本發(fā)明涉及橋梁基礎(chǔ)沉降監(jiān)測(cè)預(yù)警領(lǐng)域，具體涉及一種全天候遠(yuǎn)程橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

橋梁在公路交通運(yùn)輸中占據(jù)重要的地位，橋梁在建成后，由于受到氣候、腐蝕、氧化或老化等因素，以及長(zhǎng)期在靜載和活載的作用下易于受到損壞，相應(yīng)地其強(qiáng)度和剛度會(huì)隨時(shí)間的增加而降低。這不僅會(huì)影響行車(chē)的安全，并會(huì)使橋梁的使用壽命縮短。為保證大橋的安全與交通運(yùn)輸暢通，加強(qiáng)對(duì)橋梁的維護(hù)管理工作極為重要。

特別是山區(qū)公路橋梁，當(dāng)基礎(chǔ)沖刷情況探測(cè)不明時(shí)，不能將危險(xiǎn)橋梁及時(shí)判別而處于正常的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致橋梁倒塌等重特大安全事故的發(fā)生。如果能對(duì)橋梁的基礎(chǔ)沖刷狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，則在緊急狀態(tài)時(shí)可以及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急機(jī)制，對(duì)橋梁進(jìn)行封閉、限載等措施，避免事故的發(fā)生。即使在非緊急狀態(tài)時(shí)，也可以通過(guò)實(shí)時(shí)反饋的數(shù)據(jù)，及時(shí)地對(duì)橋梁基礎(chǔ)進(jìn)行維護(hù)，使橋梁處于正常的工作狀態(tài)，達(dá)到預(yù)防事故的目的。

國(guó)內(nèi)外將監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)用于公路橋梁基礎(chǔ)沖刷尚處于起步階段，主要有以下幾種監(jiān)測(cè)方式：

1、組合式水下攝像監(jiān)測(cè)儀作業(yè)方法。組合式水下攝像監(jiān)測(cè)儀作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)在于監(jiān)測(cè)速度快、成本低，并且監(jiān)測(cè)人員作業(yè)較安全，缺點(diǎn)是對(duì)監(jiān)測(cè)的環(huán)境要求比較高，即要求水質(zhì)比較清、基礎(chǔ)表面無(wú)水草等微生物附著且基礎(chǔ)在水中部分深度不超過(guò)5米。

2、潛水監(jiān)測(cè)作業(yè)方法：監(jiān)測(cè)時(shí)，由潛水員手持帶照明設(shè)備的水下攝像器材下潛作業(yè)。潛水監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)基礎(chǔ)附近的水質(zhì)要求較低無(wú)論清水、混水均可，在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)不留死角，且在監(jiān)測(cè)的同時(shí)，可以對(duì)一些缺陷進(jìn)行及時(shí)修補(bǔ)。缺點(diǎn)是監(jiān)測(cè)速度慢、監(jiān)測(cè)費(fèi)用高以及潛水員人身安全威脅較大，特別是在深水、湍急河流以及橋下有沉船等情況下，潛水員容易出現(xiàn)安全事故。

3、水下機(jī)器人監(jiān)測(cè)作業(yè)方法。水下機(jī)器人監(jiān)測(cè)作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)在于能深水監(jiān)測(cè)；缺點(diǎn)是監(jiān)測(cè)成本高，此外，目前水下機(jī)器人的推進(jìn)器動(dòng)力還不足，一般水下檢查作業(yè)型的抗水能力是2～4節(jié)，僅適合于流速較低跨海橋梁以及庫(kù)區(qū)橋梁的基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)，對(duì)于流速較大的橋梁基礎(chǔ)尚不能完成監(jiān)測(cè)任務(wù)。

以上監(jiān)測(cè)方式不能進(jìn)行實(shí)時(shí)不間斷地進(jìn)行監(jiān)測(cè)，且技術(shù)成本高。目前實(shí)用的技術(shù)主要是利用超聲波技術(shù)實(shí)現(xiàn)，如上海精導(dǎo)科學(xué)儀器公司開(kāi)發(fā)的橋梁沖刷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。但該系統(tǒng)主要適用于靜水橋梁上的應(yīng)用。山區(qū)橋梁基礎(chǔ)沖刷有其特殊性。一是山區(qū)河流的洪水季節(jié)性強(qiáng)，水質(zhì)混濁，夾雜著許多泥石及漂流物，超聲波技術(shù)不能運(yùn)用于橋梁基礎(chǔ)沖刷。二是山區(qū)河流的洪水來(lái)勢(shì)兇猛，流速快，并有泥石等漂流物，

