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  一种基于超声感应的涉水工程局部冲刷监测系统及方法  
发布时间: 2019-05-27     来源: 科研与技术服务处
 


成果完成人:房世龙、吴丽华、倪飞、徐阳、施小飞、朱亮、于佳

 

我国缺失对已建桥梁水下基础的有效管理和维护,经过长期的冲刷积累,桥梁水下基础的健康状况已不容乐观,为了及早发现基础冲刷问题,以便及时采取应对措施,研制冲刷监测装备进行桥梁水下基础冲刷状况监控,是世界公认的最佳做法。截至目前,全世界范围内的桥梁水下基础冲刷监测技术主要有等9种。多年来的国内外工程应用实践证明,这些监测技术不仅使用局限很大,适用范围很小,而且都有显著的缺点和不足。例如,几乎所有技术都只能获取特定时刻特定单点处的一组冲刷数据,再测则需要重新安装调试、现场人工操作等。现有监测技术具有的缺点和不足,致使目前还不能实现对桥梁水下基础冲刷进行实时、动态、远程的全区域监测。

为克服现有技术使用局限大、适用范围小的技术缺陷,研制设计出了能进行全区域动态冲刷远程实时监测的创新型、智能化的监测装备,如图1、图2和图3所示。

1.装置组成及结构

桥梁水下基础全区域动态冲刷智能监测装备主要由9个部件组成,分别是步进电机、电机无线远程控制器、丝杆、内置圆筒、同心轴承、保护套筒、超声换能器、冲刷数据处理器和刚性支架,如图1所示。

步进电机与丝杆刚性连接,丝杆通过联轴器与内置圆筒连接,多个超声换能器被固定于内置圆筒侧壁沿轴线方向按一定间距排成一列的圆孔中,步进电机固定在保护套筒上,保护套筒通过同心轴承与内置圆筒连接,保护套筒两端封闭并通过刚性支撑架固定在涉水建筑物的侧壁上。基于上述连接,无线控制器远程传输指令给步进电机,步进电机带动内置圆筒按设定步进角转动,内置圆筒侧壁圆孔中的超声探头对桥梁水下基础附近地形进行全区域扫描,所采集的实时冲刷数据远程无线传输至App平台,最终实现对桥梁基础附近全区域地形数据的完整采集。

2.使用范围的技术性说明

本项目开发的冲刷监测装备适用于各级各类、各种型号尺寸的涉水工程水下基础冲刷监测,测量范围半径最大为80m,测量误差可控制在±1mm以内,可满足目前国内最大跨江大桥主桥墩周围的冲刷地形监测,并且不受装备制造、监测系统安装、仪器运行操作、冲刷信息获取、监测数据处理等内在因素的影响,也不受地域、天气、水温、水深、盐度、冰情、含沙、人类活动和水中悬浮杂物等河流环境条件等外在因素的影响。

3.授权发明专利证书

  

4.工程应用

桥梁水下基础冲刷智能监测装备开发完成后,2017年汛期(20176月至20179月)运用开发的桥梁水下基础冲刷智能监测装备对南通市通宁大桥桥梁水下基础冲刷进行了远程监测。在4个月左右的使用时间内,装备运行良好,没有出现机械传动部件卡死、远程运行指令不实行、数据无线传输不顺畅等现象,而且机械装置能够远程操控、监测数据可以无线传输,节省了大量的人工成本。


 
 
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