CN113654529B - 一种潮汐水位监测的智能监测装置及其工作方法 - Google Patents

一种潮汐水位监测的智能监测装置及其工作方法 Download PDF

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CN113654529B CN202111218057.5A CN202111218057A CN113654529B CN 113654529 B CN113654529 B CN 113654529B CN 202111218057 A CN202111218057 A CN 202111218057A CN 113654529 B CN113654529 B CN 113654529B
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    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells

Abstract

本发明涉及一种潮汐水位监测的智能监测装置及其工作方法，包括潮位仪、浮标和固定组件，潮位仪包括电缆和壳体，电缆从壳体上端延伸到壳体内部，壳体内部安装有压力传感器、温度传感器、声速测定单元、存储计算单元和电池单元，压力传感器、温度传感器、声速测定单元均和存储计算单元连接，压力传感器用于监测潮位仪零点位置压力，声速测定单元用于测定在潮位仪所处深度处声音在海水中的传播速度，储计算单元用于计算和存储包括海水压力、海水温度和声速在在内的数据。本发明能够解决现有的自容式潮位仪不能根据其所处深度的海水实际密度来计算监测区域的潮位数据，而造成的自容式潮位仪所记录和储存的监测区域的潮位与实际潮位相差较大的问题。

Description

一种潮汐水位监测的智能监测装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及海洋水文检测技术领域，更具体的，涉及一种潮汐水位监测的智能监测装置及其工作方法。
背景技术
海洋潮位数据是重要的海洋水文观测要素，潮位的精准化测量和预报对航海运输、海洋工程、防灾减灾、海洋渔业、科学研究等都具有十分重要的应用价值。
目前，潮位测量单位多采用抛设自容式潮位仪的方式进行海上定点验潮，自容式潮位仪是一种压力式潮位仪，是测量海水与大气综合压力值的测量设备，能够将所测数据保存于仪器自身。
根据水压值、海水密度和验潮点的重力加速度就可以计算验潮点仪器零点处的水 深值，进而得到水位值，依据压力计算的一般公式
Figure 675961DEST_PATH_IMAGE001
，得到潮位仪水深值的计算公式 如下：
Figure 124260DEST_PATH_IMAGE002
（1）
式中：
Figure 435155DEST_PATH_IMAGE003
为水深；
Figure 564785DEST_PATH_IMAGE004
为仪器测得的绝对压力；
Figure 910316DEST_PATH_IMAGE005
为当地的大气压；
Figure 781713DEST_PATH_IMAGE006
为计算时 采用的海水密度；
Figure 314326DEST_PATH_IMAGE007
为当地重力加速度。
但是由于不同深度的海水密度不同，就会造成潮位仪所测得的水深值的误差出 现，按照公式（1）可以得到定点潮位仪由于海水密度不准确引起的误差：
Figure 44384DEST_PATH_IMAGE008
在公式（2）中：
Figure 791892DEST_PATH_IMAGE009
为真实水位，
Figure 316414DEST_PATH_IMAGE010
为潮位仪测得的水位，
Figure 601902DEST_PATH_IMAGE011
为潮位仪所在深度 的真实压力，
Figure 73334DEST_PATH_IMAGE012
为潮位仪所测得的压力，由此可见由海水密度引起的误差大小与潮位计所 处的压力，即其所处水深呈近似线性关系。潮位仪处于10m水深处时，
Figure 127878DEST_PATH_IMAGE013
的密 度误差将导致所测水位约1cm的误差，因此当潮位仪水深为20m时，使用
Figure 603728DEST_PATH_IMAGE014
的海水密度计算出的潮位仪水位误差将达到20cm,可见潮位仪抛设处水深越深，海水密度 误差引起的潮位误差将越大。