對(duì)置于水中的監(jiān)測(cè)設(shè)備具有很大的破壞作用，而超聲波探頭是要常置于水中（以水為傳導(dǎo)介質(zhì)）的，所以監(jiān)測(cè)設(shè)備極易被破壞。因此目前利用基于超聲波技術(shù)的橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只能用于靜水橋梁，不適合用于山區(qū)橋梁的監(jiān)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種全天候遠(yuǎn)程橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，利用機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋墩水下基礎(chǔ)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)預(yù)警，及時(shí)提醒操作人員維護(hù)，防止橋梁出現(xiàn)安全事故，確保橋梁安全可靠、適久耐用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置，包括沉降探頭、離合機(jī)構(gòu)、卷?yè)P(yáng)器，所述的離合機(jī)構(gòu)設(shè)于卷?yè)P(yáng)器的左側(cè)，所述的離合機(jī)構(gòu)左部外側(cè)設(shè)有旋轉(zhuǎn)編碼器，所述的旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)耦合器連接于卷?yè)P(yáng)器上，所述的沉降探頭連接于卷?yè)P(yáng)器上。

進(jìn)一步，所述的卷?yè)P(yáng)器包括基座、背板、卷?yè)P(yáng)器中軸、手輪和鋼絲繩；所述的基座固定于背板上，所述的卷?yè)P(yáng)器中軸設(shè)于基座上，所述的離合機(jī)構(gòu)設(shè)于卷?yè)P(yáng)器中軸左側(cè)端，所述的耦合器設(shè)于離合機(jī)構(gòu)左部外側(cè)的卷?yè)P(yáng)器中軸上，所述的旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)耦合器連接于卷?yè)P(yáng)器中軸上，所述的卷?yè)P(yáng)器中軸右側(cè)端設(shè)置有手輪。

進(jìn)一步，所述的基座包括第一固定座和第二固定座，所述的第一固定座和第二固定座內(nèi)部分別設(shè)有第一軸承和第二軸承，所述的卷?yè)P(yáng)器中軸設(shè)于第一軸承和第二軸承內(nèi)，所述的第一固定座和第二固定座內(nèi)側(cè)之間的卷?yè)P(yáng)器中軸上設(shè)有第一擋板和第二擋板，所述的鋼絲繩設(shè)于第一擋板和第二擋板之間的卷?yè)P(yáng)器中軸上，所述的背板上設(shè)有壓繩板，所述的壓繩板位于第一擋板和第二擋板之間的鋼絲繩上部，所述的壓繩板包括固定板和壓緊板，所述的固定板和壓緊板為鉸接結(jié)構(gòu)，所述的固定板固定于背板上，所述的壓緊板壓于鋼絲繩上部，所述的壓緊板下部設(shè)有彈性拉緊機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述的彈性拉緊機(jī)構(gòu)為彈簧，所述的彈簧一端設(shè)于壓繩板下部，另一端連接于基座上的相應(yīng)位置。

