CN115014297B - 一种压力式水位高程辅助观测装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力式水位高程辅助观测装置及使用方法，涉及海洋水位辅助观测技术领域，包括框架、观测机构和用于连接框架和观测机构的连接机构，框架上设有用于固定的第一支架和固定器，连接机构内设有活动连接结构，观测机构包括相连接的观测盘和连接杆，观测盘的中央设有观测部，观测部的周围设有用于阻隔波浪的环壁，观测盘的密度小于待观测水体的密度，固定器上设有滑动连接的第二支架。本发明安装方便，安全性高，优化了整个测量过程，提高了测量效率。

Description

一种压力式水位高程辅助观测装置及使用方法

技术领域

本发明涉及海洋水位辅助观测技术领域，具体涉及一种压力式水位高程辅助观测装置及使用方法。

背景技术

在海洋开发、港口建设、海洋环境评价等缺少潮汐资料的岸段，为了解当地潮汐变化，推断建设海域的潮汐规律，应建立临时验潮观测点。潮位观测是海洋环境监测中十分重要的观测项目之一，通常采用浮子式、压力式、声学式等验潮仪或水尺进行观测。获取淮确的潮位资料，对了解当地的潮汐类型、变化规律和水位变化等要素以及防灾诚灾和海洋工程建设等具有重要意义。压力式水位计因其工作原理和观测方式，目前在海洋站潮汐观测项目上还没有被普遍使用，大多数海洋站都建有专门的验潮井，采用浮子式验潮仪来进行潮位观测，以保证获得长期的、连续的和准确的潮位监测资料。但是在漫长的海岸线上正规验潮站点数量极为有限，观测的潮汐数据不能精确表现远距离海港、海湾和地区的潮汐变化。为适应海洋开发、港口建设、海洋环境评价等需要，在缺少潮汐资料的近岸海洋工程建设地段，可因地制宜根据需要建立临时潮汐观测点，获取当地潮位资料，以对工程建设提供需要。浮子式验潮仪成本太高，声学式验潮仪因体积较大而不易安裝，水尺观测依靠人工读数、数据少、精度不够。相比而言，压力式水位计因其体积小、安装方便，能获取较精确的高时间密度的数据，而在临时监测工作中广为使用。水位计测量的数值仅仅是传感器和某一时刻水面的相对高度值，并非真正意义上的潮位值。为得到真正的潮位值，必须进行高程测量，以确定水位计传感器的海拔高程即观测点的潮高基准面高程。水位计传感器潮高基准面高程测量方法，需在潮汐测点附近确定或埋设一固定标志点B做临时水准点之用，使用水准测量法时，要通过当地测绘部门或工程建设方找到就近的水准点A(三等以上水准)，按三等水准测量要求对确定或埋设标志点B进行水准测量，计算求出标志点B的海拔高程。B点的高程确定后应记录在案，再选取海面较为平静之日，在海水中的岩石上选取某一固定点C用水准测量法测量其高程，同时读取某一时刻水面在标尺杆上的读数Co，C点的高程加上读数Co即为某一时刻海面高程Hw，记录当时时间和对应的海拔高程，为保证所测量数据准确客观，可选取不同时间多次读取标尺杆上的读数Co，以便计算潮高基准面时取平均值。测量完毕后，通过水位计回放对应时间的监测数据Ht，用当时水面的高程Hw减去所测量的数值Ht，即可得到传感器的海拔高程，也就是此次测量的潮高基准面高程Ho。具体潮高基准面高程测量和计算步骤如下：

测量B点高程：Hb＝Ha-Hab；

测量某一时刻水面高程：Hc＝Hb-Hbc；Hw＝Hc+Co；

确定潮高基准面高程：Ho＝Hw-Ht；

为保证水位计的安全性，主要是不被人为破坏，海洋观测水位地点一般较为偏僻，岸边一般为峭壁，人工在岩石上标记固定点C，用水准测量法测量C的高程，具体实施操作较为困难、繁琐和危险。而且此过程为保证所测量数据准确客观，需选取不同时间多次读取标尺杆上的读数Co，以便计算潮高基准面时取平均值，次数较多且较为繁琐、危险。现有的高程测量装备还无法克服这些技术问题，测量人员的人身安全无法得到保证，并且测量过程较为困难、繁琐和危险。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

