CN118091780A - 一种海滩高程原位监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种海滩高程原位监测装置，属于海洋监测仪器技术领域，包括立柱、固定杆、蓄电池和监测单元，立柱为圆柱体结构，且其底部设置有安装台，立柱内设置有安装腔，且立柱上设置有三个朝安装腔内凹的凸出部，凸出部的外侧设置有凹槽，固定杆设置有三个，且其一端与凸出部转动连接，另一端设置有通孔，通孔的中心线具有竖直方向的分量，监测单元安装在固定杆远离立柱的一端，本发明利用红外线接收器能否接收到红外线发射器发出的红外光，从而判断出海滩高程侵蚀淤泥的情况，并且由传动件带动支撑杆一端沿着立柱上升，以改变监测单元的高度，这样可以实现不同高程侵蚀淤泥情况的实时监测。

Description

一种海滩高程原位监测装置

技术领域

本发明公开一种海滩高程原位监测装置，属于海洋监测仪器技术领域。

背景技术

海洋蕴含着丰富的海洋矿物资源、海水化学资源和海洋生物资源等，发展潜力巨大。但是，由于沿海城市建设和海洋资源开发的不断扩大，导致海洋地质灾害的暴露度和脆弱性日益增加，对人类生命安全和海洋生态环境构成重大风险，而海滩作为沉积动力地貌响应的动态单元,对台风的响应尤为显著,在强台风的作用下,海滩往往侵蚀严重,地形地貌重塑,沉积物组成与分布发生明显改变,尤其在连续台风作用下海滩的响应更是一个复杂的过程。海滩风暴期间滩面的侵蚀淤积变化情况是海滩风暴响应机制研究的难点，是评估预测海滩风暴稳定性的关键所在，并可为海滩养护与修复提供基础依据，因此为了解决该问题就需要对海滩侵蚀淤泥得情况进行实时监测，但现有的监测装置种类单一，为了监测不同高程侵蚀淤泥的情况，就要设置多组监测组件，这无疑增加了监测装置结构的复杂程度，也增加了整体的制造成本。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中的问题，而提供一种海滩高程原位监测装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种海滩高程原位监测装置，包括立柱、固定杆、蓄电池和监测单元，所述立柱为圆柱体结构，且其底部设置有安装台，所述立柱内设置有安装腔，且立柱上设置有三个朝安装腔内凹的凸出部，所述凸出部的外侧设置有凹槽，所述固定杆设置有三个，且其一端与凸出部转动连接，另一端设置有通孔，所述通孔的中心线具有竖直方向的分量，所述监测单元安装在固定杆远离立柱的一端，所述监测单元包括红外线发射器和红外线接收器，所述红外线发射器和红外线接收器安装在固定杆内，且红外线发射器和红外线接收器位于通孔的两侧，所述红外线发射器和红外线接收器均与蓄电池耦接，以使红外线发射器发出的红外光在穿过通孔后被红外线接收器接收，所述凹槽内设置有滑块，所述滑块与固定杆的中部之间转动连接有支撑杆，所述安装腔内设置有用于驱动滑块垂直升降的传动件。

优选的，所述传动件包括电机、螺杆和活动板，所述安装腔内焊接有固定板，所述立柱的顶部设置有密封盖，所述密封盖与固定板之间形成有密封腔，所述电机设置在密封腔内，且电机与蓄电池耦接，所述蓄电池固定在密封盖上，所述活动板滑动设置在安装腔内，所述滑块上设置有延伸部，所述延伸部通过螺栓与活动板固定连接，所述凸出部上设置有供延伸部穿过的通槽，所述螺杆的两端分别与固定板和立柱转动连接，且螺杆与电机的输出轴固定连接。

优选的，所述滑块和固定杆上均设置有凸耳，所述支撑杆与凸耳之间设置有插销。

优选的，所述固定杆包括连接杆、中间套筒和固定盖，所述中间套筒与固定盖和连接杆螺纹连接，所述通孔设置在中间套筒上，所述中间套筒上设置有两个安装座，所述安装座通过螺栓与中间套筒固定连接，所述红外线发射器和红外线接收器均固定在安装座上，所述中间套筒对应通孔的两侧均设置有第一穿线孔，所述连接杆内设置有穿线通道。

