專利名稱：一種航道波浪觀測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新的航道波浪觀測系統(tǒng)。
背景技術：
波浪觀測雖然很早就被人們注意，但觀測儀器和方法都不很完善。近幾十年來，由于海洋開發(fā)和利用的迅猛發(fā)展，涉海部門對波浪觀測資料的需求日益增長，極大地促進了波浪觀測方法的研究工作。目前常用的測波方法有目測、光學式測波儀、加速度測波儀、壓力式測波儀、聲學式測波儀、機載激光測波、衛(wèi)星遙感測波等，每種方法都有其優(yōu)缺點。如加速度測波儀(通常是指測波浮標)，要求其隨波性很好，由于布放在海面，管理比較困難，易遭人為破壞，尤其是在航道上，會影響船只的正常航行，也極易被船只撞壞。壓力式測波儀由于布放在水下，安全性較好，測量期間要求儀器固定在某一位置，不可上下移動，這樣才能準確感應儀器上方水壓力的變化，通過反演計算得到波高、波周期；因為水層的濾波作用，使壓力數(shù)據(jù)的高頻段發(fā)生衰減，其衰減是波周期的強函數(shù)，隨深度的增加，波譜的高頻段的準確性降低，一般來說，儀器布放深度在15m以內(nèi)，測量效果較好，且離海面越近，效果越好，但是，離海面越近，其安全性及對船舶航行的影響也成為必須考慮的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種易管理、安全性高且布放方便的航道波浪觀測的新系統(tǒng)。
實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案如下系統(tǒng)包括由垂直加速度傳感器和二次積分電路構成的垂直移動軌跡測量模塊、壓力式波浪測量儀、中央處理器、標準RS232接口、數(shù)據(jù)存儲器、實時時鐘、移動通信模塊、LED顯示器和計算機終端，其中，中央處理器和垂直移動軌跡測量模塊安裝在一浮動載體上，壓力式波浪測量儀掛裝于所述的浮動載體的水下；垂直移動軌跡測量模塊的垂直加速度傳感器測量浮動載體的垂直運動加速度，其輸出信號輸入二次積分電路處理獲得浮動載體的垂直運動軌跡，二次積分電路的輸出數(shù)據(jù)送入中央處理器的A/D轉換口，壓力式波浪測量儀測量相應于浮動載體的波動壓力，形成相對于浮動載體的波面軌跡信號，其輸出數(shù)據(jù)通過標準RS232接口送入中央處理器的UAR1口，中央控制器將垂直運動軌跡測量模塊測量到的垂直運動軌跡和壓力式波浪測量儀測量到的波面軌跡進行合成，獲得波高和周期數(shù)據(jù)，通過接在中央處理器的UARTO口的標準RS232接口送到移動通信模塊進行調(diào)制發(fā)射和送到LED顯示器進行顯示，數(shù)據(jù)存儲器和實時時鐘連接到中央處理器上分別用以存儲觀測數(shù)據(jù)和提供觀測的標準時間；計算機終端由用戶端網(wǎng)絡接口接收從移動通信模塊發(fā)射的航道波浪觀測數(shù)據(jù)。
裝載本發(fā)明系統(tǒng)的浮動載體可為航標燈船或燈標。
作用本發(fā)明系統(tǒng)進行航道波浪的觀測按以下方法進行由安裝在燈船(或燈標)上的中央控制器控制垂直運動軌跡測量模塊和壓力式波浪測量儀器進行同步數(shù)據(jù)采集，垂直運動軌跡測量模塊中的加速度傳感器測量燈船(或燈標)垂直運動的加速度，通過二次積分電路求得燈船(或燈標)的垂直運動軌跡，安裝在燈船船舷(或燈標下)測量支架下方的壓力式波浪測量儀器測量相對于燈船(或燈標)的波面軌跡，中央控制器將垂直運動軌跡測量模塊測量到的垂直運動軌跡和壓力式波浪測量儀器測量到的相對于燈船(或燈標)的波面軌跡進行合成，從而求出波高和周期。