针对现有的高程测量装备体实施操作较为困难、繁琐和危险的技术问题，本发明提供了一种压力式水位高程辅助观测装置及使用方法，它安装方便，安全性高，优化了整个测量过程，提高了测量效率。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种压力式水位高程辅助观测装置，包括框架、观测机构和用于连接框架和观测机构的连接机构，所述框架上设有用于固定的第一支架和固定器，所述连接机构内设有活动连接结构，所述观测机构包括相连接的观测盘和连接杆，所述观测盘的中央设有观测部，所述观测部的周围设有用于阻隔波浪的环壁，所述观测盘的密度小于待观测水体的密度，所述固定器上设有滑动连接的第二支架。

作为可选，所述观测盘的中央为观测部，所述观测部为贯穿所述观测盘的通孔，所述观测部的周围设有多层次环绕的消浪部，所述消浪部为以所述观测部为圆心环绕的弧形通孔。

作为可选，所述第一支架与所述框架之间具有角度。

作为可选，所述第二支架与所述第一支架的角度方向位于同一侧。

作为可选，所述固定器内设有与所述第二支架配合的固定螺栓，所述固定螺栓与所述第二支架的侧面紧固。

作为可选，所述活动连接结构为转动轴，所述转动轴的轴向与所述观测盘所在平面平行。

作为可选，所述观测盘和所述连接杆成角度连接。

作为可选，所述观测盘和所述连接杆转动连接。

一种压力式水位高程辅助观测装置的使用方法，使用所述的一种压力式水位高程辅助观测装置，包括以下步骤：

一、在陆地上确定A、B两点，将全站仪放置于B点，使用RTK实时差分定位直接采集A点、B点的坐标，坐标数据输入B点处的全站仪；

二、安装观测装置：将第一支架垂直于峭壁上固定，使框架整体尽量处于水平状态，调节固定螺栓控制第二支架的长度，旋紧固定螺栓后通过固定器固定住第二支架，使装置固定于峭壁，将观测机构通过转动轴旋转至于海面，观测盘置于水面上；

三、观测盘处于C点，C点的高程为Hc，传感器处于D点，D点的高程为Hd，全站仪采用无棱镜模式直接采集压力式水位高程辅助观测装置的观测部中观测水位处的水面高程Hc，传感器测出D点的高程Hd，确定潮高基准面高程公式：Ho＝Hc-Hd。

3、有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明提供的技术方案设计了容易在悬崖峭壁上安装的框架，框架的第一支架和第二支架可以方便并且可调节地安装摆放于岸边，方便安装；观测机构通过连接机构可活动地连接于框架，在水面高低起伏时观测机构可以随水面一起运动，始终位于水面上，保证观测的准确性；只需观测观测机构的观测部即可通过公式确定潮高基准面高程，全程的观测效率得到提高；观测部的周围设有用于阻隔波浪的环壁，可以阻挡波浪的影响。

附图说明

图1为本发明实施例提出的一种压力式水位高程辅助观测装置的俯视结构示意图。

图2为本发明实施例提出的一种压力式水位高程辅助观测装置的结构示意图。

图3为本发明实施例提出的一种压力式水位高程辅助观测装置的观测盘的结构示意图。

图4为本发明实施例提出的一种压力式水位高程辅助观测装置的固定器的结构示意图。

图5为本发明实施例提出的一种压力式水位高程辅助观测装置的使用方法示意图。

1、框架；101、固定机构；102、第一支架；103、固定器；104、固定螺栓；105、第二支架；2、观测机构；201、观测盘；202、消浪部；203、观测部；3、连接机构；

