适用内陆小型河道的可变型护坡砌块系统的制作方法

1.本发明涉及水利工程技术领域，具体地涉及适用内陆小型河道的可变型护坡砌块系统。


背景技术：

2.水利工程和河道、湖泊的关系一直是矛盾共生的关系：一方面水利工程改变了河道、湖泊在几亿年中形成的地貌，以及依附于此地貌的生境，对于当地的生境具有不可逆转的破坏作用；另一方面水利工程又能够起到协调、平衡自然资源的作用，为所经过的自然资源贫瘠水域带去新的资源，形成新的生境。
3.目前涉及河道、湖泊的堤防工程的迎水面护坡大都是固定形状，是在工程设计阶段就确定下来的，且一旦安装好后，就会长期保持这种形状，十几年甚至几十年不变。
4.固定式护坡虽然都满足了水利工程对于堤防的坚固、行洪等要求，但具有如下缺陷：
5.1.由于固定式护坡的形状、安装位置是固定的，从而当生境发生改变时，如季节性鱼类洄流、水草枯荣期交替、百年一遇的大洪水经过时，无法主动改变形状以维持该水域生境，无法保护、帮助该水域的水生动植物；
6.2.由于固定式护坡都是根据具体施工水域的水文条件设计并实施的，而普适性很差，不同地理的河流、湖泊都需要经过勘测、设计、打样、测试、定型这一系列工序，从而造成设计难度大、工期长、设计成品无法通用的问题；
7.3.由于固定式护坡都是按至少能抵御五十年一遇的洪水标准来设计的，其坚固程度都非常高，从而一旦该水域的生境发生变化，则要对护坡进行适应性调整是非常大的工程，相当于重新修建堤坝，工期长、实时性差，而且成本极高。
8.当前也有活动堤坝相关的现有技术，经检索，与本技术最接近的现有技术为申请号为cn201921016380.2，实用新型名称为“水利工程生态护坡”的实用新型。该实用新型公开了一种生态护坡，其必要技术特征在于在护坡的底部设置了一个由电动推杆驱动的活动板块，用于接挡护坡上脱落的绿植和土壤，方便雨后清理滑落的绿植。
9.现有技术具有以下缺陷：
10.1.由于该现有技术要解决的技术问题是兜接因雨水冲刷而滑落的绿植，阻止其落入河道，以方便后期清理，从而该现有技术并未对该水域的生境有任何积极作用，仅是起到了一个拦污网的作用；
11.2.由于对于不同水域，其水下环境千差万别，对于松软质地的堤防基础，则不适宜安装该专利中的活动板块结构，严重的时候设置会造成堤防的溃塌事故，从而使得该现有技术不具有普适性。


技术实现要素：

12.本发明针对上述问题，提供适用内陆小型河道的可变型护坡砌块系统，其目的在
于可以随时改变自身形状；使调整护坡形状的成本极大降低，且速度极大提升，还节省了大量人力资源；大幅降低护坡工程的设计难度和工期，普适性和通用性非常好。
13.为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
14.适用内陆小型河道的可变型护坡砌块系统，适用于内陆小型河流，包含远程控制可变型护坡砌块、网络连接单元和远程控制服务器；其中：
15.所述远程控制可变型护坡砌块包含外壳、活动块、运动单元和运动控制单元；所述外壳为一个正面开放，而顶部、底部、左侧、右侧和后侧都封闭的方形盒状容器；外壳的后侧开设有用于使电源线或信号线穿过的布线穿孔；所述活动块为柱状结构，且可以沿垂直于外壳的底部的方向做往复运动；每个所述活动块包含一个唯一的活动块编号；相邻两个活动块的侧面抵接配合；与外壳相邻的活动块的侧面与外壳的内壁抵接配合；所述运动单元包含推杆和用于驱动所述推杆的驱动装置；所述推杆为刚性杆状结构，一端与所述活动块的尾部固定连接，另一端与所述驱动装置的运动端固定连接，且可在所述驱动装置的运动端的驱动下沿垂直于外壳的底部的方向做往复运动；所述驱动装置固定安装在所述外壳的后侧的内壁上；所述驱动装置的信号输入端与所述运动控制单元的信号输出端电信号耦接，接收来自所述运动控制单元的运动控制信号；
16.所述运动控制单元的信号输入端通过所述网络连接单元与所述远程控制服务器电信号耦接，接收来自所述远程控制服务器的护坡砌块形状模型，然后解析所述护坡砌块形状模型得到的所述活动块编号和与活动块编号一一对应的所述运动控制信号发送给对应驱动装置。
17.优选地，所述外壳的材质为混凝土配预埋钢筋；所述外壳的正面为正方形，边长的长度范围为500mm～2000mm；所述外壳的顶部、底部、左侧和右侧的厚度范围为50mm～100mm；所述外壳的后侧的厚度范围为200mm～500mm；所述外壳的后侧到正面的距离范围为500mm～1000mm。
18.所述外壳整个内壁都涂设有厚度范围为1mm～2mm的ptfe涂层。
19.优选地，所述活动块为长方体结构，沿长度方向垂直的横截面为正方形，边长的长度范围为150mm～2500mm，长度范围为500mm～1000mm；