進(jìn)一步，所述沉降探頭包括導(dǎo)桿和導(dǎo)管，所述導(dǎo)桿設(shè)于導(dǎo)管內(nèi)，所述的導(dǎo)管包括外導(dǎo)管和內(nèi)導(dǎo)管，所述的外導(dǎo)管的下部套于所述內(nèi)導(dǎo)管的上部，且內(nèi)導(dǎo)管在外導(dǎo)管內(nèi)可相對(duì)伸縮；所述的外導(dǎo)管上部設(shè)有第一密封蓋和第一管箍，所述的外導(dǎo)管上部設(shè)有第一外導(dǎo)管外螺紋，所述的第一密封蓋下部外側(cè)設(shè)有第一密封蓋外螺紋，所述的第一管箍?jī)?nèi)部設(shè)有第一管箍?jī)?nèi)螺紋，所述的第一管箍通過(guò)第一管箍?jī)?nèi)螺紋下部與外導(dǎo)管上部的第一外導(dǎo)管外螺紋螺旋固定，所述的第一密封蓋通過(guò)下部的第一密封蓋外螺紋與第一管箍的第一管箍?jī)?nèi)螺紋上部螺旋固定，即所述的第一密封蓋通過(guò)第一管箍固定于外導(dǎo)管的上部，所述的第一密封蓋內(nèi)設(shè)有第一環(huán)形密封槽，所述的第一環(huán)形密封槽內(nèi)設(shè)有第一密封環(huán)，所述的第一密封環(huán)內(nèi)表面與導(dǎo)桿上部外表面接觸配合；所述的外導(dǎo)管下部設(shè)有第二密封蓋和第二管箍，所述的外導(dǎo)管下部設(shè)有第二外導(dǎo)管外螺紋，所述的第二密封蓋上部外側(cè)設(shè)有第二密封蓋外螺紋，所述的第二管箍?jī)?nèi)部設(shè)有第二管箍?jī)?nèi)螺紋，所述的第二管箍通過(guò)第二管箍?jī)?nèi)螺紋上部與外導(dǎo)管下部的第二外導(dǎo)管外螺紋螺旋固定，所述的第二密封蓋通過(guò)上部的第二密封蓋外螺紋與第二管箍的第二管箍?jī)?nèi)螺紋下部螺旋固定，即所述的第二密封蓋通過(guò)第二管箍固定于外導(dǎo)管的下部；所述的內(nèi)導(dǎo)管下部設(shè)有第三管箍和水下觸盤(pán)，所述的內(nèi)導(dǎo)管下部設(shè)有內(nèi)導(dǎo)管外螺紋，所述的水下觸盤(pán)上部外側(cè)設(shè)有觸盤(pán)外螺紋，所述的第三管箍?jī)?nèi)部設(shè)有第三管箍?jī)?nèi)螺紋，所述的第三管箍通過(guò)第三管箍?jī)?nèi)螺紋上部與內(nèi)導(dǎo)管下部的內(nèi)導(dǎo)管外螺紋螺旋固定，所述的水下觸盤(pán)通過(guò)觸盤(pán)外螺紋與第三管箍的第三管箍?jī)?nèi)螺紋下部螺旋固定，即所述的水下觸盤(pán)通過(guò)第三管箍與所述的內(nèi)導(dǎo)管下部固定，所述的水下觸盤(pán)內(nèi)設(shè)有第三環(huán)形密封槽，所述的第三環(huán)形密封槽內(nèi)設(shè)有第二密封環(huán)，所述的第二密封環(huán)內(nèi)表面與導(dǎo)桿下部外表面接觸配合，所述的導(dǎo)桿下部與水下觸盤(pán)上方內(nèi)部固定，所述的外導(dǎo)管外部設(shè)有至少一個(gè)固定機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述的鋼絲繩與導(dǎo)桿之間設(shè)有導(dǎo)向輪，所述的導(dǎo)向輪安裝于鋼絲繩前方相應(yīng)位置。

進(jìn)一步，所述的離合機(jī)構(gòu)包括離合器飛輪和離合器鼓，所述的離合器飛輪中心設(shè)有用于容納離合器鼓的內(nèi)孔，所述的離合器鼓設(shè)于內(nèi)孔內(nèi)；所述的離合器鼓中心設(shè)與卷?yè)P(yáng)器中軸配合的軸孔，所述的離合器鼓的外緣設(shè)有環(huán)形溝槽；所述的離合器飛輪內(nèi)部徑向設(shè)有螺孔，所述的螺孔內(nèi)部依次設(shè)有鋼球、壓力彈簧和微調(diào)螺栓，所述的鋼球置于螺孔內(nèi)最里端，其鋼球的下部分嵌入離合器鼓的環(huán)形溝槽上，所述的微調(diào)螺栓設(shè)于螺孔最外端，所說(shuō)的壓力彈簧設(shè)于鋼球與微調(diào)螺栓之間，即所述的壓力彈簧一端頂于鋼球上部分，另一端位于微調(diào)螺栓下部，所述的離合器飛輪的外緣上設(shè)置剎車(chē)止動(dòng)帶，所述的剎車(chē)止動(dòng)帶下部為固定端頭和調(diào)節(jié)端頭，所述的固定端頭通過(guò)固定螺絲固定，所述的調(diào)節(jié)端頭通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定，所述的剎車(chē)止動(dòng)帶通過(guò)固定端頭和調(diào)節(jié)端頭與基座的連接，所述的手動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括墊片、螺紋頭和調(diào)節(jié)螺栓，所述的墊片置于螺紋頭內(nèi)側(cè)，所述的調(diào)節(jié)螺栓設(shè)于螺紋頭上，所述的剎車(chē)止動(dòng)帶內(nèi)側(cè)面設(shè)有摩擦片。

