【技术实现步骤摘要】
本专利技术海洋监测技术和海洋防灾减灾，特别涉及到一种海啸监测预警方法及装置。
技术介绍
1、海啸，是指由海底地震、火山爆发、海底滑坡或气象变化产生的破坏性海浪。海啸的波速高达每小时700～800千米，在几小时内就能横过大洋；波长可达数百公里，可以传播几千公里而能量损失很小；在茫茫的大洋里波高不足一米，但当到达海岸浅水地带时，波长减短而波高急剧增高，可达数十米，形成含有巨大能量的“水墙”。海啸按成因可分为三类：地震海啸、火山海啸、滑坡海啸。目前海啸预警的物理基础在于地震波传播速度比海啸的传播速度快。地震纵波即p波的传播速度约为6～7千米/秒，比海啸的传播速度要快20～30倍，所以在远处，地震波要比海啸早到达数十分钟乃至数小时，具体数值取决于震中距和地震波与海啸的传播速度。
2、我国以往的海啸预警系统是以陆上地震台网监测的海底地震数据为主要依据，应用海啸预警模式进行计算来产生预警信息的，并由沿岸验潮站数据提供验证。然而，海啸预警模式的开发是以历史海啸观测数据为基础，我国相对缺乏；模式参数需要实测数据加以修正；模式本质上是对海啸过程的模拟计算，也离不开实测验证；沿岸验潮站受位置所限，无法测量开阔海洋上的海啸波数据，仍只能应用于海啸发生后近岸数据的验证。以往的海啸预警存在的误报和漏报较多，代价非常高昂。
3、目前海啸监测预警技术发展不足，大多数通过监测海底地震数据和潮位变化以及水压变化来确定是否有海啸发生，但由于海啸观测数据的缺乏、海啸的复杂性和特殊性，至今未全面了解研究海啸的物理传播机制，从而精确预测海啸的发生
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决海啸观测数据的缺乏、海啸的复杂性和特殊性对海啸预测会造成影响，难以精准预测的问题，提出一种海啸监测预警方法及装置。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种海啸监测预警方法，步骤包括：s1：通过压力传感器采集海水压力数据，采集水位数据；
3、s2：设定阈值h，判断水位数据是否超过阈值h，若否，则输出水位数据，若是，则进入下一步；
4、s3：采集压力传感器、收发合置声学换能器组及收发合置声学换能器的数据并计算流速，判断是否超过理论流速最大阈值，若否，则不发布海啸预警，若是，则输出监测数据，并发布海啸预警。
5、目前流速监测技术有卫星遥感反演、高频地波雷达等，卫星遥感反演精度不如实测数据高，且空间分辨率及时间分辨率有时不能满足高精度研究需要，基于高频地波雷达进行海啸预警已有相关研究论文，但是高频地波雷达功耗高，时间分辨率不如声学探测，而本专利技术兼具海啸预警及海啸数据监测功能，在进行预警的同时，采集海啸经过监测区域时的海水部分物理特征，通过四种监测数据来判别是否发生海啸，从而降低海啸预报的误报率。
6、优选的，s1步骤包括：
7、s11：水平等距布置若干观测点，形成海啸监测预警系统组网；
8、s12：通过压力传感器在固定的观测点处测量海水压力变化值得到水位数据，根据水位数据获得海啸造成的海浪高度，通过对压力传感器进行组网观测得到异常水位信号的传播速度；
9、s13：当海啸波以一定角度进入监测预警系统时建立二维直角坐标系，计算得出海啸波前进速度和前进方向。
10、优选的，s3中数据包括：
11、收发合置声学换能器组利用声学多普勒频移测得的海水中散射体的自动速度；
12、收发合置声学换能器利用互易声传播时间差测得的海水运动速度；
13、海水中散射体的自动速度和海水运动速度汇总为水体运动速度。
14、优选的，水体运动速度的测量过程包括：
15、a1：收发合置声学换能器组的四个波束构成测量平面，根据多普勒频移理论测量出流速矢量在四个波束上的投影；
16、a2：采用前向矢量算法，取用流速矢量在面向迎面流方向的两个波束上的投影计算水体流速，水体流速与多普勒频移的关系为其中i为波束坐标的序号,fs为发射声波频率，vi为水体的运动速度矢量在第i个波束上的投影。
17、优选的，声学换能器的测量步骤包括：
18、b1：通过gps远程同步每个观测点的时钟，每间隔n秒发送一个m序列；
19、b2：发送声信号，系统自动根据距离信息判断对方声信号到达时间的模糊值，并基于模糊值经过一定延时，启动声信号接收和模数转换单元。