20.所述活动块的整个外表面涂设有厚度范围为1mm～2mm的ptfe涂层。
21.优选地，所述远程控制可变型护坡砌块还包含种植模块；所述种植模块通过一个埋设在所述活动块的头部内的，由电信号控制的抛射装置与所述活动块的头部固定连接，且伸出所述外壳的外部；所述种植模块的上侧、下侧、左侧和右侧都不超过所述活动块的头部的上侧、下侧、左侧和右侧的范围；所述种植模块的上侧开设有用于种植水生植物的种植槽；所述种植槽的底部开设有贯穿所述种植模块的下侧的植根孔；每个所述活动块都唯一安装有一个所述种植模块；
22.所述抛射装置包含动力机构和释放机构，装在一个筒状容器中，预埋在所述活动块的头部；所述释放机构的信号输入端与所述运动控制单元的信号输出端电信号耦接，接收来自所述运动控制单元的置位信号、释放信号和复位信号；所述释放机构的信号输出端与所述运动控制单元的信号输入端电信号耦接；所述置位信号和所述释放信号为互斥关系，具体为：
23.当所述置位信号为“1”且所述释放信号“0”时，所述释放机构保持待机状态；所述
待机状态为静止但可触发的状态；所述待机状态可直接转为抛射动作；
24.当所述置位信号为“0”且所述释放信号“1”时，所述释放机构触发所述抛射动作；所述抛射动作为将所述种植模块抛射出去；
25.当所述置位信号为“0”且所述释放信号“0”，或当所述置位信号为“1”且所述释放信号“1”时，所述释放机构为锁定状态，并发出错误报警信号给到所述运动控制单元的信号输入端；所述锁定状态只有在收到所述复位信号后才能转为所述待机状态。
26.优选地，所述远程控制可变型护坡砌块还包含生境数据监测传感器组；所述生境数据监测传感器组与所述活动块的头部固定连接，且伸出所述外壳的外部；所述生境数据监测传感器组的上侧、下侧、左侧和右侧都不超过所述活动块的头部的上侧、下侧、左侧和右侧的范围；每个所述活动块都唯一安装有一个所述生境数据监测传感器组；所述生境数据监测传感器组的信号输出端通过所述网络连接单元与所述远程控制服务器电信号耦接；
27.所述生境数据监测传感器组包含用于采集水深数据的水深传感器、用于采集溶解氧数据的溶解氧传感器、用于采集电导数据的水质电导传感器、用于采集浊度数据的浊度传感器、用于采集鱼类声纳数据的探鱼声纳和用于采集视频数据的水下摄像头；
28.所述生境数据监测传感器组按人工预设的采集频率，将采集到的所述水深数据、所述溶解氧数据、所述电导数据、所述浊度数据、所述鱼类声纳数据和所述视频数据通过所述网络连接单元传送给所述远程控制服务器。
29.优选地，所述运动单元采用伺服电缸。
30.优选地，所述护坡砌块形状模型为一个二维数据表，属性包含所述活动块编号、活动块当前伸出长度和活动块目标伸出长度数据；所述活动块编号为所述护坡砌块形状模型的关键码；所述活动块当前伸出长度由所述运动控制单元询问所述驱动装置获得，并传送给所述远程控制服务器。
31.优选地，所述运动控制信号为矢量，由所述活动块当前伸出长度减去所述活动块目标伸出长度数据得到；
32.当所述运动控制信号为负值时，表征所述活动块的运动方向为伸出所述外壳；
33.当所述运动控制信号为“0”时，表征所述活动块的运动方向为保持当前位置不变；
34.当所述运动控制信号为正值时，表征所述活动块的运动方向为伸出所述外壳；
35.优选地，所述抛射装置的动力机构为一次性二氧化碳气瓶。
36.优选地，所述释放机构为高压电磁阀。
37.本发明与现有技术对比，具有以下优点：
38.1.由于本发明的活动块可以根据管理人员的需要，随时动态调整伸出长度，并进一步形成不同形状的砌块形状，从而当生境发生改变时，可以随时改变自身形状以改变河流流速、水下暗流方向，以此实现维持水域生境，保护、帮助该水域的水生动植物，或是帮助行洪的目的；
39.2.由于本发明的形状是可以动态调整的，因此对于不同地理的河流、湖泊都无需经过勘测、设计、打样、测试、定型这一系列工序，从而大幅降低了设计难度和设计工期，且使得本发明普适性和通用性非常好；
40.3.由于本发明的形状是可以动态调整的，因此当需要调整护坡形状的时候，无需传统对护坡进行适应性调整的施工方法一样对堤坝进行重新修建，从而使得调整护坡形状
的成本极低，且速度得到了极大提升，还不用大量工人进场施工，仅需要少量技术人员远程发布调整指令即可；
41.4.由于本发明的种植模块采用了弹射可抛弃的设计方案，从而既实现了水体内的水生植物种植，也可以在必要的时候将种植模块连通上面的植物抛弃进入水体，即方便操作，同时可以为水体内增加更多有益植物；
