耽誤時機，在及時排除隱患和加強安全措施等方面有延后，而且對于處理問題的速度，以及對巡邏監(jiān)控人員的素質(zhì)要求極高。

因此，有必要在上述水電大壩安全措施的基礎(chǔ)上提出一種直觀，效率高，成本低的水電大壩安全監(jiān)控系統(tǒng)，對水電大壩的運行狀況做到及時發(fā)現(xiàn)問題，處理問題，有危險及時警報，盡最大可能的保障水電大壩的安全運行，保障人民的生命財產(chǎn)安全。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供了基于北斗一代的水電大壩安全監(jiān)控系統(tǒng)，以用于及時發(fā)現(xiàn)問題，處理問題，有危險及時警報，盡最大可能的保障水電大壩的安全運行問題。

本實用新型的技術(shù)方案是：本實用新型中基于北斗一代的水電大壩安全監(jiān)控系統(tǒng)包括主控端A，大壩外部監(jiān)控端B和大壩內(nèi)部監(jiān)控端C，所述主控端A包括主控端控制模塊A1、北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2、報警模塊A3、光纖通信模塊ⅠA4、監(jiān)視模塊A5和北斗一代收發(fā)天線ⅠA6，所述主控端控制模塊A1分別與光纖通信模塊ⅠA4、北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2、監(jiān)視模塊A5互聯(lián)，主控端控制模塊A1輸出端與報警模塊A3輸入端相連，北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2與北斗一代收發(fā)天線ⅠA6互聯(lián)。

所述大壩外部監(jiān)控端B包括大壩外部監(jiān)控端控制模塊B1、大壩外部變形監(jiān)測模塊B2、環(huán)境量監(jiān)測模塊B3、光纖通信模塊ⅡB4、北斗一代收發(fā)模塊ⅡB5、北斗一代收發(fā)天線ⅡB6，所述大壩外部監(jiān)控端控制模塊B1分別與光纖通信模塊ⅡB4、北斗一代收發(fā)模塊ⅡB5互聯(lián)，大壩外部變形監(jiān)測模塊B2輸出端與大壩外部監(jiān)控端控制模塊B1輸入端相連，北斗一代收發(fā)天線ⅡB6與北斗一代收發(fā)模塊ⅡB5互聯(lián)，環(huán)境量監(jiān)測模塊B3輸出端與大壩外部監(jiān)控端控制模塊B1輸入端相連。

所述大壩內(nèi)部監(jiān)控端C包括大壩內(nèi)部監(jiān)控端控制模塊C1、閘壩基礎(chǔ)監(jiān)測模塊C2、光纖通信模塊ⅢC3、北斗一代收發(fā)模塊ⅢC4、北斗一代收發(fā)天線ⅢC5、基礎(chǔ)沉降監(jiān)測模塊C6和滲流監(jiān)測模塊C7，所述大壩內(nèi)部監(jiān)控端控制模塊C1與光纖通信模塊ⅢC3、北斗一代收發(fā)模塊ⅢC4互聯(lián)，北斗一代收發(fā)天線ⅢC5與北斗一代收發(fā)模塊ⅢC4互聯(lián)，閘壩基礎(chǔ)監(jiān)測模塊C2輸出端與大壩內(nèi)部監(jiān)控端控制模塊C1輸入端相連。

進一步的，所述大壩外部變形監(jiān)測模塊B2包含垂直位移監(jiān)測模塊B7和水平位移監(jiān)測模塊B8，其中垂直位移監(jiān)測模塊B7采用激光準直測量技術(shù)，水平位移監(jiān)測模塊B8采用電容感應(yīng)式引張線儀。

進一步的，所述環(huán)境量監(jiān)測模塊B3包括水位計測量、雨量計、溫度計、水文儀器。

進一步的，所述閘壩基礎(chǔ)監(jiān)測模塊C2包含基礎(chǔ)沉降監(jiān)測模塊C6和滲流監(jiān)測模塊C7，其中基礎(chǔ)沉降監(jiān)測模塊C6采用桿式位移計，滲流監(jiān)測模塊C7采用滲流量儀。