本發(fā)明的先進性在于采用加速度傳感器測量壓力式波浪測量儀器安裝載體的垂直運動軌跡，壓力式波浪測量儀器在水下布放就不要求固定在某一位置，而允許其隨安裝載體上下移動，這將大大地方便儀器的布放，放寬了儀器對測量環(huán)境的要求，并能提高測量精度。通常情況下，為保證航標燈的正常工作，燈船(或燈標)的錨系都非常粗大，以確保在惡劣海況下和遭到意外碰撞時仍能正常工作。由于錨系粗大，燈船(或燈標)的隨波性差，以燈船(或燈標)為安裝載體的水下壓力式波浪測量儀器才能測量到相對于燈船(或燈標)的波動壓力，將這個波動壓力換算成波高，然后與燈船(或燈標)的垂直運動軌跡進行合成，即可求出波高和周期。由于利用航道上已有的燈船(或燈標)安裝測量儀器，降低了測量波浪的成本，而且測量儀器的安全性也大為提高，很好地解決了在航道上測量波浪的難題。
本發(fā)明所采用的技術方案，因為中央控制器及垂直運動軌跡測量模塊安裝在燈船(或燈標)上、壓力式波浪測量儀器安裝在燈船船舷(或燈標下)測量支架下方，不影響過往船舶的航行，觀測系統(tǒng)更為安全。采用本發(fā)明方法的航道波浪觀測系統(tǒng)安全性高、易管理，觀測數(shù)據(jù)可送到移動通信調(diào)制解調(diào)模塊，移動通信調(diào)制解調(diào)模塊將數(shù)據(jù)調(diào)制并發(fā)射到公共無線通信網(wǎng)，數(shù)據(jù)通過公共無線通信網(wǎng)進入互聯(lián)網(wǎng)，由用戶端的網(wǎng)絡接口進入用戶的計算機終端，為海事部門的作業(yè)調(diào)度提供參考依據(jù)，觀測數(shù)據(jù)也可同時送到燈船(或燈標)上的LED顯示屏顯示，為過往船只提供現(xiàn)場實測波浪參數(shù)。


圖1為本發(fā)明的航道波浪觀測系統(tǒng)的電氣結構框圖。
圖2為本發(fā)明的航道波浪觀測系統(tǒng)的電路實例圖。
具體實施例方式
以下結合附圖1和附圖2的電路實例對本發(fā)明的實施方式作進一步的說明如附圖1所示，本實施方式建立了一個包括有垂直加速度傳感器(1)、二次積分電路(2)、壓力式波浪測量儀(3)、中央處理器(4)、標準RS232接口(5A、5B)、數(shù)據(jù)存儲器(6)、實時時鐘(7)、移動通信模塊(8)、現(xiàn)場顯示(LED)(9)、計算機終端(10)所組成的系統(tǒng)。電路實例如附圖2所示，垂直加速度傳感器(1)可采用ZFCJ固態(tài)加速度傳感器，其輸出信號送到二次積分電路(2)，R1、C6和IC4-1組成一次積分電路，R3、C8和IC4-2組成第二次積分電路，C7、C9是隔直電容，加速度信號經(jīng)過二次積分電路的積分，其輸出與燈船(或燈標)的垂直運動距離成正比，該輸出進入中央處理器(4)的A/D轉換輸入AIN0.0，二次積分電路(2)也可由片上系統(tǒng)的中央處理器中的數(shù)值積分程序代替。中央處理器可采用C8051F020片上系統(tǒng)(SOC)，壓力式波浪測量儀(3)可采用SZS3-1型壓力式波潮儀，安裝在燈船船舷測量支架下方，其觀測數(shù)據(jù)通過標準RS232接口(5A)轉換后送到中央處理器(4)的UAR1口，中央控制器將觀測到的燈船垂直運動軌跡和壓力式波浪測量儀器測量到的相對于燈船(或燈標)的波面軌跡進行合成，從而求出波高和周期。標準RS232接口(5A、5B)可采用MAX3243。實時時鐘(7)提供觀測的標準時間，可采用DS17887-3。觀測數(shù)據(jù)可存儲在數(shù)據(jù)存儲器(6)中，數(shù)據(jù)存儲器可采用KM29U128T。數(shù)據(jù)同時通過標準RS232接口(5B)送到現(xiàn)場顯示器(LED顯示屏)(9)進行顯示、送到移動通信模塊(8)進行調(diào)制發(fā)射到公共無線通信網(wǎng)，移動通信模塊可采用AT-100GPRS模塊，數(shù)據(jù)通過公共無線通信網(wǎng)進入互聯(lián)網(wǎng)，由用戶端的網(wǎng)絡接口進入用戶的計算機終端(10)。電源電路(11)為系統(tǒng)提供直流電源。
