CN212458558U - 一种高精度潮位监测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种高精度潮位监测设备，所述监测设备包括控制器、声波探头、GNSS接收机和发射天线，声波探头定时向水面发射声波并被水面反射，通过测量出声波往返于声波探头的时间间隔，就能计算出探头的安装位置和水面的距离，通过GNSS接收机获取高精度的大地高信息从而可以计算出潮位的绝对高程。该设备轻便便携、易于安装，测量系统适应性强，系统可以将每次测量的结果保存，进行后续的分析和比对，确保获得精确的潮位高度。

Description

一种高精度潮位监测设备

技术领域

本实用新型实施例涉及潮位监测技术领域，具体涉及一种高精度潮位监测设备。

背景技术

海洋中有丰富的自然资源，海洋资源开发利用晚于陆地，是具有战略意义的新兴开发领域，具有巨大的开发潜力。海洋资源的开发利用是基于对海洋的深刻认识展开的。为了更为全面、历史和科学地认识海洋，需要对海洋进行长期观测，对它时刻变化的各种信息加以记录和分析，将其作为海洋资源开发的理论依据。潮位是海洋水文学的基本要素，是物理海洋学的重要的研究内容，是海洋资料中最直观反映海洋情况的主要参数之一。潮位信息具有重要的作用，沿岸潮位变化直接关系到船舶的进出港口、海洋和海岸工程设计、海军的水雷布设深度、风暴潮汐预报、海涂围垦、潮汐发电等方面；确定平均海平面和深度基准面、潮汐表制作、风暴潮预报、海上作战指挥、海底电缆的敷设、地震预报等也都需要潮位资料作为依据。因此，作为海洋开发重要保障的潮位信息一直以来都是海洋开发过程中不可或缺的要素，对其测量技术的研究也是海洋技术研究的组成部分。

◆现有技术的缺陷和不足：

(1)水尺法

利用水尺进行潮位观测一般用于临时观测站以及偏远欠发达地区的人工观测站。一般将特制水尺置于水中，如在码头则直接安装在港池壁上，在野外则要将水尺固定在事先树好的桩上。根据测量环境的不同，有四种设立水尺的方法：直立式、倾斜式、短桩式和悬锤式。利用水尺进行潮位观测直观简单，测量系统安装方便、造价低廉，但需要人工定时完成记录，测量数据不能自动进入自动化流程，需要人工进行输入，带来后续处理的不便。

(2)压力式潮位测量法

压力式潮位仪按照一定的时间间隔采样潮汐数据。浅水域测量时，可将测得的潮位数据存储于仪器内部的存储器中，测量结束后，取回潮位仪，通过其接口下载数据，深海域测量时可通过电池给其供电，通过声波指令控制它的按时工作。压力式验潮仪无需打井建站，也无需海岸依托，既适用于沿岸、码头，也适用于远海检测。因其灵活轻便、精度较高、机动性强、适应性强等特点，可用于短期、临时验潮站或海上定点验潮站进行短期潮位检测。但是压力式验潮仪由于采用压力传感器作为探测器件，对温度比较敏感，需要在仪器内部安装温度传感器，对热漂移进行补偿。另外，由于其放置于水下，仪器的回收也变得较为复杂。

(3)GPS测量法

GPS测量法是基于差分DGPS技术发展起来的潮位测量新技术。它是根据相对定位原理进行测量的，有实时性和非实时性两种。GPS实时动态测量的原理是：基准站的GPS接收机根据卫星信号获得一个观测数据并将它传给用户站；用户站的GPS同时接收卫星信号和基准站的观测数据，再根据相对定位的原理，实时计算出用户站的三维坐标。GPS潮位测量法利用GPS进行三维定位，其精度可达厘米级。而且它提供了更好的时空范围，可通过实时连续跟踪、收集并分析数据达到实时自动测量的目的。因其具有机动性强、精度高、可自动化测量等优点，在未来拥有很大的发展前景。但是由于其受地体固体潮的影响，需要设法对其进行修正或减小。

实用新型内容

为此，本实用新型实施例提供一种高精度潮位监测设备，以解决现有的潮位监测方法存在的测试精度低、测试不便的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：一种高精度潮位监测设备，所述监测设备包括控制器、声波探头、GNSS接收机和发射天线，所述声波探头、GNSS接收机和发射天线分别与所述控制器连接，所述声波探头与海平面垂直地设置在海平面上方，所述GNSS接收机与GPS全球定位系统以及CORS站信号连接，所述发射天线与用户终端远程无线连接。

