买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：自然资源部第三海洋研究所

摘要：本发明提供一种基于北斗和激光的简易潮位观测站及其验潮方法,所述简易潮位观测站由验潮端和控制接收端组成；所述验潮端为，在连接板上设有激光测距模块经串口线分别与北斗定位及短报文通讯模块、数据存储备份模块连接；北斗天线经天线连接线与北斗定位及短报文通讯模块相连接；设有滤波孔的验潮管与连接板相连接，两节验潮管之间设有连接管；浮球设于验潮管中，激光测距模块的激光束照射至浮球上并反射；过滤帽设于验潮管的底端；所述验潮站控制接收端为，北斗短报文通讯模块经串口线与装有潮位测量控制分析计算软件系统的计算机相连接，北斗天线经天线连接线与北斗短报文通讯模块相连接。本发明结构简易且方便移位安装；可以安全可靠的采集潮汐数据。

主权项：1.一种基于北斗和激光的简易潮位观测站，其特征是；它由验潮站验潮端和验潮站控制接收端组成；所述的验潮站验潮端为，在连接板上设有激光测距模块经串口线分别与北斗定位及短报文通讯模块、数据存储备份模块连接；北斗天线经天线连接线与北斗定位及短报文通讯模块相连接；在连接板上还设有可充电锂电池经电源线与太阳能电池板连接；在侧面设有滤波孔的验潮管与连接板相连接，两节验潮管之间设有连接管；连接管是为了实现验潮管的加长，能够实现对不同海域不同潮差的监测；浮球设于验潮管中，激光测距模块的激光束照射至浮球上并反射；过滤帽设于验潮管的底端；所述验潮站控制接收端为，北斗短报文通讯模块经串口线与装有潮位测量控制分析计算软件系统的计算机相连接，北斗天线经天线连接线与北斗短报文通讯模块相连接，北斗定位及短报文通讯模块和激光测距模块之间通过串口线相连接；北斗定位及短报文通讯模块是为了获取潮位站位置信息、时间信息和实现数据的无线传输，发射采集到的数据至控制接收端；其中北斗短报文通讯模块用来接收验潮站验潮端北斗定位及短报文通讯模块发射传输来的潮位站位置信息、时间信息以及采集到的潮位数据；装有潮位测量控制分析计算软件系统的计算机能够实现对软件系统的操作，对所采集到数据的下载保存，对数据存储器的清空操作。

全文数据：一种基于北斗和激光的简易潮位观测站及其验潮方法技术领域本发明涉及一种基于北斗和激光的简易潮位观测站及其验潮方法。背景技术沿岸的潮位变化情况能够直接关系到海洋与海岸的工程设计及前期调查、船舶的进出港口、海军的水雷布设深度、风暴潮汐预报、海涂围垦、潮汐发电、水深测量等各方面。潮位观测就是测量海面高度随时间的变化规律，其对确定平均海平面和深度基准面、海上作战指挥、风暴潮的预报、潮汐表的制作、海底电缆的敷设、地震预报、海岸工程建设等都具有非常重要的意义。目前常用的近岸验潮方法有水尺验潮、验潮井验潮、压力式验潮、超声波验潮，其中水尺验潮需要人工定时读取潮位，不能实现自动化记录处理，且受风浪及观测视距影响，观测的精度较低；验潮井验潮安装复杂，成本比较高，机动性较差，连通导管容易阻塞，对验潮环境要求非常高；压力式验潮会因长时间的工作，海里的泥沙回淤及海洋附着物腐蚀影响，容易造成验潮精度的下降，平时维护也较频繁，传感器还需要定期更换；超声波验潮在作业时，容易受到海上环境变化的影响，数据采集精度变化比较大，稳定性不够。因此，迫切需要开发一种设计合理、结构简易轻便、成本低廉、携带移位方便的且能安全使用的新型潮位观测站。发明内容本发明的目的，是要提供一种基于北斗和激光的简易潮位观测站及其验潮方法。其可以安全可靠的采集潮汐数据，并且不需要工作人员一直监守，能够实现自动采集记录，降低工作人员的工作强度，提高工作效率；其结构简易轻便，易携带，在使用过程中基本不需要进行维护，能给用户带来很大的便利，在实际生产应用中的意义重大。本发明是这样实现的，所述一种基于北斗和激光的简易潮位观测站，它由验潮站验潮端和验潮站控制接收端组成；所述的验潮站验潮端为，在连接板上设有激光测距模块经串口线分别与北斗定位及短报文通讯模块、数据存储备份模块连接；北斗天线经天线连接线与北斗定位及短报文通讯模块相连接；在连接板上还设有可充电锂电池经电源线与太阳能电池板连接；设有滤波孔的验潮管与连接板相连接，两节验潮管之间设有连接管；浮球设于验潮管中，激光测距模块的激光束照射至浮球上并反射；过滤帽设于验潮管的底端；所述验潮站控制接收端为，北斗短报文通讯模块经串口线与装有潮位测量控制分析计算软件系统的计算机相连接，北斗天线经天线连接线与北斗短报文通讯模块相连接。