优选的，所述连接杆靠近立柱的一端设置有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有两个定位柱，所述定位柱的一端与凸出部转动连接，且定位柱内设置有呈六边形结构的第二穿线孔，所述穿线通道与螺纹孔连通设置。

优选的，三个所述监测单元与蓄电池之间耦接有控制电机工作的控制电路，所述控制电路包括与门电路和非门电路，所述非门电路设置有三个，且其输入端与监测单元耦接，输出端与与门电路的输入端耦接，所述与门电路的输出端与电机耦接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过设置立柱、固定杆和监测单元，固定杆与立柱之间具有一定的夹角，当海滩侵蚀淤泥发生运动时，侵蚀淤泥会覆盖固定杆的一端，并且侵蚀淤泥会从通孔进入，并阻断红外线发射器和红外线接收器之间红外光的传输接收，从而可以对侵蚀淤泥情况进行监测。

通过设置凸出部、传动件、滑块和支撑杆，依靠传动件可以带动滑块沿着凸出部上的凹槽内滑动，以改变支撑杆一端的高度，并让固定杆与立柱之间的夹角发生变化，这样可以改变监测单元的高度，从而能够实时监测不同高程侵蚀淤泥的情况，利用三个监测单元同步监测，可以避免漂浮物对监测结果造成影响，使得监测数据更加准确，同时整体结构设计简单。

附图说明

图1为本发明一种海滩高程原位监测装置的结构示意图；

图2为本发明一种海滩高程原位监测装置的内部结构示意图；

图3为本发明中固定杆和传动件的结构示意图；

图4为本发明中固定杆和监测单元的局部结构示意图；

图5为本发明中连接杆和定位柱的局部结构示意图；

图6为本发明中中间套筒的结构示意图；

图7为本发明中密封盖的结构示意图；

图8为本发明中立柱的结构示意图；

图9为本发明一种海滩高程原位监测装置的电路原理图；

图10为本发明中海滩高程侵蚀淤泥的计算原理图。

附图标记：1、固定杆；2、密封盖；3、支撑杆；4、立柱；5、传动件；6、安装台；7、监测单元；8、通孔；9、蓄电池；10、密封腔；11、电机；12、固定板；13、螺杆；14、活动板；15、安装腔；16、滑块；17、凸耳；18、插销；19、延伸部；20、固定盖；21、安装座；22、连接杆；23、穿线通道；24、中间套筒；25、红外线发射器；26、红外线接收器；27、第二穿线孔；28、螺纹孔；29、定位柱；30、第一穿线孔；31、凹槽；32、凸出部；33、通槽。

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。

如图1-图10所示，一种海滩高程原位监测装置，包括立柱4、固定杆1、蓄电池9和监测单元7，立柱4为圆柱体结构，且其底部设置有安装台6，立柱4内设置有安装腔15，且立柱4上设置有三个朝安装腔15内凹的凸出部32，凸出部32的外侧设置有凹槽31，固定杆1设置有三个，且其一端与凸出部32转动连接，另一端设置有通孔8，通孔8的中心线具有竖直方向的分量，监测单元7安装在固定杆1远离立柱4的一端，监测单元7包括红外线发射器25和红外线接收器26，红外线发射器25和红外线接收器26安装在固定杆1内，且红外线发射器25和红外线接收器26位于通孔8的两侧，红外线发射器25和红外线接收器26均与蓄电池9耦接，以使红外线发射器25发出的红外光在穿过通孔8后被红外线接收器26接收，凹槽31内设置有滑块16，滑块16与固定杆1的中部之间转动连接有支撑杆3，安装腔15内设置有用于驱动滑块16垂直升降的传动件5。

传动件5包括电机11、螺杆13和活动板14，安装腔15内焊接有固定板12，立柱4的顶部设置有密封盖2，密封盖2与固定板12之间形成有密封腔10，电机11设置在密封腔10内，且电机11与蓄电池9耦接，蓄电池9固定在密封盖2上，活动板14滑动设置在安装腔15内，滑块16上设置有延伸部19，延伸部19通过螺栓与活动板14固定连接，凸出部32上设置有供延伸部19穿过的通槽33，螺杆13的两端分别与固定板12和立柱4转动连接，且螺杆13与电机11的输出轴固定连接，电机11带动螺杆13转动时，使得活动板14在安装腔15内向上移动，滑块16依靠与活动板14连接的延伸部19，可以沿着凹槽31向上同步滑动，这样可以改变支撑杆3与滑块16连接一端的高度，使得固定杆1与立柱4之间的夹角发生变化，从而让监测单元7的高度上升，如此可以对不同高程侵蚀淤泥的情况进行监测。

