本發(fā)明涉及通航樞紐，尤其涉及一種高水頭船閘浮式系船柱數(shù)字化監(jiān)測(cè)方法及其數(shù)據(jù)有線傳輸裝置。

背景技術(shù)：

1、在水利工程技術(shù)領(lǐng)域，船閘作為航道上的重要通航建筑物，其安全、高效運(yùn)行對(duì)于保障水路交通的順暢至關(guān)重要。特別是高水頭環(huán)境下的船閘系統(tǒng)，由于水流條件復(fù)雜，對(duì)船閘設(shè)施及其配套設(shè)備的性能提出了更高要求。浮式系船柱作為船閘中用于固定船舶的關(guān)鍵部件，其狀態(tài)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)一直是業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)。

2、目前，浮式系船柱的運(yùn)行監(jiān)護(hù)和日常巡檢均采用人工目視的巡檢方式，存在以下亟待解決的問題：在低能見度、惡劣天氣、船間遮擋等客觀條件下，目前通過圖像監(jiān)控系統(tǒng)目視監(jiān)管的方式存在明顯的弊端，無法高效觀察并確認(rèn)每個(gè)浮式系船柱的運(yùn)行狀態(tài)，影響過閘效率；隨著船舶大型化發(fā)展，船舶靠泊系纜力較過去大大增加甚至頻繁超過設(shè)計(jì)上限，設(shè)備可能存在超負(fù)荷工作狀態(tài)，從運(yùn)行安全角度出發(fā)需要對(duì)系船柱運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的、量化的主動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；尤其是浮式系船柱運(yùn)行中的卡阻、結(jié)構(gòu)損傷變形等類型的設(shè)備缺陷以及閘室內(nèi)充泄水末期因往復(fù)流引發(fā)的運(yùn)行安全隱患很難通過目視及時(shí)發(fā)現(xiàn)，而且浮式系船柱毗鄰水邊，環(huán)境惡劣；船舶大型化導(dǎo)致遮擋和浮式系船柱所在的位置導(dǎo)致無法做到監(jiān)測(cè)信號(hào)無線傳輸，因此，針對(duì)性研發(fā)一種高水頭船閘浮式系船柱數(shù)字化監(jiān)測(cè)方法及裝置很有必要。

3、現(xiàn)有技術(shù)研究中，針對(duì)浮式系船柱的監(jiān)測(cè)多采用傳統(tǒng)的傳感器與無線傳輸方式。這些技術(shù)雖然在一定程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)系船柱狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但在高水頭、大流量等惡劣工況下，往往存在監(jiān)測(cè)不準(zhǔn)確、信號(hào)衰減、傳輸不穩(wěn)定等問題，影響了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。此外，無線傳輸方式還容易受到電磁干擾等外部因素的影響，進(jìn)一步增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟淮_定性。

4、為了解決上述問題，一些專利文獻(xiàn)，例如cn213014159u公開了一種浮式系船柱監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括監(jiān)測(cè)器、信息處理柜、控制中心上位機(jī)、語音警報(bào)器、燈光警報(bào)器，所述監(jiān)測(cè)器對(duì)浮式系船柱進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)器將收集的信息發(fā)送給信息處理柜，信息處理柜將信息整理后發(fā)送給控制中心上位機(jī)，通過控制中心上位機(jī)能及時(shí)了解系船柱的運(yùn)行情況，當(dāng)系船柱發(fā)生異常情況，通過控制中心上位機(jī)經(jīng)信息處理柜使語音警報(bào)器、燈光警報(bào)器報(bào)警從而及時(shí)提醒工作人員，所述監(jiān)測(cè)器包括浮筒庫(kù)、浮式系船柱、固定支架、位移傳感器，浮筒庫(kù)預(yù)置在閘室兩側(cè)的翼墻上，浮式系船柱在浮筒庫(kù)內(nèi)上下移動(dòng)，固定支架安裝在浮筒庫(kù)的墻壁上；該系統(tǒng)采用位移傳感器即激光測(cè)距儀實(shí)現(xiàn)了對(duì)系船柱的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，然而，該技術(shù)方案仍主要依賴于間接監(jiān)測(cè)和無線傳輸方式，未能從根本上解決高水頭環(huán)境下監(jiān)測(cè)不準(zhǔn)確和數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾y題。

