[发明专利]一种潮滩健康多参数剖面实时同步监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种潮滩健康多参数剖面实时同步监测装置及方法，属于物理海洋技术领域。该装置包括数据潮滩防陷装置与采集装置。所述潮滩防陷装置包括防陷圈、中轴、脚管、脚垫，用于强潮海域防倾斜防下沉。所述数据采集盒内含供电模块、传感器模块、单片机、数据存储模块。所述传感器模块用于实时同步获取并计算潮滩、海水、海面的温度、盐度、水深、波浪、悬沙浓度、冲淤深度等剖面数据信息。所述GPS定位球可定时发送数据与位置信息。本发明采用可拆装、可伸缩的模块化设计，结构简单，安装、运输方便，防陷圈、脚管等结构有效应对潮滩底质易沉陷、海水腐蚀性强等复杂环境，能够实现潮滩、水体、水面垂向多层多物理海洋参数综合实时同步监测。

技术领域

本发明涉及物理海洋技术领域，具体涉及一种潮滩健康多参数剖面实时同步监测装置及方法。

背景技术

潮滩即河口海岸地带发育的潮汐作用下周期性淹没与出露的沉积区域。按其物理组分，潮滩可分为砂质潮滩、淤泥质潮滩等。潮滩面临多变的海陆相互作用影响，潮汐、径流、波浪、季风等过程相互耦合，动力过程复杂；同时潮滩作为沉积物-水-气共同影响的特殊地带，是各种物理、化学梯度跨度最大的地方。潮滩具有稳定海堤、缓冲风暴潮侵袭、提供生物栖息地等功能。近年来，潮滩的过度开发与利用削弱了海岸带防灾减灾能力，生态系统退化严重，其所造成的环境生态问题日益凸显。这归根结底是对潮滩的认识不够。获取与分析潮滩高精度温度、盐度、波浪、悬沙浓度等数据，有助于科学指导河口海岸工程设计、防灾减灾与开发管理，具有一定的理论意义与工程意义。

相比于物模实验与数值模拟，原位监测能够取得最为可靠真实的数据，但是受自然条件约束较大。我国淤泥质潮滩发育较为广泛，底质通常含水量高、松软易沉陷，依靠人力在潮滩进行监测较为困难。此外，海水的强腐蚀性、植被对仪器布放的干扰等也是必须重视的问题。CTD(Conductivity Temperature Depth)是目前物理海洋测量中精度最高、使用最多、性能最稳定的温盐深测量仪器。当CTD应用于潮滩测量时，单台CTD只能自动获取单点温盐深时间序列数据，这给后续数据分析带来了许多局限性；增加仪器数量又会带来成本的提高。在相关已公布或授权的专利中，已公开的技术方案大多关注于适合潮滩环境仪器支架的安装，未涉及潮滩特殊环境的潮滩内部、水体、水面的多层环境数据获取的功能，对于潮滩稳定观测与高精度垂向定位观测的装置设计比较少。

故针对现有技术的不足，发明一种低成本、相对便携、适用性广的潮滩、水体、水面环境参数综合监测装置，实现潮滩、水体、水面上下垂向多层多参数的稳定、高精度定位测量与监测，为潮滩动力机制研究提供可靠的支持。

发明内容

为实现长时间潮滩多层温度、盐度、水深、悬沙浓度数据的测量，本发明提供了一种潮滩健康多参数剖面实时同步监测装置及方法，该装置考虑了潮滩波浪作用强，底质含水量高、易沉陷以及海水腐蚀性强的特点，可以获取潮滩垂向指定高度的物理海洋参数数据。结构简单可拆卸，方便运输与维护。

本发明的技术方案如下：

本发明首先提供了一种潮滩健康多参数剖面实时同步监测装置，其包括数据采集装置与潮滩防陷装置；

所述数据采集装置，包括数据采集盒与GPS定位球，用于实时同步获取潮滩、水体、水面(空气)数据剖面：

所述数据采集盒包括外部防水结构与内部数据采集系统，所述内部数据采集系统包括供电模块、传感器模块、单片机、数据存储模块；所述供电模块为传感器模块、单片机与数据存储模块提供电源；所述传感器模块用于获取相应物理海洋参数信号；所述单片机定时地接收并处理传感器模块获取的信号，并记录在数据存储模块中；所述数据存储模块可以被单片机驱动，用于在TF卡中以文本形式记录传感器数字信号，数据存储模块中存储的数据可实时读取；数据采集盒预置开放接口，可接入多参数传感器。

GPS定位球包括塑料外壳、防水垫片、电池仓和定位终端；塑料外壳与防水垫片用于隔绝海水，所述定位终端，借助电池仓中的干电池供电，用于定时地向远程计算机发送当前数据和地理位置信息。