CN107727190B - 一种风暴潮警戒潮位电子标识柱 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种风暴潮警戒潮位电子标识柱，信号发射器安装在验潮站，验潮站实时监测当前潮位，通过信号发射器将当前潮位值通过无线网络发送至信号接收器；信号接收器安装在所述柱体内部的控制电路板，控制电路板上的解码芯片将信号接收器接收的当前潮位值转换为数字信号并判断其对应的警戒级别；所述柱体外壳自下而上设置有多个LED灯条，每个LED灯条对应一个潮位，当达到对应的警戒潮位时，根据不同级别分别点亮不同颜色的警戒指示灯，当潮位值尚未达到警报级别时，仅由LED灯条显示虚拟水位线。本发明的风暴潮警戒潮位电子标识柱采取远程方式读取最近验潮站的潮位值和潮位站站名信息，标识柱的设置地点不受地理位置局限。

Description

一种风暴潮警戒潮位电子标识柱

技术领域

本发明涉及海洋预报防灾减灾领域，特别涉及一种风暴潮警戒潮位电子标识柱。

背景技术

警戒潮位标志物是警戒潮位标识的载体，通过在警戒潮位标志物上设置警戒潮位标识达到直观、可视效果。警戒潮位标志物材质选择主要考虑沿海气候条件、美观、耐用、防盗等因素，形状多采用柱状，以达到多角度观察目的，或利用现有设施直接进行标识安装，结合设计原则初步设计直涂式、直观式(按材质不同分为玻璃柱、不锈钢、水泥管)、亮化式三种类型警戒潮位标志物。

直涂式警戒潮位标志物是指利用现有桥梁、码头、浮桥等设施，将警戒潮位标识进行涂装、安装的一类标志物。直涂式警戒潮位标志物没有既定的设计指标，其设置的难点在于选择警戒潮位标识设置的位置，一般选择在潮位能够到达便于人员观察的桥墩、港池壁、防波堤壁上，安装平面尽量平整、光滑。

直涂式警戒潮位标志物优点：直涂式警戒潮位标志物能够节省成本、安装简便。另外直涂式警戒潮位标志物多设置在现有设施上，后期沉降基本可以忽略，节省了后期沉降监测的费用。直涂式警戒潮位标志物缺点：因为直涂式施工地点、位置的限制，在后期维护上需要专业的施工人员进行操作。适用范围：直涂式警戒潮位标志物的应用比较常见，但其适用的范围较窄，主要直涂于岸墙、桥梁等地点。

直观式警戒潮位标志物按照材质不同分为玻璃管、不锈钢筒、水泥管三种。

玻璃管材质的警戒潮位标志物：为便于多角度观察警戒潮位，玻璃管内部安装红色浮漂，外方涂装警戒潮位标识；底座设计：底座材质为预制混凝土，其上面布置4块预埋铁件，用于固定玻璃管，每个铁件的间距为400mm，在混凝土底座中心部位设计有PVC管道，其直径为410mm，PVC管道高出底座平面上方100mm，底座侧面下方安装45°弯头接管。

玻璃管材质的警戒潮位标志物比较美观，可以随时观察潮位变化情况。缺点是：玻璃管被海水浸泡后易变色，警戒标志不易观察，沿海地区冬天气温较低，最高风力可达8级，岸边海水易结冰，玻璃管易被风吹碎，使用性较差，所以维护周期较短，施工成本较高。适用范围：可用于旅游景区、工业城镇区等交通便利的地点，但不作为主要类型实施。

水泥管材质的警戒潮位标志物：为便于多角度观察警戒潮位，在水泥管距上部20cm处标注警戒潮位标识，在中部安装警戒潮位标志；底座设计：底座材质为预制混凝土，其上面布置4块预埋铁件，每个铁件的间距为600mm，在混凝土水泥底座中心部位预留直径700mm、高1 200mm的孔洞。

