[发明专利]一种便携式湖库表层流场实时监测装置及其监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及水利监测技术领域，具体涉及一种便携式湖库表层流场的实时监测装置及其监测方法。

背景技术

湖库表层流场是湖库水流的重要运动形式之一，表层流场的运动对湖库的水质变化有很大的扰动作用，通过影响水在湖库的滞留情况和水交换情况，进而间接影响悬浮物的沉淀及氮、磷等营养物的滞留，湖库表层流场活动越明显，湖库水滞留时间越短，不利于藻类的繁殖，较难以维持种群数量，不易形成水华；相反，若表层流场活动越不明显，发生富营养化的可能性越大。同时，湖库表层流场运动也是最能直观反映湖库表层水动力条件的指标之一。表层流场的变化不仅仅受入流和出流的制约，还受库区表面的风压，湖库的温度分层，环流以及湖库波动的影响。从目前的常规监测手段来看，很难有效且实时对湖库表层流场进行监测。湖库的表层流场监测已经是水利相关部门一项常规的重要工作，但大多数的监测方法多采用定点、定时监测，虽然这种方法费用廉价、人工花费时间较少，但湖库的表层流场时刻受到风场变化以及上下游流量的影响，单纯的定点、定时监测很难有效的表征湖库表层流场的整体空间变化特征和流场变化的实时性，这对于验证湖库水动力模型的表层流场结果的合理性造成了极大的困难，同时，目前的这种定点、定时的湖库表层流场监测方法很难宏观掌握湖库表层的流场变化特征，所以对后续的水质监测站点布设难以提供相应的理论依据。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种便于野外监测操作，成本相对较低，且能实时随湖库表层流场移动的监测装置及其监测方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种便携式湖库表层流场实时监测装置，包括一个漂浮桶，所述漂浮桶设置有通信定位模块、电池和固定式配重体， 所述漂浮桶还设置有自动配重装置，所述自动配重装置包括一个开口向上的U形管、压力传感器、活动式配重体和带有自动启闭功能的连接件；漂浮桶内部设置有内胆和外胆，所述通信定位模块、电池和一个数据存储器设置在内胆中，所述U形管设置在外胆中，U形管一端封闭、一端开放，U形管的封闭端设置有所述压力传感器；漂浮桶的桶壁上设置有与U形管开放端相连通的进水口和出水口，所述出水口设置在U形管开口上方的正常水位刻度处，所述进水口设置于出水口上方的最高警戒水位刻度处，进水口处设置有向内打开的活动式开关，出水口处设置有向外打开的活动式开关；所述漂浮桶的底部外侧设置有活动式配重体，所述活动式配重体通过带有自动启闭功能的连接件与漂浮桶底部活动连接；所述压力传感器与所述带有自动启闭功能的连接件之间有传输电路，压力传感器通过一个控制器控制所述带有自动启闭功能的连接件对活动式配重体的释放；所述电池为通信定位模块、数据存储器及自动配重装置供电。

进一步的，所述漂浮桶的顶部设置有可以打开的防水性保护盖，保护盖的向阳面设置有太阳能电池板和漂浮指示灯；所述电池为直流蓄电池，所述太阳能电池板与直流蓄电池电源连接，在光照条件下可以为直流蓄电池充电。

进一步的，所述漂浮指示灯与直流蓄电池电源连接，且设置有光度敏感控制器，可根据光度情况控制漂浮指示灯的开关；所述直流蓄电池为小体积高容量锂电池，可独立持续供电24小时。

进一步的，所述带有自动启闭功能的连接件为电磁铁抓手。

进一步的，所述内胆中设置有隔水层，所述通信定位模块、数据存储器、电池设置在隔水层内，所述固定式配重体设置在隔水层外部的内胆底部。

进一步的，所述通信定位模块为GSM/GPRS+GPS模块，所述GSM/GPRS+GPS模块由GPS全球定位系统模块与GSM/GPRS通信模块集成的，通过GPS全球定位系统模块实时定位漂浮桶的位置来判断湖库表层流场的流向，并将定位信息通过GSM/GPRS通信模块传输给岸边基站进行记录；GSM/GPRS+GPS模块在漂浮桶外层延伸有传输天线。

进一步的，漂浮桶外壁设置有防冲撞缓冲装置。

进一步的，所述活动式配重体设置有多个。

一种使用所述的便携式湖库表层流场实时监测装置监测湖库表层流场的方法，包括以下步骤：

1） 开始进行湖库表层流场监测工作时，通过在漂浮桶底部设置活动式配重体使漂浮桶淹没水位达到正常水位，根据需要监测的湖库水面面积大小以及监测时间长短，确定活动式配重体的个数和单个质量，向U形管内注水使U形管内左右两侧的水位相等且与正常水位刻度持平；