因此，使用准确的海水密度成为控制潮位仪误差的关键，但是，使用现有的设备和测量方法实地测量海水的密度，人力、物力等资源消耗较大；采用经验值设定海水密度，测量精度又较难保证。
发明内容
为了解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种潮汐水位监测的智能监测装置及其工作方法，用于解决现有的自容式潮位仪在对潮汐水位监测时，不能根据其所处深度处海水的实际密度来计算潮位造成的潮位仪所监测的潮位与实际潮位相差较大的问题。
本发明包括潮位仪、浮标和固定组件，所述潮位仪包括电缆和壳体，所述壳体为圆柱形，所述电缆从壳体上端延伸到壳体内部，所述壳体内部自下而上依次安装有压力传感器、温度传感器、声速测定单元、存储计算单元和电池单元，所述压力传感器、温度传感器、声速测定单元均和存储计算单元连接，所述存储计算单元能够实时的记录压力传感器、温度传感器和声速测定单元所捕捉的数据，存储计算单元能够对各传感器和监测单元提供的实时数据进行汇总计算，从而计算出潮位数据。
进一步的，所述压力传感器用于监测潮位仪零点位置压力，所述声速测定单元用于测定在潮位仪所处深度处声音在海水中的传播速度，所述存储计算单元用于计算和存储包括海水压力、海水温度和声速在内的数据，并根据以上数据计算出潮位数据存储在存储计算单元内部，所述电池单元用于向压力传感器、温度传感器、声速测定单元和存储计算单元持续地提供正常工作的电能。
更进一步的，所述浮标包括GPS天线、通信单元、太阳能电板组、数据处理单元和声学测距单元，所述GPS天线和通信单元安装于浮标顶部，所述GPS天线用于对浮标实时定位，在潮位数据捕捉完毕后通过GPS天线结合GPS导航定位系统能够快速的定位浮标所处的准确位置，并对浮标和潮位仪进行打捞回收，此外GPS天线还能够联合海岸基站计算出某时刻浮标所在水面的水面高程数值，根据某时刻的水面高程数值和潮位仪所测得的同时刻的潮位仪零点位置水深数值，能够计算出潮位仪的零点位置高程数值。
进一步的，所述通信单元和声学测距单元均与数据处理单元连接，所述声学测距单元用于测定浮标所处水面的海水深度，所述声学测距单元将测得的深度值传送至数据处理单元存储，存储在数据处理单元的海水深度值还能够通过所述通信单元传送至海岸基站的服务器内被存储，其中声学测距单元将测得的深度值是用于潮位仪所处深度位置海水密度的计算，此密度值通过浮标内的数据处理单元经电缆传递至潮位仪中的存储计算单元，此密度值被潮位仪内部的存储计算单元获取后用于计算出潮位仪所在位置的真实深度，避免了潮位仪不能够根据其所处深度的海水的真实密度准确的计算出潮位仪零点位置深度的问题，进一步避免了某时刻潮位仪所计算出的潮位数据和真实的潮位数据相差过大的问题，更进一步的说声学测距单元起到了对潮位数据标定的作用。
进一步的，所述固定组件包括单锚、锚链、铅缆和基座，所述基座内安装朝位仪，所述基座和单锚之间通过铅缆连接，所述单锚和浮标之间通过锚链连接，所述潮位仪和浮标之间又连接电缆。
更进一步的，所述太阳能电板组除了能够持续地向GPS天线、通信单元、数据处理单元和声学测距单元提供正常工作的电能外，太阳能电板组还能够在潮位仪内的电池单元突遇供电故障的情况下使用电缆对潮位仪供电，起保障作用，除此以外，所述电缆还用于浮标内声学测距单元和潮位仪内的存储计算单元之间的数据传输，声学测距单元实时的将某时段的海水深度值传送至浮标内的数据处理单元，数据处理单元对数据处理后通过电缆将某时段的海水深度数据传递至潮位仪内的存储计算单元，潮位仪内的存储计算单元使用此深度数据对潮位数据进行标定生成某时段真实的潮位数据。
一种潮汐水位监测的智能监测装置对潮位进行监测，装置的工作方法包括：
步骤一、水深的测定，浮标内的声学测距单元向水下发射声波，通过声波往复于水 面和水底的时间计算出水深
Figure 376512DEST_PATH_IMAGE015
；
步骤二、海水密度的计算，潮位仪内部的存储计算单元利用公式一：
Figure 182794DEST_PATH_IMAGE016
；首先计算出海水盐度，其中，
Figure 357423DEST_PATH_IMAGE017
盐度，单位为
Figure 974480DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 234560DEST_PATH_IMAGE019
声速，单位
Figure 844533DEST_PATH_IMAGE020
；
Figure 873669DEST_PATH_IMAGE021
海水温度，单位℃；
Figure 379737DEST_PATH_IMAGE022
深度，单位