E：传感器；F：某一时刻水面；G：平均水平面基准面；H：水位计传感器所处平面。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。本发明中所述的第一、第二等词语，是为了描述本发明的技术方案方便而设置，并没有特定的限定作用，均为泛指，对本发明的技术方案不构成限定作用。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。同一实施例中的多个技术方案，以及不同实施例的多个技术方案之间，可进行排列组合形成新的不存在矛盾或冲突的技术方案，均在本发明要求保护的范围内。

实施例

结合附图1-5，一种压力式水位高程辅助观测装置，包括框架1、观测机构2和用于连接框架1和观测机构2的连接机构3，所述框架1上设有用于固定的第一支架102和固定器103，所述连接机构3内设有活动连接结构，所述观测机构2包括相连接的观测盘201和连接杆，所述观测盘201的中央设有观测部203，所述观测部203的周围设有用于阻隔波浪的环壁，所述观测盘201的密度小于待观测水体的密度，所述固定器103上设有滑动连接的第二支架105。

框架1用于连接观测机构2并将其连接至岸边的峭壁上，现有的技术方案一般为人工在岩石上标记观测，实施过程次数较多，动作较为危险，使用了本技术方案的框架1后可以方便地将观测机构2连接在岸边的峭壁上。连接机构3内设有活动连接结构，观测机构2活动连接在框架1上，使观测机构2能上下活动，让观测盘201随着水面的上下活动，获得准确的水位。由于风浪的影响，观测盘201内的水面高度不尽相同，在观测部203的周围设有用于阻隔波浪的环壁，所以观测部203内的水面为真实平静的水面高度，可观测为准。观测盘201的密度小于待观测水体的密度是为了使观测盘201浮于待观测水体的水面上。固定器103与第二支架105滑动连接，滑动的方向为第二支架105的长度方向，由于控制第二支架105露出固定器103的长度，以便于调整框架1的安装姿势，方便框架1安装。本实施例中，框架1为铁质结构以增加重量，可以保持装置稳定性。观测盘201采用泡沫材料，可以浮在水面上。连接杆可为中空铁质结构，可更换，不同长短适应不同环境，若须提高抗腐蚀性能可换为不锈钢。消除波浪的原理：观测部203的水位根据液体压强公式p＝ρgh(p：压强、ρ：密度、g：重力加速度、h：深度)，可得观测部203的水位等于水面实际水位。

如图3所示，所述观测盘201的中央为观测部203，所述观测部203为贯穿所述观测盘201的通孔，所述观测部203的周围设有多层次环绕的消浪部202，所述消浪部202为以所述观测部203为圆心环绕的弧形通孔。消浪部202的数量可以根据风浪的大小和频率等调整，风浪越大，频率越高，即可增加消浪部202的数量，保证观测部203的水面平稳。不同层次的消浪部202之间设有连接部，不同层次的消浪部202交错设置，进一步消除风浪的影响。

所述第一支架102与所述框架1之间具有角度。本实施例中，第一支架102与所述框架1之间的角度为100°。所述第二支架105与所述第一支架102的角度方向位于同一侧。如图2所示，第一支架102较短，能更好适应斜坡环境，可以直接在峭壁打孔嵌入，直接固定。如图4所示，第二支架105为斜角度的支架，能更好适应斜坡环境。

所述固定器103内设有与所述第二支架105配合的固定螺栓104，所述固定螺栓104与所述第二支架105的侧面紧固。固定器103内设有固定螺栓104配合的螺纹孔，固定螺栓104在其内转动即可调整与第二支架105的紧固程度，在第二支架105调整好露出的长度再将固定螺栓104旋紧即可固定住第二支架105。

