CN113155185B - 一种极端天气下海滩协同观测系统及观测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种极端天气下海滩协同观测系统及观测方法，涉及协同观测技术领域。本发明包括数据控制系统、气象观测系统、水动力观测系统、地形观测系统、RTK地形观测系统。本发明通过设置数据控制系统能够汇总整理各个观测系统传输的数据，并快速的加以整理和收集保存，通过设置气象观测系统能够采集海滩实时气象资料，具有很高的准确度，通过设置水动力观测系统可以实时并精准的进行海滩波浪流的水动力观测，具有很高的抗风险能力，通过设置地形观测系统可以形成阵列式布置，形成一个精准的地形观测网，能够高精度、高频率的测定海滩剖面侵蚀淤积变化过程，通过设置RTK地形观测系统可以进行实时的，精度极高的三维网状高程测量。

Description

一种极端天气下海滩协同观测系统及观测方法

技术领域

本发明属于协同观测技术领域，特别是涉及一种极端天气下海滩协同观测系统及观测方法。

背景技术

气象观测，是研究测量和观察地球大气的物理和化学特性以及大气现象的方法和手段的一门学科。它包括地面气象观测、高空气象观测、大气遥感探测和气象卫星探测等。由各种手段组成的气象观测系统，能观测从地面到高层，从局地到全球的大气状态及其变化，水动力学hydrodynamics研究水和其他液体的运动规律及其与边界相互作用的学科，为了研究水流通过局部侵蚀和淤积对水底地形造成的变化，通常需要对水底的地形进行长期观测，尤其是在极端天气下的地形改变，研究价值更高。但是就目前来说，对于在极端天气下海滩的气象-水动力-地形的观测系统是比较复杂而且成本较高的，并且现有的普通观测系统不仅做不到对于极端天气下海滩的气象-水动力-地形协同观测，而且现有的普通观测系统对于极端天气下的应对方法尚有不足，不能保证在极端天气的观测系统安全实时精确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种极端天气下海滩协同观测系统及观测方法，以解决现有的问题：目前来说，对于在极端天气下海滩的气象-水动力-地形的观测系统是比较复杂而且成本较高的，并且现有的普通观测系统不仅做不到对于极端天气下海滩的气象-水动力-地形协同观测，而且现有的普通观测系统对于极端天气下的应对方法尚有不足，不能保证在极端天气的观测系统安全实时精确。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种极端天气下海滩协同观测系统及观测方法，包括数据控制系统、气象观测系统、水动力观测系统、地形观测系统、RTK地形观测系统，所述气象观测系统的输出端与数据控制系统的输入端电性连接，所述水动力观测系统的输出端与数据控制系统的输入端电性连接，所述地形观测系统的输出端与数据控制系统输入端电性连接，所述RTK地形观测系统的输出端与数据控制系统输入端电性连接，所述数据控制系统包括数据及智能控制中心、数据汇总输出系统、电源，所述数据及智能控制中心设置在数据汇总输出系统的输入端，所述数据及智能控制中心的输出端通过线束与数据汇总输出系统的输入端电性连接，所述电源设置在数据及智能控制中心的输入端，所述电源的输出端通过线束与数据及智能控制中心的输入端电性连接，所述气象观测系统包括一体化自动气象站，所述一体化自动气象站设置在滩面上方10m左右，所述一体化自动气象站与滩面固定连接，所述地形观测系统包括1#桩点、2#桩点、3#桩点、4#桩点、5#桩点、6#桩点、7#桩点、细钢筋参考桩、高度计，所述1#桩点设置在后滩上，所述1#桩点与后滩固定连接，所述2#桩点设置在滩面下，所述2#桩点与滩面固定连接，所述3#桩点设置在2#桩点的海侧，所述3#桩点与滩面固定连接，所述4#桩点设置在碎波带海床上，所述4#桩点与碎波带海床固定连接，所述5#桩点设置在4#桩点的海侧，所述5#桩点与碎波带海床固定连接，所述6#桩点设置在5#桩点的海侧，所述6#桩点与碎波带海床固定连接，所述7#桩点设置在离岸区下，所述7#桩点与离岸区海床固定连接，所述细钢筋参考桩设置在1#桩点、2#桩点、3#桩点、4#桩点、5#桩点、6#桩点、7#桩点的位置处，所述细钢筋参考桩与1#桩点、2#桩点、3#桩点、4#桩点、5#桩点、6#桩点、7#桩点固定连接，所述高度计设置在细钢筋参考桩的侧面，所述高度计通过特定支座与海床固定连接。