機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置的使用方法，將該裝置設(shè)于外殼內(nèi)，所述外殼固定安裝在橋梁橋面下方的相應(yīng)位置上，鋼絲繩一端固定在卷?yè)P(yáng)器中軸上，鋼絲繩另一端通過(guò)導(dǎo)向輪導(dǎo)向與沉降探頭的導(dǎo)桿連接；所述的沉降探頭置于水內(nèi)，其沉降探頭下端的水下觸盤(pán)與橋梁基礎(chǔ)接觸，通過(guò)微調(diào)螺栓的調(diào)節(jié)對(duì)離合機(jī)構(gòu)內(nèi)壓力彈簧進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得其對(duì)鋼球的壓力不一樣，從而使得對(duì)離合器鼓的摩擦力不一樣，從而控制離合器鼓的轉(zhuǎn)速，（當(dāng)沉降探頭不下沉?xí)r候，即沉降探頭處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其離合器鼓也處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)）調(diào)整手動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使得剎車(chē)止動(dòng)帶與離合器飛輪抱死，使得離合器飛輪不旋轉(zhuǎn)；同時(shí)配合手輪，當(dāng)沉降探頭的水下觸盤(pán)接觸橋基，通過(guò)手輪調(diào)整鋼絲繩拉緊，內(nèi)導(dǎo)管置于外導(dǎo)管內(nèi)的管體長(zhǎng)度大于等于外導(dǎo)管管體長(zhǎng)度的2/3，小于等于外導(dǎo)管管體總長(zhǎng)度，所述的沉降探頭的外導(dǎo)管通過(guò)固定機(jī)構(gòu)固定在橋墩相應(yīng)位置上；卷?yè)P(yáng)器中軸經(jīng)耦合器與旋轉(zhuǎn)編碼器相連，當(dāng)橋梁基礎(chǔ)沉降時(shí)，水下觸盤(pán)、導(dǎo)桿及內(nèi)導(dǎo)管在重力作用下一起沿著外導(dǎo)管向下移動(dòng)，通過(guò)鋼絲繩拉動(dòng)卷?yè)P(yáng)器中軸，使離合器鼓與離合器飛輪相對(duì)滑動(dòng)，卷?yè)P(yáng)器中軸旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器把卷?yè)P(yáng)器中軸角位移數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號(hào)，從而輸出到外部管理系統(tǒng)。

一種機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置的全天候遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置、數(shù)據(jù)處理中轉(zhuǎn)傳輸模塊、中心服務(wù)器、上位機(jī)管理系統(tǒng)；機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)橋梁橋基沉降數(shù)據(jù)，通過(guò)通信總線與數(shù)據(jù)處理中轉(zhuǎn)傳輸模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)處理中轉(zhuǎn)傳輸模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；上位機(jī)管理系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

進(jìn)一步，所述的數(shù)據(jù)處理中轉(zhuǎn)傳輸模塊包括智能數(shù)據(jù)處理單元、GPRS通信模塊、帶蓄電池的獨(dú)立光伏供電系統(tǒng)；智能數(shù)據(jù)處理單元負(fù)責(zé)采集接收來(lái)自機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分類(lèi)處理、存儲(chǔ)和上傳采集的橋梁橋基沉降信息；在智能數(shù)據(jù)處理單元中，將橋梁橋基沉降數(shù)據(jù)按照橋梁名稱(chēng)、采集時(shí)間及橋梁具體橋墩位置進(jìn)行分類(lèi)存儲(chǔ)，通過(guò)GPRS通信模塊傳輸至中心服務(wù)器；GPRS通信模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理中轉(zhuǎn)傳輸模塊與中心服務(wù)器的通信；帶蓄電池的獨(dú)立光伏供電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池板、鋰電池組、備用電池、穩(wěn)壓電路、電壓轉(zhuǎn)換電路組成；太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能存儲(chǔ)于鋰電池組中，通過(guò)穩(wěn)壓電路及電壓轉(zhuǎn)換電路為機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置、智能數(shù)據(jù)處理單元模塊和GPRS通信模塊提供穩(wěn)定電壓；當(dāng)天氣狀況不佳，鋰電池電量耗盡時(shí)，備用電池進(jìn)入工作狀態(tài)；所述的中心服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)各個(gè)橋梁的橋梁橋基沉降信息的存儲(chǔ)，其中包含橋梁橋基沉降原始信息，還包含通過(guò)智能算法解算后的橋梁橋基沉降信息以及監(jiān)測(cè)裝置的運(yùn)行狀態(tài)信息，這些信息按照橋梁名稱(chēng)、采集時(shí)間及橋梁具體橋墩位置等進(jìn)行分類(lèi)存入中心服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)，供上位機(jī)管理系統(tǒng)查詢(xún)和調(diào)用；中心服務(wù)器還負(fù)責(zé)橋梁橋基沉降數(shù)據(jù)的分析與解算，完成動(dòng)態(tài)監(jiān)控、自動(dòng)定位和閥值報(bào)警等功能；上位機(jī)管理系統(tǒng)具有電腦客戶(hù)端，可設(shè)置多種用戶(hù)權(quán)限，管理人員查詢(xún)和調(diào)用數(shù)據(jù)、管理設(shè)備、設(shè)置系統(tǒng)；機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置獲取監(jiān)測(cè)橋梁橋基沉降數(shù)據(jù)，并將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)通過(guò)通信總線傳送至數(shù)據(jù)處理中轉(zhuǎn)傳輸模塊；數(shù)據(jù)處理中轉(zhuǎn)傳輸模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，并存入中心服務(wù)器中；上位機(jī)管理系統(tǒng)通過(guò)對(duì)存入中心服務(wù)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)和顯示，實(shí)現(xiàn)對(duì)全天候橋梁橋基沉降的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果是：本發(fā)明利用機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋墩水下基礎(chǔ)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，本發(fā)明監(jiān)測(cè)效果好，監(jiān)測(cè)安全，通過(guò)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)預(yù)警，及時(shí)提醒操作人員維護(hù)，防止橋梁出現(xiàn)安全事故，確保橋梁安全可靠、適久耐用。