5、綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)在浮式系船柱的數(shù)字化監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)傳輸方面雖已取得一定進(jìn)展，但仍存在信號(hào)不穩(wěn)定、易受干擾等突出問題，難以滿足高水頭船閘系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性的高要求。因此，有必要研發(fā)一種更加穩(wěn)定、高效的數(shù)據(jù)傳輸裝置及方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高船閘系統(tǒng)的智能化管理水平。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種高水頭船閘浮式系船柱數(shù)字化監(jiān)測(cè)方法及其數(shù)據(jù)有線傳輸裝置，解決現(xiàn)有人工監(jiān)測(cè)技術(shù)的不準(zhǔn)確、不及時(shí)，及現(xiàn)有技術(shù)研究中在高水頭、大流量的惡劣工況下，監(jiān)測(cè)不準(zhǔn)確、信號(hào)衰減、傳輸不穩(wěn)定的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種高水頭船閘浮式系船柱的數(shù)字化監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟：

3、step1：通過數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)采集浮式系船柱的應(yīng)力、位移和傾角數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；

4、step2：將所述數(shù)字信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊，進(jìn)行濾波、加密處理，并將處理后的數(shù)據(jù)打包；

5、step3：通過有線傳輸模塊，將打包后的數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸至監(jiān)控中心；

6、step4：在監(jiān)控中心接收并解密數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示浮式系船柱的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

7、一種高水頭船閘浮式系船柱數(shù)字化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有線傳輸裝置，是傳輸上述所述的一種高水頭船閘浮式系船柱的數(shù)字化監(jiān)測(cè)方法的數(shù)據(jù)有線傳輸裝置，包括：

8、數(shù)據(jù)采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集浮式系船柱的應(yīng)力、位移和傾角數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；

9、數(shù)據(jù)處理模塊，與所述數(shù)據(jù)采集模塊連接，用于接收所述數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行濾波、加密處理，并將處理后的數(shù)據(jù)打包；

10、有線傳輸模塊，與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接，采用工業(yè)級(jí)有線通信接口，將打包后的數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸至監(jiān)控中心；

11、電源管理模塊，為上述各模塊提供穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)，具備防水、防塵及過壓、過流保護(hù)功能。

12、優(yōu)選的方案中，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括多個(gè)傳感器，分別用于監(jiān)測(cè)浮式系船柱的應(yīng)力、位移和傾角，且每個(gè)傳感器均配置有信號(hào)調(diào)理電路，用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

13、優(yōu)選的方案中，所述傳感器為應(yīng)變傳感器，應(yīng)變傳感器與信號(hào)電纜的一端相連，信號(hào)電纜繞裝在信號(hào)電纜筒上，另一端與應(yīng)變采集器相連。

14、優(yōu)選的方案中，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括數(shù)據(jù)加密單元，用于對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，確保數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全性。

15、優(yōu)選的方案中，所述有線傳輸模塊采用rs-485（recommended?standard485，推薦標(biāo)準(zhǔn)-485）或can（controller?area?network，控制器局域網(wǎng)）總線通信協(xié)議，并設(shè)計(jì)有抗干擾電路，以確保在復(fù)雜環(huán)境下數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。

16、優(yōu)選的方案中，所述有線傳輸模塊還包括光纖電纜和光纖調(diào)制解調(diào)器，rs-485或can總線通信協(xié)議信號(hào)經(jīng)由光纖調(diào)制解調(diào)器和光纖電纜傳輸給監(jiān)控中心。

17、優(yōu)選的方案中，一種高水頭船閘浮式系船柱數(shù)字化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有線傳輸裝置還包括顯示屏，設(shè)置于監(jiān)控中心，用于實(shí)時(shí)顯示接收到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，便于操作人員監(jiān)控浮式系船柱的狀態(tài)。