进一步地，所述水动力观测系统包括波浪计、流速计、地下水位计，所述波浪计设置在4#桩点、6#桩点和7#桩点的侧面，所述波浪计通过钢筋与滩面固定连接，所述流速计设置在2#桩点、4#桩点、6#桩点和7#桩点的侧边的海床上，所述流速计与2#桩点、4#桩点、6#桩点和7#桩点侧边的海床固定连接，所述地下水位计埋设在1#桩点、2#桩点的侧面，所述地下水位计埋设在滩面以下1米处。

进一步地，所述RTK地形观测系统包括基准站、管理控制器、数据通信器，所述基准站设置在后滩上，所述基准站与后滩固定连接，所述管理控制器设置在基准站的输出端，所述管理控制器的输入端通过线束与基准站的输出端电性连接，所述数据通信器设置在管理控制器的输出端，所述数据通信器的输入端通过线束与管理控制器的输出端电性连接。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过设置数据控制系统能够汇总整理各个观测系统传输的数据，并快速的加以整理和收集保存，通过设置气象观测系统能够采集海滩实时气象资料，具有很高的准确度，通过设置水动力观测系统可以实时并精准的进行海滩，具有很高的抗风险能力。

2、本发明通过设置地形观测系统可以形成阵列式布置，形成一个精准的地形观测网，能够高精度、高频率的测定海滩剖面侵蚀淤积变化过程，通过设置RTK地形观测系统可以进行实时的，精度极高的三维网状高程测量。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明的系统图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的剖面图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、数据控制系统；101、数据及智能控制中心；102、数据汇总输出系统；103、电源；2、气象观测系统；201、一体化自动气象站；3、水动力观测系统；301、波浪计；302、流速计；303、地下水位计；4、地形观测系统；401、1#桩点；402、2#桩点；403、3#桩点；404、4#桩点；405、5#桩点；406、6#桩点；407、7#桩点；408、细钢筋参考桩；409、高度计；5、RTK地形观测系统；501、基准站；502、管理控制器；503、数据通信器。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3所示，本发明为一种极端天气下海滩协同观测系统及观测方法，包括数据控制系统1、气象观测系统2、水动力观测系统3、地形观测系统4、RTK地形观测系统5，气象观测系统2的输出端与数据控制系统1的输入端电性连接，水动力观测系统3的输出端与数据控制系统1的输入端电性连接，地形观测系统4的输出端与数据控制系统1输入端电性连接，RTK地形观测系统5的输出端与数据控制系统1输入端电性连接。

数据控制系统1包括数据及智能控制中心101、数据汇总输出系统102、电源103，数据及智能控制中心101设置在数据汇总输出系统102的输入端，数据及智能控制中心101的输出端通过线束与数据汇总输出系统102的输入端电性连接，电源103设置在数据及智能控制中心101的输入端，电源103的输出端通过线束与数据及智能控制中心101的输入端电性连接，通过设置数据控制系统1中的数据及智能控制中心101、数据汇总输出系统102、电源103能够汇总整理各个观测系统传输的数据，并快速的加以整理和收集保存。

气象观测系统2包括一体化自动气象站201，一体化自动气象站201设置在滩面上方10m左右，一体化自动气象站201与滩面固定连接，通过设置气象观测系统2中的一体化自动气象站201能够采集海滩实时气象资料，具有很高的准确度。