附圖說(shuō)明

圖1 是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。

圖2是本發(fā)明的安裝后的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖之一。

圖3是本發(fā)明的安裝后的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖之二。

圖4是本發(fā)明卷?yè)P(yáng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明沉降探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明第一密封蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明第二密封蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是本發(fā)明水下觸盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10是本發(fā)明第一管箍的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11是本發(fā)明第二管箍的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12是本發(fā)明第三管箍的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13是本發(fā)明離合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖之一。

圖14是本發(fā)明離合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖之二。

圖15是本發(fā)明離合器飛輪的結(jié)構(gòu)示意圖之一。

圖16是本發(fā)明離合器飛輪的結(jié)構(gòu)示意圖之二。

圖17是本發(fā)明離合器鼓的結(jié)構(gòu)示意圖之一。

圖18是本發(fā)明離合器鼓的結(jié)構(gòu)示意圖之二。

圖19是本發(fā)明剎車(chē)止動(dòng)帶的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖所示，本發(fā)明所述的一種機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置，包括沉降探頭10、離合機(jī)構(gòu)30、卷?yè)P(yáng)器20，所述的離合機(jī)構(gòu)30設(shè)于卷?yè)P(yáng)器20的左側(cè)，所述的離合機(jī)構(gòu)30左部外側(cè)設(shè)有旋轉(zhuǎn)編碼器50，所述的旋轉(zhuǎn)編碼器50通過(guò)耦合器40連接于卷?yè)P(yáng)器30上，所述的沉降探頭20連接于卷?yè)P(yáng)器20上。

所述的卷?yè)P(yáng)器20包括基座、背板22、卷?yè)P(yáng)器中軸23、手輪24和鋼絲繩25；所述的基座固定于背板22上，所述的卷?yè)P(yáng)器中軸23設(shè)于基座上，所述的離合機(jī)構(gòu)30設(shè)于卷?yè)P(yáng)器中軸23左側(cè)端，所述的耦合器40設(shè)于離合機(jī)構(gòu)30左部外側(cè)的卷?yè)P(yáng)器中軸23上，所述的旋轉(zhuǎn)編碼器50通過(guò)耦合器40連接于卷?yè)P(yáng)器中軸23上，所述的卷?yè)P(yáng)器中軸23右側(cè)端設(shè)置有手輪24。

所述的基座包括第一固定座21.1和第二固定座21.2，所述的第一固定座21.1和第二固定座21.2內(nèi)部分別設(shè)有第一軸承26.1和第二軸承26.2，所述的卷?yè)P(yáng)器中軸23設(shè)于第一軸承26.1和第二軸承內(nèi)26.3，減少阻力，卷?yè)P(yáng)器中軸23轉(zhuǎn)動(dòng)更加靈活；所述的第一固定座21.1和第二固定座21.2內(nèi)側(cè)之間的卷?yè)P(yáng)器中軸上設(shè)有第一擋板27.1和第二擋板27.2，所述的鋼絲繩25設(shè)于第一擋板27.1和第二擋板27.2之間的卷?yè)P(yáng)器中軸23上，避免收放鋼絲繩25時(shí)，避免鋼絲繩25纏繞錯(cuò)位卡死；所述的背板22上設(shè)有壓繩板，所述的壓繩板位于第一擋板27.1和第二擋板27.2之間的鋼絲繩上部，所述的壓繩板包括固定板28.1和壓緊板28.2，所述的固定板28.1和壓緊板28.2為鉸接結(jié)構(gòu)，所述的固定板28.1固定于背板22上，所述的壓緊板28.2壓于鋼絲繩25上部，所述的壓緊板28.2下部設(shè)有彈性拉緊機(jī)構(gòu)29， 所述的彈性拉緊機(jī)構(gòu)29為彈簧，所述的彈簧一端設(shè)于壓繩板28.2下部，另一端連接于基座上的相應(yīng)位置，壓緊板28.2通過(guò)彈簧自動(dòng)調(diào)整壓于鋼絲繩25上的力，卷?yè)P(yáng)器中軸23旋轉(zhuǎn)時(shí)，避免鋼絲繩25沒(méi)有拉緊，造成鋼絲繩的自動(dòng)松開(kāi)，從而減少誤差。

