一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作方法，所述的监测与预报装置包括基站A、基站B和监测点，基站A与基站B分布在海湾入口的两侧海角连线的最短路径处，所述监测点与基站A和基站B均无线通信连接。本发明专利技术可以实时获取选取断面处垂直断面向和平行断面向海水流速数据值，并通过通信模块以无线电波通信方式将数据信息发送至任意基站处，提高了数据传输的时效性，实现海湾纳潮量的实时监测，并通过驱动器带动监测模块进行角度纠正，使垂直向测速传感器和水平向测速传感器测得的水流数据均为与选取端面垂直和平行的水流流速，可以提高数据的准确度，从而减小计算的误差值，提高纳潮量计算的精确度。提高纳潮量计算的精确度。提高纳潮量计算的精确度。

【技术实现步骤摘要】
一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作方法


[0001]本专利技术涉及水文地质监测
，特别涉及一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作方法。

技术介绍

[0002]海湾的纳潮量是指一个海湾可以接纳的潮水的体积，这是表征半封闭海湾生命力的重要指标，其大小的变化直接影响到海湾的潮流特性，从而影响海湾冲淤能力、海湾与外海的水交换强度以及污染物的迁移扩散，从而制约着海湾的自净能力和环境容量，对于维护海湾良好的生态环境至关重要，还有可能破坏水动力条件与海湾形态之间的动态平衡。
[0003]海湾纳潮量的定义为海湾高潮水量与低潮水量之差，纳潮量的数值主要取决于海湾高、低潮时潮位的变化和海域面积的变化。纳潮量的计算，通常采用以下公式式中，W为纳潮量；S1、S2分别为平均高、低潮潮位的水域面积；h1、h2分别为S1、S2所对应的潮高。李希彬等在《东海大堤对湛江湾水动力环境影响的研究》中提出一种通过断面的通量来计算纳潮量的方法，其计算公式为：；其中；，其中n为断面上的监测点数，u、v分别为某一监测点某一时间的垂直断面向和平行断面向海水流速，h为对应时间和监测点处水深,l
u
、l
v
分别为监测点的垂直断面向和平行断面向宽度，Q
u
和Q
v
分别是单位时间内通过断面的垂直断面向和平行断面向水通量，t1和t2分别是涨潮或落潮开始和结束时的时间，得到Q即为即为一个涨潮或落潮周期内通过断面的水通量。
[0004]在采用断面的通量来计算纳潮量的方法需要建立足够数量的观测点以获取相邻海角间最短断面的水流流速，从而计算断面的水通量。但实际实施过程中，由于海底流场的复杂性，承载监测设备的浮体处于不规则摆动状态，这导致难以精确获取垂直断面向和平行断面向的精确流速，使得计算的纳潮量与实际值偏差较大。为此，我们提出一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作方法，可以有效解决
技术介绍
中的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作方法，所述的监测与预报装置包括基站A、基站B和监测点，基站A与基站B分布在海湾入口的两侧海角连线的最短路径处，所述监测点与基站A和基站B均无线通信连接，且监测点均匀分布在基站A与基站B的连线路径上。
[0007]所述监测点包括浮体、供电模块、通信模块、连接模块、监测模块、锚链和锚头，用于获取基站A与基站B的连线断面上垂直和平行向的流速值，所述供电模块和通信模块均安装于浮体内部，所述连接模块安装于浮体下端，所述连接模块通过万向传动轴与监测模块
连接，所述监测模块与锚链转动连接，且监测模块在锚链和锚头的重力作用下完全浸入水中。
[0008]所述连接模块包括防水罩、微控制器、倾角传感器、驱动器和转角传感器，所述驱动器安装于防水罩的中部，且驱动器的动力输出端与万向传动轴的输入端连接，所述微控制器、倾角传感器和转角传感器均安装于防水罩的内部。
[0009]所述监测模块包括外筒体、调节器、垂直向测速传感器和水平向测速传感器，所述外筒体上端与万向传动轴的输出端连接，下端通过万向节与锚链连接，所述垂直向测速传感器和水平向测速传感器均通过调节器与外筒体连接。
[0010]进一步的，所述供电模块为太阳能发电板及其附件。
[0011]进一步的，所述通信模块通过无线电波与基站A和基站B实现通信。
[0012]进一步的，所述外筒体呈圆柱状设置，且外筒体外端面均匀开设有不少于五组呈垂直分布的贯穿通孔，所述调节器安装于外筒体的通孔内部，且与外筒体转动连接。
[0013]进一步的，所述垂直向测速传感器和水平向测速传感器均具有流线型倒圆锥体状的壳体，且测速传感器安装于壳体的中轴线处。
