[发明专利]一种静水环境下近岸冰层厚度监测系统及监测方法

说明书

本发明公开了一种静水环境下近岸冰层厚度监测系统及监测方法，监测系统包括中心站、测控通讯装置、冰厚测量装置、电源装置以及移动终端。冰厚测量装置包括冰上表面高程测量仪、水下固定平台和冰下表面高程测量仪；通过冰上表面高程测量仪和冰下表面高程测量仪确定冰上、下表面高程，并由冰上、下表面高程之差得出冰层厚度。本发明所述的监测系统和监测方法能自动监测近岸静水环境下的冰层厚度；同时可通过设置多个水下测点并通过水下有线‑水上无线组网的方式，在中心站实现冰层厚度任意多点的巡测、选测与定时、召测组合监测、数据分析和设备诊断，并在移动终端处实现查询和设备故障报警显示。

技术领域

本发明涉及一种静水环境下近岸冰层厚度的监测系统及监测方法，属于水文、气象和水工程安全监测多个学科交叉领域。

背景技术

冰厚度监测对于寒区水文、气象、工程安全和防灾减灾都具有十分重要的意义，也是计算冰岸相互作用的基础，以前冰厚度监测主要有人工钻探和地质雷达等方法，前者劳动强度大、工作环境恶劣、效率低；后者图像解析不直观、设备使用运输不便、不能实现实时长期监测。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前监测冰层厚度出现的问题，提出一种效率高且能实现实时监测冰层厚度的监测系统及监测方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

一种静水环境下近岸冰层厚度监测系统，包括用于冰厚监测数据显示、查询、检索和分析的中心站、电源装置、测控通讯装置、冰厚测量装置和移动终端；

所述测控通讯装置与冰厚测量装置和电源装置采用电缆连接，所述测控通讯装置与中心站、移动终端通过无线通讯组网；

冰厚测量装置包括冰上表面高程测量仪、水下固定平台和冰下表面高程测量仪；所述冰上表面高程测量仪安装在岸边的固定支架上，所述冰上表面高程测量仪安装固定在冰层最高高程之上并使得冰上表面处于其最佳量程范围内；所述水下固定平台固定安装在岸坝或库底，并处于最低冰下表面高程以下的水下冰下表面高程测量仪的合理量程范围内。

进一步的，所述电源装置为测控通讯装置和冰厚测量装置进行供电；所述移动终端包括内置APP，与中心站的云平台以及测控通讯装置采用无线通讯连接，能实时查看系统工作状态和冰厚数据，请求测控通讯装置控制测量并在系统设备故障时自动声、光和文字图像报警。

进一步的，所述冰下表面高程测量仪安装在水下固定平台上，包括能正反绕尺电机、编码盘、带尺及浮子；所述电机、编码盘通过带尺传动，带尺的一端固定并重叠缠绕在电机转轮上，中间段嵌绕在编码盘下1/3圆弧上，另一端与浮子相连，带尺能随着电机的转轮旋转而带动编码盘同步转动。

进一步的，所述测控通讯装置包括测量控制模块、无线通讯模块、信号控制电源电缆，所述信号控制电源电缆用于供电、水下电机控制和各种测量信号采集，并能将冰上表面高程测量仪和冰下表面高程测量仪测得的高程数据传输到测量控制模块。所述测量控制模块用于根据中心站发送指令，控制冰厚测量装置以及电源装置的运行并通过无线通讯模块将高程及冰厚数据传输到中心站。

进一步的，所述冰下表面高程测量仪在水底至少设置一个，所述冰下表面高程测量仪还包括拉力传感器和触点开关；

所述拉力传感器安装在带尺和浮子之间，所述触点开关安装在浮子顶端。

进一步的，所述正反绕尺电机包括转轮，所述转轮表面与带尺端固定连接，转轮上带尺绕叠起来的尺盘两侧边带有限位挡板。

进一步的，所述带尺材料为PER材料，且在所述带尺两侧边内部沿着带尺长度的延伸方向设置加强不锈钢丝。

进一步的，所述带尺内嵌入信号电缆，用于实时监测并传输带尺的拉力和触点通断信息。