所述沉降探頭包括導(dǎo)桿11和導(dǎo)管，所述導(dǎo)桿11設(shè)于導(dǎo)管內(nèi)，所述的導(dǎo)管包括外導(dǎo)管12.1和內(nèi)導(dǎo)管12.2，所述的外導(dǎo)管12.1的下部套于所述內(nèi)導(dǎo)管12.2的上部，且內(nèi)導(dǎo)管12.2在外導(dǎo)管12.1內(nèi)可相對(duì)伸縮；所述的外導(dǎo)管12.1上部設(shè)有第一密封蓋14.1和第一管箍13.1，所述的外導(dǎo)管12.1上部設(shè)有第一外導(dǎo)管外螺紋14.12，所述的第一密封蓋14.1下部外側(cè)設(shè)有第一密封蓋外螺紋14.11，所述的第一管箍13.1內(nèi)部設(shè)有第一管箍?jī)?nèi)螺紋13.13，所述的第一管箍13.1通過(guò)第一管箍?jī)?nèi)螺紋13.13下部與外導(dǎo)管12.1上部的第一外導(dǎo)管外螺紋14.12螺旋固定，所述的第一密封蓋14.1通過(guò)下部的第一密封蓋外螺紋14.11與第一管箍13.1的第一管箍?jī)?nèi)螺紋13.13上部螺旋固定，即所述的第一密封蓋14.1通過(guò)第一管箍13.1固定于外導(dǎo)管12.1的上部，所述的第一密封蓋14.1內(nèi)設(shè)有第一環(huán)形密封槽14.13，所述的第一環(huán)形密封槽14.13內(nèi)設(shè)有第一密封環(huán)15.1，所述的第一密封環(huán)15.1內(nèi)表面與導(dǎo)桿11上部外表面接觸配合，保證外導(dǎo)管12.1與導(dǎo)桿11的良好密封，避免水等從上部進(jìn)去導(dǎo)管內(nèi)；所述的外導(dǎo)管12.1下部設(shè)有第二密封蓋14.2和第二管箍13.2，所述的外導(dǎo)管12.1下部設(shè)有第二外導(dǎo)管外螺紋14.22，所述的第二密封蓋12.2上部外側(cè)設(shè)有第二密封蓋外螺紋14.21，所述的第二管箍13.2內(nèi)部設(shè)有第二管箍?jī)?nèi)螺紋13.23，所述的第二管箍13.2通過(guò)第二管箍?jī)?nèi)螺紋13.23上部與外導(dǎo)管12.1下部的第二外導(dǎo)管外螺紋14.22螺旋固定，所述的第二密封蓋14.2通過(guò)上部的第二密封蓋外螺紋14.21與第二管箍13.2的第二管箍?jī)?nèi)螺紋13.23下部螺旋固定，即所述的第二密封蓋14.2通過(guò)第二管箍13.2固定于外導(dǎo)管12.1的下部，所述的內(nèi)導(dǎo)管12.2下部設(shè)有第三管箍13.3和水下觸盤(pán)14.3，所述的內(nèi)導(dǎo)管14.3下部設(shè)有內(nèi)導(dǎo)管外螺紋14.32，所述的水下觸盤(pán)14.3上部外側(cè)設(shè)有觸盤(pán)外螺紋14.31，所述的第三管箍13.3內(nèi)部設(shè)有第三管箍?jī)?nèi)螺紋13.33，所述的第三管箍13.3通過(guò)第三管箍?jī)?nèi)螺紋13.33上部與內(nèi)導(dǎo)管12.2下部的內(nèi)導(dǎo)管外螺紋14.32螺旋固定，所述的水下觸盤(pán)14.3通過(guò)觸盤(pán)外螺紋14.31與第三管箍13.3的第三管箍?jī)?nèi)螺紋13.33下部螺旋固定，即所述的水下觸盤(pán)14.3通過(guò)第三管箍13.3與所述的內(nèi)導(dǎo)管12.2下部固定，所述的水下觸盤(pán)14.3內(nèi)設(shè)有第三環(huán)形密封槽14.33，所述的第三環(huán)形密封槽14.33內(nèi)設(shè)有第二密封環(huán)15.2，所述的第二密封環(huán)15.2內(nèi)表面與導(dǎo)桿11下部外表面接觸配合，所述的導(dǎo)桿11下部與水下觸盤(pán)14.3上方內(nèi)部固定，所述的外導(dǎo)管12.1外部設(shè)有至少一個(gè)固定機(jī)構(gòu)18，保證沉降探頭垂直且不會(huì)因水流沖刷發(fā)生位移，確保準(zhǔn)確性。

