11、港口防波堤越浪检测系统：设计、应用与未来展望

港口防波堤越浪检测系统：设计、应用与未来展望

1. 引言

在港口环境中，当波浪高度超过防波堤时，就会发生越浪现象。这种现象可能导致财产损失，甚至对港口工作人员造成身体伤害。由于越浪检测难度较大，因此开发一种能够在真实环境中实时检测越浪事件的系统至关重要。本文将介绍一种基于超声波测距传感器和Sigfox低功耗广域网的越浪检测系统。

2. 越浪现象与检测需求

越浪过程中，会出现波浪传播和水越过结构物两个过程。水越过结构物主要有三种方式：
- 绿水 ：由于波浪在防波堤暴露表面上升（涌浪），使得一定体积的水在防波堤冠墙上方形成固体台阶。
- 白水 ：波浪在海边斜坡上破碎，产生大量湍流，空气被卷入水体，形成气泡或充气的不稳定水流和水泉，通过冲力或风力到达结构物的保护区域。
- 气溶胶 ：由防波堤附近波浪波峰处的风产生，对港口活动的正常发展影响较小。

其中，绿水和白水越浪是更危险的类型，需要重点检测。为了检测这些越浪事件，需要使用距离传感器，如超声波传感器。

3. 传感器技术在土木工程中的应用

在土木工程中，结构健康监测（SHM）一直是重要的组成部分。以下是一些常见的传感器技术及其应用：
|传感器类型|工作原理|应用场景|优缺点|
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|磁致伸缩传感器|铁磁材料在磁场中发生机械变形（磁致伸缩效应），反之亦然（逆磁致伸缩效应）|测量桥梁吊索的几何特征和缺陷，检测混凝土填充钢管中的空隙和夹杂物|仅适用于