Figure 102012DEST_PATH_IMAGE023
； 其中
Figure 515676DEST_PATH_IMAGE024
通过潮位仪中的温度传感器测得；
Figure 664898DEST_PATH_IMAGE025
通过声速测定单元测得；
Figure 138604DEST_PATH_IMAGE015
通过声学测距单元 测得，
依据公式一得出的盐度，潮位仪内部的存储计算单元再利用公式二：
Figure 858430DEST_PATH_IMAGE026
计算出 潮位仪所在深度处海水的密度
Figure 810205DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，
Figure 548354DEST_PATH_IMAGE027
密度，单位为
Figure 192962DEST_PATH_IMAGE028
；
Figure 164198DEST_PATH_IMAGE021
海水温度，单位℃；
Figure 919664DEST_PATH_IMAGE017
盐度，单位为
Figure 512320DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 672037DEST_PATH_IMAGE022
深度，单位
Figure 350143DEST_PATH_IMAGE023
；
步骤三、潮位仪零点位置深度的计算，潮位仪内部的存储计算单元再利用公式三：
Figure 161497DEST_PATH_IMAGE002
换算得到潮位仪零点位置到水面的深度，其中：
Figure 139818DEST_PATH_IMAGE003
为水深；
Figure 736015DEST_PATH_IMAGE004
为潮位仪测得 的绝对压力；
Figure 166997DEST_PATH_IMAGE005
为当地的大气压；
Figure 513533DEST_PATH_IMAGE006
为公式二中计算得出的海水密度；
Figure 346360DEST_PATH_IMAGE007
为当地重力加速 度；
步骤四、水面高程的计算，通过浮标内的GPS天线结合海岸基站，在潮位仪开始工作时测定某段时刻的水面高程，根据潮位仪工作后记录的对应时刻零点位置水深，潮位仪中的储存计算单元计算潮位仪零点高程，潮位仪零点高程在潮位仪沉入水底某一位置后，潮位仪零点高程在整个监测过程中均为一个固定数值，潮位仪内部的存储计算单元将潮位仪在监测过程中记录的任一时刻水深数据与零点高程相加，即为水面任一时刻瞬的水面高程，从而得出潮位数值，如此经过某一时段的测量，潮位仪中的存储计算单元通过计算将生成随时间变化的实时潮位数据，其中声学测距单元向潮位仪提供某时段水面深度，潮位仪以此深度作为参考，计算出潮位仪所处深度下的海水密度值，潮位仪进一步使用该密度值计算出潮位仪零点位置真实的水深值，潮位仪再使用该零点位置水深值进一步计算得出某时段潮位数据。
更具体的，一种潮汐水位监测的智能监测装置，其工作过程为，
第一步，水深的测定：
潮位仪到达水底被基座固定，浮标投掷在水面通过单锚和锚链连接固定，浮标内 的声学测距单元向水下发射声波，通过声波往复于水面和水底的时间计算出海水深度
Figure 238093DEST_PATH_IMAGE015
，海 水深度
Figure 359632DEST_PATH_IMAGE015
被传送至浮标内的数据处理单元，数据处理单元对数据处理后通过电缆将海水深 度值
Figure 260592DEST_PATH_IMAGE015
传送至潮位仪内的存储计算单元；
第二步，目标深度海水密度的计算：
在潮位仪内，温度传感器和声速测定单元分别向潮位仪内的存储计算单元提供潮 位仪所在深度处海水的温度和声速数据，潮位仪内的存储计算单元利用公式一：
Figure 433079DEST_PATH_IMAGE016
计算出海水盐度，其中，
Figure 761292DEST_PATH_IMAGE017
盐度，单位为
Figure 166865DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 871516DEST_PATH_IMAGE019
声速，单位
Figure 665553DEST_PATH_IMAGE020
；
Figure 164668DEST_PATH_IMAGE021
海水温度，单位℃；
Figure 791958DEST_PATH_IMAGE022
深度，单位