本发明所述连接板带有自动锁扣。本发明所述激光测距模块、北斗定位及短报文通讯模块及数据存储备份模块均设有防水保护罩。本发明所述验潮管上滤波孔的设计，孔径为验潮管直径的1100-1500。本发明所述一种基于北斗和激光的简易潮位观测站的验潮方法，具体实施步骤如下：1将潮位观测站安装于码头或护岸边，上端高于当地历年最高水位以上1.5m，保证设备不被海水浸泡以及太阳能电池板能够正常工作，下端置于水中且低于当地潮汐极低水位1.5m，确保观测到极值水位；2潮位观测站安装好后，量取验潮站验潮端验潮管与重力方向的夹角θ，当θ＝0°时，即垂直安装；测量潮位观测站顶端控制测量参考点至理论最低潮面的高程H1；3设备接通电源，激光测距模块初始化进入测量状态，验潮站验潮端的北斗定位及短报文通讯模块和控制接收端的北斗短报文通讯模块建立连接，北斗定位及短报文通讯模块获取潮位观测站位置和时间信息；4工作人员通过控制接收端计算机中的软件系统分别设置开始测量、结束测量时间以及测量频率，并设置将此信息通过验潮站控制接收端的北斗短报文通讯模块发射至验潮站验潮端，潮位观测站按照接收到的指令时间和频率工作；设备采集到的数据按行备份存储在数据存储备份模块中，同时还通过验潮站验潮端的北斗定位及短报文通讯模块实时传送接收到控制接收端进行存储记录和分析计算；5在验潮站控制接收端的软件系统中，结合北斗短报文通讯中获取的位置和时间信息及量取的验潮管与重力方向的夹角角度，通过计算形成最终含有位置、时间信息的潮位数据；潮位值H水的具体计算过程如下：H水＝H1–cosθ*D+R+L-R+Δd其中：H1是上述步骤2中测量获取的潮位观测站顶端控制测量参考点至理论最低潮面的高程；θ是验潮端验潮管与重力方向的夹角角度；D是控制测量参考点至激光模块激光头的距离；R是水面浮球的半径；L是激光测量模块测量得到的激光头至水面浮球的距离；Δd是浮球吃水深度。本发明的有益效果是，潮位观测站结构简易轻便，成本低廉，易携带且方便移位安装；其可以安全可靠的采集潮汐数据，并且不需要工作人员一直监守，能够实现自动采集记录，降低工作人员的工作强度，提高工作效率；在使用过程中能够满足不同海域潮差变化的要求，不受外界工作环境的影响，观测精度高，数据稳定性好，基本不需要进行维护，能给用户带来很大的便利。附图说明图1为本发明所述验潮站验潮端的分散示意图。图2为本发明所述验潮站控制接收端的示意图。图3为本发明所述单个潮位观测站架设示意图。图4为本发明所述多个潮位观测站整体布局示意图。图中：1.太阳能电池板，2.电源线，3.可充电锂电池，4.带有自动锁扣的连接板，5.北斗天线，6.天线连接线，7.数据存储备份模块，8.北斗定位及短报文通讯模块，9.串口线，10.激光测距模块，11.防水保护罩，12.验潮管，13.滤波孔，14.连接管，15.浮球，16.过滤帽，17.北斗天线，18.天线连接线，19.北斗短报文通讯模块，20.串口线，21.装有潮位测量控制分析计算软件系统的计算机，22.海岸，23.水面。具体实施方式本发明所述一种基于北斗和激光的简易潮位观测站，如图1－2所示，它由验潮站验潮端和验潮站控制接收端组成；所述的验潮站验潮端为，在带有自动锁扣的连接板4上设有激光测距模块10经串口线9分别与北斗定位及短报文通讯模块8、数据存储备份模块7连接；北斗天线5经天线连接线6与北斗定位及短报文通讯模块8相连接；在带有自动锁扣的连接板4上还设有可充电锂电池3经电源线2与太阳能电池板1连接；设有滤波孔13的验潮管12与带有自动锁扣的连接板4相连接，两节验潮管之间设有连接管14；浮球15设于验潮管12中，激光测距模块10的激光束照射至浮球15上并反射；过滤帽16设于验潮管12的底端；所述验潮站控制接收端为，北斗短报文通讯模块19经串口线20与装有潮位测量控制分析计算软件系统的计算机21相连接，北斗天线17经天线连接线18与北斗短报文通讯模块19相连接。