42.5.由于本发明整合了生境数据监测传感器组，充分利用了物联网的通信优势，从而可以实时传送水体中的各项环境数据，供科研、管理、决策使用，数据既真实又准确，还十分具有时效性。
附图说明
43.图1为本发明具体实施例的远程控制可变型护坡砌块的正视示意图；
44.图2为本发明具体实施例的适用内陆小型河道的可变型护坡砌块系统的系统结构示意图；
45.图3为图1的a-a左视剖面图；
46.图4为为本发明具体实施例的远程控制可变型护坡砌块的生境数据监测传感器组结构示意图。
47.图中：100-外壳、200-活动块、230-种植模块、231-种植槽、240-弹射装置、241-一次性二氧化碳气瓶、242-高压电磁阀、260-生境数据监测传感器组、261-水深传感器、262-溶解氧传感器、263-水质电导传感器、264-浊度传感器、265-探鱼声纳、266-水下摄像头、300-运动单元、310-推杆、400-运动控制单元、500-网络连接单元、600-远程控制服务器。
具体实施方式
48.下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定的范围。
49.需要事先说明的是，本具体实施例是一项河堤建设工程的护坡中节选的一个单个的远程控制可变型护坡砌块；本发明所涉及的适用内陆小型河道的可变型护坡砌块系统中的远程控制可变型护坡砌块采用标准化、模块化设计，可以根据需要随意组合，无限扩展；另一方面，外壳100的尺寸和活动块200的尺寸是可以根据需求定制的；水利工程材料用量是非常大的，足以覆盖开模定制的基本费用。
50.还需要事先说明的是，本发明的应用场景为内陆的小型河流，一般不超过22m宽的河面可以使用，尤其适用于城市中的景观河；但如果是大型主干河流则不适用本发明；这是由于限于活动块200的强度与成本的平衡关系，并不可能无限成本加强强度，这就会对活动块200的尺寸造成一定限制，其伸出长度、体积都是由上限的；因此如果将其应用到长江主干这种地方，则无法发挥其应有的技术效果，这一点使用者必须明确；另一方面，小型河流一般都会被进行精细化管理，也更加适用于这种对于强电、信号等要求较高的使用场景，而河流主干道则一般都是粗放型管理，也不适用于这种设备。根据实验得到的经验数据，本发明最适宜使用的河道宽度，在22m宽以内。
51.2013年7月，水利部、财政部联合印发《全国中小河流治理重点县综合整治和水系
连通试点规划》(以下简称《试点规划》。根据《试点规划》，农村河道指流域面积为50～200km的中小河流。农村河道多属于支流及末端河道，承担着防洪、排涝、灌溉、景观等多种功能口。多年来由于缺乏有效的治理和管护，河道环境恶化和功能衰退状况十分严重。
52.按上述定义，对于我国南方，流域面积为50～200km的农村河道，其宽度几米到30几米的占绝大多数，因此非常符合本发明的应用场景。
53.还需要事先说明的是，如图1所示，本具体实施例中，一个远程控制可变型护坡砌块的外壳100里按8
×
8排列，安装有64个活动块200；每个活动块200的尾部都安装有1个运动单元300，因此也有64个运动单元300。
54.还需要事先说明的是，如图2所示，本具体实施例中，每个远程控制可变型护坡砌块有1个运动控制单元400，与设置在岸边的网络连接单元500电信号耦接。网络连接单元500根据所需要接入的远程控制可变型护坡砌块的数量来设置接入接口；如果接入接口不够，则增设网络连接单元500；多个网络连接单元500之间采用对等网布线连接，形成一个简单的局域网，其优势在于结构简单，不易出错，也易于管理维护。
55.还需要事先说明的是，本发明能通过改变自身形状以改变河流流速、水下暗流方向，以此实现维持水域生境，保护、帮助该水域的水生动植物，或是帮助行洪的目的，其原理在于：
56.首先，本发明的两岸的活动块的伸出长度，总共应占到不低于河流宽度的10％，这个可以根据应用地点的河流宽度的实测数据来定制本发明砌块系统；在此基础上，活动块的伸出长度就可以明显改变河流的流速、以及水下暗流的方向。
57.其次，当河流为汛期，需要行洪的时候，可以将活动块全部缩入砌块中，加快流速，帮助行洪。
58.另一方面，当河流流速很高，但又希望阻慢流速，以建立本地动植物群落的时候，则可以根据需要伸出活动块，如采用错落伸出、全伸出等方式，使水流减速，同时在水下造成紊流，形成小型漩涡，这样有机碎屑就会在这一段河流中被滞留下降，形成鱼类食场；同时由于水流减速，各种水生动物也能更好的企稳、进食，从而形成本地动植物群落。
59.适用内陆小型河道的可变型护坡砌块系统，包含远程控制可变型护坡砌块、网络连接单元500和远程控制服务器600；其中：