Figure 237983DEST_PATH_IMAGE023
；其中
Figure 634329DEST_PATH_IMAGE024
通过潮位仪 中的温度传感器测得；
Figure 55077DEST_PATH_IMAGE025
通过声速测定单元测得；
Figure 435243DEST_PATH_IMAGE015
通过声学测距单元测得；盐度数据生成 后，潮位仪内部的存储计算单元利用公式二：
Figure 216117DEST_PATH_IMAGE026
计算出潮位仪所在深度处海水的密度
Figure 732549DEST_PATH_IMAGE006
；其中，
Figure 822734DEST_PATH_IMAGE027
密度，单位为
Figure 627879DEST_PATH_IMAGE028
；
Figure 478023DEST_PATH_IMAGE021
海水温度， 单位℃；
Figure 848962DEST_PATH_IMAGE017
盐度，单位为
Figure 595201DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 435112DEST_PATH_IMAGE022
深度，单位
Figure 823368DEST_PATH_IMAGE023
；
第三步，潮位仪零点位置深度的计算：
潮位仪内部的存储计算单元使用第二步计算得到的密度
Figure 48813DEST_PATH_IMAGE006
，再利用公式三：
Figure 434795DEST_PATH_IMAGE002
换算得到潮位仪零点位置到水面的深度，其中：
Figure 11270DEST_PATH_IMAGE003
为水深；
Figure 455414DEST_PATH_IMAGE004
为潮位仪测得 的绝对压力；
Figure 535366DEST_PATH_IMAGE005
为当地的大气压；
Figure 154566DEST_PATH_IMAGE006
为公式二中计算得出的海水密度；
Figure 156020DEST_PATH_IMAGE007
为当地重力加速 度；
第四步，水面高程的计算：
浮标内的GPS天线结合海岸基站，在潮位仪开始工作时测定某时段的水面高程，根据潮位仪工作后记录的对应时刻零点位置水深，潮位仪中的储存计算单元自动计算生成潮位仪零点高程，由于潮位仪零点高程在潮位仪沉入水底某一位置后，潮位仪零点高程在整个监测过程中均为一个固定数值，潮位仪内部的存储计算单元将潮位仪在监测过程中记录的任一时刻水深数据与零点高程相加，即为水面任一时刻瞬的水面高程，从而得出某时段的潮位数值，如此经过某一时段的测量，潮位仪内的存储计算单元通过计算将生成随时间变化的某时段潮位数据，在某一时段的潮位测量中，声学测距单元向潮位仪提供实时的水面深度，潮位仪以此深度作为参考计算出潮位仪所处深度下的海水密度值，潮位仪内的存储计算单元进一步使用该密度值计算出潮位仪零点位置真实的水深值，潮位仪内的存储计算单元再使用该零点位置水深值进一步计算得出某时段的潮位数据。
本发明的有益效果是：本发明解决现有的自容式潮位仪在对潮汐水位监测时，不能根据其所处深度处实际的海水密度来计算和存储监测区域的潮位数据，而造成的自容式潮位仪所记录和储存的监测区域的潮位与实际潮位相差较大的问题。
附图说明
为了更清楚的说明实施例中的技术方案，以下将对实施例中的附图作简单地介绍。
图1为本发明浮标和潮位仪连接结构视图。
图2为本发明浮标结构视图。
图3为本发明潮位仪结构视图。
图中：1、潮位仪；2、浮标；3、固定组件；4、电缆；5、壳体；6、压力传感器；7、温度传感器；8、声速测定单元；9、存储计算单元；10、电池单元；11、GPS天线；12、通信单元；13、太阳能电板组；14、数据处理单元；15、声学测距单元；16、单锚；17、锚链；18、铅缆；19、基座。
具体实施方式
以下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、完整的描述。有关本发明的具体机械结构，在以下配合参考图1至图3对结构的详细说明中将可清楚的呈现，以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
实施例一