[0014]进一步的，所述监测点监测断面区域的垂直断面向宽度介于0.5
‑
10m，平行断面向宽度介于10
‑
2000m。
[0015]进一步的，该装置的使用步骤如下：步骤一，选取海湾入口的两侧海角连线的最短路径所在竖直平面为水通量计算断面，水通量计算断面上均匀设置多组监测点，并通过监测点获取垂线上不同深度在某一时间的垂直断面向和平行断面向的海水流速值；步骤二，通过通信模块将获取的海水流速值发送至基站A或者基站B处，基站将获取的海水流速值带入计算公式：；计算得出一个涨潮或落潮周期内通过断面的水通量。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：（1）通过设有的监测模块，可以实时获取选取断面处垂直断面向和平行断面向海水流速数据值，并通过通信模块以无线电波通信方式将数据信息发送至任意基站处，提高了数据传输的时效性，实现海湾纳潮量的实时监测；（2）通过设有的连接模块，可以获取监测模块的倾角值，并通过驱动器带动监测模块进行角度纠正，使垂直向测速传感器和水平向测速传感器测得的水流数据均为与选取端面垂直和平行的水流流速，可以提高数据的准确度，从而减小计算的误差值，提高纳潮量计算的精确度；（3）通过设有的通信模块，并采用基于时间差的无线电波定位方法实现对监测点浮体的实时定位，从而可以摒弃浮体漂离至选定的监测断面区域的垂直断面向宽度或平行断面向宽度所围成矩形范围之外时所获取的无效的水流流速数值，减少了后期的数据处理量，提高了纳潮量监测系统的时效性。
附图说明
[0017]图1为本专利技术监测点的分布结构示意图；图2为本专利技术监测模块安装的结构示意图；图3为本专利技术外筒体的结构示意图；图4为本专利技术断面线分布示意图。
[0018]图中：1、基站A；2、基站B；3、监测点；31、浮体；32、供电模块；33、通信模块；34、连接模块；35、监测模块；351、外筒体；36、锚链；37、锚头。
具体实施方式
[0019]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制，为了更好地说明本专利技术的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。
[0020]实施例1如图1
‑
4所示，一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作方法，监测与预报装置包括基站A1、基站B2和监测点3，基站A1与基站B2分布在海湾入口的两侧海角连线的最短路径处，监测点3与基站A1和基站B2均无线通信连接，且监测点3均匀分布在基站A1与基站B2的连线路径上。
[0021]监测点3包括浮体31、供电模块32、通信模块33、连接模块34、监测模块35、锚链36和锚头37，用于获取基站A1与基站B2的连线断面上垂直和平行向的流速值，供电模块32和通信模块33均安装于浮体31内部，连接模块34安装于浮体31下端，连接模块34通过万向传动轴与监测模块35连接，监测模块35与锚链36转动连接，且监测模块35在锚链36和锚头37的重力作用下完全浸入水中。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作方法，所述的监测与预报装置包括基站A、基站B和监测点，其特征在于：基站A与基站B分布在海湾入口的两侧海角连线的最短路径处，所述监测点与基站A和基站B均无线通信连接，且监测点均匀分布在基站A与基站B的连线路径上，所述监测点包括浮体、供电模块、通信模块、连接模块、监测模块、锚链和锚头，用于获取基站A与基站B的连线断面上垂直和平行向的流速值，所述供电模块和通信模块均安装于浮体内部，所述连接模块安装于浮体下端，所述连接模块通过万向传动轴与监测模块连接，所述监测模块与锚链转动连接，且监测模块在锚链和锚头的重力作用下完全浸入水中，所述连接模块包括防水罩、微控制器、倾角传感器、驱动器和转角传感器，所述驱动器安装于防水罩的中部，且驱动器的动力输出端与万向传动轴的输入端连接，所述微控制器、倾角传感器和转角传感器均安装于防水罩的内部，所述监测模块包括外筒体、调节器、垂直向测速传感器和水平向测速传感器，所述外筒体上端与万向传动轴的输出端连接，下端通过万向节与锚链连接，所述垂直向测速传感器和水平向测速传感器均通过调节器与外筒体连接。2.根据权利要求1所述的一种海湾纳潮量预报与监测装置，其特征在于：所述供电模块为太阳能发电板及其附件。3.根据权利要求1所述的一种海湾纳潮量预报与监测装置，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏长水，
申请(专利权)人：自然资源部第一海洋研究所，
类型：发明
国别省市：