權利要求
1.一種航道波浪觀測系統(tǒng)，其特征在于包括由垂直加速度傳感器(1)和二次積分電路(2)構成的垂直移動軌跡測量模塊、壓力式波浪測量儀(3)、中央處理器(4)、標準RS232接口(5A、5B)、數(shù)據(jù)存儲器(6)、實時時鐘(7)、移動通信模塊(8)、LED顯示器(9)和計算機終端(10)，其中，中央處理器(4)和垂直移動軌跡測量模塊安裝在一浮動載體上，壓力式波浪測量儀(3)掛裝于所述的浮動載體的水下；垂直移動軌跡測量模塊的垂直加速度傳感器(1)測量浮動載體的垂直運動加速度，其輸出信號輸入二次積分電路(2)處理獲得浮動載體的垂直運動軌跡，二次積分電路(2)的輸出數(shù)據(jù)送入中央處理器(4)的A/D轉換口，壓力式波浪測量儀(3)測量相應于浮動載體的波動壓力，形成相對于浮動載體的波面軌跡信號，其輸出數(shù)據(jù)通過標準RS232接口(5A)送入中央處理器(4)的UAR1口，中央控制器(4)將垂直運動軌跡測量模塊測量到的垂直運動軌跡和壓力式波浪測量儀測量到的波面軌跡進行合成，獲得波高和周期數(shù)據(jù)，通過接在中央處理器的UARTO口的標準RS232接口(5B)送到移動通信模塊(8)進行調(diào)制發(fā)射和送到LED顯示器(9)進行顯示，數(shù)據(jù)存儲器(6)和實時時鐘(7)連接到中央處理器(4)上分別用以存儲觀測數(shù)據(jù)和提供觀測的標準時間；計算機終端(10)由用戶端網(wǎng)絡接口接收從移動通信模塊(8)發(fā)射的航道波浪觀測數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的航道波浪觀測系統(tǒng)，其特征在于所說的二次積分電路(2)可由安裝在中央處理器(4)上的數(shù)值積分程序代替。
3.根據(jù)權利要求1所說的航道波浪觀測系統(tǒng)，其特征在于所說的壓力式波浪測量儀(3)采用壓力式波潮儀或壓力式測波儀。
4.根據(jù)權利要求1所說的航道波浪觀測系統(tǒng)，其特征在于所說的浮動載體為燈船或燈標。
全文摘要
本發(fā)明提供一種航道波浪觀測系統(tǒng)，系統(tǒng)包括由垂直加速度傳感器和二次積分電路構成的垂直移動軌跡測量模塊、壓力式波浪測量儀、中央處理器、標準RS232接口、數(shù)據(jù)存儲器、實時時鐘、移動通信模塊、LED顯示器和計算機終端，其中，中央處理器和垂直移動軌跡測量模塊安裝在一浮動載體上，壓力式波浪測量儀掛裝于所述的浮動載體的水下。垂直運動軌跡測量模塊中的加速度傳感器測量浮動載體的垂直運動的加速度，通過二次積分電路求得燈船的垂直運動軌跡，壓力式波浪測量儀器測量相對于浮動載體的波面軌跡，中央控制器將垂直運動軌跡測量模塊測量到的垂直運動軌跡和壓力式波浪測量儀器測量到的波面軌跡進行合成，從而求出波高和周期。
文檔編號G01C13/00GK1687705SQ200510034770
公開日2005年10月26日 申請日期2005年5月25日 優(yōu)先權日2005年5月25日
發(fā)明者龍小敏, 王盛安, 蔡樹群, 張經(jīng)漢 申請人:中國科學院南海海洋研究所