CN210486871U

CN210486871U - 岸滩剖面形态演变实时测量装置

Info

Publication number: CN210486871U
Application number: CN201921957220.8U
Authority: CN
Inventors: 刘杰; 高伟; 李萍; 徐元芹
Original assignee: First Institute of Oceanography MNR; Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology Development Center
Current assignee: Qingdao Marine Science And Technology Center; First Institute of Oceanography MNR
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2020-05-08
Anticipated expiration: 2029-11-13

Abstract

岸滩剖面形态演变实时测量装置，包括箱体、单片机、数据存储及传输模块，箱体下底面和后侧面分别连接柱形固定筒和固定板；箱体内部步进电机的转轴穿出箱体上表面与横杆连接；步进电机转轴顶端安装旋转角度传感器，横杆上表面有水平仪；横杆前端门形设备安装支架上有电机及其驱动的激光测距仪和倾角传感器；横杆后端有竖杆，随横杆而绕步进电机的转轴转动，竖杆上部朝向横杆前端的外侧面上安装有向下倾斜的广角摄像头。其方法包括将装置安装于墙壁上或柱状体的顶端；确定装置的空间位置；步进电机转至第一个角度，激光测距仪和倾角传感器旋转，同时测量各个倾角下目标体至激光测距仪的距离。本实用新型易于安装，可无人值守，测量结果更加准确。

Description

岸滩剖面形态演变实时测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种激光剖面测量设备，更具体的说，是涉及一种海岸和海滩剖面形态演变特征的实时剖面测量装置。

背景技术

砂质海岸是世界上宝贵的自然资源和生态旅游资源，随着经济社会发展和人们生活水平的提高，对海滩旅游的需求越来越大。然而，随着全球气候变化、海平面上升以及近岸采砂、海洋构筑物等人类活动的影响，全球砂质海岸普遍遭受侵蚀的影响。不同年份、不同季节、大风浪前后等时期的海滩剖面实测数据是研究海滩冲淤规律、演变趋势，制定保护策略的重要依据。一方面，海滩剖面长期、多次重复测量会耗费大量的人力和物力；另一方面，在大风浪、风暴潮等特殊条件下利用传统方法进行海滩剖面测量具有很大的危险性，有可能造成人员的伤亡和设备的丢失。

公告号为CN 103697858B的中国专利公开了“一种海崖蚀退尺度测量装置及其测量方法”的装置及技术，用来测量海崖蚀退的二维剖面数据，由于装置的限制，该发明所涉内容仅可对海崖的蚀退进行测量，对海滩的下蚀无法进行测量，对较高的海蚀崖适用，对坡度非常缓的砂质海滩并不适用；另外，由于海滩沉积物比较松软，且发明中的吊锤易受大风等环境因素的影响而发生摆动，导致多期重复测量时易产生人工误差。

因此，设计一种可根据实际需求，自动对海滩剖面形态进行周期性测量、并可实时回传数据的岸滩剖面形态演变实时测量装置，测量内容包括海岸蚀退和海滩下蚀数据，是亟待解决的技术问题。本实用新型的应用对海滩侵蚀状况研究及预测、海岸地质灾害防治及海滩资源的可持续利用等具有重要意义。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种岸滩剖面形态演变实时测量装置，以克服现有技术的不足。

一种岸滩剖面形态演变实时测量装置，其特征在于该装置包括箱体、单片机、数据存储及传输模块，所述箱体下底面和后侧面分别连接柱形固定筒和固定板；箱体的内部安装有电池组、步进电机和分度控制器，步进电机的转轴与箱体的上表面垂直并从上表面的开孔穿出；步进电机的转轴穿出箱体上表面后与横杆连接，以使步进电机对该横杆进行驱动，所述横杆与步进电机的转轴垂直且与箱体的上表面平行；步进电机的转轴顶端安装旋转角度传感器，横杆上表面靠近步进电机转轴的位置设有水平仪；横杆的前端有一门形设备安装支架，设备安装支架上安装一个电机，且电机的转轴水平并与横杆垂直；该电机的转轴上安装有激光测距仪和倾角传感器；所述横杆的后端上表面设有竖杆，步进电机驱动横杆旋转时，竖杆随横杆的转动而绕步进电机的转轴转动，竖杆上部朝向横杆前端的外侧面上安装有向下倾斜的广角摄像头以监视设备运行和海滩滩面情况。