优点：水泥管材质的警戒潮位标志物结构简单、维护简便、成本适中、耐用防盗、适应性较强，管状设计可以在此基础上开发亮化式警戒潮位标志物或加装其他潮位传感系统等。缺点：警戒潮位标志物在夜间无法实现潮位观测，另外由于标志物重量较重，对施工地点交通情况要求较高。应用范围：可作为直观式警戒潮位标志物主选类型，主要用于海水养殖区、人口聚集区、河口、海岸等区域。

不锈钢筒和底座设计均参照水泥管材质警戒潮位标志物设计指标进行设计。

优点：不锈钢筒警戒潮位标志物具有美观、易加工、易运输、不易损坏的优点。缺点：不锈钢易受海水腐蚀，而且成本较高，易丢失。适用范围：不宜作为直观式警戒潮位标志物的主要选择类型来使用。

亮化式警戒潮位标志物设计是在直观式(水泥管)警戒潮位标志物设计基础上改进而成，柱体及底座采用直观式(水泥管)警戒潮位标志物设计指标，并在水泥管背水一侧底部开直径10cm的圆孔，圆孔位置高于平均大潮高潮线。为防止海浪直接冲击水泥管引起管内潮位不稳，并考虑冬季防冻、防止杂物进人等情况，在圆孔内部放人棕丝并在圆孔外安装拦污网。水泥管内部安装浮力开关4个(根据标高、水位安装)顶部安装相应的风力发电和太阳能发电设施，并根据不同的警戒颜色配置相应颜色的指示灯。指示灯材质选用亚克力材质，灯光的颜色可以根据水位的变化情况而改变，从而在夜间可以更清晰地了解水位的变化情况。

优点：亮化式警戒潮位标志物设计结合了及玻璃柱式和直观式警戒潮位标志物设计优点，既美观、耐用、防冻、防盗又能够在风暴潮发生时在夜间进行远距离观察。缺点：主要缺点是建设成本较高，易丢失。适用范围：亮化式警戒潮位标志物的设计融合了耐用与美观的设计理念，其维护简单、维护成本低、维护周期长，可以应用于港口码头、旅游景区等地方。

目前，警戒潮位标志物均采用实地设立，发挥作用均需要海水实际淹没，尚未出现可以脱离实地进行警戒潮位标识设立的先例。

发明内容

本发明提出一种风暴潮警戒潮位电子标识柱，解决了现有技术中警戒潮位标志物均采用实地设立、建设成本高、施工时间长的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种风暴潮警戒潮位电子标识柱，包括：信号发射器、信号接收器和柱体；信号发射器安装在验潮站，验潮站实时监测当前潮位值，通过信号发射器将当前实时潮位值以及本潮位站的基本信息通过无线网络发送至信号接收器；信号接收器安装在所述柱体内部的控制电路板，控制电路板上的解码芯片将信号接收器接收的当前潮位值转换为数字信号；

所述柱体外壳自下而上设置有多个LED灯条，每个LED灯条对应一个潮位值，当LED灯条点亮时显示虚拟水位线；柱体中部设置有警戒指示灯，警戒指示灯为带状，警戒指示灯点亮时照亮的带状区域对应一个警戒潮位范围，当虚拟水位线达到警戒潮位值时，警戒指示灯点亮，直到虚拟水位线离开该警戒潮位范围；在所述警戒指示灯对应的警戒潮位范围的下限处设置有警戒值显示屏，用于显示该下限对应的警戒潮位值；

所述控制电路板还包括一个多路电子开关，该多路电子开关的控制端连接到所述解码芯片的输出端，接收解码芯片输出的所述数字信号，多路电子开关根据所述数字信号控制其多个通路的导通或者关断，多路电子开关的每一个通路与相应的LED灯条和供电电源相连接，当通路导通时，相应的LED灯条接通电源并点亮，显示一条虚拟水位值。

可选地，所述警戒指示灯的数量为四个，自下而上分别为蓝、黄、橙、红。

可选地，所述控制电路板还包括比较电路，比较电路设置有警戒潮位范围的上限值和下限值，比较电路将输入的所述数字信号与每个警戒潮位范围的上限值和下限值相比较，判断所述数字信号落入的警戒潮位范围，并输出控制电平到与该警戒潮位范围相对应警戒指示灯和警戒值显示屏，控制警戒指示灯和警戒值显示屏点亮。

