(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221048437 7.3 (22)申请日 2022.05.06 (71)申请人 自然资源部第一海 洋研究所 地址 266000 山东省青岛市崂山区仙霞岭 路6号 (72)发明人 夏长水　 (74)专利代理 机构 青岛海知誉知识产权代理事 务所(普通 合伙) 37290 专利代理师 唐修豪 (51)Int.Cl. G01W 1/10(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作 方法 (57)摘要 本发明公开了一种海湾纳潮量预报与监测 装置及其工作方法， 所述的监测与预报装置包括 基站A、 基站B和监测点， 基站A与基站B分布在海 湾入口的两侧海角连线的最短路径处， 所述监测 点与基站A和基站B均无线 通信连接。 本发明可以 实时获取选取断面处垂直断面向和平行断面向 海水流速 数据值， 并通过通信模块以无线电波通 信方式将数据信息发送至任意基站处， 提高了数 据传输的时效性， 实现海湾纳潮量的实时监测， 并通过驱动器带动监测模块进行角度纠正， 使垂 直向测速传感器和水平向测速传感器测得的水 流数据均为与选取端面垂直和平行的水流流速， 可以提高数据的准确度， 从而减小计算的误差 值， 提高纳潮量计算的精确度。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 114814990 A 2022.07.29 CN 114814990 A 1.一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作方法， 所述的监测与 预报装置包括基站A、 基站B和监测点， 其特征在于： 基站A与基站B分布在海湾入口的两侧海角连线的最短路径 处， 所述监测点与基站A和 基站B均无线通信连接， 且监测点均匀分布在基站A与基站B的连 线路径上， 所述监测点包括浮体、 供电模块、 通信模块、 连接模块、 监测模块、 锚链和锚头， 用 于获取基站A与基站B的连线断面上垂 直和平行向的流速值， 所述供电模块和通信模块均安 装于浮体内部， 所述连接模块安装于浮体下端， 所述连接模块通过万向传动轴与监测模块 连接， 所述监测模块与锚链转动连接， 且监测模块在锚链和锚头的重力作用下完全浸入水 中， 所述连接模块包括防水罩、 微控制器、 倾角传感器、 驱动器和转角传感器， 所述 驱动器安 装于防水罩的中部， 且驱动器的动力输出端与万向传动轴的输入端连接， 所述微控制器、 倾 角传感器和转角传感器均安装于防水罩的内部， 所述监测模块包括外筒体、 调节器、 垂 直向 测速传感器和水平向测速传感器， 所述外筒体上端与万向传动轴的输出端连接， 下端通过 万向节与锚链连接， 所述垂 直向测速传感器和水平向测速传感器均通过调节器与外筒体连 接。 2.根据权利要求1所述的一种 海湾纳潮量预报与监测装置， 其特征在于： 所述供电模块 为太阳能发电板及其附件。 3.根据权利要求1所述的一种 海湾纳潮量预报与监测装置， 其特征在于： 所述通信模块 通过无线电波与基站 A和基站B实现通信。 4.根据权利要求1所述的一种 海湾纳潮量预报与监测装置， 其特征在于： 所述外筒体呈 圆柱状设置， 且外筒体外端面均匀 开设有不少 于五组呈垂直分布的贯穿通孔， 所述调节器 呈圆环状安装于 外筒体的通 孔内部， 且与外筒体转动连接 。 5.根据权利要求1所述的一种 海湾纳潮量预报与监测装置， 其特征在于： 所述垂直向测 速传感器和水平向测速传感器均具有流线 型倒圆锥体状的壳体， 且测速传感器安装于壳体 的中轴线处。 6.根据权利要求1所述的一种 海湾纳潮量预报与监测装置， 其特征在于： 所述监测点监 测断面区域的垂直断面向宽度介于 0.5‑10m， 平行断面向宽度介于10 ‑2000m。 7.根据权利要求1 ‑6任意一项所述的一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作方法， 其特征在于： 该装置的使用步骤如下： 步骤一， 选取海湾入口的两侧海角连线的最短路径所在竖直平面为水通量计算断面， 水通量计算断面上均匀设置多组监测点， 并通过监测点 获取垂线 上不同深度在某一时间的 垂直断面向和平行断面向的海水流速值； 步骤二， 通过通信模块将获取的海水流速值发送至基站A或者基站B处， 基站将获取的 海水流速值带入计算公式： ； 计算得出一个涨潮或落潮周期内通过断面的 水通量。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114814990 A 2一种海湾纳潮量预报与监测装 置及其工作方 法 技术领域 [0001]本发明涉及水文地质监测技术领域， 特别涉及一种海湾纳潮量预报与监测装置及 其工作方法。 背景技术 [0002]海湾的纳潮量是指一个海湾可以接纳的潮水的体积， 这是表征半封闭海湾生命力 的重要指标， 其大小的变化直接影响到海湾的潮流特性， 从而影响海湾冲淤能力、 海湾与外 海的水交换强度以及污染物的迁移扩散， 从而制约着海湾的自净能力和环境容量， 对于维 护海湾良好的生态 环境至关重要， 还有可能破坏水动力条件与海 湾形态之间的动态 平衡。 [0003]海湾纳潮量的定义为海湾高潮水量与低潮水量之差， 纳潮量的数值主要取决于海湾 高、 低潮时潮位的变化和海域面积的变化。 纳潮量的计算， 通常采用以下公式 式中， W为纳潮量； S1、 S2分别 为平均高、 低潮潮位的水域面积； h1、 h2分别为S1、 S2所对应的 潮高。 李希彬等在 《东海大堤对湛江湾 水动力环 境影响的研究》 中提出一种通过断面的通量 来计算纳潮量的方法， 其计算公式为： ； 其中 ； ， 其中 n为断面上的监测点数， u、 v分别为某一监测点某一时间的垂 直断面向和平行断面向海水流 速， h为对应时间和监测点处水深,lu、 lv分别为监测点的垂直断面向和平行断面 向宽度， Qu 和Qv分别是单位时间内通过断面的垂直 断面向和平行断面 向水通量， t1和t2分别是涨潮或 落潮开始和结束时的时间， 得到Q即为即为 一个涨潮或落潮周期内通过断面的水通 量。 [0004]在采用断面的通量来计算纳潮量的方法需要建立足够数量的观测点以获取相邻 海角间最短断面的水流流速， 从而计算断面的水通量。 但实际实施过程中， 由于海底流场的 复杂性， 承载监测设备 的浮体处于不规则摆动状态， 这导致难以精确获取垂直断面向和平 行断面向的精确流速， 使得计算的纳潮量与实际值偏差较大。 为此， 我们提出一种海湾纳潮 量预报与监测装置及其工作方法。 发明内容 [0005]本发明的主要目的在于提供一种海湾纳潮量预报与监测装置及 其工作方法， 可以 有效解决背景技 术中的问题。 [0006]为实现上述目的， 本发明采取的技 术方案为： 一种海湾纳潮量预报与监测装置及其工作方法， 所述的监测与预报装置包括基站 A、 基站B和监测点， 基站A与基站B分布在 海湾入口的两侧海角连线的最短路径处， 所述监测 点与基站 A和基站B均无线通信连接， 且监测点均匀分布在基站 A与基站B的连线路径上。 [0007]所述监测点包括浮体、 供电模块、 通信模块、 连接模块、 监测模块、 锚链和锚头， 用 于获取基站A与基站B的连线断面上垂 直和平行向的流速值， 所述供电模块和通信模块均安 装于浮体内部， 所述连接模块安装于浮体下端， 所述连接模块通过万向传动轴与监测模块说　明　书 1/6 页 3 CN 114814990 A 3