所述的鋼絲繩25與導(dǎo)桿11之間設(shè)有導(dǎo)向輪，所述的導(dǎo)向輪25.1安裝于鋼絲繩25前方相應(yīng)位置。

所述的離合機(jī)構(gòu)30包括離合器飛輪31和離合器鼓32，所述的離合器飛輪31中心設(shè)有用于容納離合器鼓32的內(nèi)孔，所述的離合器鼓32設(shè)于內(nèi)孔內(nèi)；所述的離合器鼓32中心設(shè)與卷?yè)P(yáng)器中軸23配合的軸孔，所述的離合器鼓32的外緣設(shè)有環(huán)形溝槽32.6；所述的離合器飛輪31內(nèi)部徑向設(shè)有螺孔31.7，所述的螺孔31.7內(nèi)部依次設(shè)有鋼球33、壓力彈簧34和微調(diào)螺栓35，所述的鋼球33置于螺孔31.7內(nèi)最里端，其鋼球33的下部分嵌入離合器鼓32的環(huán)形溝槽32.6上，所述的微調(diào)螺栓35設(shè)于螺孔31.7最外端，所說(shuō)的壓力彈簧34設(shè)于鋼球33與微調(diào)螺栓35之間，即所述的壓力彈簧34一端頂于鋼球33上部分，另一端位于微調(diào)螺栓35下部，所述的離合器飛輪31的外緣上設(shè)置剎車(chē)止動(dòng)帶36，所述的剎車(chē)止動(dòng)帶36下部為固定端頭和調(diào)節(jié)端頭，所述的固定端頭通過(guò)固定螺絲固定，所述的調(diào)節(jié)端頭通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)37固定，所述的剎車(chē)止動(dòng)帶36通過(guò)固定端頭和調(diào)節(jié)端頭與基座的連接，所述的手動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)37包括墊片37-1、螺紋頭37-3和調(diào)節(jié)螺栓37-2，所述的墊片37-1置于螺紋頭37-3內(nèi)側(cè)，所述的調(diào)節(jié)螺栓37-2設(shè)于螺紋頭37-3上，所述的剎車(chē)止動(dòng)帶內(nèi)側(cè)面設(shè)有摩擦片36-1。

機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置的使用方法，將該裝置設(shè)于外殼400內(nèi)，所述外殼400固定安裝在橋梁橋面300下方的相應(yīng)位置上，鋼絲繩25一端固定在卷?yè)P(yáng)器中軸23上，鋼絲繩25另一端通過(guò)導(dǎo)向輪25.1導(dǎo)向與沉降探頭10的導(dǎo)桿11連接；所述的沉降探頭10置于水內(nèi)，其沉降探頭10下端的水下觸盤(pán)14.3與橋梁基礎(chǔ)100接觸，通過(guò)微調(diào)螺栓35的調(diào)節(jié)對(duì)離合機(jī)構(gòu)30內(nèi)壓力彈簧34進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得其對(duì)鋼球33的壓力不一樣，從而使得對(duì)離合器鼓32的摩擦力不一樣，從而控制離合器鼓32的轉(zhuǎn)速，當(dāng)沉降探頭10不下沉?xí)r候，即沉降探頭10處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其離合器鼓32也處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，調(diào)整手動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)37，使得剎車(chē)止動(dòng)帶36與離合器飛輪31抱死，使得離合器飛輪31不旋轉(zhuǎn)；同時(shí)配合手輪24，當(dāng)沉降探頭10的水下觸盤(pán)接觸橋基100，通過(guò)手輪24調(diào)整鋼絲繩25拉緊，內(nèi)導(dǎo)管12.2置于外導(dǎo)管12.1內(nèi)的管體長(zhǎng)度大于等于外導(dǎo)管12.1管體長(zhǎng)度的2/3，小于等于外導(dǎo)管12.1管體總長(zhǎng)度，所述的沉降探頭10的外導(dǎo)管12.1通過(guò)固定機(jī)構(gòu)18固定在橋墩200相應(yīng)位置上；卷?yè)P(yáng)器中軸23經(jīng)耦合器40與旋轉(zhuǎn)編碼器50相連，當(dāng)橋梁基礎(chǔ)100沉降時(shí)，水下觸盤(pán)23、導(dǎo)桿11及內(nèi)導(dǎo)管12.2在重力作用下一起沿著外導(dǎo)管12.1向下移動(dòng)，內(nèi)導(dǎo)管12.2有利于保護(hù)導(dǎo)桿11不因水流中泥石沖擊發(fā)生彎曲，通過(guò)鋼絲繩25拉動(dòng)卷?yè)P(yáng)器中軸23.1，使離合器鼓32與離合器飛輪31相對(duì)滑動(dòng)，卷?yè)P(yáng)器中軸23旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器50把卷?yè)P(yáng)器中軸23角位移數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號(hào)，從而輸出到外部管理系統(tǒng)。