请参阅图1至图3，本实施例的潮汐水位监测的智能监测装置，包括潮位仪1、浮标2和固定组件3，潮位仪1包括电缆4和壳体5，壳体5为圆柱形，电缆4从壳体5上端延伸到壳体5内部，壳体5内部自下而上依次安装有压力传感器6、温度传感器7、声速测定单元8、存储计算单元9和电池单元10，压力传感器6、温度传感器7、声速测定单元8均和存储计算单元9连接，压力传感器6用于监测潮位仪1零点位置压力，声速测定单元8用于测定在潮位仪1所处深度处声音在海水中的传播速度，存储计算单元9用于计算和存储包括海水压力、海水温度和声速在内的数据，并根据以上数据计算出潮位数据存储在存储计算单元9内部，电池单元10用于向压力传感器6、温度传感器7、声速测定单元8和存储计算单元9持续地提供正常工作的电能。
具体的，浮标2包括GPS天线11、通信单元12、太阳能电板组13、数据处理单元14和声学测距单元15，GPS天线11和通信单元12安装于浮标2顶部，GPS天线11用于对浮标2实时定位，通信单元12和声学测距单元15均与数据处理单元14连接，声学测距单元15安装于浮标2下部，声学测距单元15用于测定浮标2所处水面的海水深度，声学测距单元15将测得的深度值传送至数据处理单元14存储，存储在数据处理单元14的海水深度值还能够通过通信单元12传送至海岸基站的服务器内被存储，太阳能电板组13能够持续地向GPS天线11、通信单元12、数据处理单元14和声学测距单元15提供正常工作的电能。
具体的，固定组件3包括单锚16、锚链17、铅缆18和基座19，基座19内安装朝位仪1，基座19和单锚16之间通过铅缆18连接，单锚16和浮标2之间通过锚链17连接，潮位仪1和浮标2之间又连接电缆4，电缆4用于将浮标2内太阳能电板组13的电能传送至潮位仪1内，电缆4还用于浮标2内声学测距单元15和潮位仪1内的存储计算单元9之间的数据传输。
实施例二
请参阅图1至图3，基于上述所述的一种潮汐水位监测的智能监测装置，本实施例还提供了一种使用上述装置对潮位进行监测的工作方法，包括以下步骤：
步骤一、水深的测定，浮标2内的声学测距单元15向水下发射声波，通过声波往复 于水面和水底的时间计算出水深
Figure 886078DEST_PATH_IMAGE015
；
步骤二、目标深度海水密度的计算，潮位仪1内部的存储计算单元9利用公式一：
Figure 836848DEST_PATH_IMAGE016
计算出海水盐度，
具体的，其中，
Figure 626949DEST_PATH_IMAGE017
盐度，单位为
Figure 912437DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 180608DEST_PATH_IMAGE019
声速，单位
Figure 218840DEST_PATH_IMAGE020
；
Figure 179842DEST_PATH_IMAGE021
海水温度，单位 ℃；
Figure 952626DEST_PATH_IMAGE022
深度，单位
Figure 24487DEST_PATH_IMAGE023
；其中
Figure 949849DEST_PATH_IMAGE024
通过潮位仪1中的温度传感器7测得；
Figure 19436DEST_PATH_IMAGE025
通过声速测定单元8 测得；
Figure 279517DEST_PATH_IMAGE015
通过声学测距单元15测得，
依据公式一得出的盐度，潮位仪1内部的存储计算单元9利用公式二：
Figure 889489DEST_PATH_IMAGE026
计算出 潮位仪所在深度处海水的密度
Figure 184205DEST_PATH_IMAGE006
；
具体的，其中，
Figure 485347DEST_PATH_IMAGE027
密度，单位为
Figure 232723DEST_PATH_IMAGE028
；
Figure 849649DEST_PATH_IMAGE021
海水温度，单位℃；
Figure 733291DEST_PATH_IMAGE017
盐度，单位 为
Figure 472577DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 192403DEST_PATH_IMAGE022
深度，单位
Figure 347440DEST_PATH_IMAGE023
；
步骤三、潮位仪1零点位置深度的计算，潮位仪1内部的存储计算单元9再利用公式 三：
Figure 616748DEST_PATH_IMAGE002
换算得到潮位仪1零点位置到水面的深度，其中，
Figure 995777DEST_PATH_IMAGE029
水深；
Figure 452166DEST_PATH_IMAGE030
潮位仪1测 得的绝对压力；
