[发明专利]一种水域冰情监测系统

说明书

本发明公开了一种水域冰情监测系统，包括若干个冰情监测站，各冰情监测站一一对应设置于所要监测水域的各子水域内，各冰情监测站包括支架，支架上端固定有密封箱，密封箱的下端固定有竖直伸入水面以下的左柱体及右柱体，左柱体上沿其纵向均匀设置有多个震动模块，右柱体上沿其纵向均匀设置有多个与各震动模块一一对应的震动能量接收模块；密封箱内设有微处理器、数据存储模块、第一无线通信模块及蓄电池，蓄电池与太阳能电池板电连接；第一无线通信模块与监控管理中心主机无线通信连接。本发明能够对所监测水域内的各处进行冰层厚度、冰层中不同厚度处的密度进行监测，能够通过无线通信的方式及时发送给监控管理中心主机。

技术领域

本发明属于水域冰情监测领域，具体涉及一种水域冰情监测系统。

背景技术

由于目前每年冰灾给我国北方的河流区域造成巨大的人员伤亡，设备和建设物损失严重，以往人们采用的防灾方式是通过人员每天巡视河面，人为观察和判断，这样不仅造成人员劳动力浪费，并且人为观察和判断是有误差的，还需要巡河的人员必须要有丰富的河面冰情观察经验，即便是这样，由于暗冰等多因素的存在也无法准确的判断出所要监测水域的冰情的发展状况。

随着国民经济发展的进一步提升，对水利和水文冰情预报的高精确度要求越来越高，已经不能适应新形势下的要求。促使对冰层厚度、密度(包括冰层中不同厚度处的密度分布状况)的测量领域必须探索新的测量机理、测量方法及测量装置，以全面掌握冰情监测水域结冰的发展演变状况，从而能够及早的积极主动的应对冰情发展变化所可能带来的灾害。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种水域冰情监测系统，能够对所监测水域内各处进行冰层厚度、冰层中不同厚度处冰的密度进行监测，以全面掌握所监控水域的冰清状况，并通过无线通信的方式及时发送给监控管理中心主机。

本发明的技术方案是：一种水域冰情监测系统，包括若干个冰情监测站，各冰情监测站一一对应设置于所要监测水域的各子水域内，各冰情监测站分别与监控管理中心主机无线通信连接并将各自子水域内的冰情数据发送至监控管理中心主机，从而使监控管理中心获得整个所要监测水域的冰情状况，所述冰情监测站包括固定于所要监测的子水域内的支架，支架上端固定有密封箱，密封箱位于水面以上，密封箱的下端固定有竖直伸入水面以下的左柱体以及右柱体，左柱体和右柱体之间平行设置，其中左柱体上沿其纵向均匀设置有多个震动模块，各震动模块所发射的振动波的频率各不相同，右柱体上沿其纵向均匀设置有多个与各震动模块一一对应的用于接收相应震动模块所发射振动波的震动能量接收模块，其中各震动模块以及与其相对应的震动能量接收模块位于同一水平面内；所述密封箱内设有微处理器、数据存储模块、第一无线通信模块以及蓄电池，所述微处理器分别与数据存储模块、各个震动模块、各震动能量接收模块、第一无线通信模块信号连接，微处理器还与蓄电池电连接，蓄电池与设于密封箱上表面的太阳能电池板电连接；所述第一无线通信模块与监控管理中心主机无线通信连接；所述数据存储模块用于存储各震动模块以及相对应的震动能量接收模块在纵向方向上的位置的高度值；数据存储模块还用于存储各震动能量接收模块所接收到的震动能量的功率与相应的震动模块的震动能量发射功率的功率比值在所监测水域的空气层中、冰层中以及水层中的范围值；数据存储模块还用于存储各震动能量接收模块所接收到的震动能量的功率与相应的震动模块的震动能量发射功率的功率比值与所在冰层中对应高度位置处的冰的密度值的对应数据信息，其中所述冰的密度值所对应的功率比值是通过若干次实验室实验，在不同冰密度值下，使用技术参数、规格一致的各震动模块和对应的震动能量接收模块在相同的震动能量接收距离下通过若干次实验所得出的对应一组包含若干个点值的冰的密度值的一组功率比值；所述震动模块用于在接收到所述微处理器发送的震动命令后按自身震动功率及震动频率进行震动；所述震动能量接收模块用于接收相对应的震动模块所发射的震动能量，并将所接收到的震动能量的震动功率数值发送给所述微处理器；所述微处理器用于根据所接收到的冰层厚度以及沿冰层厚度方向各高度处冰层的密度值检测命令，向所述震动模块发送震动命令，同时用于接收各震动能量接收模块所发送来的震动功率数值，并将所述震动功率数值除以相对应的震动模块的发射功率，得到相应的功率比值，并将该功率比值与数据存储模块中存储的所述功率比值在冰层中的范围值进行比对，当该功率比值在范围值内时，再将该功率比值与数据存储模块中存储的相对应于各个冰的密度值的功率比值进行比对，找到数据存储模块中存储的最接近的功率比值，并将对应于该功率比值的冰的密度值作为该震动模块和震动能量接收模块所在高度处冰层的密度值；所述微处理器根据存储在数据存储模块中的各震动模块在纵向方向上的位置的高度值，将冰层内的最高位置处的震动模块的高度值减去冰层内的最低位置处的震动模块的高度值后得到冰层厚度；各冰情监测站的微处理器将所述冰层厚度以及冰层内各震动模块所在高度处冰层的密度值通过所述第一无线通信模块无线发送给所述监控管理中心主机，从而使监控管理中心获得整个所要监测水域的子水域的冰层厚度以及沿冰层厚度方向各高度处冰层的密度值，所述监控管理中心主机还通过第一无线通信模块向所监测水域的子水域的冰情监测站的微处理器发送冰层厚度以及沿冰层厚度方向各高度处冰层的密度值检测命令。