一种河道险情监测处理系统和险情处理方法与流程

1.本发明涉及河道堤坝监测技术领域，具体涉及一种河道险情监测处理系统和险情处理方法。


背景技术：

2.洪水是暴雨、急剧融冰化雪、风暴潮等自然因素引起的江河湖泊水量迅速增加，或者水位迅猛上涨的一种自然灾害。从客观上说，洪水频发有其不可抗拒的原因，根据形成的直接成因，可分为暴雨洪水、融雪洪水、冰凌洪水、冰川洪水、溃坝洪水与土体坍滑洪水等。其特点主要表现在具有明显的洪水产流与汇流过程、洪水传播、洪水调蓄与洪水遭遇的问题、洪水挟带泥沙以及洪水周期性与随机性等问题。
3.河流、海洋、湖泊等水体上涨超过一定水位，河道压力增大和发生渗水现象，有可能堤坝决口，造成洪水外泄影响周围村庄或城市，甚至造成灾害的水流。其中，导致上述渗水决口尤为重要的问题是，河道堤坝中往往存在由于蛇洞、老鼠洞等形成的较大的渗漏孔，当河水水位上升到渗漏孔位置后，容易产生渗漏而影响到河道堤坝的安全，产生河道险情。
4.为了解决上述问题，实现对河道险情进行监控，特别是对渗漏孔进行及时的注浆补漏，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.为此，本发明实施例提供一种河道险情监测处理系统和险情处理方法，以解决现有技术中存在的相关技术问题。
6.为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
7.根据本发明实施例的第一方面，提供了一种河道险情监测处理系统，包括巡检车，还包括设置在所述巡检车上的控制器、第一监测摄像头、浮动监测机构、红外监测传感器组、滑动导槽、浆料供给装置、浆料灌注装置和信号收发模块，所述巡检车顶部设有第一监测摄像头，所述巡检车侧部设有浮动监测机构，所述巡检车底部横向设有滑动导槽，所述滑动导槽两侧对称设有多个红外监测传感器组，所述滑动导槽内滑动设有浆料灌注装置，所述巡检车内设有浆料供给装置，所述浆料供给装置通过管道连通所述浆料灌注装置，所述第一监测摄像头、浮动监测机构、红外监测传感器组、浆料供给装置、浆料灌注装置和信号收发模块均信号连接控制器。
8.进一步地，还包括丝杠驱动电机、横向移动丝杠、导向光杠和竖向伸缩电机，所述横向移动丝杠沿所述滑动导槽长度方向设于所述巡检车内，所述横向移动丝杠两侧平行设有两条导向光杠，横向移动丝杠端部传动连接所述丝杠驱动电机，所述竖向伸缩电机上端套设在所述横向移动丝杠上，所述竖向伸缩电机两侧套设在所述导向光杠上，所述竖向伸缩电机的输出轴下端连接所述浆料灌注装置，所述丝杠驱动电机和竖向伸缩电机均信号连接所述控制器。
9.进一步地，所述浆料灌注装置包括安装箱、导丝卷绕输送机、导丝、振动器、灌注
管、压力传感器、螺旋输送器、齿条、驱动轮、螺旋轴和双向驱动电机，所述安装箱滑动设置在所述滑动导槽内，所述安装箱内顶部设有导丝卷绕输送机，所述导丝卷绕输送机下方设有振动器，所述振动器下方设有灌注管，所述灌注管滑动穿设在所述安装箱下端，所述灌注管上端设有螺旋输送器，所述安装箱内侧壁设有双向驱动电机，所述双向驱动电机上端输出轴传动连接所述振动器，所述双向驱动电机下端输出轴上设有驱动轮，所述双向驱动电机下端输出轴还同轴设有螺旋轴，所述灌注管外侧壁竖向固定有齿条，所述齿条与螺旋轴传动连接，所述导丝从所述导丝卷绕输送机向下穿过所述振动器和螺旋输送器进入所述灌注管，所述导丝下端设有压力传感器，所述导丝卷绕输送机、压力传感器和双向驱动电机均信号连接所述控制器。
10.进一步地，当所述螺旋轴下端与齿条上端啮合时，所述驱动轮与螺旋输送器脱离；当所述螺旋轴下端与齿条上端啮合时，所述驱动轮与螺旋输送器啮合。
11.进一步地，还包括热气供应装置和浆料供应管道，所述浆料供给装置通过浆料供应管道连通所述浆料灌注装置，所述热气供应装置连通所述浆料供应管道，所述热气供应装置信号连接所述控制器。
12.进一步地，所述振动器包括安装板、传动轮、中心轴和偏心孔，所述安装板横向连接所述安装箱内壁，所述安装板上设有竖向的中心轴，所述中心轴上转动连接有传动轮，所述传动轮上设有偏心孔，所述导丝从所述偏心孔穿过，所述传动轮与双向驱动电机上端输出轴传动连接。