地形观测系统4包括1#桩点401、2#桩点402、3#桩点403、4#桩点404、5#桩点405、6#桩点406、7#桩点407、细钢筋参考桩408、高度计409，1#桩点401设置在后滩上，1#桩点401与后滩固定连接，2#桩点402设置在滩面下，2#桩点402与滩面固定连接，3#桩点403设置在2#桩点402的海侧，3#桩点403与滩面固定连接，4#桩点404设置在碎波带海床上，4#桩点404与碎波带海床固定连接，5#桩点405设置在4#桩点404的海侧，5#桩点405与碎波带海床固定连接，6#桩点406设置在5#桩点405的海侧，6#桩点406与碎波带海床固定连接，7#桩点407设置在离岸区下，7#桩点407与离岸区海床固定连接，细钢筋参考桩408设置在1#桩点401、2#桩点402、3#桩点403、4#桩点404、5#桩点405、6#桩点406、7#桩点407的位置处，细钢筋参考桩408与1#桩点401、2#桩点402、3#桩点403、4#桩点404、5#桩点405、6#桩点406、7#桩点407固定连接，高度计409设置在细钢筋参考桩408的侧面，高度计409通过特定支座与海床固定连接，通过设置地形观测系统4中的1#桩点401、2#桩点402、3#桩点403、4#桩点404、5#桩点405、6#桩点406、7#桩点407、细钢筋参考桩408、高度计409可以形成阵列式布置，形成一个精准的地形观测网，能够高精度、高频率的测定海滩剖面在极端环境下侵蚀淤积变化过程。

水动力观测系统3包括波浪计301、流速计302、地下水位计303，波浪计301设置在4#桩点404、6#桩点406和7#桩点407的侧面，波浪计301通过钢筋与滩面固定连接，流速计302设置在2#桩点402、4#桩点404、6#桩点406和7#桩点407的侧面，流速计302与2#桩点402、4#桩点404、6#桩点406和7#桩点407固定连接，地下水位计303埋设在1#桩点401、2#桩点402的侧面，地下水位计303埋设在滩面以下1米处，通过设置水动力观测系统3中的波浪计301、流速计302、地下水位计303可以实时并精准的进行海滩波浪、流和地下水位的水动力观测，具有很强的抗风险能力。

RTK地形观测系统5包括基准站501、管理控制器502、数据通信器503，基准站501设置在后滩上，基准站501与后滩固定连接，管理控制器502设置在基准站501的输出端，管理控制器502的输入端通过线束与基准站501的输出端电性连接，数据通信器503设置在管理控制器502的输出端，数据通信器503的输入端通过线束与管理控制器502的输出端电性连接，通过设置RTK地形观测系统5中的基准站501、管理控制器502、数据通信器503可以进行实时的，精度极高的三维网状高程测量。