本发明所述激光测距模块10、北斗定位及短报文通讯模块8及数据存储备份模块7均设有防水保护罩11。所述验潮管12上滤波孔13的设计，孔径为验潮管12直径的1100-1500。在验潮站验潮端，其中激光测距模块10用来实现对潮位的监测，采集相应的潮位数据；数据存储备份模块7与激光测距模块10通过串口线9连接，是为了对激光测距模块采集到的数据进行存储备份，防止北斗信号的不畅导致数据丢失；考虑到海水的腐蚀影响，加上防水保护罩11，能够起到保护激光测距模块10及数据存储备份模块7和北斗定位及短报文通讯模块8的作用；北斗定位及短报文通讯模块8和激光测距模块10之间通过串口线相连接；北斗定位及短报文通讯模块8是为了获取潮位站位置信息、时间信息和实现数据的无线传输，发射采集到的数据至控制接收端；装在顶端的太阳能电池板1能够不间断的给可充电锂电池3蓄能量，以便为潮位站供电，保证所有设备的正常运转。所述设置有滤波孔13的验潮管12连接在带有自动锁扣的连接板4上；连接管14是为了实现验潮管的加长，能够实现对不同海域不同潮差的监测；浮球15安置于验潮管12中，激光测距模块10的激光光束照射至浮球15上并反射，以实现验潮测量；过滤帽16安装于验潮管12的底端，是为了减少外界杂质进入验潮管12内，保护数据采集的效果，提高监测数据的精度。所述验潮站控制接收端包括北斗短报文通讯模块19、北斗天线17、天线连接线18、装有潮位测量控制分析计算软件系统的计算机21；其中北斗短报文通讯模块19用来接收验潮站验潮端北斗定位及短报文通讯模块8发射传输来的潮位站位置信息、时间信息以及采集到的潮位数据；装有潮位测量控制分析计算软件系统的计算机21能够实现对软件系统的操作，对所采集到数据的下载保存，对数据存储器的清空操作。图3中还标有海岸22、水面23。所述软件系统能够实现对验潮站验潮端激光测距模块10采集数据频率的控制，对验潮站验潮端的运行进行监测管理，能够以图形显示和短信发送至工作人员手机的形式来智能预警报错，其内容主要包括潮位信息异常超出或者低于预先设定的范围值、数据采集故障、数据通信故障、数据接收不完整等情形状况，系统具备实时存储采集的数据功能，还能其进行编辑处理、历史查询、对比分析、趋势分析。本发明所述一种基于北斗和激光的简易潮位观测站的验潮方法，如图3所示，具体实施步骤如下：1将潮位观测站安装于码头或护岸边，上端高于当地历年最高水位以上1.5m，保证设备不被海水浸泡以及太阳能电池板能够正常工作，下端置于水中且低于当地潮汐极低水位1.5m，确保观测到极值水位；2潮位观测站安装好后，量取验潮站验潮端验潮管与重力方向的夹角θ，当θ＝0°时，即垂直安装；测量潮位观测站顶端控制测量参考点至理论最低潮面的高程H1；3设备接通电源，激光测距模块初始化进入测量状态，验潮站验潮端的北斗定位及短报文通讯模块和控制接收端的北斗短报文通讯模块建立连接，北斗定位及短报文通讯模块获取潮位观测站位置和时间信息；4工作人员通过控制接收端计算机中的软件系统分别设置开始测量、结束测量时间以及测量频率，并设置将此信息通过验潮站控制接收端的北斗短报文通讯模块发射至验潮站验潮端，潮位观测站按照接收到的指令时间和频率工作；设备采集到的数据按行备份存储在数据存储备份模块中，同时还通过验潮站验潮端的北斗定位及短报文通讯模块实时传送接收到控制接收端进行存储记录和分析计算；5在验潮站控制接收端的软件系统中，结合北斗短报文通讯中获取的位置和时间信息及量取的验潮管与重力方向的夹角角度，通过计算形成最终含有位置、时间信息的潮位数据；潮位值H水的具体计算过程如下：H水＝H1–cosθ*D+R+L-R+Δd其中：H1是上述步骤2中测量获取的潮位观测站顶端控制测量参考点至理论最低潮面的高程；θ是验潮端验潮管与重力方向的夹角角度；D是控制测量参考点至激光模块激光头的距离；R是水面浮球的半径；L是激光测量模块测量得到的激光头至水面浮球的距离；Δd是浮球吃水深度。