60.远程控制可变型护坡砌块包含外壳100、活动块200、运动单元300和运动控制单元400；外壳100为一个正面开放，而顶部、底部、左侧、右侧和后侧都封闭的方形盒状容器；外壳100的后侧开设有用于使电源线或信号线穿过的布线穿孔；活动块200为柱状结构，且可以沿垂直于外壳100的底部的方向做往复运动；
61.外壳100的材质为混凝土配预埋钢筋；外壳100的正面为正方形，边长的长度范围为500mm～2000mm；外壳100的顶部、底部、左侧和右侧的厚度范围为50mm～100mm；外壳100的后侧的厚度范围为200mm～500mm；外壳100的后侧到正面的距离范围为500mm～1000mm。
62.外壳100整个内壁都涂设有厚度范围为1mm～2mm的ptfe涂层。
63.需要说明的是，ptfe即为聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)，其特点是耐磨、摩擦系数小、稳定耐腐蚀、高低温稳定性好，抗压能力好；涂设ptfe的目的在于使外壳100与活动块200之间的摩擦系数更小，滑动更顺畅，不与水发生反应，不会污染水质，耐腐蚀，提高了使用寿命，温度变化和水压都不会对其性能造成影响。
64.本具体实施例中，外壳100的后侧的内壁到正面的距离为1950mm；外壳100的正面的正方形的边长为1696mm。外壳100的顶部、底部、左侧和右侧的厚度为80mm，外壳100的后侧的厚度为480mm。
65.如图3所示，每个活动块200包含一个唯一的活动块200编号，由于后续与运动控制单元400通信时作为自身的唯一标识；相邻两个活动块200的侧面抵接配合；与外壳100相邻的活动块200的侧面与外壳100的内壁抵接配合；运动单元300包含推杆310和用于驱动推杆310的驱动装置；推杆310为刚性杆状结构，一端与活动块200的尾部固定连接，另一端与驱动装置的运动端固定连接，且可在驱动装置的运动端的驱动下沿垂直于外壳100的底部的方向做往复运动；驱动装置固定安装在外壳100的后侧的内壁上；驱动装置的信号输入端与运动控制单元400的信号输出端电信号耦接，接收来自运动控制单元400的运动控制信号，这样运动控制单元400就可以精确的控制每个运动单元300来驱动活动块200的上下运动，以形成不同的形状的护坡砌块。
66.需要说明的是，运动控制信号为矢量，由活动块200当前伸出长度减去活动块200目标伸出长度数据得到。
67.当运动控制信号为负值时，表征活动块200的运动方向为伸出外壳100。
68.当运动控制信号为“0”时，表征活动块200的运动方向为保持当前位置不变。
69.当运动控制信号为正值时，表征活动块200的运动方向为伸出外壳100。
70.本具体实施例中，运动控制单元400的信号输入端通过网络连接单元500与远程控制服务器600连接。
71.本具体实施例中，网络连接单元500采用物联网技术与远程服务器连接。
72.本具体实施例中，活动块200为长方体结构，沿长度方向垂直的横截面为正方形，边长的长度范围为150mm～2500mm，长度范围为500mm～1000mm。
73.活动块200的整个外表面涂设有厚度范围为1mm～2mm的ptfe涂层。选用ptfe涂层的原因与外壳100一致。
74.本具体实施例中，活动块200的沿长度方向垂直的横截面的边长为200mm，长度为1000mm。
75.需要说明的是，驱动装置根据作用原理，分为两种：液压和丝杆。如果是丝杆驱动，则运动单元300就是伺服电缸，承力范围在5～10吨；如果是液压驱动，则运动单元300就是重型油缸，承力范围也是5～10吨。这个承力范围考虑了河道中的最深处的护坡砌块可能面临的水压。
76.本具体实施例中，驱动装置采用伺服电缸；具体来说，采用的是cmc065型伺服电缸，功率选用1000w款；采用大功率伺服电缸的原因在于本发明所涉及的应用场景，调整护坡砌块形状的频率不高，但水下环境恶劣，且水压随深度会加大，因此需要大扭力的驱动设备；采用大功率伺服电缸虽然调整一次的用电能较多，但平摊到日常运营上，其实成本远低于重新建设、改造，还无需大量施工人员长时间劳动，只用更换弹射装置240中的一次性一次性二氧化碳气瓶241，安装新的种植模块230即可，实际上是节省了资源。
77.运动控制单元400的信号输入端通过网络连接单元500与远程控制服务器600电信号耦接，接收来自远程控制服务器600的护坡砌块形状模型，然后解析护坡砌块形状模型得到的活动块200编号和与活动块200编号一一对应的运动控制信号发送给对应驱动装置。
78.本具体实施例中，护坡砌块形状模型为一个二维数据表，属性包含活动块200编号、活动块200当前伸出长度和活动块200目标伸出长度数据；活动块200编号为护坡砌块形状模型的关键码；活动块200当前伸出长度由运动控制单元400询问驱动装置获得，并传送给远程控制服务器600。