本实施例的一个具体应用为：本发明投入使用后，使用人员在海滩滩面10m高度下布置1～2个小型PH-6一体化自动气象站201，采集风、降雨、气压、空气温度、空气湿度等海滩实时气象资料，波浪计301：离岸区布置1套、碎波带布置2套，共3套；确保能观测到波浪在破碎前、初始破碎和破碎后的特征参数。3套仪器均采用数据连续采集模式，采样频率4Hz。流速计302：离岸区布置1套、碎波带布置2套、滩面布置1套，共4套；采集部位离床面20cm范围内，采集床底流速数据。4套仪器均采用数据连续采集模式，采集频率4Hz。地下水位计303：在滩面埋设两个地下水位计，间隔2m，高程一致，海侧埋深1m。2套仪器均采用数据连续采集模式，采集频率4Hz，在后滩设置1#桩点(401)、前滩设置2#桩点(402)和3#桩点(403)、碎波带设置4#桩点(404)、5#桩点(405)、6#桩点(406)、离岸区设置7#桩点(407)。由于地形变化剧烈，避免意外因素导致某个点位数据失效，设置3列细钢筋参考桩(408)(P1、P2、P3)和高度计(409)组合的阵列式布置，形成一个完整的的地形观测网，用于高精度、高频率测定海滩剖面侵蚀淤积变化过程，细钢筋参考桩(408)采取量桩出露高度的办法，时间间隔1小时。高度计(409)(Echologger AA400)采集频率1Hz，低潮时段，采用RTK地形观测系统(5)对海滩代表性岸段(至少包括两端和中间部位)进行三维网状高程测量，所有仪器采取同步时间，协同立体观测，获取海滩极端天气下气象-水动力-地形高精度、高频率的数据采集工作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种极端天气下海滩协同观测系统及观测方法，包括数据控制系统(1)、气象观测系统(2)、水动力观测系统(3)、地形观测系统(4)、RTK地形观测系统(5)，其特征在于：所述气象观测系统(2)的输出端与数据控制系统(1)的输入端电性连接，所述水动力观测系统(3)的输出端与数据控制系统(1)的输入端电性连接，所述地形观测系统(4)的输出端与数据控制系统(1)输入端电性连接，所述RTK地形观测系统(5)的输出端与数据控制系统(1)输入端电性连接，所述数据控制系统(1)包括数据及智能控制中心(101)、数据汇总输出系统(102)、电源(103)，所述数据及智能控制中心(101)设置在数据汇总输出系统(102)的输入端，所述数据及智能控制中心(101)的输出端通过线束与数据汇总输出系统(102)的输入端电性连接，所述电源(103)设置在数据及智能控制中心(101)的输入端，所述电源(103)的输出端通过线束与数据及智能控制中心(101)的输入端电性连接，所述气象观测系统(2)包括一体化自动气象站(201)，所述一体化自动气象站(201)设置在滩面上方10m左右，所述一体化自动气象站(201)与滩面固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种极端天气下海滩协同观测系统及观测方法，其特征在于：所述地形观测系统(4)包括1#桩点(401)、2#桩点(402)、3#桩点(403)、4#桩点(404)、5#桩点(405)、6#桩点(406)、7#桩点(407)、细钢筋参考桩(408)、高度计(409)，所述1#桩点(401)设置在后滩上，所述1#桩点(401)与后滩固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种极端天气下海滩协同观测系统及观测方法，其特征在于：所述2#桩点(402)设置在滩面下，所述2#桩点(402)与滩面固定连接，所述3#桩点(403)设置在2#桩点(402)的海侧，所述3#桩点(403)与滩面固定连接，所述4#桩点(404)设置在碎波带海床上，所述4#桩点(404)与碎波带海床固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种极端天气下海滩协同观测系统及观测方法，其特征在于：所述5#桩点(405)设置在4#桩点(404)的海侧，所述5#桩点(405)与碎波带海床固定连接，所述6#桩点(406)设置在5#桩点(405)的海侧，所述6#桩点(406)与碎波带海床固定连接，所述7#桩点(407)设置在离岸区下，所述7#桩点(407)与离岸区海床固定连接。

5.根据权利要求2所述的一种极端天气下海滩协同观测系统及观测方法，其特征在于：所述细钢筋参考桩(408)设置在1#桩点(401)、2#桩点(402)、3#桩点(403)、4#桩点(404)、5#桩点(405)、6#桩点(406)、7#桩点(407)的位置处，所述细钢筋参考桩(408)与1#桩点(401)、2#桩点(402)、3#桩点(403)、4#桩点(404)、5#桩点(405)、6#桩点(406)、7#桩点(407)固定连接，所述高度计(409)设置在细钢筋参考桩(408)的侧面，所述高度计(409)通过特定支座与海床固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种极端天气下海滩协同观测系统及观测方法，其特征在于：所述水动力观测系统(3)包括波浪计(301)、流速计(302)、地下水位计(303)，所述波浪计(301)设置在4#桩点(404)、6#桩点(406)和7#桩点(407)的侧面，所述波浪计(301)通过钢筋与滩面固定连接。

7.根据权利要求5所述的一种极端天气下海滩协同观测系统及观测方法，其特征在于：流速计(302)设置在2#桩点(402)、4#桩点(404)、6#桩点(406)和7#桩点(407)的侧边海床上，所述流速计(302)与2#桩点(402)、4#桩点(404)、6#桩点(406)和7#桩点(407)侧边的海床固定连接，地下水位计(303)埋设在1#桩点(401)、2#桩点(402)的侧面，所述地下水位计(303)埋设在滩面以下1米处。

8.根据权利要求1所述的一种极端天气下海滩协同观测系统及观测方法，其特征在于：所述RTK地形观测系统(5)包括基准站(501)、管理控制器(502)、数据通信器(503)，所述基准站(501)设置在后滩上，所述基准站(501)与后滩固定连接，所述管理控制器(502)设置在基准站(501)的输出端，所述管理控制器(502)的输入端通过线束与基准站(501)的输出端电性连接，所述数据通信器(503)设置在管理控制器(502)的输出端，所述数据通信器(503)的输入端通过线束与管理控制器(502)的输出端电性连接。

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