進一步的，所述大壩內(nèi)部監(jiān)控端C和大壩外部監(jiān)控端B中的光纖通信模塊為模擬光纖發(fā)射機，用來完成信號的調(diào)制和無線傳輸；所述主控端A中的光纖通信模塊為模擬光纖接收機，將接收到的光纖信號進行放大和解調(diào)，再通過主控端的控制，將信號輸入到監(jiān)視模塊。

本實用新型的有益效果：

通過本監(jiān)控系統(tǒng)，工作人員能夠遠程監(jiān)控水電大壩的各種動態(tài)狀況，從而判斷水電大壩是否有危險、危險的程度及危險可能發(fā)生危險的位置，達到遠程監(jiān)控水電大壩安全的效果。這樣不僅保證了危險情況的及時發(fā)現(xiàn)，還能通過北斗一代實現(xiàn)危險發(fā)生位置的定位，從而做到對水電大壩的運行狀況及時發(fā)現(xiàn)問題，處理問題，有危險及時警報，盡最大可能的保障水電大壩的安全運行，保障人民的生命財產(chǎn)安全。

附圖說明

圖1為本實用新型主控端的原理方框圖；

圖2為本實用新型大壩外部監(jiān)控端的原理方框圖；

圖3為本實用新型大壩內(nèi)部監(jiān)控端的原理方框圖；

圖中各標號：A-主控端，A1-主控端控制模塊，A2-北斗一代收發(fā)模塊Ⅰ，A3-報警模塊，A4-光纖通信模塊Ⅰ，A5-監(jiān)視模塊，A6-北斗一代收發(fā)天線Ⅰ；B-大壩外部監(jiān)控端，B1-大壩外部監(jiān)控端控制模塊，B2-大壩外部變形監(jiān)控模塊，B3-環(huán)境量檢測模塊，B4-光纖通信模塊Ⅱ，B5-北斗一代收發(fā)模塊Ⅱ，B6-北斗一代收發(fā)天線Ⅱ，B7-垂直位移檢測模塊，B8-水平位移檢測模塊；C-大壩內(nèi)部監(jiān)控端，C1-大壩內(nèi)部監(jiān)控端控制模塊，C2-閘壩基礎(chǔ)檢測模塊，C3-光纖通信模塊Ⅲ，C4-北斗一代收發(fā)模塊Ⅲ，C5-北斗一代收發(fā)天線Ⅲ，C6-基礎(chǔ)沉降監(jiān)測模塊，C7-滲流監(jiān)測模塊。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。

實施例1：本實用新型中基于北斗一代的水電大壩安全監(jiān)控系統(tǒng)包括主控端A，大壩外部監(jiān)控端B和大壩內(nèi)部監(jiān)控端C。如圖1所示，所述主控端A包括主控端控制模塊A1、北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2、報警模塊A3、光纖通信模塊ⅠA4、監(jiān)視模塊A5和北斗一代收發(fā)天線ⅠA6，所述主控端控制模塊A1分別與光纖通信模塊ⅠA4、北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2、監(jiān)視模塊A5互聯(lián)，主控端控制模塊A1輸出端與報警模塊A3輸入端相連，北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2與北斗一代收發(fā)天線ⅠA6互聯(lián)。

