一种柔性漂浮物漂浮特性监测装置及监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种柔性漂浮物漂浮特性监测装置及监测方法，属于漂浮物特性测量技术领域，所述装置包括：柔性漂浮物，至少一个多功能传感装置，所述多功能传感装置具有定位功能；金属网；浮筒,终端平台。该柔性漂浮物漂浮特性监测装置及监测方法，生产成本低，实施方便，通过多功能传感装置的位置传感器、浮筒的GPS定位装置，相比卫星能够获得高精度的位置数据，通过压力传感器、应力传感器获得总牵引力和底部切应力数据，结合传感器位置数据统计漂浮物扩散范围，计算漂浮物密度变化，通过轻质可伸缩金属网方便漂浮物漂浮过程中发生扩散，并记录扩散位置，解决了漂浮监测成本高，精度差的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性漂浮物漂浮特性监测装置及监测方法


[0001]本专利技术属于漂浮物特性测量
，具体涉及一种柔性漂浮物漂浮特性监测装置及监测方法。

技术介绍

[0002]近年来，海洋环境中的赤潮及绿潮现象越来越受到科学家、公众和政策制定者的关注，赤潮及绿潮现象主要发生于海岸附近，近年来多次爆发，为我国海岸带环境治理带来很大的挑战，赤潮或绿潮爆发过程中，其会随着海流远距离输运形成二次伤害。
[0003]海域漂浮物的监测一般选择船体跟踪或遥感卫星反演，选择船体跟踪需要超高的跟踪成本以及较多的人力资源，而且效率低；遥感卫星反演由于卫星精度差，得到的数据相差较大，因此，需要研发一种柔性漂浮物漂浮特性监测装置及监测方法来解决现有的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种柔性漂浮物漂浮特性监测装置及监测方法，以解决漂浮物特性监测误差较大的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种柔性漂浮物漂浮特性监测装置，包括：
[0006]柔性漂浮物；
[0007]至少一个多功能传感装置，所述多功能传感装置具有定位功能，用于获取所述柔性漂浮物的牵引力、压力、切应力数据；
[0008]金属网，所述金属网用于承载所述柔性漂浮物，以及多功能传感装置；
[0009]浮筒，所述浮筒与所述金属网相连接，用于收回柔性漂浮物漂浮特性监测装置；
[0010]终端平台，所述终端平台与多功能传感装置相连接，用于传输柔性漂浮物的运动位置信息、受力信息、物体扩散范围信息；此终端平台为一个数据收集器，在装置运行期间收集所有的数据，以供后续的分析。
[0011]优选的，所述浮筒内配有GPS定位装置，所述GPS定位装置用于实时传输漂移轨迹信息。
[0012]优选的，所述金属网为轻质可伸缩金属网。
[0013]优选的，所述金属网的网格交叉节点处均安装有多功能传感装置，若柔性漂浮物覆盖这一网格交叉节点，则可记录相应的牵引力、压力、切应力数据。
[0014]优选的，所述金属网包括：
[0015]金属网主体、金属网容纳腔、多根可伸缩辐射支撑杆、多根可伸缩圈杆；所述金属网主体置于金属网容纳腔中，多根可伸缩辐射支撑杆以金属网容纳腔为中心，每根可伸缩辐射支撑杆的一端与金属网容纳腔固定连接，可伸缩圈杆的两端分别与相邻的可伸缩辐射支撑杆的另一端固定连接，金属网主体与可伸缩圈杆软连接，金属网容纳腔内设有金属网主体的收放装置。
[0016]优选的，所述多功能传感装置包括：
[0017]位置传感器，用于获取位置数据，能够设置与压力传感器和应力传感器同步开启记录；
[0018]压力传感器，用于获取压力数据，能够设置与位置和应力传感器同步开启记录；
[0019]应力传感器，用于获取应力数据，能够设置与位置和压力传感器同步开启记录；
[0020]固定件，用于安装位置传感器、压力传感器以及应力传感器。
[0021]优选的，所述柔性漂浮物的材质为轻质植物，能够选择不同材质漂浮物以及不同密度漂浮物。
[0022]优选的，所述浮筒通过牵引绳索与所述金属网相连接，所述牵引绳索一端与所述浮筒连接，另一端与所述金属网连接。
[0023]本专利技术另提供一种柔性漂浮物漂浮特性监测装置的监测方法，包括以下步骤：
[0024]步骤1、调节固定件，使得压力传感器、应力传感器与柔性漂浮物位于同一平面；
[0025]步骤2、布置柔性漂浮物，测试多功能传感装置；
[0026]步骤3、放置柔性漂浮物漂浮特性监测装置使其漂浮，获取位置传感器、压力传感器和应力传感器的吃水深度tn；
[0027]步骤4、记录每个传感器位置，根据牵引力和底部切应力，统计漂浮物扩散范围，计算漂浮物密度变化；计算公式如下：
[0028][0029]其中，Nx,y为预定时间周期内指定海域中第x个目标I位置对应的漂浮物粘滞阻力数据集中第y个指标对应的漂浮物密度影响分布，N1x,y为预定时间周期内指定海域中第x个目标I位置对应的漂浮物粘滞阻力数据集中第y个指标对应的漂浮物粘滞阻力子数据集的平均数值，N2x,y为预定时间周期内指定海域中第x个目标I位置对应的漂浮物粘滞阻力数据集中第y个指标对应的漂浮物粘滞阻力子数据集的最小数值，N3x,y为预定时间周期内指定海域中第x个目标I位置对应的漂浮物粘滞阻力数据集中第y个指标的数值。
