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一種大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)，包括：攝像頭、光源、圖像處理系統(tǒng)、超聲波流速儀、測(cè)量架；攝像頭和光源配合捕捉粗顆粒卵石的運(yùn)動(dòng)和河床細(xì)顆粒泥沙的起懸運(yùn)動(dòng)，圖像處理系統(tǒng)，接收攝像頭和光源的信號(hào)，用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理、分析，超聲波流速儀與攝像頭和光源配合，用于測(cè)量不同泥沙運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的流速，測(cè)量架與所有儀器配合，用于大水深條件下儀器的升降。本發(fā)明有效的觀測(cè)大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，有效觀測(cè)了大水深條件下，粗顆粒卵石的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，河床細(xì)顆粒泥沙的起懸運(yùn)動(dòng)，河床組成成分，為大水深下河床泥沙運(yùn)動(dòng)機(jī)理的研究提供支撐數(shù)據(jù)，為河床演變分析提供必要保證，為大水深河流的航道整治提供重要的參考，提高了觀測(cè)效果。
【專利說(shuō)明】一種大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于泥沙研究【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]河流航道的整治以及航運(yùn)條件的的改善極大的依賴于對(duì)水沙運(yùn)動(dòng)機(jī)理的掌握。
[0003]關(guān)于卵石推移質(zhì)和細(xì)顆粒泥沙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已進(jìn)行了大量研究，但由于原型觀測(cè)資料有限和測(cè)量手段的限制，仍有不少問(wèn)題需進(jìn)一步研究。
[0004]研究卵石推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)，除考慮水文因素以外，卵石河床本身的構(gòu)成、卵石的粒徑和比重等物理因素，也是研究的基礎(chǔ)資料，而目前在某些理論和工程計(jì)算中，往往因?qū)@些基礎(chǔ)資料觀測(cè)不多而造成應(yīng)用上的缺陷.部分原型觀測(cè)資料表明:卵石河床的河床質(zhì)和推移質(zhì)不僅在粒徑上有很大差異而且比重也不同，掌握了兩者的粒徑和比重的差異對(duì)于計(jì)算卵石的起動(dòng)流速和斷面輸沙率以及分析河床演變，都可較為切合天然實(shí)際。
[0005]在河床床面形態(tài)的研究中，卵石沙波形態(tài)變化較為復(fù)雜，到目前還沒(méi)有被充分地認(rèn)識(shí)，從表觀現(xiàn)象看，卵石沙波的波長(zhǎng)在IOOm的量級(jí)，波高l-3m，灘面由大于80mm的粗卵石組成，有一定的二維特征，其與傳統(tǒng)的沙壟形態(tài)的異同仍需進(jìn)一步原型觀測(cè)資料來(lái)分析。
[0006]在懸移泥沙的輸移計(jì)算中，無(wú)論是通過(guò)求解積分非守恒型懸沙擴(kuò)散方程得到懸移泥沙含沙量；亦或是通過(guò)求解床演變方程，得到河床變形量.我們都可以看出其中最為關(guān)鍵的問(wèn)題是:如何來(lái)描述懸沙在其底部邊界所發(fā)生的質(zhì)量交換現(xiàn)象，即如何確定懸沙的起懸與沉降量，盡管許多學(xué)者給出了很多的經(jīng)驗(yàn)公式，但是與實(shí)際情況均有一定的出入，這很大一部分原因是由于缺乏原型泥沙起懸資料，進(jìn)而對(duì)細(xì)顆粒泥沙的起懸規(guī)律認(rèn)識(shí)不夠。
[0007]上述情況在大水深條件，更是缺乏系統(tǒng)的觀測(cè)，使人們對(duì)于河流航道的整治以及航運(yùn)條件的的改善方面很難取得突破進(jìn)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)在大水深條件存在的缺乏系統(tǒng)的觀測(cè)，使人們對(duì)于河流航道的整治以及航運(yùn)條件的的改善方面很難取得突破進(jìn)展的問(wèn)題。
[0009]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)，所述大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)包括:攝像頭、光源、圖像處理系統(tǒng)、超聲波流速儀、測(cè)量架；
