[发明专利]桥墩底床高程的探针式监视系统

说明书

技术领域

本发明是有关于一种桥墩底床高程的监视系统，特别是指一种桥墩底床高程的探针式监视系统。

背景技术

近几年来，世界各国风灾与水灾频繁，每当灾害来时，经常导致河川、溪水暴涨，使得桥墩基础冲刷严重，让桥墩的基桩裸露于外，如此即会导致桥梁侧向承载力量不足，因而发生倾斜或断裂的情形。若洪水太大，即会直接冲断桥墩，进而导致桥梁突然直接冲落于水，而危及通行安全。上述情形不仅导致交通联络中断，而且往往在短时间内会造成人民生命、公共财产与地方建设的损失。因此，现今为能充分了解桥墩的底床冲刷情形并实时预警，是发展出监测系统，如此可尽早发现桥墩的底床冲刷严重，以实时预警管制，而确保通行安全，避免因为桥梁可能断裂所造成的二次伤害，以及适时补强修护以延长桥梁的使用寿命。甚至更能长期记录侦测数据，以建立完整桥墩冲刷数据库，而供日后桥墩保护与底床整治之用。

目前在许多桥墩冲刷监测相关技术中，最常使用的监测方法如下：

透地雷达法(Ground Penetrating Radar)，其为一种非破坏性检测技术，是以高频电磁波源发射雷达波渗透入不同的物质介层，而推算出底床的高程变化，其优点为可连续记录底床的高程变化，但缺点为操作费时，且需要专业的训练后才能操作。

砖块编号法(Numbered bricks)，其是利用固定尺寸的复数砖块所组成的砖块数组，每一砖块均依序编号与注记其上，然后埋置于桥墩上游河段的底床下，当洪水来临时，藉由砖块被冲离原位与数量，来量测底床的高程变化。其缺点为需要开挖底床，且每次只能使用一次，并且只能量测到底床被刷下的深度，无法获知泥沙回淤于底床的高程。

滑动磁轴环法(Sliding magnetic collar)，其是在桥墩柱表面前装置一个滑动杆，滑动杆为中空设计，其外部有一轴环套于其上，当河床被冲刷，轴环便会下移，提供特定位置的冲刷深度，而滑动杆的内部则有一磁力感应器，其会随外部轴环套同步移动，并将移动的讯号利用线路传输到外部。其缺点为只能记录底床被冲刷的深度，无法获知泥沙回淤于底床的高程。

户外监视镜头辨识水位法，其是藉由影像撷取装置对该液面进行该待测水位影像的截取，再经由该影像前置处理对该待测影像进行一连串影像处理，之后再与已处理的影像进行比例计算，而得出该液面的高度值，但其无法用于桥墩冲刷监测。

自移式镜头监测法，其为申请人于台湾所申请的第098131157号发明专利申请案，其主要在桥墩底床边埋入一中空容置体，并固定于桥墩，容置体内部有监测用的摄影机装置并设于承载具上，利用马达来控制承载具上下做垂直移动，以监视沙面冲刷的状况。当沙面淤积上升或是冲刷下降时，可由实时影像辨识系统来追踪沙面，所以不管淤积或冲刷皆可探知。其缺点为必须开挖底床。

重力式冲刷测量装置，沙面遭受冲刷后降低，随着沙面降低探测体也由于重力作用往下沉降，读取下降的高度即可获知冲刷深度。其缺点为必须埋入于底床，且只能侦测冲刷，当淤积时无从量测。

发报器式土层冲刷监测系统，其埋设多个发报器于土层中，当沙面遭受冲刷到达一定深度时，发报器受移动或震动而发出讯号，藉此来获得沙面的冲刷状况。其缺点是必须埋入于底床，且只能测冲刷，当泥沙淤积于底床则无从量测。

光纤传感器，其为利用光纤光栅进行监测的一种量测系统。由于介质附于光纤上会改变光纤内部的折射率，以及造成内部光波波长有漂移现象，如此即可进而推知介质的所在深度。其缺点为光纤必须埋入于底床而直接附在水或沙面上，且光纤较脆弱，容易遭受破坏。

由上述说明现今常用的监测方法可得知，其于使用上皆有一定限制与不便之处，一般的监测系统不是要在底床开挖埋设，就是只有一次性的量测，且在开挖的过程中耗费人力与成本，并会造成环境的变化因而影响桥墩的安全性。因此如何以其它较佳方式监测桥墩的底床的冲刷状态，以延长桥梁的使用寿命并减少成本开销，仍为现今的一大重要课题。

因此，本发明即在针对上述问题而提出一种桥墩底床高程的探针式监视系统，其不仅可改善上述现有技术的缺点，又可降低成本与实时监控桥墩的底床的高程，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的之一，在于提供一种桥墩底床高程的探针式监视系统，其设置于桥端，并藉由控制模块控制移动装置，以带动量测杆往下移动至底床，于量测杆抵到底床时，摄影单元摄影量测杆而产生影像，控制模块依据影像得知桥墩的底床的高程，并实时传输底床的高程至远程监视单元，以实时监控底床的高程。