[發(fā)明專(zhuān)利]一種船載走航式水環(huán)境參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310376049.2
• 申請(qǐng)日: 2013-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103389363A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳曉玲;陳莉瓊;陸建忠;田禮喬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N33/18
• 分類(lèi)號(hào): G01N33/18;G01S19/14;G01P5/00;G01F23/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲

1.一種船載走航式水環(huán)境參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：包括進(jìn)樣模塊1、流量測(cè)量模塊2、測(cè)量倉(cāng)3、水樣測(cè)量模塊4、控保模塊5、GPS模塊6、供電模塊7、數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)8；測(cè)量倉(cāng)3的頂端和底部分別設(shè)置有溢流口9和排廢口10，排廢口處設(shè)置有排廢閥門(mén)11；進(jìn)樣模塊1、流量測(cè)量模塊2、測(cè)量倉(cāng)3依次連接；水樣測(cè)量模塊4設(shè)置在測(cè)量倉(cāng)3內(nèi)；控保模塊5分別與進(jìn)樣模塊1、流量測(cè)量模塊2、水樣測(cè)量模塊4、供電模塊7、數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)8連接；GPS模塊6與數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)8連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船載走航式水環(huán)境參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：所述的測(cè)量倉(cāng)3包括顆粒物測(cè)量倉(cāng)和溶解質(zhì)測(cè)量倉(cāng)；水樣測(cè)量模塊4包括顆粒物測(cè)量模塊和溶解質(zhì)測(cè)量模塊；顆粒物測(cè)量模塊設(shè)置在顆粒物測(cè)量倉(cāng)內(nèi)，溶解質(zhì)測(cè)量模塊設(shè)置在溶解質(zhì)測(cè)量倉(cāng)內(nèi)。

3.一種利用權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)進(jìn)行水環(huán)境參數(shù)測(cè)量的方法，其特征在于：包括以下步驟，

步驟1、在數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)8端，發(fā)送指令以檢測(cè)控保模塊5和GPS模塊6的供電與通訊狀態(tài)；

步驟2、確認(rèn)供電通訊正常后，在數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)8端對(duì)控保模塊5和GPS模塊6進(jìn)行參數(shù)預(yù)設(shè)，預(yù)設(shè)參數(shù)包括水樣測(cè)量模塊4的采樣頻率f_M、GPS模塊6的采樣頻率f_G，測(cè)量倉(cāng)3的預(yù)設(shè)水位；

步驟3、在數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)8端，發(fā)送指令至控保模塊5，依次啟動(dòng)進(jìn)樣模塊1、流量測(cè)量模塊2；

步驟4、流量測(cè)量模塊2在啟動(dòng)時(shí)刻獲取第一組流量數(shù)據(jù)，經(jīng)控保模塊5返回至數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)8，計(jì)算第t₀組數(shù)據(jù)返回至數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)8時(shí)刻測(cè)量倉(cāng)3的水樣體積V，并計(jì)算測(cè)量倉(cāng)3水位H；

測(cè)量倉(cāng)水樣體積V與測(cè)量倉(cāng)水位H如下：

V=Σt=1t0vt*(1/fw)]]>

H=(V-L)/S；

其中，S為測(cè)量倉(cāng)3底面積，L為進(jìn)樣模塊1入水口至測(cè)量倉(cāng)3入水口直接的管道容積，f_w為流量測(cè)量模塊2的測(cè)量頻率，v_t為第t組流量數(shù)據(jù)，單位為升/秒；

步驟5、當(dāng)測(cè)量倉(cāng)3的水位H達(dá)到水樣測(cè)量模塊4的工作水位H₀后，即H=H₀時(shí)，數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)8發(fā)出指令，提示控保模塊5調(diào)節(jié)進(jìn)樣模塊1中的水泵流量和測(cè)量倉(cāng)底部的排廢閥門(mén)11，使H始終等于H₀，待水位穩(wěn)定后，數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)8發(fā)送指令至水樣測(cè)量模塊4和GPS模塊6，開(kāi)始進(jìn)行水樣測(cè)量，歸零流量測(cè)量模塊2的計(jì)數(shù)時(shí)間，使其與GPS模塊6、水樣測(cè)量模塊4的啟動(dòng)時(shí)間一致；

步驟6、在水樣測(cè)量過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)量倉(cāng)3的水位，當(dāng)H超出H₀2cm以上時(shí)，數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)8進(jìn)行報(bào)警，停止水樣測(cè)量模塊4的供電，重復(fù)步驟5；

步驟7、將流速測(cè)量模塊2與水樣測(cè)量模塊4測(cè)量獲取的數(shù)據(jù)返回至數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)8，計(jì)算得到流速測(cè)量模塊2第t組數(shù)據(jù)時(shí)刻由入水口到測(cè)量倉(cāng)測(cè)量水位的管道所導(dǎo)致的水路延時(shí)k；

v_t*(1/f_w)+v_t-1*(1/f_w)+...+v_t-k*(1/f_w)＝V

步驟8、計(jì)算水路延時(shí)導(dǎo)致的GPS模塊6測(cè)量頻率下的實(shí)際滯后數(shù)據(jù)組數(shù)目k_GPS：

k_GPS＝k*(1/f_w)*f_G

步驟9、匹配流速測(cè)量模塊2記錄第t組數(shù)據(jù)時(shí)刻，對(duì)應(yīng)測(cè)量倉(cāng)內(nèi)水體實(shí)際GPS空間位置Loc，該位置相當(dāng)于GPS第（t-k_GPS）組數(shù)據(jù)：

Loc＝GPS(t-k_GPS)

步驟10、提取流速測(cè)量模塊2獲取第t組流量數(shù)據(jù)時(shí)刻水樣測(cè)量模塊4第t_m組水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)DATA(t_m)，將其與對(duì)應(yīng)的GPS空間位置同時(shí)顯示在數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)8中，t_m計(jì)算方法如下：

t_m＝t*(1/f_w)*f_M。