主控端控制模塊A1可以為手持終端，通常位于遠離現(xiàn)場的控制室或工作人員手中，用于接收現(xiàn)在終端的水電大壩動態(tài)狀態(tài)的數(shù)據(jù)和控制各個模塊；北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2為高集成度的北斗一代收發(fā)模塊。該模塊能利用地球同步衛(wèi)星為工作人員提供快速定位、簡短數(shù)字報文通信和授時服務(wù)。其工作頻率為2491.75MHz。主控端的北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2用于接收來自大壩外部監(jiān)控端和大壩內(nèi)部監(jiān)控端的數(shù)據(jù)信息和位置信息送至主控端控制模塊A1。工作人員結(jié)合數(shù)據(jù)信息來有效判斷水電大壩的動態(tài)狀況，并通過北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2對外部監(jiān)控端和大壩內(nèi)部監(jiān)控端發(fā)送控制命令進行遠程控制；光纖通信模塊ⅠA4為光纖接收機，將接收到的光纖信號進行放大和解調(diào)，再通過主控端的控制，將數(shù)據(jù)信息輸入到監(jiān)視模塊。報警模塊A3可以采用12V直流電壓LED旋轉(zhuǎn)警示燈LTE-1101L；監(jiān)視模塊A5可以為液晶屏LCD12864。

如圖2所示，所述大壩外部監(jiān)控端B包括大壩外部監(jiān)控端控制模塊B1、大壩外部變形監(jiān)測模塊B2、環(huán)境量監(jiān)測模塊B3、光纖通信模塊ⅡB4、北斗一代收發(fā)模塊ⅡB5、北斗一代收發(fā)天線ⅡB6，所述大壩外部監(jiān)控端控制模塊B1分別與光纖通信模塊ⅡB4、北斗一代收發(fā)模塊ⅡB5互聯(lián)，大壩外部變形監(jiān)測模塊B2輸出端與大壩外部監(jiān)控端控制模塊B1輸入端相連，北斗一代收發(fā)天線ⅡB6與北斗一代收發(fā)模塊ⅡB5互聯(lián)，環(huán)境量監(jiān)測模塊B3輸出端與大壩外部監(jiān)控端控制模塊B1輸入端相連。

大壩外部監(jiān)控端由大壩外部監(jiān)控端控制模塊B1、大壩外部變形監(jiān)測模塊B2、環(huán)境量監(jiān)測模塊B3、光纖通信模塊ⅡB4、北斗一代收發(fā)模塊ⅡB5、北斗一代收發(fā)天線ⅡB6、垂直位移監(jiān)測模塊B7，水平位移監(jiān)測模塊B8組成。大壩外部監(jiān)控端控制模塊B1可以為以ARM9S3C2440為核心的嵌入式系統(tǒng)，搭載著圖2中的其他模塊。一方面控制大壩外部監(jiān)控端和主控端之間進行數(shù)據(jù)交換。另一方面通過接收到主控端的命令，來采取相應(yīng)的措施。北斗一代收發(fā)模塊ⅡB5與主控端北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2是對應(yīng)的，用于實現(xiàn)主控端和監(jiān)控端之間的動態(tài)信息、位置數(shù)據(jù)和控制指令的傳輸。光纖通信模塊ⅡB4與主控端的光纖通信模塊ⅠA4是對應(yīng)的，為模擬光纖發(fā)射機，用于在大壩外部監(jiān)控端控制模塊B1的控制下將動態(tài)數(shù)據(jù)通過光纖傳輸?shù)街骺囟薃。垂直位移監(jiān)測模塊B8通過激光準直測量技術(shù)將采集到的大壩垂直位移監(jiān)測點的數(shù)據(jù)傳送個大壩外部變形監(jiān)測模塊B1，水平位移監(jiān)測模塊B8通過電容感應(yīng)式引張線儀將采集到的大壩水平位移監(jiān)測點的數(shù)據(jù)傳送個大壩外部變形監(jiān)測模塊B1；環(huán)境量監(jiān)測模塊B3，通過水位計測量、雨量計、溫度計將當前采集到的大壩的上下游水位、降水量，大氣干濕溫度數(shù)據(jù)送給大壩外部監(jiān)控端控制模塊B1。

