[发明专利]一种高速水流环境下桥墩冲刷监测系统及实现方法

摘要

本发明提供了一种能在高速水流环境下长期稳定工作，而且安装简单方便、经济实用的高精度、高效率桥墩实时冲刷监测系统。系统由测深仪阵列、流速仪、信号处理机、电子舱、冲刷数据处理、预警和评估系统组成；测深仪先用反射杆法测量声速，根据测得声速计算冲刷深度；信号处理机控制测深仪阵列中测深换能器声信号的发射与接收，根据采集的数据计算水深；测流仪对水流状态进行测量；数据处理、预警和评估系统分析不同时段数据变化情况并建立模型，对桥梁冲刷进行预测。该系统测量精度好、测量效率高、结构紧凑，能够长期稳定可靠地运行，可维护性好。

主权项

一种高速水流环境下桥墩冲刷监测系统，包括湿端和干端两部分，其特征在于：湿端由测深仪阵列和流速仪组成，安装在桥墩上，采用导流罩保护，安装深度位于最低水位以下至少2米，干端由信号处理机、电子舱、冲刷数据处理、预警和评估系统组成，干端和湿端通过水密电缆相连，湿端负责数据的采集工作，干端控制湿端信号的发射与接收，并将实时采集的深度和流速数据通过光缆传输给冲刷数据处理、预警和评估系统，分析不同时段数据变化情况并建立模型，对桥梁冲刷进行预测；所述测深仪由测深换能器和导流罩及安装结构件组成，测深换能器发射声脉冲，根据海底反射回波与发射时间的时延乘以声速计算冲刷深度，声速采用反射杆法测量，测深仪正下方距离水底一定距离固定一反射杆，在测深仪的回波信号中，反射杆会产生固定位置的声反射突出，测量声反射突出与发射声脉冲间的时延，根据测深仪与反射杆之间距离即可计算平均声速，利用平均声速计算桥墩各点冲刷深度；所述流速仪由测流换能器和导流罩及安装结构件组成，安装位置垂直于涨潮方向，测流换能器发射一对宽带脉冲信号，通过测量该对脉冲信号的回波脉冲时间间隔变化来测量海流的速度；所述信号处理机集成了测深换能器收发电路和数字控制处理模块，主要完成测深换能器的发射控制、功率放大以及接收信号的预处理、信号处理等功能，通过数字控制处理模块同时控制多个测深仪信号的发射与采集，并将采集数据进行计算处理得到冲刷深度；所述电子舱集成了测流换能器发射电路、接收电路和信号处理板，发射电路和接收电路控制测流换能器信号的发射接收，信号处理板计算流速、流向等信息并通过以太网口、串口和上位机间进行通信。