13.进一步地，所述螺旋输送器包括轴承、锥形螺旋、从动齿轮和中心孔，所述轴承套设在所述灌注管顶部，所述从动齿轮设于所述灌注管外并与所述轴承上端连接，所述锥形螺旋设于所述灌注管内并与所述轴承下端连接，所述锥形螺旋中心设有供所述导丝穿过的中心孔。
14.进一步地，还包括进料口、滑动槽和滑动遮挡板，所述进料口设于所述灌注管侧壁，所述进料口两侧对称设有滑动槽，所述滑动槽内设有滑动遮挡板，所述滑动遮挡板上部连接所述浆料供应管道端部；
15.当所述灌注管向下滑动时，所述浆料供应管道连通所述进料口；当所述灌注管向上滑动时，所述浆料供应管道脱离所述进料口，所述滑动遮挡板遮挡所述进料口。
16.进一步地，所述浮动监测机构包括浮漂、连杆、距离传感器、遮挡指示板和铰接轴，所述连杆远端伸出所述安装箱外且设有浮漂，所述连杆近端设于所述安装箱内且设有距离传感器，所述连杆通过铰接轴与巡检车侧壁铰接，所述距离传感器下方设有遮挡指示板，所述距离传感器信号连接所述控制器。
17.根据本发明实施例的第二方面，提供了险情处理方法，应用如上所述的河道险情监测处理系统，包括以下步骤：
18.(1)通过第一监测摄像头监测河道周围险情信息，通过浮动监测机构监测河道距离水边缘的距离和水面上升幅度信息，并将监测信息传送给控制器，控制器通过信号收发模块传送给远端服务器；
19.(2)巡检车沿河道向前移动，通过红外监测传感器组监测河道是否有渗漏孔；
20.(3)并当监测到有渗漏孔时，控制器控制浆料供给装置为浆料灌注装置提供灌注浆料，浆料灌注装置将浆料灌注到渗漏孔内。
21.本发明实施例具有如下优点：
22.通过在巡检车上设置第一监测摄像头和浮动监测机构，能够实时监测河道周围险情情况，同时监测水位上涨的快慢，并将相关的监测信息通过信号收发模块传送给远端服务器，使得远端控制器能够实时获得河道险情的监控情况。同时，设置在巡检车底部的红外监测传感器组能够监测河道上是否存在渗漏孔，并可通过浆料供给装置和浆料灌注装置的配合，实现对渗漏孔内准确灌浆和提高浆料的凝固速度，降低险情发生的概率。本技术具有结构设计巧妙，使用方便高效，灌注速度快和浆料凝固速度快的特点，同时实现了河道险情的监测和处理。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
24.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
25.图1为本发明提供的河道险情监测处理系统的外观结构图；
26.图2为本发明提供的河道险情监测处理系统的局部透视图；
27.图3为本发明提供的巡检车的底部结构示意图；
28.图4为本发明提供的横向移动丝杠的俯视结构示意图；
29.图5为本发明提供的浆料灌注装置的结构示意图；
30.图6为本发明提供的图5中振动器的局部放大图；
31.图7为本发明提供的图5中螺旋输送器的局部放大图；
32.图8为本发明提供的图5中压力传感器的局部放大图；
33.图9为本发明提供的图5中滑动槽、进料口和滑动遮挡板的安装结构示意图；
34.图中：
35.1巡检车；2第一监测摄像头；3浮动监测机构；301浮漂；302连杆；303距离传感器；304遮挡指示板；305铰接轴；4红外监测传感器组；5滑动导槽；6浆料供给装置；7浆料灌注装置；701安装箱；702导丝卷绕输送机；703导丝；704振动器；7041安装板；7042传动轮；7043中心轴；7044偏心孔；705灌注管；706压力传感器；707螺旋输送器；7071轴承；7072锥形螺旋；7073从动齿轮；7074中心孔；708齿条；709驱动轮；710螺旋轴；711双向驱动电机；8信号收发模块；9丝杠驱动电机；10横向移动丝杠；11导向光杠；12竖向伸缩电机；13热气供应装置；14浆料供应管道；15进料口；16滑动槽；17滑动遮挡板。
具体实施方式
36.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一