一種機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置的全天候遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置、數(shù)據(jù)處理中轉(zhuǎn)傳輸模塊、中心服務(wù)器、上位機(jī)管理系統(tǒng)；機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)橋梁橋基沉降數(shù)據(jù)，通過(guò)通信總線與數(shù)據(jù)處理中轉(zhuǎn)傳輸模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)處理中轉(zhuǎn)傳輸模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；上位機(jī)管理系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

所述在設(shè)置機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置的安裝位置時(shí)，考慮安裝點(diǎn)的數(shù)量將根據(jù)橋墩數(shù)量及所處位置確定，可以選著安裝在橋梁基礎(chǔ)容易被沖刷的橋墩，即可以一座橋安裝一個(gè)機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置（圖1中1＃、2＃、k＃、n＃…），也可以一座橋安裝多個(gè)機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置；機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置安裝就位后上電工作。

所述的數(shù)據(jù)處理中轉(zhuǎn)傳輸模塊包括智能數(shù)據(jù)處理單元、GPRS通信模塊、帶蓄電池的獨(dú)立光伏供電系統(tǒng)；智能數(shù)據(jù)處理單元負(fù)責(zé)采集接收來(lái)自機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分類(lèi)處理、存儲(chǔ)和上傳采集的橋梁橋基沉降信息；在智能數(shù)據(jù)處理單元中，將橋梁橋基沉降數(shù)據(jù)按照橋梁名稱(chēng)、采集時(shí)間及橋梁具體橋墩位置進(jìn)行分類(lèi)存儲(chǔ)，通過(guò)GPRS通信模塊傳輸至中心服務(wù)器；GPRS通信模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理中轉(zhuǎn)傳輸模塊與中心服務(wù)器的通信；帶蓄電池的獨(dú)立光伏供電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池板、鋰電池組、備用電池、穩(wěn)壓電路、電壓轉(zhuǎn)換電路組成；太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能存儲(chǔ)于鋰電池組中，通過(guò)穩(wěn)壓電路及電壓轉(zhuǎn)換電路為機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置、智能數(shù)據(jù)處理單元模塊和GPRS通信模塊提供穩(wěn)定電壓；當(dāng)天氣狀況不佳，鋰電池電量耗盡時(shí)，備用電池進(jìn)入工作狀態(tài)；當(dāng)備用電池電量低于25％時(shí)，向上位機(jī)管理系統(tǒng)發(fā)出該數(shù)據(jù)處理中轉(zhuǎn)傳輸模塊的電池電量不足的警告，管理人員前往該數(shù)據(jù)處理中轉(zhuǎn)傳輸模塊所在位置更換電池。

所述的中心服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)各個(gè)橋梁的橋梁橋基沉降信息的存儲(chǔ)，其中包含橋梁橋基沉降原始信息，還包含通過(guò)智能算法解算后的橋梁橋基沉降信息以及監(jiān)測(cè)裝置的運(yùn)行狀態(tài)信息，這些信息按照橋梁名稱(chēng)、采集時(shí)間及橋梁具體橋墩位置等進(jìn)行分類(lèi)存入中心服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)，供上位機(jī)管理系統(tǒng)查詢(xún)和調(diào)用；中心服務(wù)器還負(fù)責(zé)橋梁橋基沉降數(shù)據(jù)的分析與解算，完成動(dòng)態(tài)監(jiān)控、自動(dòng)定位和閥值報(bào)警等功能；

所述的上位機(jī)管理系統(tǒng)具有電腦客戶(hù)端，可設(shè)置多種用戶(hù)權(quán)限，管理人員查詢(xún)和調(diào)用數(shù)據(jù)、管理設(shè)備、設(shè)置系統(tǒng)；

機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置獲取監(jiān)測(cè)橋梁橋基沉降數(shù)據(jù)，并將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)通過(guò)通信總線傳送至數(shù)據(jù)處理中轉(zhuǎn)傳輸模塊；數(shù)據(jù)處理中轉(zhuǎn)傳輸模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，并存入中心服務(wù)器中；上位機(jī)管理系統(tǒng)通過(guò)對(duì)存入中心服務(wù)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)和顯示，實(shí)現(xiàn)對(duì)全天候橋梁橋基沉降的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

本發(fā)明利用機(jī)械式橋梁基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)裝置獲取監(jiān)測(cè)橋梁橋基沉降數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋墩水下基礎(chǔ)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)預(yù)警，及時(shí)提醒操作人員維護(hù)，防止橋梁出現(xiàn)安全事故，確保橋梁安全可靠、適久耐用。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。