Figure 410894DEST_PATH_IMAGE031
当地的大气压；
Figure 518397DEST_PATH_IMAGE027
公式二中计算得出的海水密度；
Figure 333906DEST_PATH_IMAGE032
当地重力加速 度；
步骤四、水面高程的计算，通过浮标2内的GPS天线11结合海岸基站，在潮位仪1开始工作时测定某段时刻的水面高程，根据潮位仪1工作后记录的对应时刻零点位置水深，潮位仪1中的存储计算单元9计算潮位仪1零点高程，潮位仪1零点高程在潮位仪1沉入水底某一位置后，潮位仪1零点高程在整个监测过程中均为一个固定数值，潮位仪1内部的存储计算单元9将潮位仪1在监测过程中记录的任一时刻水深数据与零点高程相加，即为水面任一时刻瞬的水面高程，从而得出潮位数值，如此经过某一时段的测量，潮位仪1中的存储计算单元9通过计算将生成随时间变化的实时潮位数据，其中声学测距单元15向潮位仪1提供实时的水面深度，潮位仪1以此深度作为参考，计算出潮位仪1所处深度下的海水密度值，潮位仪1进一步使用该密度值计算出潮位仪1零点位置真实的水深值，潮位仪1再使用该零点位置水深值进一步计算得出潮位数据。
实施例三
请参阅图1，本实施例提供了一种潮汐水位监测的智能监测装置的投置方法，包括以下步骤：
步骤一、将潮位仪1安装至基座19内，在海上预定位置将潮位仪1进行投置,缓慢释 放基座19直至海底,此时迅速在导航软件中定位基座19的坐标位置
Figure 277591DEST_PATH_IMAGE033
；
步骤二、在停航状态下，由于测量船只会受到海流和海风作用,其位置会发生移 动,投置过程中需均速施放连接的铅缆18以使其在海底呈直线状分布, 将单锚16抛投置海 底，迅速在导航软件中定位单锚16的坐标位置
Figure 571169DEST_PATH_IMAGE034
；
步骤三、将浮标2置于海面。
具体的，浮标2通过锚链17和水底的单锚16相连，基座19和单锚16通过铅缆18相连，电缆4自浮标2沿锚链17和铅缆18连接至潮位仪1，基座19需位于浮标2的回旋半径之外，如此可避免浮标2回旋时锚链17扫到基座19。
实施例四
请参阅图1，本实施例提供了一种对潮汐水位监测的智能监测装置中的潮位仪进行回收的方法，包括以下内容：
受潮汐,风涌等海洋环境作用影响和渔船拖网、浮标2被人为破坏等原因会发生浮标2丢失的情况。进行潮位仪1回收时,若浮标2存在,作业就相对简单；若浮标2不存在,需根据导航软件中的基座19和单锚16 的定位坐标位置,在位置基线垂直方向布设多条回收线,采用船尾锚拖式回收方法。即将打捞锚投入海底沿着测线以较慢的航速进行尾拖作业,船速一般控制在 1.5至2节，当打捞锚钩到基座19和单锚16间连接的铅缆18后,打捞粗绳会随着船舶航行而愈加绷紧,此时测量船即可对潮位仪进行捞取工作。
实施例五
请参阅图1至图3，本实施例提供了一种潮汐水位监测的智能监测装置的工作过程，包括以下步骤：
步骤一，水深的测定：
潮位仪1到达水底被基座19固定，浮标2投掷在水面通过单锚16和锚链17连接固 定，浮标2内的声学测距单元15向水下发射声波，通过声波往复于水面和水底的时间计算出 海水深度
Figure 300222DEST_PATH_IMAGE015
，海水深度
Figure 286632DEST_PATH_IMAGE015
被传送至浮标2内的数据处理单元14，数据处理单元14对数据处理后 通过电缆4将海水深度值
Figure 920876DEST_PATH_IMAGE015
传送至潮位仪1内的存储计算单元9；
步骤二，海水密度的计算：
在潮位仪1内，温度传感器7和声速测定单元8分别向潮位仪1内的存储计算单元9 提供潮位仪1所在深度处海水的温度和声速数据，潮位仪1内的存储计算单元9利用公式一：
Figure 18145DEST_PATH_IMAGE016
计算出海水盐度，其中，
Figure 850972DEST_PATH_IMAGE017
盐度，单位为
Figure 260481DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 382021DEST_PATH_IMAGE019
声速，单位
Figure 17401DEST_PATH_IMAGE020
；
Figure 970314DEST_PATH_IMAGE021
海水温度，单位℃；
Figure 298527DEST_PATH_IMAGE022
深度，单位
Figure 641784DEST_PATH_IMAGE023
；其 中
