CN205909814U - 一种海岸水边线高程监测的无线遥测装置 - Google Patents

Abstract

一种海岸水边线高程监测的无线遥测装置，包括测量单元、供电单元、控制单元以及客户终端，所述测量单元包括潮位探头、过滤水中杂质的探头保护管和支架，所述控制单元包括集成为一体的单片机、信号转换模块、时钟模块、数据储存模块和通讯模块，所述客户终端为手机客户终端或海岸水边线监测中心，所述探头保护管固定在支架上，潮位探头安装在探头保护管中，潮位探头连接至控制单元的信号转换模块，供电单元为控制单元和潮位探头供电，控制单元通过通讯模块与客户终端进行通信。本实用新型可实现对海岸水边线高程的实时动态监测，具有精度高、即时性好、测量效率高等优点，克服了传统海岸水边线高程提取方法存在的人力成本高、效率低下的不足。

Description

一种海岸水边线高程监测的无线遥测装置

技术领域

本实用新型涉及无线遥测装置和海岸水边线高的程监测，具体涉及一种海岸水边线高程监测的无线遥测装置。

背景技术

海岸水边线是划分海洋与陆地管理区域的基准线，是人类研究海陆相互作用、用海活动对海岸带的影响以及海岸带综合管理和近岸海域生态系统的重要内容，其变化直接改变潮间带滩涂资源量及海岸带环境，影响人民的生存和发展，因此动态监测海岸水边线高程具有重要意义。

传统的海岸水边线高程测量方法多为人工实地进行水准测量或参照水尺进行人工读数与记录，人力成本较高且不能对海岸水边线高程进行连续地实时监测。近年来，随着遥感技术的发展，一系列基于卫星遥感影像海岸水边线提取方法来获取海岸水边线高程的方法不断涌现，该方法具有大尺度、全天候、同步、高频度动态观测获取不同尺度时空信息和节省投资等特点，克服了传统海岸水边线高程提取方法耗时、耗力的不足，但是，该方法必须通过人工提取遥感影像的海岸水边线来获取海岸水边线高程，这样得到的高程往往由于海岸水边线提取误差较大而导致精度较低，且通过遥感影像提取的高程数据往往具有严重的时间滞后性，不能准确、及时地监测海岸水边线高程的时空演化过程。为了克服传统方法和基于遥感影像提取海岸水边线高程的局限性和不足，本实用新型提出了一种海岸水边线高程监测的无线遥测装置，为海岸水边线高程的高精度、实时监测提供一条新的有效途径。

遥测潮位装置的出现，可以动态的监测潮位的变化，结合海滩地形和波浪相关信息可得到海岸水边线高程，克服了以往遥测潮位装置仅用于潮位高程的监测的不足；随着3G网络的出现，首次提出了将3G通讯模块卡用于数据的传输，与专利CN201120513384.9所公开的GPRS通讯模块相比，其数据传输效率显著提高，因此通过无线遥测潮位装置，结合3G通讯模块实现海岸水边线高程动态监测具有明显的优势。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种海岸水边线高程监测的无线遥测装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种海岸水边线高程监测的无线遥测装置，包括测量单元、供电单元、控制单元以及客户终端，

所述测量单元包括潮位探头、过滤水中杂质的探头保护管和支架，

所述控制单元包括集成为一体的单片机、信号转换模块、时钟模块、数据储存模块和通讯模块，

所述客户终端为手机客户终端或海岸水边线监测中心，

所述探头保护管固定在支架上，潮位探头安装在探头保护管中，潮位探头连接至控制单元的信号转换模块，供电单元为控制单元和潮位探头供电，控制单元通过通讯模块与客户终端进行通信。

所述供电单元包括蓄电池、太阳能充电控制器以及太阳能板，太阳能板经过太阳能充电控制器连接至蓄电池，由蓄电池为控制单元和潮位探头供电，或者由太阳能板直接为控制单元和潮位探头供电。

所述探头保护管经滤网与外部海水连通。

所述控制单元安装在控制箱中且控制单元外层设置防水层，控制箱安装在支架上端。

与现有技术相比较，本实用新型具备的有益效果：

本实用新型可实现对海岸水边线高程的实时动态监测，具有精度高、即时性好、测量效率高、人工成本低廉等优点，克服了传统海岸水边线高程提取方法存在的人力成本高、效率低下的不足，规避了基于遥感影像提取海岸水边线高程方法存在的精度不高且具有一定滞后性的不足。

本实用新型利用了3G通讯模块进行数据传输，可以实现全球范围的数据传输，克服了传统通过无线发射的方式由其天线将数据发射出去存在的传输距离有限的问题，与当前使用较为广泛的GPRS模块相比其数据传输效率大大提高，此外数据还可传输到手机终端而并非单独的微型计算机终端，实时性更强，查看更便捷，为海岸水边线高程的监测提供极大便利。

本实用新型除了通常采用的蓄电池为整个系统供电外，还采用了太阳能板供电技术，太阳能板不仅可以直接向控制单元、测量单元供电，还可通过太阳能充电控制器向蓄电池充电，在节约能源的同时还有效保障了控制单元、测量单元的正常工作。