[0010]所述攝像頭和光源配合捕捉粗顆粒卵石的運(yùn)動(dòng)和河床細(xì)顆粒泥沙的起懸運(yùn)動(dòng)，所述圖像處理系統(tǒng)，與所述攝像頭和光源連接，接收所述攝像頭和光源的信號(hào)，用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理、分析，所述超聲波流速儀與所述攝像頭和光源配合，用于測(cè)量不同泥沙運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的流速，所述測(cè)量架與所述所有儀器配合，用于大水深條件下儀器的升降。
[0011]進(jìn)一步、所述攝像頭和光源通過(guò)防水?dāng)?shù)據(jù)線連接圖像處理系統(tǒng)。
[0012]進(jìn)一步、所述攝像頭采用高強(qiáng)度的防撞外殼和高強(qiáng)度、高透明度的玻璃罩，通過(guò)圖像處理系統(tǒng)可控制其旋轉(zhuǎn)。[0013]進(jìn)一步、所述光源采用了多個(gè)光源安裝在攝像頭周?chē)?br> [0014]進(jìn)一步、所述超聲波流速儀具有無(wú)線和防水功能，安裝位置與攝像頭平行，在水下測(cè)量對(duì)應(yīng)泥沙運(yùn)動(dòng)的流速。
[0015]進(jìn)一步、所述測(cè)量架通過(guò)自重保持穩(wěn)定，下方設(shè)置抓手抓靠河床，控制所述攝像頭、光源和超聲波流速儀的升降。
[0016]本發(fā)明的大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)，有效的觀測(cè)大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)，有效的觀測(cè)了大水深條件下，粗顆粒卵石的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，河床細(xì)顆粒泥沙的起懸運(yùn)動(dòng)，河床組成成分等，為大水深下河床泥沙運(yùn)動(dòng)機(jī)理的研究提供支撐數(shù)據(jù)，為河床演變分析提供必要保證，同時(shí)為大水深河流的航道整治提供重要的參考，在保證設(shè)備正常運(yùn)行的同時(shí)，使觀測(cè)效果達(dá)到最佳，在使用中可以得到廣泛的推廣。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1、攝像頭；2、光源；3、圖像處理系統(tǒng)；4、超聲波流速儀；5、測(cè)量架
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]圖1示出了本發(fā)明提供的大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。為了便于說(shuō)明，僅僅不出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。
[0021]本發(fā)明的大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng),該大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)包括:攝像頭、光源、圖像處理系統(tǒng)、超聲波流速儀、測(cè)量架；
[0022]攝像頭和光源配合捕捉粗顆粒卵石的運(yùn)動(dòng)和河床細(xì)顆粒泥沙的起懸運(yùn)動(dòng)，圖像處理系統(tǒng)，與攝像頭和光源連接，接收攝像頭和光源的信號(hào)，用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理、分析，所述超聲波流速儀與所述攝像頭和光源配合，用于測(cè)量不同泥沙運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的流速，所述測(cè)量架與所述所有儀器配合，用于大水深條件下儀器的升降。
[0023]作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，攝像頭和光源通過(guò)防水?dāng)?shù)據(jù)線連接圖像處理系統(tǒng)。
[0024]作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，攝像頭采用高強(qiáng)度的防撞外殼和高強(qiáng)度、高透明度的玻璃罩，通過(guò)圖像處理系統(tǒng)控制攝像頭旋轉(zhuǎn)。
[0025]作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，光源采用了多個(gè)光源安裝在攝像頭周?chē)?br> [0026]作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，無(wú)線防水超聲波流速儀安裝位置與攝像頭平行，測(cè)量對(duì)應(yīng)泥沙運(yùn)動(dòng)的流速。
[0027]作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，測(cè)量架通過(guò)自重保持穩(wěn)定，下方設(shè)置抓手抓靠河床，控制所述攝像頭、光源和超聲波流速儀的升降。
