[实用新型]一种光学冰厚观测筒有效

专利信息
申请号: 201520172739.0 申请日: 2015-03-26
公开(公告)号: CN204630552U 公开(公告)日: 2015-09-09
发明(设计)人: 欧阳群安;练继建;郭捷山;刘昉 申请(专利权)人: 天津大学
主分类号: G01B11/06 分类号: G01B11/06
代理公司: 天津佳盟知识产权代理有限公司 12002 代理人: 刘书元
地址: 300072*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 一种 光学 观测
【说明书】:

技术领域

本实用新型涉及冰层厚度测量装置,属于自动监测技术领域,主要适用于水利和水文等技术领域,用于对河冰、湖冰和海冰的冰层厚度进行自动化监测。

背景技术

我国北方地区冬季严寒,江河湖泊、水库等封冻期漫长,在进行冰上作业、保证输水渠道冰期冰盖下输水安全以及防止冰凌危害等实践活动中,冰层厚度为十分重要的一个基本冰情参数,而目前在冰层厚度的实时自动化监测方面缺少快速准确且相对经济的技术方法和手段。当前的冰层厚度的测量方法主要包括:

(1)直接测量直接测量为最原始的冰雪厚度测量方法,具体实施过程为在某时刻于特定位置通过人工打孔或机械钻孔穿透冰层,再采用量冰尺测得冰厚或水浸冰厚。这种方法的优点在于简单可靠,但冰层较薄或较厚情形都不适用。冰层太薄作业人员到冰面钻孔测量存在安全风险,此时只能对靠岸冰厚进行测量。冰层太厚钻孔费时费力,要获得多位置、多时刻的较多冰厚数据需极大工作量。

(2)电阻电容方法电阻或电容式冰厚测量设备主要利用气、水、冰三者间相对介电常数存在差异的特点,实现气冰界面、水冰界面的自动识别,从而实现冰厚测量。在具体技术上,加工一支每隔1cm有一对电极的标尺。测量每对电极的电阻,依据电阻的变化判断界面的位置。

(3)电磁波、声波方法依靠发射的电磁波、声波等穿透冰层,用其返回到接收器时的时间换算出冰、雪的厚度,如仰视声呐、电磁波冰厚探测仪、雷达海冰厚度测量仪。穿透速度是关键指标,但由于冰、雪的性质受到其内部温度的控制,而自然界冰、雪的温度又随气温昼夜发生变化。因此,与冰性质有关的物理参数是在一定范围的变化值,这就造成实测方法有较大误差和误差因素的不确定性。

(4)超声波、激光方法依靠超声波和激光到达冰、雪界面时反射回来的时间,计算出距界面的距离,实测精度受到局部表面起伏的影响,厚度的变化需要在冰、雪层的表面和底面相对测试才能体现。

(5)界面接触识别测量方法通过在冰面上固定支架,在支架上配备下界面探头或是同时配备上下界面探头,从而实现界面识别,以达到测量冰厚的目的。探头的运动可以通过电机带动,也可以利用改变重力或水压力的大小进行驱动。上下界面接触式探测设备一般可以实现定点冰厚全时程的自动化监测,但造价较高。

综上所述,随着科学技术的进步,测量冰厚的装置越来越智能精确,但相比而言,各种测量方法仍然存在一定的缺陷。传统的直接测量法精度低,工作量大;目前已有的自动化监测方法中监测设备造价普遍较高,不利于大范围普及使用。因此寻求一种能够实时、快速、准确测量冰层厚度且经济的装置尤为重要。

发明内容

本实用新型的目的是旨在针对现有冰厚测量装置和方法中的不足,提出一种新型的冰厚测量装置。该装置能够有效地解决上述问题,实时监测冰厚的生消发展,操作简便,准确度高。

为了达到上述目的,本实用新型采用的技术方案是:

一种光学式冰厚观测筒,包括观测筒和与观测筒相连接的平衡浮筒,所述的观测筒筒壁为具有一定强度的透明材料构成,其主体结构为空心柱状结构,分为上下两部分空间,在上部空间的一侧边壁上设有刻度尺,在与刻度尺相对的内侧边壁上设有一微型遥控相机,在所述的观测筒下部有刻度尺一侧的外侧,设有一个水下照明灯。

进一步的,所述的观测筒主体结构的上下空间中,上部分空间大于下部分空间,所述的上部分空间用透明顶盖封顶,所述的下部分空间为装填砂石的配重箱。

进一步的,所述的平衡浮筒设有四个,其主体为正方体空心结构,在相邻平衡浮筒之间,以及平衡浮筒与观测筒之间,通过固定杆相连。

进一步的,所述的观测筒上部分空间的底端,放置干燥剂,观测筒的下部分空间靠上端的一侧设有砂石装填口。

进一步的,所述的四个平衡浮筒设于观测筒的四周,并设置在以观测筒为中心的正方形的四个顶点上。

进一步的,所述的水下照明灯为紫光灯。

本实用新型的有益效果是,能够对冰层的生消发展进行自动化实时监测,并通过无线传输,将冰盖厚度发展情况的图像即时传回移动终端,方便快捷,降低了劳动强度,提高了监测效率。本实用新型结构简单,易加工制作,成本较低,可重复使用。测量方法步骤简单,根据传回移动终端的图像中的刻度尺直接读数,测量误差小,所测数据可靠。本实用新型不受所测水域的限制及周围环境温度变化的影响,具有很好的实用性和适用性。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型结构俯视示意图。

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