如圖3所示，所述大壩內(nèi)部監(jiān)控端C包括大壩內(nèi)部監(jiān)控端控制模塊C1、閘壩基礎(chǔ)監(jiān)測模塊C2、光纖通信模塊ⅢC3、北斗一代收發(fā)模塊ⅢC4、北斗一代收發(fā)天線ⅢC5、基礎(chǔ)沉降監(jiān)測模塊C6和滲流監(jiān)測模塊C7，所述大壩內(nèi)部監(jiān)控端控制模塊C1與光纖通信模塊ⅢC3、北斗一代收發(fā)模塊ⅢC4互聯(lián)，北斗一代收發(fā)天線ⅢC5與北斗一代收發(fā)模塊ⅢC4互聯(lián)，閘壩基礎(chǔ)監(jiān)測模塊C2輸出端與大壩內(nèi)部監(jiān)控端控制模塊C1輸入端相連。

大壩內(nèi)部監(jiān)控端控制模塊C1可以為以ARM9S3C2440為核心的嵌入式系統(tǒng)，搭載著圖3中的其他模塊。一方面控制大壩外部監(jiān)控端B和主控端A之間進行數(shù)據(jù)交換。另一方面通過接收到主控端A的命令，來采取相應(yīng)的措施。北斗一代收發(fā)模塊ⅢC4與主控端北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2是對應(yīng)的，用于實現(xiàn)主控端和監(jiān)控端之間的動態(tài)信息、位置數(shù)據(jù)和控制指令的傳輸。光纖通信模塊ⅢC3與主控端的通信模塊ⅠA4是對應(yīng)的，為光纖發(fā)射機，用于在大壩內(nèi)部監(jiān)控端控制模塊C1的控制下將動態(tài)數(shù)據(jù)通過光纖傳輸?shù)街骺囟薃?；A(chǔ)沉降監(jiān)測模塊C6通過桿式位移計將采集到的大壩基礎(chǔ)沉降監(jiān)測點的數(shù)據(jù)傳送到大壩內(nèi)部監(jiān)控端控制模塊C1，滲流監(jiān)測模C7通過振弦式滲壓計將采集到的大壩滲流監(jiān)測點的數(shù)據(jù)傳送到大壩內(nèi)部監(jiān)控端控制模塊C1。

實施例2：本實施例其余部分與實施例1相同，其中所述主控端控制模塊A1主芯片可以采用ARM11S3C6410。

所述大壩外部監(jiān)控端控制模塊B1和大壩內(nèi)部監(jiān)控端控制模塊C1主芯片均可以采用ARM9S3C2440。

所述北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2、北斗一代收發(fā)模塊ⅡB5、北斗一代收發(fā)模塊ⅢC4采用FB3141型北斗一代收發(fā)模塊。

所述北斗一代收發(fā)天線ⅠA6、北斗一代收發(fā)天線ⅡB6、北斗一代收發(fā)天線ⅢC5采用FB0503型北斗一代收發(fā)天線，其工作頻率為2491.75MHz。

所述監(jiān)視模塊A5采用液晶屏LCD12864。

所述報警模塊A3采用12V直流電壓LED旋轉(zhuǎn)警示燈LTE-1101L。

所述環(huán)境量監(jiān)測模塊B3 包含水位計測量、雨量計、溫度計。

所述大壩外部變形監(jiān)測模塊B2 包含垂直位移監(jiān)測模塊B7和水平位移監(jiān)測模塊B8。垂直位移監(jiān)測模塊B7采用激光準直測量技術(shù)測量垂直位移。水平位移監(jiān)測模塊B8采用電容感應(yīng)式引張線儀。

所述閘壩基礎(chǔ)監(jiān)測模塊C2包含基礎(chǔ)沉降監(jiān)測模塊C6和滲流監(jiān)測模塊C7?；A(chǔ)沉降監(jiān)測模塊C6主要采用KTC拉桿式直線位移傳感器，滲流監(jiān)測模塊C7采用SINCOVW型振弦式滲壓計。

所述光纖通信模塊ⅠA4、光纖通信模塊ⅡB4、光纖通信模塊ⅢC3采用GN1111H-S工業(yè)級100M收發(fā)器。

上面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施例作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上述實施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下作出各種變化。