[0028]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)包括:攝像頭1、光源
2、圖像處理系統(tǒng)3、超聲波流速儀4、測(cè)量架5 ；由攝像頭I和光源2配合捕捉粗顆粒卵石的運(yùn)動(dòng)和河床細(xì)顆粒泥沙的起懸運(yùn)動(dòng)，通過(guò)數(shù)據(jù)線將與水上圖像處理系統(tǒng)3相連；
[0030]攝像頭I采用了高強(qiáng)度的防撞外殼和高強(qiáng)度、高透明度的玻璃罩，光源2采用了 4個(gè)光源，數(shù)據(jù)連接線為150m。超聲波流速儀4具有無(wú)線防水功能；測(cè)量架5采用I立方米的方形，自重200斤。
[0031]本發(fā)明的具體實(shí)施例為:
[0032]本發(fā)明通過(guò)水下光源2和攝像頭I捕捉粗顆粒卵石的運(yùn)動(dòng)和河床細(xì)顆粒泥沙的起懸運(yùn)動(dòng)，考慮到大水深條件下水流條件復(fù)雜，流速變化大等因素，對(duì)攝像頭I采用了高強(qiáng)度的防撞外殼和高強(qiáng)度、高透明度的玻璃罩，在保證設(shè)備正常運(yùn)行的同時(shí)，使觀測(cè)效果達(dá)到最佳，數(shù)據(jù)線將觀測(cè)結(jié)果傳遞到水上圖像處理系統(tǒng)3，經(jīng)處理后得到水下的運(yùn)動(dòng)圖像，分析得到運(yùn)動(dòng)規(guī)律。超聲波流速儀4無(wú)線防水，與攝像頭平行，測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在內(nèi)存中，測(cè)量完畢后取出，通過(guò)與圖像的時(shí)間校訂得到對(duì)應(yīng)泥沙運(yùn)動(dòng)的流速。
[0033]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)包括:攝像頭、光源、圖像處理系統(tǒng)、超聲波流速儀、測(cè)量架； 所述攝像頭和光源配合捕捉粗顆粒卵石的運(yùn)動(dòng)和河床細(xì)顆粒泥沙的起懸運(yùn)動(dòng)，所述圖像處理系統(tǒng)，與所述攝像頭和光源連接，接收所述攝像頭和光源的信號(hào)，用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理、分析，所述超聲波流速儀與所述攝像頭和光源配合，用于測(cè)量不同泥沙運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的流速，所述測(cè)量架與所述所有儀器配合，用于大水深條件下儀器的升降。
2.如權(quán)利要求1所述的大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像頭和光源通過(guò)防水?dāng)?shù)據(jù)線連接圖像處理系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1所述的大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像頭采用高強(qiáng)度的防撞外殼和高強(qiáng)度、高透明度的玻璃罩，攝像頭可旋轉(zhuǎn)以便在大水深條件下儀器發(fā)生傾斜時(shí)調(diào)整最佳攝像角度。
4.如權(quán)利要求1所述的大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光源采用了多個(gè)光源圍繞在攝像頭周?chē)?，以便攝像頭旋轉(zhuǎn)時(shí)可提供多角度的光源。
5.如權(quán)利要求1所述的大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像處理系統(tǒng)，可控制攝像頭旋轉(zhuǎn)，拍攝泥沙運(yùn)動(dòng)錄像，錄像中內(nèi)置時(shí)間記錄。
6.如權(quán)利要求1所述的大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲波流速儀安裝位置與攝像頭平行，內(nèi)置時(shí)間記錄，通過(guò)與圖像處理系統(tǒng)的時(shí)間校對(duì)來(lái)測(cè)量對(duì)應(yīng)泥沙運(yùn)動(dòng)的流速。
7.如權(quán)利要求1所述的大水深河床泥沙運(yùn)動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)量架通過(guò)自重保持大水深條件下的穩(wěn)定，測(cè)量架下方設(shè)置抓手以抓靠河床，所述光源、攝像頭和超聲波流速儀固定于測(cè)量架上進(jìn)行升降，圖像處理系統(tǒng)在水面外攝像。
【文檔編號(hào)】G01P5/24GK103669279SQ201310642871
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】楊勝發(fā), 李文杰, 胡江, 付旭輝, 陳陽(yáng), 肖毅, 王潔, 鄧懿 申請(qǐng)人:重慶交通大學(xué)