一種大水深河床泥沙運動觀測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大水深河床泥沙運動觀測系統(tǒng)，包括：攝像頭、光源、圖像處理系統(tǒng)、超聲波流速儀、測量架；攝像頭和光源配合捕捉粗顆粒卵石的運動和河床細顆粒泥沙的起懸運動，圖像處理系統(tǒng)，接收攝像頭和光源的信號，用于對信號進行處理、分析，超聲波流速儀與攝像頭和光源配合，用于測量不同泥沙運動狀態(tài)下的流速，測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)明有效的觀測大水深河床泥沙運動系統(tǒng)，有效觀測了大水深條件下，粗顆粒卵石的運動規(guī)律，河床細顆粒泥沙的起懸運動，河床組成成分，為大水深下河床泥沙運動機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，提高了觀測效果。
【專利說明】一種大水深河床泥沙運動觀測系統(tǒng)
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于泥沙研究【技術(shù)領域】，尤其涉及一種大水深河床泥沙運動觀測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]河流航道的整治以及航運條件的的改善極大的依賴于對水沙運動機理的掌握。
[0003]關于卵石推移質(zhì)和細顆粒泥沙的運動規(guī)律，國內(nèi)外學者已進行了大量研究，但由于原型觀測資料有限和測量手段的限制，仍有不少問題需進一步研究。
[0004]研究卵石推移質(zhì)運動，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，也是研究的基礎資料，而目前在某些理論和工程計算中，往往因?qū)@些基礎資料觀測不多而造成應用上的缺陷.部分原型觀測資料表明: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于計算卵石的起動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)變化較為復雜，到目前還沒有被充分地認識，從表觀現(xiàn)象看，卵石沙波的波長在IOOm的量級，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)的異同仍需進一步原型觀測資料來分析。
[0006]在懸移泥沙的輸移計算中，無論是通過求解積分非守恒型懸沙擴散方程得到懸移泥沙含沙量；亦或是通過求解床演變方程，得到河床變形量.我們都可以看出其中最為關鍵的問題是:如何來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，盡管許多學者給出了很多的經(jīng)驗公式，但是與實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，進而對細顆粒泥沙的起懸規(guī)律認識不夠。
[0007]上述情況在大水深條件，更是缺乏系統(tǒng)的觀測，使人們對于河流航道的整治以及航運條件的的改善方面很難取得突破進展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明實施例的目的在于提供一種大水深河床泥沙運動觀測系統(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，使人們對于河流航道的整治以及航運條件的的改善方面很難取得突破進展的問題。
[0009]本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種大水深河床泥沙運動觀測系統(tǒng)，所述大水深河床泥沙運動觀測系統(tǒng)包括:攝像頭、光源、圖像處理系統(tǒng)、超聲波流速儀、測量架；
[0010]所述攝像頭和光源配合捕捉粗顆粒卵石的運動和河床細顆粒泥沙的起懸運動，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，用于對信號進行處理、分析，所述超聲波流速儀與所述攝像頭和光源配合，用于測量不同泥沙運動狀態(tài)下的流速，所述測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]進一步、所述攝像頭和光源通過防水數(shù)據(jù)線連接圖像處理系統(tǒng)。
[0012]進一步、所述攝像頭采用高強度的防撞外殼和高強度、高透明度的玻璃罩，通過圖像處理系統(tǒng)可控制其旋轉(zhuǎn)。[0013]進一步、所述光源采用了多個光源安裝在攝像頭周圍。
[0014]進一步、所述超聲波流速儀具有無線和防水功能，安裝位置與攝像頭平行，在水下測量對應泥沙運動的流速。
[0015]進一步、所述測量架通過自重保持穩(wěn)定，下方設置抓手抓靠河床，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動觀測系統(tǒng)，有效的觀測大水深河床泥沙運動的系統(tǒng)，有效的觀測了大水深條件下，粗顆粒卵石的運動規(guī)律，河床細顆粒泥沙的起懸運動，河床組成成分等，為大水深下河床泥沙運動機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，同時為大水深河流的航道整治提供重要的參考，在保證設備正常運行的同時，使觀測效果達到最佳，在使用中可以得到廣泛的推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實施例提供的大水深河床泥沙運動觀測系統(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、測量架
【具體實施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實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動觀測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。為了便于說明，僅僅不出了與本發(fā)明相關的部分。
[0021]本發(fā)明的大水深河床泥沙運動觀測系統(tǒng),該大水深河床泥沙運動觀測系統(tǒng)包括:攝像頭、光源、圖像處理系統(tǒng)、超聲波流速儀、測量架；