所述箱体下底面与所述的柱形固定筒之间还设有水平调节旋钮及卡扣，所述水平调节旋钮和卡扣与所述水平仪配合使用而使该装置处于水平状态。

所述箱体后侧面与所述的固定板之间还设有水平调节旋钮及卡扣，所述水平调节旋钮和卡扣与所述水平仪配合使用而使该装置处于水平状态。

发明优点

相比于现有岸滩剖面形态演变的测量技术和方法，本实用新型所述装置具有以下显著优点：

1、利用本实用新型所述的装置进行岸滩剖面形态演变测量时，仅需将装置固定到观测海滩的附近建筑物的高处，设置好观测参数后，即可在无人值守的状态下对海滩的演变特征进行周期性观测并实时回传观测数据，可以大幅减少在海滩剖面长期、多次重复测量过程中耗费的大量人力和物力；另一方面，无人值守观测技术可以有效解决在大风浪、风暴潮等特殊条件下利用传统方法进行海滩剖面测量存在的危险性，包括可能造成的人员伤亡和设备丢失等问题。

2、在一个海滩的多次重复测量过程中，本实用新型所述装置的位置相对被测海滩固定不变，可以保证多期测量的海滩剖面位置相互重合，保证测量结果的准确性；另一方面，利用本实用新型所述装置进行海滩剖面形态测量时，主要是利用激光测距原理测量海滩目标点到所述装置的距离，相比于传统的RTK等海滩剖面测量技术，本装置可以大幅提高海滩剖面测量的准确性。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构示意图。

图2是本实用新型的总体剖面结构示意图。

图3是本实用新型的平面安装示意图。

图4是本实用新型的立柱安装示意图。

其中，1、箱体，2、电池组，3、步进电机，4、分度控制器，5、水平调节旋钮，6、横杆，7、竖杆，8、旋转角度传感器，9、水平仪，10、电机，11、激光测距仪，12、倾角传感器，13、广角摄像头，14、单片机，15、数据存储及传输模块，16、柱形固定筒，17、固定板。

具体实施方式

如图1-4所示，一种岸滩剖面形态演变实时测量装置，其特征在于该装置包括箱体1，该箱体1下底面和后侧面分别连接柱形固定筒16和固定板17；箱体1的内部安装有电池组2、步进电机3和分度控制器4，步进电机3的转轴与箱体1的上表面垂直并从上表面的开孔穿出；步进电机3的转轴穿出箱体1上表面后与一个横杆6连接，以使步进电机3对该横杆6进行驱动，所述横杆6与步进电机3的转轴垂直且与箱体1的上表面平行；步进电机3的转轴顶端安装旋转角度传感器8，横杆6上表面靠近步进电机3转轴的位置设有水平仪9；横杆6的前端有一门形设备安装支架，设备安装支架上安装一个电机10，且电机10的转轴水平并与横杆6垂直；该电机10的转轴上安装有激光测距仪11和倾角传感器12；所述横杆6的尾端上表面设有竖杆7，步进电机3驱动横杆6旋转时，竖杆7随横杆6的转动而绕步进电机3的转轴转动，竖杆7上部朝向横杆6前端的外侧面上安装有向下倾斜的广角摄像头13以监视设备和海滩滩面情况，竖杆7的顶端安装有单片机14、数据存储及传输模块15。

所述步进电机3每次的旋转角度通过单机片14和分度控制器4控制，数据存储及传输模块15里存储的步进电机3每次的旋转角度数据则是通过旋转角度传感器8的测量获得。

所述箱体1下底面与所述的柱形固定筒16之间还设有水平调节旋钮5及卡扣，所述水平调节旋钮5和卡扣与所述水平仪9配合使用而使该装置处于水平状态。

所述箱体1后侧面与所述的固定板17之间还设有水平调节旋钮5及卡扣，所述水平调节旋钮5和卡扣与所述水平仪9配合使用而使该装置处于水平状态。

该装置通过柱形固定筒16或固定板17安装在固定物体的侧面或顶端，以对岸滩剖面形态演变进行实时测量的应用。

利用所述的装置进行海滩剖面形态测量的方法，包括以下步骤：

（1）在需要监测的海滩上寻找墙体或柱状体，以将该装置安装于墙壁上或柱状体的顶端；当安装在墙体上时，可将平面型固定装置17固定在墙体的顶端，并将箱体1的侧面与平面型固定装置17连接；当安装在立柱等圆柱形物体上时，首先将圆柱型固定装置16固定在立柱的顶端，进而将箱体1的底面与圆柱型固定装置16连接；