79.如表1所示，本具体实施例在一次调整中发送的护坡砌块形状模型的一部分：
80.表1.护坡砌块形状模型样表(节选)
[0081][0082]
远程控制可变型护坡砌块还包含种植模块230；种植模块230通过一个埋设在活动块200的头部内的，由电信号控制的弹射装置240与活动块200的头部固定连接，且伸出外壳100的外部；种植模块230的上侧、下侧、左侧和右侧都不超过活动块200的头部的上侧、下侧、左侧和右侧的范围；种植模块230的上侧开设有用于种植水生植物的种植槽231；种植槽231的底部开设有贯穿种植模块230的下侧的植根孔；每个活动块200都唯一安装有一个种植模块230。
[0083]
本具体实施例中，种植模块230的高度为80mm，宽度为160mm。
[0084]
需要说明的是，种植模块230上有多个种植孔，里面有种植土和水生植物的种子。
[0085]
本具体实施例中，释放机构为高压电磁阀242。
[0086]
弹射装置240包含动力机构和释放机构，装在一个筒状容器中，预埋在活动块200的头部；释放机构的信号输入端与运动控制单元400的信号输出端电信号耦接，接收来自运动控制单元400的置位信号、释放信号和复位信号；释放机构的信号输出端与运动控制单元400的信号输入端电信号耦接；置位信号和释放信号为互斥关系，具体为：
[0087]
当置位信号为“1”且释放信号为“0”时，释放机构保持待机状态；待机状态可直接转为弹射动作；待机状态为静止但可触发的状态。
[0088]
当置位信号为“0”且释放信号为“1”时，释放机构触发弹射动作；弹射动作为将种植模块230弹射出去。
[0089]
当置位信号为“0”且释放信号为“0”，或当置位信号为“1”且释放信号为“1”时，释放机构为锁定状态，并发出错误报警信号给到运动控制单元400的信号输入端；锁定状态只有在收到复位信号后才能转为待机状态。
[0090]
本具体实施例中，弹射装置240的动力机构为一次性二氧化碳气瓶241。
[0091]
弹射装置240的工作原理以及置位信号、释放信号、复位信号和错误报警信号之间的作用关系说明如下：
[0092]
正常情况下，绝大多数时间活动块200是静止的，种植模块230中的植物正常生长；此时置位信号为“1”，表示一次性二氧化碳气瓶241是满的，且释放信号为“0”，表示高压电磁阀242待机，随时可以触发。
[0093]
当需要调整护坡砌块的形状时，种植模块230的伸缩会产生缠绕、拉扯等不良影
响，因此需要在开始调整工作之前将调整区域内的所有的种植模块230都弹射出去；这时置位信号为“0”，表示一次性二氧化碳气瓶241已清空，且释放信号为“1”表示高压电磁阀242已触发；高压二氧化碳通过高压电磁阀242将整个种植模块230喷射出去。
[0094]
当调整工作完成之后，调整区域内的活动块200上已经没有了种植模块230，于是由人工逐一将调整区域内的活动块200的弹射装置240中更换新的一次性二氧化碳气瓶241，再安装新的种植模块230；安装工作完成后，气压传感器感知到一次性二氧化碳气瓶241气压正常，自动将置位信号转为为“1”并发送回远程控制服务器600，高压电磁阀242复位，自动将释放信号转为“0”并发送回远程控制服务器600；自此更换工作结束。
[0095]
而当置位信号为“0”且释放信号为“0”，或当置位信号为“1”且释放信号为“1”时，说明弹射装置240发生故障；由于一次性二氧化碳气瓶241中所承装的气体压力非常高，因此此时只能先锁定释放机构，并发出错误报警信号给到运动控制单元400的信号输入端，此时释放机构无论发生什么都不会触发，从而将危险性大幅降低；人工排除故障后，再由远程控制服务器600发送一个复位信号，才能回到待机状态。
[0096]
需要说明的是，每次要调整护坡砌块形状之前，都要将种植模块230弹射出去，将水生植物弹射入河道，以免水生植物妨碍形状调整工作；形状调整完成后再由人工逐个安装新的种植模块230。弹射出去带有水生植物的种植模块230可以继续在河道中生长，形成良好生境。
[0097]
远程控制可变型护坡砌块还包含生境数据监测传感器组260；生境数据监测传感器组260与活动块200的头部固定连接，且伸出外壳100的外部；生境数据监测传感器组260的上侧、下侧、左侧和右侧都不超过活动块200的头部的上侧、下侧、左侧和右侧的范围；每个活动块200都唯一安装有一个生境数据监测传感器组260；生境数据监测传感器组260的信号输出端通过网络连接单元500与远程控制服务器600电信号耦接。
