根石坍塌报警器研究报告

第第页根石坍塌报警器研究报告【摘要】根石走失是险工坝岸出险的根本原因，减少根石走失就能减少出险，这也是我们今后治理险工坝岸工程的主要方略之一。为此，我局引进开发了这套根石坍塌报警设备，通过实验，该套设备可做到无人值守、全天候工作、即时报警、准确可靠。根石坍塌报警器主要由管理平台（一台电脑）、报警器主机、移动探测器、电源系统、连接线组成。移动探测器采集到根石位移的信号后，通过电缆传送给报警主机，主机通过对数据计算确定信号部位，然后通过主机内置的移动手机卡以手机短信方式发送到管理平台和值班人手机实现报警功能。管理平台可对报警器主机和能接收信号的手机进行管理，实现储存、分析、打印等功能。报警器还具有状态的查询和弱电的提示功能，以便迅速解决供电故障。报警器可通过密码采用短信遥控设置，具备保密性，安全可靠。

【关键词】报警器；水位；根石

随着科技的日益进步，黄河也进入了数字化时代，我局研制的根石坍塌报警器正是适应了“数字黄河”这一理念，实现了根石坍塌、走失自动报警以及远程监控，减少了人力物力投入，提高了信息传输的准确、快捷，达到第一时间内使险情得到抢护之目的。

1研究背景

在近年来调水调沙后黄河下游没有较大洪水的前提下，就其自身而言，河道整治工程坝岸出险的问题归根结底是护根问题，进言之，根石走失是险工坝岸出险的根本原因，减少根石走失就能减少出险，这也是我们今后治理险工坝岸工程的主要方略之一。

为消除根石走失等带来的险情，我们必须对根石走失等进行准确、快速预警，然后及时抢护。目前的根石探测主要是依靠原始的人工探摸，要想准确、快速必须要改进探测方法，引进一些先进的探测机器具，提高探测准确度。为此，我局引进开发了这套根石坍塌报警设备，通过实验，该套设备可做到无人值守、全天候工作、即时报警、准确可靠。

2根石坍塌报警器技术说明

2.1报警器的组成

根石坍塌报警器主要由管理平台（一台电脑）、报警器主机、移动探测器、电源系统、连接线组成。一个管理平台可管理多台报警器主机，一台报警器主机可接14个移动探测器和2个水位探测器，配合普通手机（手机用作报警接收器，最多可连三部手机）共同组成了一套报警系统。

2.2报警器工作原理

移动探测器采集到根石位移的信号后，通过电缆传送给报警主机，主机通过对数据计算确定信号部位，然后通过主机内置的移动手机卡以手机短信方式发送到管理平台和值班人手机。

2.3报警器安装操作

确定需探测的根石断面和部位后，首先将移动探测器置于一块根石内（钻孔）并胶合在一起，其次报警器主机和太阳能电池板固定于高杆或高架上（主要是为了安全和防盗），三是用电缆连接移动探测器和报警器主机，接通电源，外业安装完成。

在办公室的电脑上安装一个GPRS接收器（硬件）、安装软件即可对报警器主机和能接收信号的手机进行管理，实现储存、分析、打印等功能。

用手机发送代码短信至报警器主机中的手机卡中（报警器主机相当于一部手机），报警器主机接收后即可与手机连接成功，届时会受到报警器主机发送来的报警信息从而实现了报警功能。

2.4报警器的功能

根据黄河的根石断面探测技术要求，我局特设计报警器具有根石预警的以下功能：

（1）报警器主机以及线缆具备防盗或报警功能，如有损坏（如盗窃、恶劣天气损坏等）能及时报警，并能在值班人员手机和办公室电脑上接收信息。

（2）报警器主机可接14个移动探测器，可接两个水位点报警，便于迅速的知道河水的涨落情况。

（3）探测器所在根石塌落后需要抛石加固的，加固完成后，能快速安装探测点装置，以便继续监控（探测器的线缆长度根据需要而定，不受长度的影响）。

（4）探测器可沿根石断面纵向布置固定，要具备防水力冲刷的能力，根石如有塌落能即时报警并能确认到某一断面的某一点位。

（5）根石如有塌落或走失，报警器就能准确将某一断面的某一点位的信息发送到手机和办公室电脑上。

（7）报警器还具有状态的查询和弱电的提示功能，以便迅速解决供电故障。

（8）报警器可通过密码采用短信遥控设置，具备保密性，安全可靠。

3实验过程

3.1实验时间及地点

此报警设备在道旭管理段的道旭险工10#、12#、14#、16#四段主坝上进行实验，该四段坝在汛期靠溜，易出现河水冲刷根石坍塌现象。

3.2报警器主机及移动探测器安装的点位

报警器主机安装在道旭险工12#坝水尺处线杆顶部，此处高约8米，并且在四段实验坝段中间，便于顺线，安装在电线杆顶部，也可起到防盗作用。移动探测器安装的点位分析：

1）枯水位点位（200m3/s，相应水位大沽13.63，黄海12.25；安装时，由于大河水位限制，目前高程是大沽14.48，对应流量750m3/s）。

（1）枯水位时大河流量一般在200m3/s左右，且持续时间长，相应水位13.63米（大沽，下同）。此流量下，由于非汛期一般不安排根石探摸，如有根石走失或塌落容易被忽视且不易发现。在此高程设置探测器，可及时发现根石变化情况，取消观测盲点，达到及时维修之目的。

（2）中高水位时，对根石底部探测难度大，尤其是高水位期间，探测人员不能有效探测出根石底部的变化情况，此时，该报警装置将发挥重要作用。

2）中水位点位（1600m3/s，相应水位大沽15.28，黄海13.90）

（1）中水位时大河流量一般在1600m3/s左右，此流量下河槽不冲不淤，相应水位为15.28米。此流量时，一般大河水位相对稳定一段时间，期间根石抗主溜部位和吃回溜部位亦相对稳定，即同一根石部位冲刷时间较长容易发生根石走失，为此设探测器。

（2）大河流量2000-3000m3/s，根石走失部位一般在这个高度上，发生3000m3/s流量时，虽然人工能探测到该部位，但由于水流湍急很难探准，在此高程部位设置探测器，能准确及时的发现根石走失或坍塌情况，不误抢护。

3）中高水位点位（3000m3/s，相应水位大沽16.34，黄海14.96）

中高水位时大河流量一般在3000m3/s左右，此流量时大河水位16.34米，此水位距根石台顶（平均高程18.00米）1.60-1.80米，3000-4000m3/s流量时该高度易发生根石走失，且4000m3/s流量以上根石顶淹没，在坝上人工摸水准确度低、难度大，此高度设置探测器将有效检测根石走失情况，提高定位精度。

3.3实验内容及结果

3.3.1移动探测器灵敏度

通过各项测试实验，移动探测器的灵敏度较高，只要根石出现瞬间位移或者翻滚，均能收到报警信号。速度比较慢的平移，则收不到报警信号。

3.3.2报警的先后顺序

通过实验，若两个点或两个以上同时出现坍塌现象，则会按照顺序进行报警，即第一个点报完警，手机收到短信和电话后，第二个报警随之即来，不会产生冲突，均能准确的收到报警信息。

3.3.3实验总结

实验证明，该报警器能准确及时的发出报警信号，使值班人员能第一时间收到报警信息，从而及时采取抢护措施，既节省了巡查人力，又能保证即时抢险，是一款有效可行的根石位移报警设备。

4产生的经济效益和推广空间

人工探摸根石每处险工需要二到三名职工，此款报警器正式使用后，只需一到两名人员绑定好手机（不影响其他工作），只要2