（2）根据水平仪9的显示，利用箱体1下底面与圆柱型固定装置16之间的或侧面与平面型固定装置17之间的水平条件旋钮及卡扣5对装置的姿态进行调节，保证设备工作时箱体1的上表面和横杆6处于水平状态，完成后利用卡扣将水平调节旋钮5固定；

（3）如果待测量海滩附近有高等级测绘控制点，利用RTK技术引测设备的空间位置信息；如果没有则利用GPS静态观测获取该设备位置和高程信息；

（4）绝对坐标和高程确定后，连接电源，并开机自检；

（5）现场设置步进电机3的转动范围以及每次的旋转角度、装置的测量周期、数据发送周期；装置进入待机状态并定期进行海滩剖面测量和数据发送；

（6）测量时，步进电机3首先旋转至第一个设定的角度，停止转动，电机10驱动激光测距仪11和倾角传感器12旋转，在旋转的同时，测量各个倾角下目标体至激光测距仪11的距离；之后步进电机3旋转至下一个设定的角度，电机10驱动激光测距仪11和倾角传感器12重复进行以上测量；

（7）装置按照设定的周期进行海滩剖面测量和数据发送，特殊情况下，可根据水文气象变化和工作需要，随时远程控制装置进行补充测量工作；

（8）多周期的海滩剖面测量工作结束后，装置关机，并复测装置的空间位置信息，确保装置在整个测量周期内没有发生位置变化；

（9）上述步骤完成后，将装置拆下，带回实验室保养待用。

Claims

1.一种岸滩剖面形态演变实时测量装置，其特征在于该装置包括箱体（1）、单片机（14）、数据存储及传输模块（15），所述箱体（1）下底面和后侧面分别连接柱形固定筒（16）和固定板（17）；箱体（1）的内部安装有电池组（2）、步进电机（3）和分度控制器（4），步进电机（3）的转轴与箱体（1）的上表面垂直并从上表面的开孔穿出；步进电机（3）的转轴穿出箱体（1）上表面后与横杆（6）连接，以使步进电机（3）对该横杆（6）进行驱动，所述横杆（6）与步进电机（3）的转轴垂直且与箱体（1）的上表面平行；步进电机（3）的转轴顶端安装旋转角度传感器（8），横杆（6）上表面靠近步进电机（3）转轴的位置设有水平仪（9）；横杆（6）的前端有一门形设备安装支架，设备安装支架上安装一个电机（10），且电机（10）的转轴水平并与横杆（6）垂直；该电机（10）的转轴上安装有激光测距仪（11）和倾角传感器（12）；所述横杆（6）的后端上表面设有竖杆（7），步进电机（3）驱动横杆（6）旋转时，竖杆（7）随横杆（6）的转动而绕步进电机（3）的转轴转动，竖杆（7）上部朝向横杆（6）前端的外侧面上安装有向下倾斜的广角摄像头（13）以监视设备运行和海滩滩面情况。

2.如权利要求1所述的一种岸滩剖面形态演变实时测量装置，其特征在于所述箱体（1）的下底面与所述的柱形固定筒（16）之间还设有水平调节旋钮（5）及卡扣，所述水平调节旋钮（5）和卡扣与所述水平仪（9）配合使用而使该装置处于水平状态。

3.如权利要求1所述的一种岸滩剖面形态演变实时测量装置，其特征在于所述箱体（1）后侧面与所述的固定板（17）之间也设有水平调节旋钮（5）及卡扣，所述水平调节旋钮（5）和卡扣与所述水平仪（9）配合使用而使该装置处于水平状态。