所述活动连接结构为转动轴，所述转动轴的轴向与所述观测盘201所在平面平行，使观测盘201和连接杆能上下转动，让观测盘201随着水面的上下活动，获得准确的水位。

所述观测盘201和所述连接杆成角度连接，贴合岸边的地形，方便将观测盘201放置入水面。本实施例中，所述观测盘201和所述连接杆转动连接，保证观测盘201与水面平行，以及在风浪影响下观测盘201可以适当运动，避免装置本身与风浪无缓冲地相互作用，导致装置轻易损坏。

一种压力式水位高程辅助观测装置的使用方法，使用所述的一种压力式水位高程辅助观测装置，包括以下步骤：

一、在陆地上确定A、B两点，将全站仪放置于B点，使用RTK实时差分定位直接采集A点、B点的坐标，坐标数据输入B点处的全站仪；RTK实时差分定位是一种能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法。

二、安装观测装置：将第一支架102垂直于峭壁上固定，使框架1整体尽量处于水平状态，调节固定螺栓104控制第二支架105的长度，旋紧固定螺栓104后通过固定器103固定住第二支架105，使装置固定于峭壁，将观测机构2通过转动轴旋转至于海面，观测盘201置于水面上；

三、观测盘201处于C点，C点的高程为Hc，传感器处于D点，D点的高程为Hd，全站仪采用无棱镜模式直接采集压力式水位高程辅助观测装置的观测部203中观测水位处的水面高程Hc，传感器测出D点的高程Hd，确定潮高基准面高程公式：Ho＝Hc-Hd。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种压力式水位高程辅助观测装置，其特征在于，包括框架、观测机构和用于连接框架和观测机构的连接机构，所述框架上设有用于固定的第一支架和固定器，所述连接机构内设有活动连接结构，所述观测机构包括相连接的观测盘和连接杆，所述观测盘的中央设有观测部，所述观测部的周围设有用于阻隔波浪的环壁，所述观测盘的密度小于待观测水体的密度，所述固定器上设有滑动连接的第二支架，所述第一支架与所述框架之间具有角度。

2.根据权利要求1所述的一种压力式水位高程辅助观测装置，其特征在于，所述观测盘的中央为观测部，所述观测部为贯穿所述观测盘的通孔，所述观测部的周围设有多层次环绕的消浪部，所述消浪部为以所述观测部为圆心环绕的弧形通孔。

3.根据权利要求2所述的一种压力式水位高程辅助观测装置，其特征在于，所述第二支架与所述第一支架的角度方向位于同一侧。

4.根据权利要求1所述的一种压力式水位高程辅助观测装置，其特征在于，所述固定器内设有与所述第二支架配合的固定螺栓，所述固定螺栓与所述第二支架的侧面紧固。

5.根据权利要求1所述的一种压力式水位高程辅助观测装置，其特征在于，所述活动连接结构为转动轴，所述转动轴的轴向与所述观测盘所在平面平行。

6.根据权利要求1所述的一种压力式水位高程辅助观测装置，其特征在于，所述观测盘和所述连接杆成角度连接。

7.根据权利要求6所述的一种压力式水位高程辅助观测装置，其特征在于，所述观测盘和所述连接杆转动连接。

8.一种压力式水位高程辅助观测装置的使用方法，其特征在于，使用权利要求1至7中任一项所述的一种压力式水位高程辅助观测装置，包括以下步骤：

一、在陆地上确定A、B两点，将全站仪放置于B点，使用RTK实时差分定位直接采集A点、B点的坐标，坐标数据输入B点处的全站仪；

二、安装观测装置：将第一支架垂直于峭壁上固定，使框架整体尽量处于水平状态，调节固定螺栓控制第二支架的长度，旋紧固定螺栓后通过固定器固定住第二支架，使装置固定于峭壁，将观测机构通过转动轴旋转至于海面，观测盘置于水面上；

三、观测盘处于C点，C点的高程为Hc，传感器处于D点，D点的高程为Hd，全站仪采用无棱镜模式直接采集压力式水位高程辅助观测装置的观测部中观测水位处的水面高程Hc，传感器测出D点的高程Hd，确定潮高基准面高程公式：Ho=Hc-Hd。