如图4所示，本发明所述潮位观测站及验潮方法的工作原理如下：本发明所述潮位观测站多个布设安装在任意的码头或护岸边，形成对测区海域潮位的全面监测；接通电源后，激光测距模块初始化进入测量状态，与北斗通讯之间建立连接；工作人员通过计算机端的软件设置相应的开始测量、结束测量时间和测量频率，并通过北斗通讯将此信息发送到验潮站验潮端，从而验潮端按照给定的指令进行潮位监测工作；各个潮位观测站同步定时监测采集的数据再通过北斗通讯发送至验潮站接收控制端进行存储分析计算。对于本发明，在具体实现上，需要说明的是验潮管上滤波孔的设计，参考经验原则，孔径大小可设计为验潮管直径的1100-1500，这样既可以有效滤波，又可以保证管内水位与管外海面的同步，保证所测水位为实际潮汐水位。综上所述，本发明提供的一种基于北斗和激光的简易潮位观测站及其验潮方法，其可以安全可靠的自动采集潮汐数据，不需要工作人员一直监守，提高了工作效率；因对验潮端的数据设置有备份存储并通过北斗通讯实时发送到接收控制端，所以不用担心造成数据的丢失；因有连接管，可以实现对不同潮差海域潮位的监测采集，不受外界工作环境变化的影响，观测精度高，数据稳定性好；基本不需要进行维护，能给用户带来很大的便利，在实际生产应用中的意义重大。以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种基于北斗和激光的简易潮位观测站，其特征是；它由验潮站验潮端和验潮站控制接收端组成；所述的验潮站验潮端为，在连接板上设有激光测距模块经串口线分别与北斗定位及短报文通讯模块、数据存储备份模块连接；北斗天线经天线连接线与北斗定位及短报文通讯模块相连接；在连接板上还设有可充电锂电池经电源线与太阳能电池板连接；设有滤波孔的验潮管与连接板相连接，两节验潮管之间设有连接管；浮球设于验潮管中，激光测距模块的激光束照射至浮球上并反射；过滤帽设于验潮管的底端；所述验潮站控制接收端为，北斗短报文通讯模块经串口线与装有潮位测量控制分析计算软件系统的计算机相连接，北斗天线经天线连接线与北斗短报文通讯模块相连接。2.根据权利要求1所述一种基于北斗和激光的简易潮位观测站，其特征是：所述连接板带有自动锁扣。3.根据权利要求1所述一种基于北斗和激光的简易潮位观测站，其特征是：所述激光测距模块、北斗定位及短报文通讯模块及数据存储备份模块均设有防水保护罩。4.根据权利要求1所述一种基于北斗和激光的简易潮位观测站，其特征是：验潮管上滤波孔的设计，孔径为验潮管直径的1100-1500。5.权利要求1或2或3或4所述的一种基于北斗和激光的简易潮位观测站的验潮方法，其特征是，具体实施步骤如下：1将潮位观测站安装于码头或护岸边，上端高于当地历年最高水位以上1.5m，保证设备不被海水浸泡以及太阳能电池板能够正常工作，下端置于水中且低于当地潮汐极低水位1.5m，确保观测到极值水位；2潮位观测站安装好后，量取验潮管与重力方向的夹角θ，当θ＝0°时，即垂直安装；测量潮位观测站顶端控制测量参考点至理论最低潮面的高程H1；3设备接通电源，激光测距模块初始化进入测量状态，验潮站验潮端的北斗定位及短报文通讯模块和验潮站控制接收端的北斗短报文通讯模块建立连接，北斗定位及短报文通讯模块获取潮位站位置和时间信息；4工作人员通过验潮站控制接收端计算机中的软件系统分别设置开始测量、结束测量时间以及测量频率，并设置将此信息通过验潮站控制接收端的北斗短报文通讯模块发射至验潮站验潮端，潮位观测站按照接收到的指令时间和频率工作；设备采集到的数据按行备份存储在数据存储备份模块中，同时还通过验潮站验潮端的北斗定位及短报文通讯模块实时传送接收到验潮站控制接收端进行存储记录和分析计算；5在验潮站控制接收端的软件系统中，结合北斗短报文通讯中获取的位置和时间信息及量取的验潮管与重力方向的夹角角度，通过计算形成最终含有位置、时间信息的潮位数据；潮位值H水的具体计算过程如下：H水＝H1–cosθ*D+R+L-R+Δd其中：H1是上述步骤2中测量获取的潮位观测站顶端控制测量参考点至理论最低潮面的高程；θ是验潮端验潮管与重力方向的夹角角度；D是控制测量参考点至激光模块激光头的距离；R是水面浮球的半径；L是激光测量模块测量得到的激光头至水面浮球的距离；Δd是浮球吃水深度。

百度查询： 自然资源部第三海洋研究所 一种基于北斗和激光的简易潮位观测站及其验潮方法