滑块16和固定杆1上均设置有凸耳17，支撑杆3与凸耳17之间设置有插销18，如此设计可以方便将支撑杆3连接在固定杆1和滑块16上，整体的拆装简单，支撑杆3、固定杆1和立柱4构成三角支撑关系，当固定杆1受到海水的冲击时，其整体结构更加稳定，并且固定杆1、支撑杆3和立柱4均为圆柱体结构，受到的整体冲击力更小，使得安装台6固定在海滩上时，发生毁损的可能更低，为了将整个监测装置很好的固定在海滩上时，可以实现在海滩上建立埋入海滩底部的地基中，然后将安装台6固定在地基上即可。

固定杆1包括连接杆22、中间套筒24和固定盖20，中间套筒24与固定盖20和连接杆22螺纹连接，通孔8设置在中间套筒24上，中间套筒24上设置有两个安装座21，安装座21通过螺栓与中间套筒24固定连接，红外线发射器25和红外线接收器26均固定在安装座21上，中间套筒24对应通孔8的两侧均设置有第一穿线孔30，连接杆22内设置有穿线通道23，固定杆1设计成分体式结构，可以方便将红外线发射器25和红外线接收器26固定在通孔8的两侧，同时三者采用螺纹连接能够实现防水效果，并让导线从第一穿线孔30和穿线通道23中穿过，可以顺利为红外线发射器25和红外线接收器26供电。

连接杆22靠近立柱4的一端设置有螺纹孔28，螺纹孔28内螺纹连接有两个定位柱29，定位柱29的一端与凸出部32转动连接，且定位柱29内设置有呈六边形结构的第二穿线孔27，穿线通道23与螺纹孔28连通设置，固定杆1通过两个定位柱29转动安装在立柱4上，具体安装时，定位柱29从立柱4的内侧穿过凸出部32，第二穿线孔27设计成六角结构，依靠六角扳手可以将定位柱29旋入螺纹孔28中，两个定位柱29能够让固定杆1与立柱4连接在一起，同时连接红外线发射器25和红外线接收器26的导线可以经过第一穿线孔30、螺纹孔28和第二穿线孔27顺利进入到立柱4的内侧，并与蓄电池9耦接，这样在定位柱29、密封盖2与立柱4的连接处做好防水，使得监测单元7、蓄电池9和电机11的工作不会受到海水的影响。

三个监测单元7与蓄电池9之间耦接有控制电机11工作的控制电路，控制电路包括与门电路和非门电路，非门电路设置有三个，且其输入端与监测单元7耦接，输出端与与门电路的输入端耦接，与门电路的输出端与电机11耦接，三个监测单元7可以对立柱4周围三点位置的海滩侵蚀淤泥情况进行监测，只有当三个监测单元7中的红外线接收器26均无法接受到红外光时，即代表侵蚀淤泥已经完全将三个监测单元7覆盖，可以避免单个位置的监测单元7受到漂浮物的遮挡而对监测结果产生影响，这样监测结果更加准确，此时由与门电路和三个非门电路组成的控制电路，发出控制电机11带动螺杆13转动的电信号，使得滑块16向上滑动，并改变监测单元7的高度，从而实现不同海滩高程侵蚀淤泥情况的监测。