可选地，所述比较电路通过模拟电路实现，所述比较电路包括多个窗口比较器，每个窗口比较器对应一个警戒潮位范围，将所述数字信号转换为模拟信号的潮位值后，将潮位值与每个窗口比较器的警戒潮位范围的上限值和下限值相比较，判断该潮位值落入的警戒潮位范围。

可选地，所述比较电路通过数字电路实现，单片机接收所述数字信号，与内部寄存器中存储的本站位的警戒潮位范围的上限值和下限值相比较，判断所述数字信号落入的警戒潮位范围，并控制其输出管脚的输出电平，每个警戒指示灯和警戒值显示屏与单片机相应的一个输出管脚相对应，通过控制单片机输出管脚的高低电平控制警戒指示灯和警戒值显示屏的点亮。

可选地，所述柱体的侧壁顶部设置显示屏，用于显示验潮站的站位名。

可选地，所述显示屏显示验潮站的站位名，所述警戒值显示屏显示的警戒潮位值根据验潮站的地理位置而更新，当验潮站更新时，警戒潮位值也同时更新。

可选地，所述控制电路板中还包括存储器，存储器划分为多个存储区域，每个存储区域存储有验潮站站位信息及与该验潮站对应的警戒潮位值，验潮站通过信号发射器先发送验潮站站位信息给信号接收器，解码芯片将站位信息解码，并通过数字信号处理芯片进行查表操作，与存储器中存储的验潮站站位信息相比对，查找出相同的验潮站站位信息，同时将与该验潮站对应的警戒潮位值提取出来，分别发送到显示屏和警戒值显示屏进行显示。

可选地，所述信息和警戒潮位值信息仅在站位信息更新时获取一次，不更新时不再验证，确定站位信息后，信号发射器和信号接收器只发送和接收实时潮位值。

本发明的有益效果是：

(1)采取远程方式读取验潮站的潮位值，标识柱的设置地点不受地理位置局限，制作成本低廉，不受环境限制，易维护，可在大部分需求的地方均设置风暴潮警戒潮位电子标识柱；

(2)具有设置地点的优势，不受需要海水实际淹没而发挥警示作用的限制，避免需要警示时，人员无法接近。可以制作多种尺寸，广泛设置在滨海城市的各个角落，尤其是人口密集区、海洋、水利等相关部门、交通枢纽站、海滨浴场等，有利于广大市民及时了解风暴潮预警信息；

(3)采取通过专业验潮站实测潮位提供数据，能够分级准确显示预警级别，预警准确。显示方式不受环境光线的限制，黑暗条件下仍可起到警示作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种风暴潮警戒潮位电子标识柱的电气原理示意图；

图2为本发明一种风暴潮警戒潮位电子标识柱的外部结构示意图；

图3为本发明一种风暴潮警戒潮位电子标识柱的LED灯条的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有的警戒潮位标志物均采用实地设立，设置地点局限性大，设置耗时耗力，设置成本高，观测不便(夜间、远离海边处无法观测)，不可移动，推广性和宣传教育功能弱，维护周期短成本高。

本发明提出一种风暴潮警戒潮位电子标识柱，确保警戒潮位标志物的设置不受地域限制，减少观测危险系数，降低建设和维护成本，减少人力物力投入，增加维护周期，增强可读性和实用性，易于移动，易于推广，利于海洋安全宣传教育。

如图1所示，本发明的风暴潮警戒潮位电子标识柱包括信号发射器、信号接收器和柱体；信号发射器安装在各个验潮站，验潮站实时检测当前潮位，通过信号发射器将当前潮位值通过无线网络发送至信号接收器；信号接收器安装在上述柱体内部的控制电路板，控制电路板上的解码芯片将信号接收器接收的当前潮位值转换为数字信号。

