中鐵水利信息科技有限公司;中鐵水利水電規劃設計集團有限公司陳衛獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉中鐵水利信息科技有限公司;中鐵水利水電規劃設計集團有限公司申請的專利基于物聯網的大壩安全監測系統及方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120313680B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-26發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510790512.0,技術領域涉及:G01D21/02;該發明授權基于物聯網的大壩安全監測系統及方法是由陳衛;付典龍;萬國勇;黃蘭波;黃凱;徐耀宗;梁思思;滕芷衡;李福斌;陳浩雯;陳凱;付紅賢;胡智康;廖炳飛;肖志鵬;楊普清;于長清;鐘志堅;胡奇;張秀峰;王海若設計研發完成,并于2025-06-13向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于物聯網的大壩安全監測系統及方法在說明書摘要公布了:本發明屬于水利工程技術領域,本發明基于物聯網的大壩安全監測系統及方法,包括振動能量供給模塊,在大壩迎水面設置圓柱體鈍體結構和壓電陶瓷傳感器,利用鈍體結構引導水流形成卡門渦街,實時監測大壩水流速度;基于FFT頻譜分析卡門渦街脫落頻率,與壓電陶瓷傳感器的諧振頻率匹配,獲取雙頻匹配數據;多維觀測采集模塊,利用產生的卡門渦街脫落頻率,將大壩水流動能轉換為電能,通過轉換后的電能為預設的多維傳感器供電,基于多維傳感器采集大壩多維觀測數據;三維跳變通信模塊,基于雙頻匹配數據,實時感知并識別周圍環境的工頻和諧波成分,生成動態避讓頻點表完成跳頻切換;增強了大壩安全監測的可靠性和前瞻性。
本發明授權基于物聯網的大壩安全監測系統及方法在權利要求書中公布了:1.基于物聯網的大壩安全監測系統,其特征在于,包括: 振動能量供給模塊,在大壩迎水面設置圓柱體鈍體結構和壓電陶瓷傳感器,利用鈍體結構引導水流形成卡門渦街,實時監測大壩水流速度; 根據卡門渦街脫落頻率與圓柱體鈍體結構的直徑和斯特勞哈爾數的關系,實時計算得到大壩水流速度;引入水體黏度與溫度、濃度的動態修正模型,結合雷諾數修正斯特勞哈爾數; 雷諾數計算為:;其中,表示水體密度;表示水體動力黏度函數;表示大壩水流速度;表示圓柱體鈍體結構的直徑; 水體動力黏度函數為:;其中,表示預設參考基準水體動力黏度;表示濃度影響系數;表示污染物濃度;表示溫度影響系數;表示水溫; 基于FFT頻譜分析卡門渦街脫落頻率,與壓電陶瓷傳感器的諧振頻率匹配,獲取雙頻匹配數據; 多維觀測采集模塊,利用產生的卡門渦街脫落頻率,將大壩水流動能轉換為電能,通過轉換后的電能為預設的多維傳感器供電,基于多維傳感器采集大壩多維觀測數據; 三維跳變通信模塊,基于雙頻匹配數據,實時感知并識別周圍環境的工頻和諧波成分,生成動態避讓頻點表完成跳頻切換;采用滲流路徑預測機制,根據大壩水流速度,預測未來n段時間內滲流活躍區域,將滲流活躍區域內節點優先選為中繼路徑,獲取節點空間位置信息; 多源異步對齊模塊,利用節點空間位置信息,控制各節點基于銣原子鐘和GPS信號生成同步脈沖;采用彈性時間窗對大壩多維觀測數據進行動態對齊,得到對齊后的大壩多維觀測數據; 所述對齊后的大壩多維觀測數據的獲取方法包括: 預設大壩多維觀測數據的時間對齊基準點,作為多維觀測數據的時間對齊參考點;對于大壩多維觀測數據中的每一維度觀測數據,設定初始時間窗寬度,初始時間窗以為中心,在附近搜索該維度觀測數據中與基準時間最接近的觀測數據點; 并根據各維度觀測數據中的觀測數據點相對于時間對齊基準點的偏差,動態調整時間窗的范圍;在時間對齊過程中,實時計算每個觀測數據維度中,觀測數據點時間戳相對于與基準點的偏差量;其中,表示第個觀測數據點的時間戳;表示觀測數據點的索引;當偏差量大于預設偏差量閾值時,將該時間窗進行動態擴展,根據擴展函數設置擴展比例; 在動態調整后的時間窗范圍內,針對每一維度觀測數據,篩選與基準點的時間點的時間差小于預設時間差閾值的觀測數據點,作為該維度在時間對齊基準點的觀測值;根據對齊觀測數據點的密度調整時間窗寬度,統計觀測數據點的數量,若在基準點附近的任意一個維度觀測數據中,存在觀測數據點數量大于等于預設數量閾值,則通過加權平均的方式計算時間對齊基準點的觀測值;加權平均的權重根據觀測數據點與基準點之間的時間差和空間距離差共同確定; 若在基準點近的任意一個維度觀測數據中,存在觀測數據點數量小于預設數量閾值,則通過線性插值方式估算時間對齊基準點的觀測值;將多維觀測數據中各維度在時間對齊基準點下的觀測值進行統一對齊,形成對齊后的多維觀測數據集; 滲流應力預警模塊,計算對齊后的大壩多維觀測數據的主應力方向梯度變化率,當超過預設梯度變化率閾值時,自動識別應力集中區遷移,并生成預警信號。
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