[0098]
生境数据监测传感器组260包含用于采集水深数据的水深传感器261、用于采集溶解氧数据的溶解氧传感器262、用于采集电导数据的水质电导传感器263、用于采集浊度数据的浊度传感器264、用于采集鱼类声纳265数据的探鱼声纳265和用于采集视频数据的水下摄像头266。
[0099]
如图4所示，本具体实施例中，生境数据监测传感器组260中的水深传感器261、溶解氧传感器262、水质电导传感器263、浊度传感器264、探鱼声纳265和水下摄像头266采用两行三列的形式排列，将各自的探头、镜头向一个方向排列，装载一个机壳中做成模块化的生境数据监测传感器组260，再在制作活动块200时预埋进活动块200的头部；生境数据监测传感器组260安装在弹射装置240的下方。
[0100]
生境数据监测传感器组260按人工预设的采集频率，将采集到的水深数据、溶解氧数据、电导数据、浊度数据、鱼类声纳265数据和视频数据通过网络连接单元500传送给远程控制服务器600。
[0101]
本具体实施例中，远程服务器包含生境数据库、护坡砌块状态数据库和运营模块。
[0102]
生境数据库按时间轴存储采集到的水深数据、溶解氧数据、电导数据、浊度数据、鱼类声纳265数据和视频数据。
[0103]
护坡砌块状态数据库则记录了所有远程控制可变型护坡砌块的历史上发生过的每个活动块200的活动块200当前伸出长度、历史上发生过的每个活动块200的活动块200目
标伸出长度、历史上发生过每个弹射装置240的置位信号、释放信号、错误报警信号和复位信号，以及历史上发生过的每个活动块200的上线记录，和历史上发生过的每个活动块200的离线记录。
[0104]
运营模块包含用于生成护坡砌块形状模型的护坡砌块形状模型生成程序；管理人员可以采用区域操作、块操作、行操作、列操作、点操作的方式设定每一个活动块200的活动块200目标伸出长度；也可以通过导入专用的护坡砌块形状文件，再由护坡砌块形状模型生成程序处理成标准的护坡砌块形状模型，然后发送给远程控制可变型护坡砌块执行调整工作。
[0105]
以下为了更好的说明本发明的工作原理，采用步骤形式对本发明的使用方法进行了详细说明：
[0106]
s100.将本发明的远程控制可变型护坡砌块安装到设计中指定的位置。
[0107]
需要注意的是，本发明是有方向的，具体来说为：同一个活动块200上的种植模块230在生境数据监测传感器组260的正上方。
[0108]
s200.将远程控制可变型护坡砌块的运动控制单元400，与设置在岸边的网络连接单元500电信号耦接，然后通过网络连接单元500与远程控制服务器600进行第一次握手。
[0109]
s300.远程控制服务器600将远程控制可变型护坡砌块的每个活动块200的活动块200编号录入进护坡砌块状态数据库，将每个活动块200标定为上线状态；成功后将一个活动块200激活成功信号发送给运动控制单元400，完成第二次握手，以及活动块200激活。
[0110]
s400.远程控制服务器600检查每个弹射装置240的置位信号、释放信号和错误报警信号，然后根据置位信号、释放信号和错误报警信号作出如下操作。
[0111]
如果所有的弹射装置240都是置位信号为“1”，且释放信号为“0”，且错误报警信号为“0”，说明一切正常；成功后将一个弹射装置240激活成功信号发送给运动控制单元400，完成第三次握手，以及弹射装置240激活；然后执行s500，等待管理人员输入调整指令。
[0112]
如果有的弹射装置240是置位信号为“0”，且释放信号为“1”，且错误报警信号为“0”，则说明该弹射装置240的一次性二氧化碳气瓶241没有气了，于是锁定所有的弹射装置240，发出换气警告；然后由人工检查、更换一次性二氧化碳气瓶241；更换完成后发出复位信号，并回到执行s400。
[0113]
如果错误报警信号为“1”，则说明该弹射装置240有故障了，于是锁定所有的弹射装置240，发出故障警告；然后由人工检查、排障；排障完成后发出复位信号，并回到执行s400。
[0114]
s500.管理人员以区域操作、块操作、行操作、列操作、点操作的方式设定每一个活动块200的活动块200目标伸出长度，或导入专用的护坡砌块形状文件。
[0115]
s600.护坡砌块形状模型生成护坡砌块形状模型，然后发送给远程控制可变型护坡砌块执行调整工作。
[0116]
s700.调整区域内所有的弹射装置240，包括即使本次不动的活动块200，全部出发弹射动作，将种植模块230弹射出去，然后各自根据自己的活动块200目标伸出长度伸出或缩回相应长度；全部完成后向远程控制服务器600发出调整完成信号。
