[發(fā)明專利]一種潮灘健康多參數(shù)剖面實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011332483.7
• 申請(qǐng)日: 2020-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112525166A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李莉;任一晗;張璐;夏樂(lè)章
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C13/00
• 分類號(hào): G01C13/00;G01N33/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發(fā)明公開(kāi)了一種潮灘健康多參數(shù)剖面實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)裝置及方法，屬于物理海洋技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括數(shù)據(jù)潮灘防陷裝置與采集裝置。所述潮灘防陷裝置包括防陷圈、中軸、腳管、腳墊，用于強(qiáng)潮海域防傾斜防下沉。所述數(shù)據(jù)采集盒內(nèi)含供電模塊、傳感器模塊、單片機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。所述傳感器模塊用于實(shí)時(shí)同步獲取并計(jì)算潮灘、海水、海面的溫度、鹽度、水深、波浪、懸沙濃度、沖淤深度等剖面數(shù)據(jù)信息。所述GPS定位球可定時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)與位置信息。本發(fā)明采用可拆裝、可伸縮的模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、運(yùn)輸方便，防陷圈、腳管等結(jié)構(gòu)有效應(yīng)對(duì)潮灘底質(zhì)易沉陷、海水腐蝕性強(qiáng)等復(fù)雜環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)潮灘、水體、水面垂向多層多物理海洋參數(shù)綜合實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物理海洋技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種潮灘健康多參數(shù)剖面實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)

潮灘即河口海岸地帶發(fā)育的潮汐作用下周期性淹沒(méi)與出露的沉積區(qū)域。按其物理組分，潮灘可分為砂質(zhì)潮灘、淤泥質(zhì)潮灘等。潮灘面臨多變的海陸相互作用影響，潮汐、徑流、波浪、季風(fēng)等過(guò)程相互耦合，動(dòng)力過(guò)程復(fù)雜；同時(shí)潮灘作為沉積物-水-氣共同影響的特殊地帶，是各種物理、化學(xué)梯度跨度最大的地方。潮灘具有穩(wěn)定海堤、緩沖風(fēng)暴潮侵襲、提供生物棲息地等功能。近年來(lái)，潮灘的過(guò)度開(kāi)發(fā)與利用削弱了海岸帶防災(zāi)減災(zāi)能力，生態(tài)系統(tǒng)退化嚴(yán)重，其所造成的環(huán)境生態(tài)問(wèn)題日益凸顯。這歸根結(jié)底是對(duì)潮灘的認(rèn)識(shí)不夠。獲取與分析潮灘高精度溫度、鹽度、波浪、懸沙濃度等數(shù)據(jù)，有助于科學(xué)指導(dǎo)河口海岸工程設(shè)計(jì)、防災(zāi)減災(zāi)與開(kāi)發(fā)管理，具有一定的理論意義與工程意義。

相比于物模實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬，原位監(jiān)測(cè)能夠取得最為可靠真實(shí)的數(shù)據(jù)，但是受自然條件約束較大。我國(guó)淤泥質(zhì)潮灘發(fā)育較為廣泛，底質(zhì)通常含水量高、松軟易沉陷，依靠人力在潮灘進(jìn)行監(jiān)測(cè)較為困難。此外，海水的強(qiáng)腐蝕性、植被對(duì)儀器布放的干擾等也是必須重視的問(wèn)題。CTD(Conductivity Temperature Depth)是目前物理海洋測(cè)量中精度最高、使用最多、性能最穩(wěn)定的溫鹽深測(cè)量?jī)x器。當(dāng)CTD應(yīng)用于潮灘測(cè)量時(shí)，單臺(tái)CTD只能自動(dòng)獲取單點(diǎn)溫鹽深時(shí)間序列數(shù)據(jù)，這給后續(xù)數(shù)據(jù)分析帶來(lái)了許多局限性；增加儀器數(shù)量又會(huì)帶來(lái)成本的提高。在相關(guān)已公布或授權(quán)的專利中，已公開(kāi)的技術(shù)方案大多關(guān)注于適合潮灘環(huán)境儀器支架的安裝，未涉及潮灘特殊環(huán)境的潮灘內(nèi)部、水體、水面的多層環(huán)境數(shù)據(jù)獲取的功能，對(duì)于潮灘穩(wěn)定觀測(cè)與高精度垂向定位觀測(cè)的裝置設(shè)計(jì)比較少。

故針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，發(fā)明一種低成本、相對(duì)便攜、適用性廣的潮灘、水體、水面環(huán)境參數(shù)綜合監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)潮灘、水體、水面上下垂向多層多參數(shù)的穩(wěn)定、高精度定位測(cè)量與監(jiān)測(cè)，為潮灘動(dòng)力機(jī)制研究提供可靠的支持。

發(fā)明內(nèi)容

為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間潮灘多層溫度、鹽度、水深、懸沙濃度數(shù)據(jù)的測(cè)量，本發(fā)明提供了一種潮灘健康多參數(shù)剖面實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)裝置及方法，該裝置考慮了潮灘波浪作用強(qiáng)，底質(zhì)含水量高、易沉陷以及海水腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以獲取潮灘垂向指定高度的物理海洋參數(shù)數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可拆卸，方便運(yùn)輸與維護(hù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明首先提供了一種潮灘健康多參數(shù)剖面實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)裝置，其包括數(shù)據(jù)采集裝置與潮灘防陷裝置；

所述數(shù)據(jù)采集裝置，包括數(shù)據(jù)采集盒與GPS定位球，用于實(shí)時(shí)同步獲取潮灘、水體、水面(空氣)數(shù)據(jù)剖面：

所述數(shù)據(jù)采集盒包括外部防水結(jié)構(gòu)與內(nèi)部數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述內(nèi)部數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括供電模塊、傳感器模塊、單片機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；所述供電模塊為傳感器模塊、單片機(jī)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊提供電源；所述傳感器模塊用于獲取相應(yīng)物理海洋參數(shù)信號(hào)；所述單片機(jī)定時(shí)地接收并處理傳感器模塊獲取的信號(hào)，并記錄在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中；所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊可以被單片機(jī)驅(qū)動(dòng)，用于在TF卡中以文本形式記錄傳感器數(shù)字信號(hào)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)讀取；數(shù)據(jù)采集盒預(yù)置開(kāi)放接口，可接入多參數(shù)傳感器。

GPS定位球包括塑料外殼、防水墊片、電池倉(cāng)和定位終端；塑料外殼與防水墊片用于隔絕海水，所述定位終端，借助電池倉(cāng)中的干電池供電，用于定時(shí)地向遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)和地理位置信息。