Figure 97167DEST_PATH_IMAGE024
通过潮位仪中的温度传感器测得；
Figure 904586DEST_PATH_IMAGE025
通过声速测定单元测得；
Figure 403700DEST_PATH_IMAGE015
通过声学测距单元测 得；盐度数据生成后，潮位仪1内部的存储计算单元9利用公式二：
Figure 30991DEST_PATH_IMAGE026
计算出 潮位仪1所在深度处海水的密度
Figure 211437DEST_PATH_IMAGE006
；其中，
Figure 122630DEST_PATH_IMAGE027
密度，单位为
Figure 58225DEST_PATH_IMAGE028
；
Figure 172811DEST_PATH_IMAGE021
海水温度，单位 ℃；
Figure 156948DEST_PATH_IMAGE017
盐度，单位为
Figure 673380DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 530608DEST_PATH_IMAGE022
深度，单位
Figure 132491DEST_PATH_IMAGE023
；
步骤三，潮位仪1零点位置深度的计算：
潮位仪1内部的存储计算单元9使用第二步计算得到的密度
Figure 717056DEST_PATH_IMAGE006
，再利用公式三：
Figure 291257DEST_PATH_IMAGE002
换算得到潮位仪1零点位置到水面的深度，其中：
Figure 303075DEST_PATH_IMAGE003
为水深；
Figure 644451DEST_PATH_IMAGE004
为潮位仪1测 得的绝对压力；
Figure 32707DEST_PATH_IMAGE005
为当地的大气压；
Figure 461415DEST_PATH_IMAGE006
为公式二中计算得出的海水密度；
Figure 644134DEST_PATH_IMAGE007
为当地重力加 速度；
步骤四，水面高程的计算：
浮标2内的GPS天线结合海岸基站，在潮位仪1开始工作时测定某时段的水面高程，根据潮位仪1工作后记录的对应时刻零点位置水深，潮位仪1中的储存计算单元9自动计算生成潮位仪1零点高程，由于潮位仪1零点高程在潮位仪1沉入水底某一位置后，潮位仪1零点高程在整个监测过程中均为一个固定数值，潮位仪1内部的存储计算单元9将潮位仪1在监测过程中记录的任一时刻水深数据与零点高程相加，即为水面任一时刻瞬的水面高程，从而得出某时段的潮位数值，如此经过某一时段的测量，潮位仪内的存储计算单元9通过计算将生成随时间变化的某时段潮位数据，在某一时段的潮位测量中，声学测距单元15向潮位仪1提供实时的水面深度，潮位仪11以此深度作为参考计算出潮位仪所处深度下的海水密度值，潮位仪1内的存储计算单元9进一步使用该密度值计算出潮位仪1零点位置真实的水深值，潮位仪1内的存储计算单元9再使用该零点位置水深值进一步计算得出某时段的潮位数据。
以上描述是对本发明的进一步解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (2)

1.一种潮汐水位监测的智能监测装置，包括潮位仪、浮标和固定组件，所述潮位仪包括电缆和壳体，所述壳体为圆柱形，所述电缆从壳体上端延伸到壳体内部，所述壳体内部自下而上依次安装有压力传感器、温度传感器、声速测定单元、存储计算单元和电池单元，所述压力传感器、温度传感器、声速测定单元均和存储计算单元连接，所述压力传感器用于监测潮位仪零点位置压力，所述声速测定单元用于测定在潮位仪所处深度处声音在海水中的传播速度，所述存储计算单元用于计算和存储包括海水压力、海水温度和声速在内的数据，并根据以上数据计算出潮位数据存储在存储计算单元内部，所述电池单元用于向压力传感器、温度传感器、声速测定单元和存储计算单元持续地提供正常工作的电能；所述浮标包括GPS天线、通信单元、太阳能电板组、数据处理单元和声学测距单元，所述GPS天线和通信单元安装于浮标顶部，所述GPS天线用于对浮标实时定位，所述通信单元和声学测距单元均与数据处理单元连接，所述声学测距单元安装于浮标底部，所述声学测距单元用于测定浮标所处水面的海水深度，所述声学测距单元将测得的深度值传送至数据处理单元中被存储，存储在数据处理单元的海水深度值还能够通过所述通信单元传送至海岸基站的服务器内被存储，所述太阳能电板组能够持续地向GPS天线、通信单元、数据处理单元和声学测距单元提供正常工作的电能；所述固定组件包括单锚、锚链、铅缆和基座，所述基座内安装朝位仪，所述基座和单锚之间通过铅缆连接，所述单锚和浮标之间通过锚链连接，所述潮位仪和浮标之间又连接电缆，所述电缆用于将浮标内太阳能电板组的电能传送至潮位仪内，所述电缆还用于浮标内声学测距单元和潮位仪内的存储计算单元之间的数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种潮汐水位监测的智能监测装置的工作方法，其特征在于，工作方法包括：