[0022]攝像頭和光源配合捕捉粗顆粒卵石的運動和河床細顆粒泥沙的起懸運動，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，用于對信號進行處理、分析，所述超聲波流速儀與所述攝像頭和光源配合，用于測量不同泥沙運動狀態(tài)下的流速，所述測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)明實施例的一優(yōu)化方案，攝像頭和光源通過防水數(shù)據(jù)線連接圖像處理系統(tǒng)。
[0024]作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，攝像頭采用高強度的防撞外殼和高強度、高透明度的玻璃罩，通過圖像處理系統(tǒng)控制攝像頭旋轉(zhuǎn)。
[0025]作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，光源采用了多個光源安裝在攝像頭周圍。
[0026]作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，無線防水超聲波流速儀安裝位置與攝像頭平行，測量對應泥沙運動的流速。
[0027]作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，測量架通過自重保持穩(wěn)定，下方設置抓手抓靠河床，控制所述攝像頭、光源和超聲波流速儀的升降。
[0028]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應用原理作進一步描述。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明實施例的大水深河床泥沙運動觀測系統(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、測量架5 ；由攝像頭I和光源2配合捕捉粗顆粒卵石的運動和河床細顆粒泥沙的起懸運動，通過數(shù)據(jù)線將與水上圖像處理系統(tǒng)3相連；
[0030]攝像頭I采用了高強度的防撞外殼和高強度、高透明度的玻璃罩，光源2采用了 4個光源，數(shù)據(jù)連接線為150m。超聲波流速儀4具有無線防水功能；測量架5采用I立方米的方形，自重200斤。
[0031]本發(fā)明的具體實施例為:
[0032]本發(fā)明通過水下光源2和攝像頭I捕捉粗顆粒卵石的運動和河床細顆粒泥沙的起懸運動，考慮到大水深條件下水流條件復雜，流速變化大等因素，對攝像頭I采用了高強度的防撞外殼和高強度、高透明度的玻璃罩，在保證設備正常運行的同時，使觀測效果達到最佳，數(shù)據(jù)線將觀測結(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動圖像，分析得到運動規(guī)律。超聲波流速儀4無線防水，與攝像頭平行，測量數(shù)據(jù)記錄在內(nèi)存中，測量完畢后取出，通過與圖像的時間校訂得到對應泥沙運動的流速。
[0033]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，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、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種大水深河床泥沙運動觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述大水深河床泥沙運動觀測系統(tǒng)包括:攝像頭、光源、圖像處理系統(tǒng)、超聲波流速儀、測量架； 所述攝像頭和光源配合捕捉粗顆粒卵石的運動和河床細顆粒泥沙的起懸運動，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，用于對信號進行處理、分析，所述超聲波流速儀與所述攝像頭和光源配合，用于測量不同泥沙運動狀態(tài)下的流速，所述測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動觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像頭和光源通過防水數(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動觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像頭采用高強度的防撞外殼和高強度、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動觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述光源采用了多個光源圍繞在攝像頭周圍，以便攝像頭旋轉(zhuǎn)時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動觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像處理系統(tǒng)，可控制攝像頭旋轉(zhuǎn)，拍攝泥沙運動錄像，錄像中內(nèi)置時間記錄。
6.如權(quán)利要求1所述的大水深河床泥沙運動觀測系統(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)置時間記錄，通過與圖像處理系統(tǒng)的時間校對來測量對應泥沙運動的流速。
7.如權(quán)利要求1所述的大水深河床泥沙運動觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述測量架通過自重保持大水深條件下的穩(wěn)定，測量架下方設置抓手以抓靠河床，所述光源、攝像頭和超聲波流速儀固定于測量架上進行升降，圖像處理系統(tǒng)在水面外攝像。
【文檔編號】G01P5/24GK103669279SQ201310642871
【公開日】2014年3月26日 申請日期: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, 肖毅, 王潔, 鄧懿 申請人:重慶交通大學