部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.为了解决现有技术中存在的相关技术问题，根据本发明实施例的第一方面，本技术提供了一种河道险情监测处理系统，旨在通过视频监控和水位监测实时反映河道的险情情况，并通过对河道上存在的渗漏孔进行灌注浆料，减少河水渗漏造成的河道堤坝决口的风险。基于上述目的，此系统设置为包括巡检车1，如图1-9，还包括设置在巡检车1上的控制器、第一监测摄像头2、浮动监测机构3、红外监测传感器组4、滑动导槽5、浆料供给装置6、浆料灌注装置7和信号收发模块8。
38.其中，巡检车1内设有自主行走的控制系统、驱动系统、驱动行走轮等结构，能够在远程服务器或自动控制条件下行走。如驱动系统为电动机和蓄电池，电动机通过变速箱等部件与驱动行走轮进行传动连接，沿着河道堤坝进行行走。
39.巡检车1顶部设有第一监测摄像头2，第一监测摄像头2可以是一个摄像头或摄像头组，能够对河道前后方向、水面方向和堤坝方向进行实时的视频拍摄，并传送给控制器，由控制器连接的信号收发模块8将视频信号传送给远端的服务器，监控人员可通过调取服务器内的视频监控信息掌握此时的河道险情情况。
40.巡检车1侧部设有浮动监测机构3，需要说明的是浮动监测机构3需要朝向水面一侧，其结构具体为：包括浮漂301、连杆302、距离传感器303、遮挡指示板304和铰接轴305。如图2，连杆302远端伸出安装箱701外且设有浮漂301，连杆302方向与巡检车1行走方向相垂直，浮漂301漂浮在水面之上，实时监测水面的上升和浮动情况。连杆302近端设于安装箱701内且设有距离传感器303，此申请中，距离传感器303可以为红外传感器，连杆302通过铰接轴305与巡检车1侧壁铰接，距离传感器303下方设有遮挡指示板304，距离传感器303信号连接控制器。使用时，连杆302连接的浮漂301始终在水面上，当水面上涨时，浮漂301被向上推动，以铰接轴305为支点，连杆302近端连接的距离传感器303发出的红外光打到遮挡指示板304上，监测到距离传感器303和遮挡指示板304之间距离缩短，距离传感器303将距离信息传送给控制器，由控制器对水位上涨速度、上涨幅度和河道险情情况进行模拟计算得到河道险情信息，并将相关险情信息传送给远端服务器，远端监控人员可以根据河道险情情况做出行动指示。
41.巡检车1底部横向设有滑动导槽5，如图3，滑动导槽5内滑动设有浆料灌注装置7，此滑动导槽5用于实现对浆料灌注装置7的横向滑动进行导向，从而和巡检车1移动方向形成互补，可对河道地面上巡检车1走过区域进行巡检和补漏。
42.滑动导槽5两侧对称设有多个红外监测传感器组4，通过红外监测传感器组4对巡检车1经过的区域进行监测。其原理是：红外监测传感器组4通过向河道堤坝发射红外光，当经过的区域存在渗漏孔时，红外监测传感器组4发出的红外光的距离不同，从而可以定位渗漏孔的位置，同时使得渗漏孔正好处于滑动导槽5的下方，此时通过控制器控制浆料灌注装置7滑动到渗漏孔的上方，向渗漏孔内灌注浆料。
43.同时，巡检车1内设有浆料供给装置6，浆料供给装置6通过管道连通浆料灌注装置7，能够为浆料灌注装置7实时供应灌注用浆料。
44.基于以上结构，此实施例中，第一监测摄像头2、浮动监测机构3、红外监测传感器组4、浆料供给装置6、浆料灌注装置7和信号收发模块8均信号连接控制器。
45.为了实现上述浆料灌注装置7顺畅的横向移动，同时向下伸入到渗漏孔处，方便浆料灌注。还设置了丝杠驱动电机9、横向移动丝杠10、导向光杠11和竖向伸缩电机12。如图4，横向移动丝杠10沿滑动导槽5长度方向设于巡检车1内，且横向移动丝杠10设置在滑动导槽5的正上方，横向移动丝杠10两侧平行设有两条导向光杠11，导向光杠11起到导向作用。横向移动丝杠10端部传动连接丝杠驱动电机9，竖向伸缩电机12上端套设在横向移动丝杠10上，竖向伸缩电机12两侧套设在导向光杠11上，竖向伸缩电机12的输出轴下端连接浆料灌注装置7，丝杠驱动电机9和竖向伸缩电机12均信号连接控制器。因此，在使用时，丝杠驱动电机9带动横向移动丝杠10进行转动，使得竖向伸缩电机12和其下端的浆料灌注装置7沿着滑道导槽移动到渗漏孔上方，竖向伸缩电机12的输出轴向下带动浆料灌注装置7下端插入到渗漏孔中，实现浆料的灌注。
