[發(fā)明專利]一種水流示蹤實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)與測速方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010431533.0
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111693728A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王先偉;汪家意;方勇軍;郭昱;余琪
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: G01P5/18
• 分類號: G01P5/18;G01P11/00
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 譚英強(qiáng)

本發(fā)明公開了一種水流示蹤實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)與測速方法。水流示蹤實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)包括水流示蹤球，水流示蹤球包括定位模塊、通信模塊、控制模塊、供電模塊和球形防水外殼。定位模塊用于定時(shí)或不定時(shí)地獲取水流示蹤球所在位置與時(shí)間數(shù)據(jù)，控制模塊用于緩存定位數(shù)據(jù)以及時(shí)間數(shù)據(jù)，通信模塊定時(shí)或不定時(shí)地發(fā)送定位和時(shí)間數(shù)據(jù)給云平臺監(jiān)測系統(tǒng)，球形防水外殼以一定的浸水比浮于水面。水流示蹤球的制作成本低、續(xù)航時(shí)間長，測速操作簡單、自動(dòng)化程度較高，能夠更好地適應(yīng)潰堤、洪峰、海灣流場、感潮河流的潮區(qū)界和潮流界、口門水道的雙向射流以及風(fēng)暴潮等極端場景和特殊地形水域的表面流速流場測量。本發(fā)明屬于水文數(shù)據(jù)測量技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水文數(shù)據(jù)測量技術(shù)領(lǐng)域，是一種水流示蹤實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)與測速方法。

背景技術(shù)

水流速度是對江河湖海等水體進(jìn)行水文觀測時(shí)所要獲取到的重要參數(shù)。目前水利行業(yè)有各種各樣的江河水流速度測量儀器，現(xiàn)有技術(shù)通常使用浮標(biāo)、轉(zhuǎn)子流速儀、手持雷達(dá)測速儀以及聲學(xué)多普勒剖面流速儀等儀器進(jìn)行水流速度的測量。傳統(tǒng)的浮標(biāo)測量技術(shù)需要將浮標(biāo)設(shè)置在水面上特定的位置，使用幾何學(xué)的方法來計(jì)算出水流速度，測量位置受限，效率低；近幾年結(jié)合GPS衛(wèi)星定位技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改進(jìn)的浮標(biāo)測流速法有了巨大進(jìn)步，但在流速測定和成本效率方面仍存在一定局限；轉(zhuǎn)子流速儀一般只能測定特定近岸水體的水流速度，還需要借助船只或者鋼纜等載體工具才能測量遠(yuǎn)離河岸的流速；手持雷達(dá)測速儀一般只能測量近岸50m范圍內(nèi)的水流速度，應(yīng)用范圍受限，難以測量中大型河流的流速；聲學(xué)多普勒剖面流速儀的價(jià)格昂貴，需要借助船只或者鋼纜等載體工具才能測量，測量成本較高，因此不適用于潰堤、洪水泛濫等存在儀器損失可能性的測量場合。上述各種流速測量儀器有自身的優(yōu)勢，適用于不同測繪場景和用途，但也有一定的局限性，諸如設(shè)備昂貴、監(jiān)測成本高、等等，難以滿足在洪水、風(fēng)暴潮等極端情況下江河水體流速的實(shí)時(shí)監(jiān)控和大范圍的準(zhǔn)確測量。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述至少一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種水流示蹤實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)與測速方法。

一方面，本發(fā)明實(shí)施例包括一種水流示蹤實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，包括至少一個(gè)水流示蹤球，所述水流示蹤球包括：

定位模塊：用于定時(shí)或不定時(shí)地獲取水流示蹤球的位置與時(shí)間數(shù)據(jù)，而云平臺可根據(jù)水流示蹤球發(fā)回的位置和時(shí)間間隔，測算所述水流示蹤球的移動(dòng)速度；

通信模塊：用于水流示蹤球和云平臺之間的數(shù)據(jù)通信；

控制模塊：分別與定位模塊和通信模塊連接，用于緩存定位數(shù)據(jù)以及定位數(shù)據(jù)對應(yīng)的時(shí)間數(shù)據(jù)，通過通信模塊定時(shí)或不定時(shí)地向云平臺發(fā)送定位數(shù)據(jù)和時(shí)間數(shù)據(jù)；

供電模塊：對水流示蹤球各個(gè)模塊提供電源；

球形防護(hù)外殼：用于將所述定位模塊、通信模塊、控制模塊和供電模塊封裝在內(nèi)；所述球形防水外殼被放置于水體中時(shí)以一定的浸水比浮于水面。

進(jìn)一步地，水流示蹤球還包括：

磁鐵開關(guān)，連接于所述供電模塊與負(fù)載之間，用于在外部磁場觸發(fā)下導(dǎo)通或關(guān)斷；所述負(fù)載包括所述定位模塊、所述通信模塊或所述控制模塊中的至少一個(gè)。

所述磁鐵開關(guān)被封裝在所述球形防水外殼內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述磁鐵開關(guān)包括簧片和PCD/SMD傳感器，所述簧片連接于所述供電模塊與負(fù)載之間，所述PCD/SMD傳感器用于在外部磁場觸發(fā)下驅(qū)動(dòng)所述簧片導(dǎo)通或關(guān)斷。