18、優(yōu)選的方案中，所述監(jiān)控中心具備自我診斷和故障預(yù)警功能，能夠在監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)傳輸異?；蛟O(shè)備故障時(shí)，自動(dòng)發(fā)送預(yù)警信息至相關(guān)管理人員，確保及時(shí)采取維修措施，保障船閘浮式系船柱數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

19、本發(fā)明提供的一種高水頭船閘浮式系船柱數(shù)字化監(jiān)測(cè)方法及其數(shù)據(jù)有線傳輸裝置，有如下有益效果：

20、1、本發(fā)明解決了現(xiàn)有人工監(jiān)測(cè)技術(shù)的不準(zhǔn)確、不及時(shí)，及現(xiàn)有技術(shù)研究中在高水頭、大流量等惡劣工況下，信號(hào)衰減、傳輸不穩(wěn)定等問題；

21、2、本發(fā)明采用了應(yīng)變傳感器的設(shè)計(jì)，結(jié)合了有線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水流、水位等參數(shù)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，有效克服了惡劣工況下的信號(hào)衰減和傳輸不穩(wěn)定問題，顯著提高了監(jiān)測(cè)效率和準(zhǔn)確性；

22、3、本發(fā)明的每個(gè)傳感器均配置有信號(hào)調(diào)理電路，用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了高精度數(shù)據(jù)采集，同時(shí)，本發(fā)明還設(shè)計(jì)了自適應(yīng)通信協(xié)議，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)通信速率，保證了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸；此外，本發(fā)明還具有低功耗、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)，適用于長(zhǎng)期無人值守的監(jiān)測(cè)任務(wù)；

23、4、本發(fā)明提高了高水頭船閘浮式系船柱數(shù)字化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸效率和穩(wěn)定性，降低了數(shù)據(jù)傳輸過程中的錯(cuò)誤率和丟包率；

24、5、本發(fā)明通過應(yīng)變傳感器與信號(hào)電纜的一端相連，信號(hào)電纜繞裝在信號(hào)電纜筒上，另一端與應(yīng)變采集器相連，實(shí)現(xiàn)了對(duì)船閘浮式系船柱結(jié)構(gòu)應(yīng)變的高精度、高靈敏度監(jiān)測(cè)；此外，本發(fā)明還配備了數(shù)據(jù)處理單元，能夠?qū)崟r(shí)分析并顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持；

25、6、本發(fā)明通過數(shù)據(jù)加密和抗干擾設(shè)計(jì)，進(jìn)一步增強(qiáng)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，為船閘的安全運(yùn)行提供了有力保障；

26、7、本發(fā)明采用rs-485或can總線通信協(xié)議，并設(shè)計(jì)有抗干擾電路，以確保在復(fù)雜環(huán)境下數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸，同時(shí)，本發(fā)明還引入了先進(jìn)的加密技術(shù)，對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)加密處理，保障數(shù)據(jù)的安全性和完整性；

27、8、本發(fā)明rs-485或can總線通信協(xié)議信號(hào)經(jīng)由光纖調(diào)制解調(diào)器和光纖電纜傳輸給監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離、高帶寬的通信連接；在監(jiān)控中心，通過專用的解析軟件對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼，實(shí)時(shí)展示設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行數(shù)據(jù)等關(guān)鍵信息，確保系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行；

28、9、本發(fā)明監(jiān)控中心具備自我診斷和故障預(yù)警功能，能夠在監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)傳輸異?；蛟O(shè)備故障時(shí)，自動(dòng)發(fā)送預(yù)警信息至相關(guān)管理人員，確保及時(shí)采取維修措施，保障船閘浮式系船柱數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)潛在問題并進(jìn)行修復(fù)；

29、10、本發(fā)明的裝置還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，具有較高的實(shí)用價(jià)值和推廣前景，這一結(jié)論已通過多次實(shí)地測(cè)試和數(shù)據(jù)分析得到了充分驗(yàn)證；

30、11、本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法和數(shù)據(jù)傳輸裝置可廣泛應(yīng)用于各類船閘浮式系船柱的數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，對(duì)于提升船閘的運(yùn)行效率和安全性具有重要意義；

31、12、本發(fā)明的創(chuàng)新性和實(shí)用性也為相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供了新的思路和方法。