步骤一、水深的测定，浮标内的声学测距单元向水下发射声波，通过声波往复于水面和 水底的时间计算出水深
Figure 215844DEST_PATH_IMAGE001
；
步骤二、海水密度的计算，潮位仪内部的存储计算单元利用公式一：
Figure 269381DEST_PATH_IMAGE002
计算出海水盐度，
其中，
Figure 751178DEST_PATH_IMAGE003
盐度，单位为
Figure 164842DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure 48485DEST_PATH_IMAGE005
声速，单位
Figure 505880DEST_PATH_IMAGE006
；
Figure 474973DEST_PATH_IMAGE007
海水温度，单位℃；
Figure 426748DEST_PATH_IMAGE008
深度，单 位
Figure 164897DEST_PATH_IMAGE009
；其中
Figure 809505DEST_PATH_IMAGE010
通过潮位仪中的温度传感器测得；
Figure 751047DEST_PATH_IMAGE011
通过声速测定单元测得；
Figure 506514DEST_PATH_IMAGE001
通过声学测距 单元测得；
依据公式一得出的盐度，潮位仪内部的存储计算单元再利用公式二：
Figure 99169DEST_PATH_IMAGE012
计算出 潮位仪所在深度处海水的密度
Figure 649099DEST_PATH_IMAGE013
；
其中，
Figure 327205DEST_PATH_IMAGE014
密度，单位为
Figure 962778DEST_PATH_IMAGE015
；
Figure 675519DEST_PATH_IMAGE007
海水温度，单位℃；
Figure 396351DEST_PATH_IMAGE003
盐度，单位为
Figure 561753DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure 393443DEST_PATH_IMAGE008
深 度，单位
Figure 977002DEST_PATH_IMAGE009
；
步骤三、潮位仪零点位置深度的计算，潮位仪内部的存储计算单元再利用公式三：
Figure 134314DEST_PATH_IMAGE016
换算得到潮位仪零点位置到水面的深度；其中：
Figure 521433DEST_PATH_IMAGE017
为水深；
Figure 422393DEST_PATH_IMAGE018
为潮位仪测得 的绝对压力；
Figure 844147DEST_PATH_IMAGE019
为当地的大气压；
Figure 421627DEST_PATH_IMAGE013
为公式二中计算得出的海水密度；
Figure 171409DEST_PATH_IMAGE020
为当地重力加速 度；
步骤四、水面高程的计算，通过浮标内的GPS天线结合海岸基站，在潮位仪开始工作时测定某段时刻的水面高程，根据潮位仪工作后记录的对应时刻零点位置水深，潮位仪中的储存计算单元计算潮位仪零点高程，潮位仪零点高程在潮位仪沉入水底某一位置后，潮位仪零点高程在整个监测过程中均为一个固定数值，潮位仪内部的存储计算单元将潮位仪在监测过程中记录的任一时刻水深数据与零点高程相加，即为水面任一时刻瞬的水面高程，从而得出潮位数值，如此经过某一时段的测量，潮位仪中的存储计算单元通过计算将生成随时间变化的实时潮位数据，其中声学测距单元向潮位仪提供实时的水面深度，潮位仪以此深度作为参考，计算出潮位仪所处深度处的海水密度值，潮位仪进一步使用该密度值计算出潮位仪零点位置真实的水深值，潮位仪再使用该零点位置水深值进一步计算得出潮位数据。
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