进一步地，所述监测设备还包括与所述控制器连接的用于供电的太阳能电池板。

进一步地，所述控制器上设置有存储器，所述存储器设置有GNSS大地高数据存储空间、潮位结果存储空间以及系统外部程序存储空间。

进一步地，所述控制器还连接有用于测量状态及测量信息显示的液晶显示器。

进一步地，所述监测设备固定设置在近海定点木桩或水上平台上。

本实用新型实施例具有如下优点：

本实用新型实施例提出的一种高精度潮位监测设备，所述监测设备包括控制器、声波探头、GNSS接收机和发射天线，声波探头定时向水面发射声波并被水面反射，通过测量出声波往返于声波探头的时间间隔，就能计算出探头的安装位置和水面的距离，通过GNSS接收机获取高精度的大地高信息从而可以计算出潮位的绝对高程。该设备轻便便携、易于安装，测量系统适应性强，系统可以将每次测量的结果保存，进行后续的分析和比对，确保获得精确的潮位高度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例1提供的一种高精度潮位监测设备的结构示意图。

图中：控制器1、声波探头2、GNSS接收机3、发射天线4、太阳能电池板5、GPS全球定位系统6、CORS站7、水上平台8。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提出的一种高精度潮位监测设备，该监测设备固定设置在近海定点木桩或水上平台8上，较适合的距离测量潮位。该监测设备包括控制器1、声波探头2、GNSS接收机3和发射天线4，声波探头2、GNSS接收机3和发射天线4分别与控制器1连接。

声波探头2与海平面垂直地设置在海平面上方，具体的，声波探头2垂直朝向水面安装在海边某个固定的桩上或海上固定的水上平台8上，声波探头2定时向水面发射声波，声波通过空气传播到水面，水面将声波反射回到声波探头2中，通过测量出声波往返于探头的时间间隔，就能计算出声波探头2的安装位置和水面的距离。

GNSS接收机3与GPS全球定位系统6以及CORS站7信号连接。GNSS接收机3是接收全球定位系统卫星信号以及CORS站信号并确定地面空间位置的设备单元，该设备单元可以高效地获取高精度的大地高信息，为潮位的绝对高程提供依据。

控制器1的作用是实现整个系统的测量控制，配合完成整个系统相关的控制功能，可选的，控制器1的型号为MSP430G2212。控制器1上设置有存储器，存储器设置有GNSS大地高数据存储空间、潮位结果存储空间以及系统外部程序存储空间(GNSS大地高数据-潮位结果存储空间＝潮位绝对高程)。控制器1还连接有用于测量状态及测量信息显示的液晶显示器。液晶显示器需要完成显示任务，例如测量状态显示、菜单提示、显示图形、文字等信息。

发射天线4与用户终端远程无线连接。发射天线4是一种变换器，它把传输线上传播的潮位信号，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，以便远程用户实时接收潮位信息。

该监测设备还包括与控制器1连接的用于供电的太阳能电池板5，通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或者间接转换成电能的装置，作为能量供给单元。供电除了利用太阳能电池板5进行供电，也可以采用电缆可进行长期供电。

本实施例提出的一种高精度潮位监测设备，声波探头2定时向水面发射声波并被水面反射，通过测量出声波往返于声波探头2的时间间隔，就能计算出探头的安装位置和水面的距离，通过GNSS接收机3获取高精度的大地高信息从而可以计算出潮位的绝对高程。该设备轻便便携、易于安装，测量系统适应性强，系统可以将每次测量的结果保存，进行后续的分析和比对，确保获得精确的潮位高度。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种高精度潮位监测设备，其特征在于，所述监测设备包括控制器、声波探头、GNSS接收机和发射天线，所述声波探头、GNSS接收机和发射天线分别与所述控制器连接，所述声波探头与海平面垂直地设置在海平面上方，所述GNSS接收机与GPS全球定位系统以及CORS站信号连接，所述发射天线与用户终端远程无线连接。

2.根据权利要求1所述的一种高精度潮位监测设备，其特征在于，所述监测设备还包括与所述控制器连接的用于供电的太阳能电池板。

3.根据权利要求1所述的一种高精度潮位监测设备，其特征在于，所述控制器上设置有存储器，所述存储器设置有GNSS大地高数据存储空间、潮位结果存储空间以及系统外部程序存储空间。

4.根据权利要求1所述的一种高精度潮位监测设备，其特征在于，所述控制器还连接有用于测量状态及测量信息显示的液晶显示器。

5.根据权利要求1所述的一种高精度潮位监测设备，其特征在于，所述监测设备固定设置在近海定点木桩或水上平台上。

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