[实用新型]水下抛泥模型试验地形实时测量系统

说明书

本实用新型公开了一种水下抛泥模型试验地形实时测量系统，包括水下抛泥模型，测量系统和图像采集与识别系统；所述水下抛泥模型包括水槽、遥控抛泥船模型和模型沙；所述测量系统包括带有探针的测量板和滑轮，所述测量板放置在所述水槽内，四角通过绳子连接在所述滑轮上，实现上升和下降；所述图像采集与识别系统包括摄像机、数据传输线和电脑；所述摄像机用于实时拍摄记录模型沙淤积情况，所述摄像机通过所述数据传输线与所述电脑相连接，将信息实时传输给所述电脑。本实用新型一方面既避免了传统接触式地形仪带来的过大接触扰动和局部误差，又不会因为泥沙扩散而影响测量的准确性，另一方面提高了测量效率，又可以使试验过程更加直观。

技术领域

本实用新型涉及水工模型试验技术，特别涉及水下抛泥模型试验地形实时测量系统。

背景技术

在水下抛泥模型试验中，进行水下地形测量可以了解抛泥对水下地形的影响，为进一步研究抛泥对河流和泥沙运动的影响、指导抛泥船抛泥方式提供依据，其重要性不言而喻。水工模型水下地形测量对于测量系统要求较高，一方面，由于实验室内水工模型的比尺一般较大，模型上的1mm可能相当于原型100mm甚至更大，因此对于测量系统的定位和测深精度要求较高；另一方面，为了尽可能精确地反应模型水下地形，一般需要布置较多的测点，同时又需要保证数据的同步性，因此要求测量系统具有较高的测量速度。

当前实验室内水工模型的水下地形测量方法主要包括接触式和非接触式两大类。前者一般使用阻抗地形仪和光电地形仪等接触式地形仪对水下地形进行测量。其优点是整体测量精度较高，故而应用广泛。但是由于这类传统接触式地形仪需要将测量仪器与模型底面地形接触，极容易带来局部扰动。以阻抗地形仪为例，使用时需要将探头插入泥沙界面，通过测量电阻的变化得出该测量点的地形高度。若测量点过于密集，就不可避免地造成局部地区测量误差较大。此外传统接触式地形仪的测量速度也较慢，难以实现水下地形的实时测量。

而后者则主要包括水下激光测距和超声测距两种方式。超声测距通过超声波对水下地形进行扫描，借助仪器得到各测点超声波反射时间，进而得出各点到仪器距离，并根据仪器位置换算为测点坐标，测量速度较快。然而，超声测距依赖于声音传播的速度，而音速又易受温度、水质影响；此外，外界噪声也可能对超声测距产生影响，因此其测量精度较低。水下激光测距原理与超声测距类似，相比于超声测距，激光不易受温度和外界影响，测量速度较快，一般情况下精度也较高。但是考虑到水下抛泥模型试验过程中，泥沙会在水中扩散，容易阻碍激光传播，因而在水下抛泥模型试验中激光测距的准确性无法得到保证。同理，超声波也会受扩散的泥沙影响，难以保证测距的准确性，并且此类仪器相对昂贵。因此尽管各种地形仪已在大部分水工模型试验中广泛使用，但是水下抛泥试验的特殊性使其难以应用于此，这也是为什么许多研究机构在进行水下抛泥试验时，仍在使用测深杆进行人工水下地形测量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服目前实验室内进行水下抛泥模型试验时水下地形测量的困难，提供一种高效、可靠、实时精确测量水下抛泥形成的地形的技术，为水下抛泥模型试验提供技术支持。

本实用新型所采用的技术方案是：一种水下抛泥模型试验地形实时测量系统，包括水下抛泥模型，测量系统和图像采集与识别系统；

所述水下抛泥模型包括水槽、遥控抛泥船模型和模型沙，所述遥控抛泥船模型用于装载所述模型沙并抛出所述模型沙；

所述测量系统包括带有探针的测量板和滑轮；所述探针设置有若干、并呈矩阵状固定在所述测量板上；所述测量板放置在所述水槽内，四角通过绳子连接在所述滑轮上；所述滑轮设置有四个，分别固定在所述水槽的顶部四角，用于控制所述测量板上升和下降；

所述图像采集与识别系统包括摄像机、数据传输线和电脑；所述摄像机用于实时拍摄记录模型沙淤积情况，所述摄像机通过所述数据传输线与所述电脑相连接，将信息实时传输给所述电脑。