20、一种海啸监测预警装置，包括：地面接收处理端和海面浮体，地面接收处理端通过通信卫星与海面浮体交互连接，海面浮体底部设置有收发合置声学换能器组。
21、优选的，收发合置声学换能器组底部设置有收发合置声学换能器，收发合置声学换能器组和收发合置声学换能器间设置有压力传感器，海面浮体底部固定连接有锚系装置。
22、优选的，收发合置声学换能器组由四个水平正交对称安装的声学换能器组成。
23、优选的，海面浮体包括：
24、太阳能发电模块：固定在浮体外壳上表面，与浮体内置电池连接；
25、通信模块：用于通过通信卫星和地面接收处理端进行实时数据传输；
26、存储模块：设置在浮体内部，存储压力传感器及收发合置声学换能器组和收发合置声学换能器记录的声学数据信息；
27、中央处理器：设置在浮体内部，用于将压力传感器记录的压力数据转为水位信号；
28、gps定位模块及时钟模块：获取每个监测站点的位置信息，为整个监测预警系统提供精准时钟数据。
29、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
30、(1)本专利技术的方案兼具海啸预警及海啸数据监测功能，在进行预警的同时，采集海啸经过监测区域时的海水部分物理特征。
31、(2)本专利技术设计的海啸监测预警系统装备了一个收发合置声学换能器组和一个单纯的收发合置声学换能器，分别利用声学多普勒频移效应和互易声传播时间差来快速探测海水的移动速度，通过四种监测数据来判别是否发生海啸，从而降低海啸预报的误报率。
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1.一种海啸监测预警方法，其特征在于，步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种海啸监测预警方法，其特征在于，所述S1步骤包括：
3.根据权利要求1所述的一种海啸监测预警方法，其特征在于，所述S3中数据包括：
4.根据权利要求3所述的一种海啸监测预警方法，其特征在于，所述水体运动速度的测量过程包括：
5.根据权利要求3所述的一种海啸监测预警方法，其特征在于，所述声学换能器的测量步骤包括：
6.一种海啸监测预警装置，适用于权利要求1-5任一项所述的一种海啸监测预警方法，其特征在于，包括：地面接收处理端(1)和海面浮体(3)，所述地面接收处理端(1)通过通信卫星(2)与海面浮体(3)交互连接，所述海面浮体(3)底部设置有收发合置声学换能器组(4)。
7.根据权利要求6所述的一种海啸监测预警装置，其特征在于，所述收发合置声学换能器组(4)底部设置有收发合置声学换能器(6)，所述收发合置声学换能器组(4)和收发合置声学换能器(6)间设置有压力传感器(5)，所述海面浮体(3)底部固定连接有锚系装置(7)。
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9.根据权利要求6或7所述的一种海啸监测预警装置，其特征在于，所述海面浮体(3)包括：
...【技术特征摘要】
1.一种海啸监测预警方法，其特征在于，步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种海啸监测预警方法，其特征在于，所述s1步骤包括：
3.根据权利要求1所述的一种海啸监测预警方法，其特征在于，所述s3中数据包括：
4.根据权利要求3所述的一种海啸监测预警方法，其特征在于，所述水体运动速度的测量过程包括：
5.根据权利要求3所述的一种海啸监测预警方法，其特征在于，所述声学换能器的测量步骤包括：
6.一种海啸监测预警装置，适用于权利要求1-5任一项所述的一种海啸监测预警方法，其特征在于，包括：地面接收处理端(1)和海面浮体(3)，所述地面接收处理端(1)通...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟令一，汤云峰，祝捍皓，林建民，郑红，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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