[發明專利]一種定點懸掛式冰厚、水位一體化連續監測裝置

在審

• 申請號: 201910177810.7
• 申請日: 2019-03-10
• 公開（公告）號: CN109883479A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 張寶森;李春江;郜國明;崔海濤;陳潔;田治宗;李書霞;謝學東;王亞飛;沈國庭;鄧宇;于國卿;謝志剛;岳瑜素;趙蘇磊;曾賀;時芳欣;郭曉明;張曉華;徐路凱;馬子普;周文君;何麗娜
• 申請（專利權）人: 黃河水利委員會黃河水利科學研究院
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種冰厚、水位一體化連續監測裝置，屬于水文監測技術領域。本發明的監測裝置由避雷器、風力發電裝置、三角鋼塔、太陽能發電裝置、安裝基座、儲能電池、回旋臂、空氣耦合雷達傳感器（內含發射機、接收機等）和集成控制箱（內含風光互補控制器、遠程遙測開關、GPS模塊、4G數傳模塊）等構成。安裝連接完成，遠程計算機通過GSM開啟各控制模塊，通過4G模塊向雷達傳感器發送相關參數，同時基于4G模塊接收帶有GPS時間標注的雷達圖譜，根據雷達圖譜記錄的雷達波在空氣中雙程時間和在冰蓋中雙程時間?t，利用公式（三）（四）自動計算雷達至冰蓋上表面距離h和冰蓋厚度?h，利用公式（五）（六）自動計算冰蓋上表面或自由水面高程H₁和冰蓋下表面高程H₂。

技術領域

本發明屬于水利行業中水文監測技術領域，尤其涉及一種冰厚、水位一體化遠程連續監測裝置。

背景技術

冰厚是指河道冬季結冰形成冰蓋后，冰層上表面至冰層下表面的垂直距離。我國北方地區冬季河道、湖泊易結冰形成冰蓋，如黑龍江河道、松花江河道、黃河寧蒙段河道等。

冰厚監測一般借助于冰鉆和冰尺來完成，監測平均冰厚和最大冰厚(以厘米為單位)，特別是特殊地形處及位置處的冰厚，如水文測驗斷面處、河道彎道處、涉河建筑物處等。而利用該技術監測冰厚的最大缺點在于需要人工打冰孔測量，費時費力、自動化程度低，不能連續監測，威脅人員安全，特別是冰蓋較薄處和冰塞形成的不穩定冰蓋處的冰厚監測。

現有的熱電阻法監測冰厚技術是一種利用溫度傳感器監測冰層溫度梯度來推求冰層厚度的自動監測技術，該技術需要提前埋設溫度傳感器，勞動強度較大，僅能監測穩定冰蓋期冰厚，不利于冰厚生消全周期和冰厚水位一體化連續監測，還不利于同一地點冰厚多年連續監測。

現有的水位監測技術多采用水尺或26GHz雷達水位計，該技術只能遠程監測水位變化過程），在凌汛期只能監測到冰層上表面高程變化，不能監測冰蓋生消變化過程，以及冰下水位變化過程，不利于北方河道、湖泊水文多要素全周期不間斷連續監測。

發明內容

本發明的目的是提供一種定點懸掛式冰厚、水位一體化連續監測裝置，應用該裝置不僅可以在冰期監測冰表面高程、冰下水位及冰層厚度變化過程，而且還可以在非冰期監測自由水面變化過程，解決了北方河道、湖泊、渠道的冰厚、水位一體化監測難的問題，實現定點位置冰厚、水位變化全周期實時監測，為冰期和非冰期水文監測提供新模式和新技術。

本發明的技術方案如下。

一種定點懸掛式冰厚及水位一體化連續監測裝置，主要包含避雷器（1）、風力發電裝置（2）、三角鋼塔（3）、太陽能發電裝置（4）、安裝基座（5）、儲能電池（6）、回旋臂（7）、空氣耦合雷達傳感器（8）（以下簡稱“雷達”）、集成控制箱（9）等，其中。

所述集成控制箱（9）內安裝有風光互補控制器（10）、遠程遙測開關控制器（11）、GPS模塊（12）、4G數傳模塊（13）等。

所述各組件安裝及連接方式可參考附圖1及附圖2。

所述避雷器（1）可選用BLZ-800型避雷器，避雷器中圓球安裝高度應比風力發電裝置（2）的扇葉最高位置高出0.2m以上。

所述風力發電裝置（2）選用何種輸出功率采用公式（一）計算所得：

公式（一）

式中：P為輸出功率（w）；t_i為安裝地區i級風月平均天數（d）；w_i為安裝地區i級風所對應的功率（w）。

所述（4）太陽能發電裝置中選用何種型號電池板功率，可采用如下公式（二）計算所得：

公式（二）