46.基于上述结构，为了实现准确高效进行浆料的灌注，对浆料灌注装置7进行了设计，如图5-9，具体包括安装箱701、导丝卷绕输送机702、导丝703、振动器704、灌注管705、压力传感器706、螺旋输送器707、齿条708、驱动轮709、螺旋轴710和双向驱动电机711。安装箱701上端与竖向伸缩电机12进行连接，安装箱701滑动设置在滑动导槽5内，安装箱701内顶部设有导丝卷绕输送机702，可实现导丝703的卷绕和释放，当导丝703被释放后，导丝703插入到渗漏孔中，配合灌注管705进行浆料的灌注。导丝卷绕输送机702下方设有振动器704，导丝703从振动器704中穿过，振动器704能够带动导丝703发生震动，从而能够对灌注到渗漏孔内的浆料进行震动排气。
47.振动器704下方设有灌注管705，灌注管705滑动穿设在安装箱701下端，即灌注管705下端向下穿过安装箱701外，灌注管705通过向下滑动使得下端对准并进入到渗漏孔中，防止浆料外泄。灌注管705上端设有螺旋输送器707，螺旋输送器707能够产生螺旋作用向下推动灌注管705内的浆料向下进入到渗漏孔中。安装箱701内侧壁设有双向驱动电机711，且双向驱动电机711为竖向设置，同时在控制器的控制下，双向驱动电机711还可以正反向转动，从而配合振动器704、螺旋输送器707和灌注管705的使用。双向驱动电机711上端输出轴传动连接振动器704，双向驱动电机711下端输出轴上设有驱动轮709，双向驱动电机711下端输出轴还同轴设有螺旋轴710，灌注管705外侧壁竖向固定有齿条708，齿条708与螺旋轴710传动连接，基于上述结构，通过螺旋轴710的转动与齿条708进行配合，能够带动灌注管705进行上下伸缩，并在灌注管705下端到达最低点时，驱动轮709与螺旋输送器707进行啮合，带动螺旋输送器707转动。
48.具体使用时，导丝703从导丝卷绕输送机702向下穿过振动器704和螺旋输送器707进入灌注管705，导丝703下端设有压力传感器706，压力传感器706能够监测导丝703是否插入了渗漏孔的底部，即当压力传感器706接触到渗漏孔底部时，其压力变大信号传送给控制器，由控制器控制导丝卷绕输送机702不再进行释放导丝703。此实施例中，导丝卷绕输送机702、压力传感器706和双向驱动电机711均信号连接控制器。
49.此实施例中，螺旋输送器707包括轴承7071、锥形螺旋7072、从动齿轮7073和中心孔7074。轴承7071套设在灌注管705顶部，从动齿轮7073设于灌注管705外并与轴承7071上端连接，锥形螺旋7072设于灌注管705内并与轴承7071下端连接，锥形螺旋7072中心设有供导丝703穿过的中心孔7074。因此，在使用时，通过从动齿轮7073与驱动轮709的配合来实现螺旋输送器707的转动或停止，具体工作方式如下：
50.当初始状态时，螺旋轴710下端与齿条708上端啮合，此时驱动轮709位于螺旋输送器707的上方，驱动轮709与螺旋输送器707脱离状态，因此驱动轮709转动不会带动螺旋输送器707转动，灌注管705不进行浆料的灌注；双向驱动电机711转动时，带动螺旋轴710转动，螺旋轴710下端与齿条708上端啮合时，同时推动灌注管705向下移动到最低点，驱动轮709与螺旋输送器707啮合，此时驱动轮709能够带动螺旋输送器707转动，从而推动灌注管705内的浆料向下进行灌注。
51.此实施场景中，为了能够快速的实现补漏作用，需要使得浆料尽快凝固，其中一种方式就是对浆料进行加热。进一步地，还设置了热气供应装置13和浆料供应管道14。浆料供给装置6通过浆料供应管道14连通浆料灌注装置7，热气供应装置13连通浆料供应管道14，热气供应装置13信号连接控制器。因此，通过热气供应装置13向浆料流动的浆料供应管道14内通入热空气，与浆料进行热交换，提高灌注浆料的温度，使得浆料灌注后加速凝结。此申请中，热气供应装置13可采用多种形式，如采用电加热丝和气泵进行配合，电加热丝对空气进行加热，气泵向外输送热空气。