工作原理：在对海滩高程侵蚀淤泥进行监测时，当侵蚀淤泥在运动过程中将通孔8覆盖时，侵蚀淤泥阻断了红外线发射器25和红外线接收器26之间红外光的传输接收，从而监测出高程侵蚀淤泥的情况，具体的高程数据可以通过计算得出：滑块16到定位柱29的高度为a，支撑杆3的长度为b，固定杆1与定位柱29和支撑杆3两点连接处的直线长度为c，在已知a、b、c的情况下，可以通过余弦定理计算出B的角度，而通孔8到定位柱29的距离是已知的，并设为d，根据余弦值即可计算出侵蚀淤泥的高程h=d×cosB，计算方法如图10所示，当三个监测单元7均被侵蚀淤泥覆盖时，由控制电路控制电机11开始工作，使得螺杆13带动滑块16向上滑动一定的距离，并让支撑杆3带动固定杆1以定位柱29为中心转动，这样三个监测单元7的高度同时发生改变，侵蚀淤泥可以从通孔8中掉落，如此即可进行下一次侵蚀淤泥情况的监测，监测数据可以通过计算芯片得出，并通过通信器发送至终端接收，从而达到实时监测的效果。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种海滩高程原位监测装置，包括立柱（4）、固定杆（1）、蓄电池（9）和监测单元（7），其特征在于，所述立柱（4）为圆柱体结构，且其底部设置有安装台（6），所述立柱（4）内设置有安装腔（15），且立柱（4）上设置有三个朝安装腔（15）内凹的凸出部（32），所述凸出部（32）的外侧设置有凹槽（31），所述固定杆（1）设置有三个，且其一端与凸出部（32）转动连接，另一端设置有通孔（8），所述通孔（8）的中心线具有竖直方向的分量，所述监测单元（7）安装在固定杆（1）远离立柱（4）的一端，所述监测单元（7）包括红外线发射器（25）和红外线接收器（26），所述红外线发射器（25）和红外线接收器（26）安装在固定杆（1）内，且红外线发射器（25）和红外线接收器（26）位于通孔（8）的两侧，所述红外线发射器（25）和红外线接收器（26）均与蓄电池（9）耦接，以使红外线发射器（25）发出的红外光在穿过通孔（8）后被红外线接收器（26）接收，所述凹槽（31）内设置有滑块（16），所述滑块（16）与固定杆（1）的中部之间转动连接有支撑杆（3），所述安装腔（15）内设置有用于驱动滑块（16）垂直升降的传动件（5）。

2.根据权利要求1所述的一种海滩高程原位监测装置，其特征在于，所述传动件（5）包括电机（11）、螺杆（13）和活动板（14），所述安装腔（15）内焊接有固定板（12），所述立柱（4）的顶部设置有密封盖（2），所述密封盖（2）与固定板（12）之间形成有密封腔（10），所述电机（11）设置在密封腔（10）内，且电机（11）与蓄电池（9）耦接，所述蓄电池（9）固定在密封盖（2）上，所述活动板（14）滑动设置在安装腔（15）内，所述滑块（16）上设置有延伸部（19），所述延伸部（19）通过螺栓与活动板（14）固定连接，所述凸出部（32）上设置有供延伸部（19）穿过的通槽（33），所述螺杆（13）的两端分别与固定板（12）和立柱（4）转动连接，且螺杆（13）与电机（11）的输出轴固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种海滩高程原位监测装置，其特征在于，所述滑块（16）和固定杆（1）上均设置有凸耳（17），所述支撑杆（3）与凸耳（17）之间设置有插销（18）。

4.根据权利要求1所述的一种海滩高程原位监测装置，其特征在于，所述固定杆（1）包括连接杆（22）、中间套筒（24）和固定盖（20），所述中间套筒（24）与固定盖（20）和连接杆（22）螺纹连接，所述通孔（8）设置在中间套筒（24）上，所述中间套筒（24）上设置有两个安装座（21），所述安装座（21）通过螺栓与中间套筒（24）固定连接，所述红外线发射器（25）和红外线接收器（26）均固定在安装座（21）上，所述中间套筒（24）对应通孔（8）的两侧均设置有第一穿线孔（30），所述连接杆（22）内设置有穿线通道（23）。

5.根据权利要求4所述的一种海滩高程原位监测装置，其特征在于，所述连接杆（22）靠近立柱（4）的一端设置有螺纹孔（28），所述螺纹孔（28）内螺纹连接有两个定位柱（29），所述定位柱（29）的一端与凸出部（32）转动连接，且定位柱（29）内设置有呈六边形结构的第二穿线孔（27），所述穿线通道（23）与螺纹孔（28）连通设置。

6.根据权利要求2所述的一种海滩高程原位监测装置，其特征在于，三个所述监测单元（7）与蓄电池（9）之间耦接有控制电机（11）工作的控制电路，所述控制电路包括与门电路和非门电路，所述非门电路设置有三个，且其输入端与监测单元（7）耦接，输出端与与门电路的输入端耦接，所述与门电路的输出端与电机（11）耦接。