[0117]
s800.远程控制服务器600读取每个运动单元300的伸出长度，对比每个活动块200的活动块200目标伸出长度；确认无误后，将每个活动块200的活动块200目标伸出长度记入
护坡砌块状态数据库对应的每个活动块200的活动块200当前伸出长度，并标定时间轴。
[0118]
s900.维护人员进入护坡现场，逐一更换一次性二氧化碳气瓶241，并安装新的种植模块230；更换、安装工作完成后，再次执行s400。
[0119]
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
[0120]
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本技术公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
[0121]
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或”是要表示“非排它性的或者”。
[0122]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种适用内陆小型河道的可变型护坡砌块系统，适用于内陆小型河流，其特征在于：包含远程控制可变型护坡砌块、网络连接单元(500)和远程控制服务器(600)；其中：所述远程控制可变型护坡砌块包含外壳(100)、活动块(200)、运动单元(300)和运动控制单元(400)；所述外壳(100)为一个正面开放，而顶部、底部、左侧、右侧和后侧都封闭的方形盒状容器；外壳(100)的后侧开设有用于使电源线或信号线穿过的布线穿孔；所述活动块(200)为柱状结构，且可以沿垂直于外壳(100)的底部的方向做往复运动；每个所述活动块(200)包含一个唯一的活动块(200)编号；相邻两个活动块(200)的侧面抵接配合；与外壳(100)相邻的活动块(200)的侧面与外壳(100)的内壁抵接配合；所述运动单元(300)包含推杆(310)和用于驱动所述推杆(310)的驱动装置；所述推杆(310)为刚性杆状结构，一端与所述活动块(200)的尾部固定连接，另一端与所述驱动装置的运动端固定连接，且可在所述驱动装置的运动端的驱动下沿垂直于外壳(100)的底部的方向做往复运动；所述驱动装置固定安装在所述外壳(100)的后侧的内壁上；所述驱动装置的信号输入端与所述运动控制单元(400)的信号输出端电信号耦接，接收来自所述运动控制单元(400)的运动控制信号；所述运动控制单元(400)的信号输入端通过所述网络连接单元(500)与所述远程控制服务器(600)电信号耦接，接收来自所述远程控制服务器(600)的护坡砌块形状模型，然后解析所述护坡砌块形状模型得到的所述活动块(200)编号和与活动块(200)编号一一对应的所述运动控制信号发送给对应驱动装置。2.根据权利要求1所述的适用内陆小型河道的可变型护坡砌块系统，其特征在于：所述外壳(100)的材质为混凝土配预埋钢筋；所述外壳(100)的正面为正方形，边长的长度范围为500mm～3000mm；所述外壳(100)的顶部、底部、左侧和右侧的厚度范围为50mm～100mm；所述外壳(100)的后侧的厚度范围为200mm～500mm；所述外壳(100)的后侧到正面的距离范围为500mm～1000mm。所述外壳(100)整个内壁都涂设有厚度范围为1mm～2mm的ptfe涂层。3.根据权利要求2所述的适用内陆小型河道的可变型护坡砌块系统，其特征在于：所述活动块(200)为长方体结构，沿长度方向垂直的横截面为正方形，边长的长度范围为150mm～2500mm，长度范围为500mm～1000mm；所述活动块(200)的整个外表面涂设有厚度范围为1mm～2mm的ptfe涂层。4.根据权利要求2或3任一所述的适用内陆小型河道的可变型护坡砌块系统，其特征在于：所述远程控制可变型护坡砌块还包含种植模块(230)；所述种植模块(230)通过一个埋设在所述活动块(200)的头部内的，由电信号控制的弹射装置(240)与所述活动块(200)的头部固定连接，且伸出所述外壳(100)的外部；所述种植模块(230)的上侧、下侧、左侧和右侧都不超过所述活动块(200)的头部的上侧、下侧、左侧和右侧的范围；所述种植模块(230)的上侧开设有用于种植水生植物的种植槽；所述种植槽的底部开设有贯穿所述种植模块(230)的下侧的植根孔；每个所述活动块(200)都唯一安装有一个所述种植模块(230)；所述弹射装置(240)包含动力机构和释放机构，装在一个筒状容器中，预埋在所述活动块(200)的头部；所述释放机构的信号输入端与所述运动控制单元(400)的信号输出端电信号耦接，接收来自所述运动控制单元(400)的置位信号、释放信号和复位信号；所述释放机构的信号输出端与所述运动控制单元(400)的信号输入端电信号耦接；所述置位信号和所述释放信号为互斥关系，具体为：