如图1和图2所示，柱体10整体为上下同粗的圆柱结构，用于提高放置后的稳定性。柱体外壳自下而上设置有多个LED灯条11，每个LED灯条对应相应的潮位值，当LED灯条点亮时显示虚拟水位线，LED灯条的具体结构如图3所示，LED灯条11由多个LED灯组成，LED灯可以采用串联连接或者并联连接。图3仅给出了LED灯条的一个实施例，该实施例中，LED灯条为直线结构，因此，点亮时虚拟水位线为直线，当然，LED灯条还可以采用其他形式，例如LED灯条采用波浪线结构，点亮时虚拟水位线为一条波浪线。

如图1和图2所示，柱体10中部设置有警戒指示灯，警戒指示灯为带状，警戒指示灯点亮时照亮的带状区域对应一个警戒潮位范围，当虚拟水位线达到警戒值时，警戒指示灯点亮，例如，警戒指示灯的数量为四个，自下而上分别为蓝色警戒指示灯121、黄色警戒指示灯122、橙色警戒指示灯123、红色警戒指示灯124，警戒指示灯照亮一个警戒潮位范围，当虚拟水位线达到某个警戒潮位范围时，对应该警戒潮位范围的警戒指示灯点亮，直到虚拟水位线离开该警戒潮位范围而落到其他潮位范围。警戒指示灯的亮度低于LED灯条的亮度，当虚拟水位线达到某个警戒潮位范围时，LED灯条与对应该警戒潮位范围的警戒指示灯同时点亮，由于LED灯条的亮度更亮，因此，公众可以看到警戒指示灯照亮区域还有一条点亮的虚拟水位线。

优选地，在每个警戒指示灯对应的警戒潮位范围的下限处设置有警戒值显示屏，用于显示该下限对应的警戒值，例如，该警戒值显示屏是LED灯屏。图2中示出了警戒值显示屏的一个具体实施例，该实施例中，警戒值显示屏的数量为四个，警戒值显示屏131设置在蓝色警戒指示灯121照亮警戒潮位范围的下限处，警戒值显示屏132设置在黄色警戒指示灯122照亮警戒潮位范围的下限处，警戒值显示屏133设置在橙色警戒指示灯123照亮警戒潮位范围的下限处，警戒值显示屏134设置在红色警戒指示灯124照亮警戒潮位范围的下限处。

如图1所示，上述控制电路板还包括一个多路电子开关，该多路电子开关的控制端连接到所述解码芯片的输出端，接收解码芯片输出的所述数字信号，多路电子开关根据所述数字信号控制其相应的通路导通或者关断，多路电子开关的每一个通路与相应的LED灯条和供电电源相连接，当通路导通时，相应的LED灯条接通电源并点亮，显示一条虚拟水位线。由于所述数字信号对应潮位值，因此，多路电子开关的每一个通路与每一个潮位值相对应，当验潮站发布潮位值时，本发明的风暴潮警戒潮位电子标识柱接收到该潮位值，并将相应的LED灯条点亮，显示一条虚拟水位线，并且，当虚拟水位线达到某个潮位范围时，对应该潮位范围的警戒指示灯点亮，这样可以清楚的向公众展示实时潮位值，并通过警戒指示灯对潮位范围进行警示。

上述控制电路板还包括比较电路，比较电路设置有警戒潮位范围的上限值和下限值，比较电路将解码芯片输出的所述数字信号与每个警戒潮位范围的上限值和下限值相比较，判断所述数字信号落入的警戒潮位范围，并输出控制电平到与该警戒潮位范围相对应警戒指示灯和警戒值显示屏，控制警戒指示灯和警戒值显示屏点亮。其中，最高警戒潮位范围，例如图2中红色警报级别时，只有下限值，没有上限值，所述数字信号只与最高警戒潮位范围的下限值相比较。

上述比较电路可以通过模拟电路实现，例如比较电路包括多个窗口比较器，每个窗口比较器对应一个警戒潮位范围，将所述数字信号转换为模拟信号的潮位值后，判断该潮位值落入哪个窗口范围，进而判断落入的警戒潮位范围。其中，最高警戒潮位范围，例如图2中红色警报级别时，只有下限值，没有上限值，因此，最高警戒潮位范围对应一个普通的正、反向比较器即可，潮位值只与最高警戒潮位范围的下限值相比较。

