一種光學(xué)冰厚觀測筒的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冰層厚度測量裝置，屬于自動監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，主要適用于水利和水文等技術(shù)領(lǐng)域，用于對河冰、湖冰和海冰的冰層厚度進行自動化監(jiān)測。
【背景技術(shù)】
[0002]我國北方地區(qū)冬季嚴(yán)寒，江河湖泊、水庫等封凍期漫長，在進行冰上作業(yè)、保證輸水渠道冰期冰蓋下輸水安全以及防止冰凌危害等實踐活動中，冰層厚度為十分重要的一個基本冰情參數(shù)，而目前在冰層厚度的實時自動化監(jiān)測方面缺少快速準(zhǔn)確且相對經(jīng)濟的技術(shù)方法和手段。當(dāng)前的冰層厚度的測量方法主要包括:
[0003](I)直接測量直接測量為最原始的冰雪厚度測量方法，具體實施過程為在某時刻于特定位置通過人工打孔或機械鉆孔穿透冰層，再采用量冰尺測得冰厚或水浸冰厚。這種方法的優(yōu)點在于簡單可靠，但冰層較薄或較厚情形都不適用。冰層太薄作業(yè)人員到冰面鉆孔測量存在安全風(fēng)險，此時只能對靠岸冰厚進行測量。冰層太厚鉆孔費時費力，要獲得多位置、多時刻的較多冰厚數(shù)據(jù)需極大工作量。
[0004](2)電阻電容方法電阻或電容式冰厚測量設(shè)備主要利用氣、水、冰三者間相對介電常數(shù)存在差異的特點，實現(xiàn)氣冰界面、水冰界面的自動識別，從而實現(xiàn)冰厚測量。在具體技術(shù)上，加工一支每隔Icm有一對電極的標(biāo)尺。測量每對電極的電阻，依據(jù)電阻的變化判斷界面的位置。
[0005](3)電磁波、聲波方法依靠發(fā)射的電磁波、聲波等穿透冰層，用其返回到接收器時的時間換算出冰、雪的厚度，如仰視聲吶、電磁波冰厚探測儀、雷達海冰厚度測量儀。穿透速度是關(guān)鍵指標(biāo)，但由于冰、雪的性質(zhì)受到其內(nèi)部溫度的控制，而自然界冰、雪的溫度又隨氣溫晝夜發(fā)生變化。因此，與冰性質(zhì)有關(guān)的物理參數(shù)是在一定范圍的變化值，這就造成實測方法有較大誤差和誤差因素的不確定性。
[0006](4)超聲波、激光方法依靠超聲波和激光到達冰、雪界面時反射回來的時間，計算出距界面的距離，實測精度受到局部表面起伏的影響，厚度的變化需要在冰、雪層的表面和底面相對測試才能體現(xiàn)。
[0007](5)界面接觸識別測量方法通過在冰面上固定支架，在支架上配備下界面探頭或是同時配備上下界面探頭，從而實現(xiàn)界面識別，以達到測量冰厚的目的。探頭的運動可以通過電機帶動，也可以利用改變重力或水壓力的大小進行驅(qū)動。上下界面接觸式探測設(shè)備一般可以實現(xiàn)定點冰厚全時程的自動化監(jiān)測，但造價較高。
[0008]綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，測量冰厚的裝置越來越智能精確，但相比而言，各種測量方法仍然存在一定的缺陷。傳統(tǒng)的直接測量法精度低，工作量大；目前已有的自動化監(jiān)測方法中監(jiān)測設(shè)備造價普遍較高，不利于大范圍普及使用。因此尋求一種能夠?qū)崟r、快速、準(zhǔn)確測量冰層厚度且經(jīng)濟的裝置尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是旨在針對現(xiàn)有冰厚測量裝置和方法中的不足，提出一種新型的冰厚測量裝置。該裝置能夠有效地解決上述問題，實時監(jiān)測冰厚的生消發(fā)展，操作簡便，準(zhǔn)確度高。
[0010]為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0011]一種光學(xué)式冰厚觀測筒，包括觀測筒和與觀測筒相連接的平衡浮筒，所述的觀測筒筒壁為具有一定強度的透明材料構(gòu)成，其主體結(jié)構(gòu)為空心柱狀結(jié)構(gòu)，分為上下兩部分空間，在上部空間的一側(cè)邊壁上設(shè)有刻度尺，在與刻度尺相對的內(nèi)側(cè)邊壁上設(shè)有一微型遙控相機，在所述的觀測筒下部有刻度尺一側(cè)的外側(cè)，設(shè)有一個水下照明燈。
[0012]進一步的，所述的觀測筒主體結(jié)構(gòu)的上下空間中，上部分空間大于下部分空間，所述的上部分空間用透明頂蓋封頂，所述的下部分空間為裝填砂石的配重箱。
[0013]進一步的，所述的平衡浮筒設(shè)有四個，其主體為正方體空心結(jié)構(gòu)，在相鄰平衡浮筒之間，以及平衡浮筒與觀測筒之間，通過固定桿相連。
[0014]進一步的，所述的觀測筒上部分空間的底端，放置干燥劑，觀測筒的下部分空間靠上端的一側(cè)設(shè)有砂石裝填口。
[0015]進一步的，所述的四個平衡浮筒設(shè)于觀測筒的四周，并設(shè)置在以觀測筒為中心的正方形的四個頂點上。
[0016]進一步的，所述的水下照明燈為紫光燈。
[0017]本發(fā)明的有益效果是，能夠?qū)Ρ鶎拥纳l(fā)展進行自動化實時監(jiān)測，并通過無線傳輸，將冰蓋厚度發(fā)展情況的圖像即時傳回移動終端，方便快捷，降低了勞動強度，提高了監(jiān)測效率。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易加工制作，成本較低，可重復(fù)使用。測量方法步驟簡單，根據(jù)傳回移動終端的圖像中的刻度尺直接讀數(shù)，測量誤差小，所測數(shù)據(jù)可靠。本發(fā)明不受所測水域的限制及周圍環(huán)境溫度變化的影響，具有很好的實用性和適用性。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
[0020]圖中:1、透明頂蓋2、平衡浮筒3、固定桿4、微型遙控相機5、刻度尺6、有機玻璃壁7、干燥劑8、砂石裝填口 9、水下照明燈10、配重箱11、冰蓋。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳述。
[0022]由圖1和圖2可知，本發(fā)明包括觀測筒主體結(jié)構(gòu)、透明頂蓋1、固定桿3、平衡浮筒
2、微型遙控相機4、刻度尺5、干燥劑7、砂石裝填口 8、水下照明燈9、裝填砂石的配重箱十幾部分。觀測筒主體結(jié)構(gòu)由透明有機玻璃加工制成，有機玻璃壁6需具備一定厚度(至少5mm)以保證具有一定抗壓強度，避免在冰蓋形成或發(fā)展過程中，觀測筒因筒內(nèi)空氣遇冷同時承受冰壓力而發(fā)生收縮變形甚至是破壞。觀測筒主體為空心柱狀結(jié)構(gòu)，分為上下兩部分空間，上部分空間較大，下部分空間較小。上部空間用透明頂蓋I封頂，形成一個封閉空間，同時便于觀察筒體內(nèi)部情況。在上部空間的一側(cè)有機玻璃壁6上，固定有量程為O?50cm的刻度尺5，用來量測冰蓋11厚