附图说明

图1为本实用新型专利工作原理示意图。

图2为本实用新型专利现场布置图。

图3为本实用新型专利中控制单元。

图4为本实用新型专利所采用的EM770W UMTS M2M无线模块应用框图。

图中，1、海滩地形；2、控制箱；3、太阳能板；4、电缆；5、探头保护管；6、潮位探头；7、滤网；8、高潮位的海面；9、低槽位的海面；10、水尺。

具体实施方式

下面通过实施例对本实用新型的技术方案作进一步阐述。

实施例1

一种海岸水边线高程监测的无线遥测装置，包括测量单元、供电单元、控制单元以及客户终端，

所述测量单元包括潮位探头6、过滤水中杂质的探头保护管5和支架，

所述控制单元包括集成为一体的单片机、信号转换模块、时钟模块、数据储存模块和通讯模块，

所述客户终端为手机客户终端或海岸水边线监测中心，

所述探头保护管5固定在支架上，潮位探头6安装在探头保护管5中，潮位探头6通过连接至控制单元的信号转换模块，供电单元为控制单元和潮位探头6供电，控制单元通过通讯模块与客户终端进行通信。

实施例2

本实施例的支架为水尺10，水尺10零点固定在已知高程的海滩，潮位探头6固定在距离水尺10零点固定高度的位置上，所述探头保护管5经滤网7与外部海水连通，以减小泥沙、杂物对潮位探头6的堵塞。

水尺10零点在国家水准网中的绝对高程须先通过联测得到，高程为h₁；潮位探头6固定在距离水尺10零点Δh处，潮位探头6距离海面的海水深度h₂，即可得出监测点潮位高程H₃：

H₃＝h₁+Δh+h₂

式中，通过潮位探头6测得的海水深度h₂＝p/d，p为海水静压力(g/cm²)，d为海水密度(g/cm³)。

另外，波浪还会在海滩有一定的爬高，潮位高程加上波浪爬高即可得到海岸水边线高程。海岸水边线高程经验公式为：：

$H=R+H_3=\frac{K_{\mathrm{\Δ}}{K}_V}{\sqrt{1+m^2}}\sqrt{\stackrel{-}{H}L}+H_3$

式中，R为波浪爬高；K_Δ为海滩的糙度以及渗透性系数；K_V为和波速有关的经验系数；m为海滩的坡率；为平均波高；L为波长。各参数在测量单元工作前须参考相关规范和待测区域波浪统计数据对控制单元进行相关设置。

本实施例潮位探头6选用型号为JZ-SCY11压力式潮位仪的探头，该压力式潮位仪采用德国进口陶瓷电容压力传感器和316L不锈钢外壳，具有精度高、稳定性好、内置温度补偿、抗腐蚀、抗磨损和抗冲击性能好等优点同时，由于测量膜片表面平整，直接与海水大面积接触，有效减少了泥沙对压力传感器传压孔的影响。

潮位探头6通过RS232接口连接至控制单元的信号转换模块，信号转换模块采用A/D转换器，将潮位探头6测得数据转换为单片机可识别的数字信号，选用型号为MC9S08AW60的单片机，且通过I/O接口分别与信号转换模块、时钟模块、数据储存模块相连接，并通过串行接口与通讯模块相连接。控制单元为海岸水边线高程计算中心和数据发送中心，用户可以根据需要通过控制单元设置压力式传感器采集潮位数据的频率。

数据储存模块包含SDRAM内部储存器和NandFlash外部储存器；通讯模块采用EM770W UMTS M2M无线通讯模块，如图4所示，该模块通过UIM卡和天线等内置电子元件即可将处理得到的海岸水边线高程数据发送至客户终端；客户终端为海岸水边线监测中心或手机客户终端，客户终端须预先通过通讯模块对单片机计算高程所需初始参数进行赋值，同时客户终端也可以通过通讯模块向控制单元发出指令，决定控制工作状况或者通过控制单元决定测量单元工作状况。

控制单元安装在控制箱2中且控制单元外层设置了防水层，保障所有模块及线路不会因为海水渗入而失效。

所述供电单元包括DC12V蓄电池、太阳能充电控制器以及太阳能板3，太阳能板3经过太阳能充电控制器连接至蓄电池，由蓄电池为控制单元和潮位探头6供电，或者由太阳能板3直接为控制单元和潮位探头6供电。，其中太阳能板3可直接向控制单元、测量单元供电，同时还可为蓄电池充电，为保护蓄电池的正常工作，在太阳能板3和蓄电池之间设置了太阳能充电控制器。

Claims (4)

1.一种海岸水边线高程监测的无线遥测装置，其特征在于，包括测量单元、供电单元、控制单元以及客户终端，

所述测量单元包括潮位探头、过滤水中杂质的探头保护管和支架，

所述控制单元包括集成为一体的单片机、信号转换模块、时钟模块、数据储存模块和通讯模块，

所述客户终端为手机客户终端或海岸水边线监测中心，

所述探头保护管固定在支架上，潮位探头安装在探头保护管中，潮位探头连接至控制单元的信号转换模块，供电单元为控制单元和潮位探头供电，控制单元通过通讯模块与客户终端进行通信。

2.根据权利要求1所述的海岸水边线高程监测的无线遥测装置，其特征在于，所述供电单元包括蓄电池、太阳能充电控制器以及太阳能板，太阳能板经过太阳能充电控制器连接至蓄电池，由蓄电池为控制单元和潮位探头供电，或者由太阳能板直接为控制单元和潮位探头供电。

3.根据权利要求1所述的海岸水边线高程监测的无线遥测装置，其特征在于，所述探头保护管经滤网与外部海水连通。

4.根据权利要求1所述的海岸水边线高程监测的无线遥测装置，其特征在于，所述控制单元安装在控制箱中且控制单元外层设置防水层，控制箱安装在支架上端。