上述比较电路还可以通过数字电路实现，例如单片机，单片机接收所述数字信号，与内部寄存器中存储的警戒潮位范围的上限值和下限值相比较，判断落入的警戒水位范围，并控制其输出管脚的输出电平，每个警戒指示灯和警戒值显示屏与单片机相应的一个输出管脚相对应，控制该输出管脚的高低电平即可控制警戒指示灯和警戒值显示屏的点亮。其中，最高警戒潮位范围，例如图2中红色警报级别时，只有下限值，没有上限值，所述数字信号只与最高警戒潮位范围的下限值相比较。

下面结合一个具体实施例对本发明的风暴潮警戒潮位电子标识柱的工作原理进行详细说明。

该实施例中，当验潮站检测的实时潮位值是5m，通过信号发射器将该潮位值发出，远端的风暴潮警戒潮位电子标识柱中的信号接收器接收到该潮位值，并通过解码芯片解码成数字信号，5m潮位值对应的数字信号，选通多路电子开关中与5m虚拟水位值LED灯条对应的通路，将5m虚拟水位值LED灯条和电源接通，5m虚拟水位值LED灯条点亮，例如，5m虚拟水位值落入黄色警戒潮位范围，那么黄色警戒指示灯和与其对应的警戒值显示屏点亮。

为了提高本发明电子标识柱的安装便利性，如图2所示，电子标识柱柱体10的顶部设置太阳能电池板19，为系统用电设备供电。

优选地，本发明电子标识柱的柱体10的侧壁顶部设置显示屏15，用于显示验潮站的站位名，方便公众了解潮位位置。

为了提高本发明风暴潮警戒潮位电子标识柱的通用性，上述显示屏15以及警戒值显示屏(131、132、133、134)的显示内容为可更新的，显示屏15显示验潮站的站位名，警戒值显示屏显示的警戒潮位值根据验潮站的地理位置而更新，当验潮站更新时，警戒潮位值也同时更新。优选地，上述控制电路板中还包括存储器，存储器划分为多个存储区域，每个存储区域存储有验潮站站位信息及与该验潮站对应的警戒潮位值，验潮站通过信号发射器先发送验潮站站位信息给信号接收器，解码芯片将站位信息解码，并通过单片机或者DSP等数字信号处理芯片进行查表操作，与存储器中存储的验潮站站位信息相比对，查找出相同的验潮站站位信息，同时将与该验潮站对应的警戒潮位值提取出来，分别发送到显示屏15和警戒值显示屏(131、132、133、134)进行显示，站位信息和警戒潮位值信息仅在站位信息更新时获取一次，不更新时不再验证，确定站位信息后，信号发射器和信号接收器只发送和接收实时潮位值。

本发明的风暴潮警戒潮位电子标识柱采取的远程方式读取验潮站的潮位值，标识柱的设置地点不受地理位置局限，制作成本低廉，不受环境限制，易维护，可在大部分需求的地方均设置风暴潮警戒潮位电子标识柱。

本发明的风暴潮警戒潮位电子标识柱具有设置地点的优势，不受需要海水实际淹没而发挥警示作用的限制，避免需要警示时，人员无法接近。可以制作多种尺寸，广泛设置在滨海城市的各个角落，尤其是人口密集区、海洋、水利等相关部门、交通枢纽站、海滨浴场等，有利于广大市民及时了解风暴潮预警信息。

本发明的风暴潮警戒潮位电子标识柱采取通过专业验潮站实测潮位提供数据，能够分级准确显示预警级别，预警准确。显示方式不受环境光线的限制，黑暗条件下仍可起到警示作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种风暴潮警戒潮位电子标识柱，其特征在于，包括：信号发射器、信号接收器和柱体；信号发射器安装在验潮站，验潮站实时监测当前潮位值，通过信号发射器将当前实时潮位值以及本潮位站的基本信息通过无线网络发送至信号接收器；信号接收器安装在所述柱体内部的控制电路板，控制电路板上的解码芯片将信号接收器接收的当前潮位值转换为数字信号；