[0030]优选的，所述根据牵引力和底部切应力，统计漂浮物扩散范围包括：
[0031]步骤41：读取多功能传感装置的位置传感器数据，其中经度为Vn，纬度为Dn，吃水深度为tn；
[0032]步骤42：读取浮筒的GPS数据，漂浮移动数据为An，间隔时间和步骤41中位置传感器间隔时间相对应，同为tn；
[0033]步骤43：计算间隔时间tn的漂浮距离Sn：根据步骤42中间隔时间tn的漂浮移动数据An，步骤41中间隔时间tn的流向Dn，得出间隔时间的漂浮距离Sn；
[0034]步骤44：采集多个间隔时间的数据，计算漂浮总距离S，即漂浮起始至终止的总距离；漂浮总距离S为多个间隔时间tn的漂浮距离Sn之和；
[0035]步骤45：根据步骤44中的漂浮总距离S，计算漂浮面积E：
[0036]E＝S
·
L；
[0037]式中，E为漂浮面积；L为网口宽度，即上边框和下边框的内侧间距；
[0038]步骤46：根据本步骤中获得漂浮总生物量W，以及步骤45得出的漂浮面积E，计算单
位面积柔性漂浮物的生物量w：
[0039]w＝W/E，即w＝W/(S
·
L)，
[0040]式中，W为漂浮总生物量，E为漂浮面积，L为网口宽度，S为漂浮总距离；
[0041]由此得出：
[0042]S＝Vn
·
cos(Dn
‑
(180+An))
·
tn；
[0043]柔性漂浮物的生物量w＝W/(S
·
L)
[0044]式中：W为漂浮总生物量，由漂浮拖取柔性漂浮物进行称重测量获得；
[0045]L为网口宽度，网口上部或者下部不锈钢钢管的内侧间距。
[0046]优选的，所述根据牵引力和底部切应力，统计漂浮物扩散范围包括：
[0047]步骤41：读取多功能传感装置的位置传感器数据，取三次时间间隔的数据，第一经度为V1、第二经度V2、第三经度V3，第一纬度D1、第二纬度D2、第三纬度D3，第一吃水深度t1、第二吃水深度t2、第三吃水深度t3；
[0048]步骤42：读取浮筒的GPS数据，取三次时间间隔的数据，第一漂浮移动A1、第一漂浮移动A2、第一漂浮移动A3，间隔时间和步骤41中位置传感器间隔时间相对应，同为第一间隔时间t1、第二间隔时间t2、第三间隔时间t3；步骤43：计算第一间隔时间t1、第二间隔时间t2、第三间隔时间t3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性漂浮物漂浮特性监测装置，其特征在于：包括：柔性漂浮物(4)；至少一个多功能传感装置(7)，所述多功能传感装置(7)具有定位功能，用于获取所述柔性漂浮物(4)的牵引力、压力、切应力数据；金属网(5)，所述金属网(5)用于承载所述柔性漂浮物(4)，以及多功能传感装置(7)；浮筒(1)，所述浮筒(1)与所述金属网(5)相连接，用于收回柔性漂浮物漂浮特性监测装置；终端平台(6)，所述终端平台(6)与多功能传感装置(7)相连接，用于接收并保存柔性漂浮物(4)的运动位置信息、受力信息、物体扩散范围信息。2.根据权利要求1所述的一种柔性漂浮物漂浮特性监测装置，其特征在于：所述浮筒(1)内配有GPS定位装置(2)，所述GPS定位装置(2)用于实时传输漂移轨迹信息。3.根据权利要求1所述的一种柔性漂浮物漂浮特性监测装置，其特征在于：所述金属网(5)为轻质可伸缩金属网。4.根据权利要求1所述的一种柔性漂浮物漂浮特性监测装置，其特征在于：所述金属网(5)的网格交叉节点处均安装有多功能传感装置(7)，若柔性漂浮物(4)覆盖此网格交叉节点，则记录相应的牵引力、压力、切应力数据。5.根据权利要求1所述的一种柔性漂浮物漂浮特性监测装置，其特征在于：所述金属网(5)包括：金属网主体、金属网容纳腔、若干可伸缩辐射支撑杆、若干可伸缩圈杆；所述金属网主体置于金属网容纳腔中，若干可伸缩辐射支撑杆以金属网容纳腔为中心，每根可伸缩辐射支撑杆的一端与金属网容纳腔固定连接，可伸缩圈杆的两端分别与相邻的可伸缩辐射支撑杆的另一端固定连接，金属网主体与可伸缩圈杆软连接，金属网容纳腔内设有金属网主体的收放装置。6.根据权利要求1所述的一种柔性漂浮物漂浮特性监测装置，其特征在于：所述多功能传感装置(7)包括：位置传感器，用于获取位置数据，能够设置与压力传感器和应力传感器同步开启记录；压力传感器，用于获取压力数据，能够设置与位置传感器和应力传感器同步开启记录；应力传感器，用于获取应力数据，能够设置与位置传感器和压力传感器同步开启记录；固定件，用于安装位置传感器、压力传感器以及应力传感器。7.根据权利要求1所述的一种柔性漂浮物漂浮特性监测装置，其特征在于：所述柔性漂浮物(4)的材质为轻质植物，能够选择不同材质漂浮物以及不同密度漂浮物。8.根据权利要求1所述的一种柔性漂浮物漂浮特性监测装置，其特征在于：所述浮筒(1)通过牵引绳索(3)与所述金属网(5)相连接，所述牵引绳索(3)一端与所述浮筒(1)连接，另一端与所述金属网(5)连接。9.基于权利要求1
‑
8任一项所述的一种柔性漂浮物漂浮特性监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：张功瑾，白一冰，何力劲，王任超，胡彩霞，刘晓霞，龙群，路川藤，罗小峰，丁伟，张彤，
申请(专利权)人：水利部珠江水利委员会水文局，
类型：发明
国别省市：