52.基于上述结构，振动器704包括安装板7041、传动轮7042、中心轴7043和偏心孔7044。安装板7041横向连接安装箱701内壁，安装板7041上设有竖向的中心轴7043，中心轴7043上转动连接有传动轮7042，传动轮7042上设有偏心孔7044，导丝703从偏心孔7044穿过，传动轮7042与双向驱动电机711上端输出轴传动连接。此申请中，一方面振动器704能够在导丝703穿过渗漏孔过程中，为导丝703提供动力和方向调节作用，使得导丝703能够持续顺畅伸入渗漏孔底部；另一方面振动器704能够对进入到渗漏孔中的浆料产生震动作用，方便气体从浆料中排出，加速浆料的凝固，提高补漏效果。
53.进一步地，还包括进料口15、滑动槽16和滑动遮挡板17，进料口15设于灌注管705侧壁，进料口15两侧对称设有滑动槽16，滑动槽16内设有滑动遮挡板17，滑动遮挡板17上部连接浆料供应管道14端部；当灌注管705向下滑动时，浆料供应管道14连通进料口15；当灌注管705向上滑动时，浆料供应管道14脱离进料口15，滑动遮挡板17遮挡进料口15。
54.根据本发明实施例的第二方面，提供了险情处理方法，应用如上的河道险情监测处理系统，包括以下步骤：
55.(1)通过第一监测摄像头2监测河道周围险情信息，通过浮动监测机构3监测河道距离水边缘的距离和水面上升幅度信息，并将监测信息传送给控制器，控制器通过信号收发模块8传送给远端服务器；监控人员可以通过远端服务器进行获取监控信息，同时根据需要向巡检车1发送控制信号。
56.(2)巡检车1沿河道向前移动，通过红外监测传感器组4监测河道是否有渗漏孔；
57.(3)并当监测到有渗漏孔时，控制器控制浆料供给装置6为浆料灌注装置7提供灌注浆料，浆料灌注装置7将浆料灌注到渗漏孔内。
58.此步骤中，具体还包括以下过程：
59.1)红外监测传感器组4监测到河道上存在渗漏孔时，巡检车1停止前进，控制器控制竖向伸缩电机12和浆料供给装置6沿滑动导槽5滑动到渗漏孔位置，同时控制竖向伸缩电机12带动浆料供给装置6竖向向下移动，使得灌注管705对准渗漏孔；
60.2)控制器控制导丝卷绕输送机702开启向外输送导丝703，导丝703沿着振动器704、灌注管705方向插入到渗漏孔中，此时双向驱动电机711开启，振动器704对导丝703产
生震动作用，方便导丝703的逐渐深入，通过设置在导丝703端部的压力传感器706进行监控是否导丝703到达了渗漏孔的最底部，当到达最底部时，控制器控制导丝703停止进入；
61.3)在上述过程中，双向驱动电机711下端的螺旋轴710转动，带动与其啮合的齿条708和灌注管705向下移动，灌注管705下端进入到渗漏孔中，并当灌注管705到达最低点时，驱动轮709和螺旋输送器707的从动齿轮7073啮合，带动螺旋输送器707转动，同时进料口15和浆料供应管道14接通状态，此时浆料能够不断的进入到渗漏孔中；
62.4)在上述过程中，热气供应装置13产生的热空气进入到浆料供应管道14，实现对浆料的加热，随着浆料进入到渗漏孔中，导丝703通过震动将浆料中的空气排出，高效完成渗漏孔的补漏处理工作，降低险情发生的概率；
63.5)当浆料灌注完成后，控制器首先控制双向驱动电机711反向转动，从而通过螺旋轴710和齿条708的啮合将灌注管705向上带动到初始位置，双向驱动电机711停止运行，同时导丝卷绕输送机702将导丝703进行卷绕，浆料灌注装置7回复到初始位置。
64.通过在巡检车1上设置第一监测摄像头2和浮动监测机构3，能够实时监测河道周围险情情况，同时监测水位上涨的快慢，并将相关的监测信息通过信号收发模块8传送给远端服务器，使得远端控制器能够实时获得河道险情的监控情况。
65.同时，设置在巡检车1底部的红外监测传感器组4能够监测河道上是否存在渗漏孔，并可通过浆料供给装置6和浆料灌注装置7的配合，实现对渗漏孔内准确灌浆和提高浆料的凝固速度，降低险情发生的概率。本技术具有结构设计巧妙，使用方便高效，灌注速度快和浆料凝固速度快的特点，同时实现了河道险情的监测和处理。
66.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。