当所述置位信号为“1”且所述释放信号“0”时，所述释放机构保持待机状态；所述待机状态为静止但可触发的状态；所述待机状态可直接转为弹射动作；当所述置位信号为“0”且所述释放信号“1”时，所述释放机构触发所述弹射动作；所述弹射动作为将所述种植模块(230)弹射出去；当所述置位信号为“0”且所述释放信号“0”，或当所述置位信号为“1”且所述释放信号“1”时，所述释放机构为锁定状态，并发出错误报警信号给到所述运动控制单元(400)的信号输入端；所述锁定状态只有在收到所述复位信号后才能转为所述待机状态。5.根据权利要求4所述的适用内陆小型河道的可变型护坡砌块系统，其特征在于：所述远程控制可变型护坡砌块还包含生境数据监测传感器组(260)；所述生境数据监测传感器组(260)与所述活动块(200)的头部固定连接，且伸出所述外壳(100)的外部；所述生境数据监测传感器组(260)的上侧、下侧、左侧和右侧都不超过所述活动块(200)的头部的上侧、下侧、左侧和右侧的范围；每个所述活动块(200)都唯一安装有一个所述生境数据监测传感器组(260)；所述生境数据监测传感器组(260)的信号输出端通过所述网络连接单元(500)与所述远程控制服务器(600)电信号耦接；所述生境数据监测传感器组(260)包含用于采集水深数据的水深传感器(261)、用于采集溶解氧数据的溶解氧传感器(262)、用于采集电导数据的水质电导传感器(263)、用于采集浊度数据的浊度传感器(264)、用于采集鱼类声纳(265)数据的探鱼声纳(265)和用于采集视频数据的水下摄像头(266)；所述生境数据监测传感器组(260)按人工预设的采集频率，将采集到的所述水深数据、所述溶解氧数据、所述电导数据、所述浊度数据、所述鱼类声纳(265)数据和所述视频数据通过所述网络连接单元(500)传送给所述远程控制服务器(600)。6.根据权利要求5所述的适用内陆小型河道的可变型护坡砌块系统，其特征在于：所述运动单元(300)采用伺服电缸。7.根据权利要求6所述的适用内陆小型河道的可变型护坡砌块系统，其特征在于：所述护坡砌块形状模型为一个二维数据表，属性包含所述活动块(200)编号、活动块(200)当前伸出长度和活动块(200)目标伸出长度数据；所述活动块(200)编号为所述护坡砌块形状模型的关键码；所述活动块(200)当前伸出长度由所述运动控制单元(400)询问所述驱动装置获得，并传送给所述远程控制服务器(600)。8.根据权利要求7所述的适用内陆小型河道的可变型护坡砌块系统，其特征在于：所述运动控制信号为矢量，由所述活动块(200)当前伸出长度减去所述活动块(200)目标伸出长度数据得到；当所述运动控制信号为负值时，表征所述活动块(200)的运动方向为伸出所述外壳(100)；当所述运动控制信号为“0”时，表征所述活动块(200)的运动方向为保持当前位置不变；当所述运动控制信号为正值时，表征所述活动块(200)的运动方向为伸出所述外壳(100)。9.根据权利要求8所述的适用内陆小型河道的可变型护坡砌块系统，其特征在于：所述弹射装置(240)的动力机构为一次性二氧化碳气瓶(241)。
10.根据权利要求9所述的适用内陆小型河道的可变型护坡砌块系统，其特征在于：所述释放机构为高压电磁阀(242)。

技术总结
本发明涉及适用内陆小型河道的可变型护坡砌块系统，包含基于物联网的远程控制护坡砌块、网络连接单元和远程控制服务器；砌块包含外壳、活动块、运动单元和运动控制单元；外壳为盒状；活动块可做往复运动；运动单元包含推杆和驱动装置；驱动装置固定安装在外壳的后侧的内壁上，与运动控制单元电信号耦接；运动控制单元与远程控制服务器电信号耦接，接收护坡砌块形状模型，解析得到运动控制信号发送给对应驱动装置。本发明可随时改变自身形状；降低了设计难度、工期，普适性、通用性好；调整护坡形状成本极低，速度快，不用大量工人；既实现水生植物种植，也可在必要时进入水体；实时传送环境数据，真实、准确、具有时效性。具有时效性。具有时效性。


技术研发人员：蔡羽倌 湛治仲 王嵩 梁晓琼 熊佳伟
受保护的技术使用者：风云数据信息技术（武汉）有限公司
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/10/7