所述柱体外壳自下而上设置有多个LED灯条，每个LED灯条对应一个潮位值，当LED灯条点亮时显示虚拟水位线；柱体中部设置有警戒指示灯，警戒指示灯为带状，警戒指示灯点亮时照亮的带状区域对应一个警戒潮位范围，当虚拟水位线达到警戒潮位值时，警戒指示灯点亮，直到虚拟水位线离开该警戒潮位范围；在所述警戒指示灯对应的警戒潮位范围的下限处设置有警戒值显示屏，用于显示该下限对应的警戒潮位值；

所述控制电路板还包括一个多路电子开关，该多路电子开关的控制端连接到所述解码芯片的输出端，接收解码芯片输出的所述数字信号，多路电子开关根据所述数字信号控制其多个通路的导通或者关断，多路电子开关的每一个通路与相应的LED灯条和供电电源相连接，当通路导通时，相应的LED灯条接通电源并点亮，显示一条虚拟水位值；

所述警戒指示灯的数量为四个，自下而上分别为蓝、黄、橙、红；

所述控制电路板还包括比较电路，比较电路设置有警戒潮位范围的上限值和下限值，比较电路将输入的所述数字信号与每个警戒潮位范围的上限值和下限值相比较，判断所述数字信号落入的警戒潮位范围，并输出控制电平到与该警戒潮位范围相对应警戒指示灯和警戒值显示屏，控制警戒指示灯和警戒值显示屏点亮。

2.如权利要求1所述的一种风暴潮警戒潮位电子标识柱，其特征在于，所述比较电路通过模拟电路实现，所述比较电路包括多个窗口比较器，每个窗口比较器对应一个警戒潮位范围，将所述数字信号转换为模拟信号的潮位值后，将潮位值与每个窗口比较器的警戒潮位范围的上限值和下限值相比较，判断该潮位值落入的警戒潮位范围。

3.如权利要求1所述的一种风暴潮警戒潮位电子标识柱，其特征在于，所述比较电路通过数字电路实现，单片机接收所述数字信号，与内部寄存器中存储的本站位的警戒潮位范围的上限值和下限值相比较，判断所述数字信号落入的警戒潮位范围，并控制其输出管脚的输出电平，每个警戒指示灯和警戒值显示屏与单片机相应的一个输出管脚相对应，通过控制单片机输出管脚的高低电平控制警戒指示灯和警戒值显示屏的点亮。

4.如权利要求1所述的一种风暴潮警戒潮位电子标识柱，其特征在于，所述柱体的侧壁顶部设置显示屏，用于显示验潮站的站位名。

5.如权利要求4所述的一种风暴潮警戒潮位电子标识柱，其特征在于，所述显示屏显示验潮站的站位名，所述警戒值显示屏显示的警戒潮位值根据验潮站的地理位置而更新，当验潮站更新时，警戒潮位值也同时更新。

6.如权利要求5所述的一种风暴潮警戒潮位电子标识柱，其特征在于，

所述控制电路板中还包括存储器，存储器划分为多个存储区域，每个存储区域存储有验潮站站位信息及与该验潮站对应的警戒潮位值，验潮站通过信号发射器先发送验潮站站位信息给信号接收器，解码芯片将站位信息解码，并通过数字信号处理芯片进行查表操作，与存储器中存储的验潮站站位信息相比对，查找出相同的验潮站站位信息，同时将与该验潮站对应的警戒潮位值提取出来，分别发送到显示屏和警戒值显示屏进行显示。

7.如权利要求6述的一种风暴潮警戒潮位电子标识柱，其特征在于，所述信息和警戒潮位值信息仅在站位信息更新时获取一次，不更新时不再验证，确定站位信息后，信号发射器和信号接收器只发送和接收实时潮位值。