黃河河道冰情定點連續(xù)自動測報系統(tǒng)的設(shè)計與研究.pdf

1、本論文是在國家自然科學基金項目“冰層厚度傳感器及其檢測方法的研究”(項目編號：60672028)和水利部黃河水利委員會黃河水利水電科學研究院委托開發(fā)項目“黃河冰情與冰凌自動監(jiān)測系統(tǒng)”資助下完成的一項應(yīng)用技術(shù)研究。根據(jù)黃河流域河道現(xiàn)場特點和冰凌災(zāi)害自動測報的實際需求，本文設(shè)計了一種適用于黃河流域河道冰層厚度、冰層內(nèi)部溫度梯度與冰下水流流速等參數(shù)定點連續(xù)自動檢測的冰情自動測報系統(tǒng)。
　　 在對目前國內(nèi)外冰層厚度測量技術(shù)方法進行調(diào)研分

2、析的基礎(chǔ)上，圍繞黃河河道冰情測報系統(tǒng)所要達到的功能任務(wù)和預(yù)定的設(shè)計目標，本文選擇了“基于空氣、冰與水的電阻特性及溫度特性差異進行冰層厚度檢測”作為冰層厚度-冰溫傳感器的檢測機理。為此，作者在實驗室進行了大量的冰層厚度檢測機理實驗，還利用老式的冰層厚度傳感器在汾河河道進行現(xiàn)場工程應(yīng)用試驗。對試驗獲得的數(shù)據(jù)進行分析研究，驗證了基于空氣、冰與水的電阻特性和溫度特性差異進行冰層厚度檢測的原理完全可以滿足黃河河道冰情數(shù)據(jù)定點連續(xù)自動采集的任務(wù)需求

3、。
　　 在此基礎(chǔ)上，論文作者與項目組成員合作將冰層溫度梯度檢測技術(shù)與冰層厚度檢測技術(shù)融為一體，研制成功了針對黃河河道冰情測報的冰層厚度-冰溫傳感器，并編寫了新的冰情數(shù)據(jù)處理算法；與老式的冰層厚度傳感器相比，新研制的冰層厚度-冰溫傳感器具有新的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)處理的算法，能夠?qū)Ρ鶎雍穸?、水位值、冰層?nèi)部的溫度梯度進行準確測量。針對黃河冰情測報對冰下水流速測量的需求，論文作者設(shè)計了一種可用于黃河河道冰下水流速測量的基于霍爾效應(yīng)的流

4、速傳感器，重點進行了流速傳感器的結(jié)構(gòu)和硬件電路的設(shè)計。以新研制的冰層厚度-冰溫傳感器和流速傳感器為基礎(chǔ)，論文作者與項目組成員合作，研制了與其配套的低功耗冰情測報儀和冰情數(shù)據(jù)遠程收發(fā)模塊，完成了黃河河道冰情自動測報系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)。
　　 根據(jù)科技開發(fā)項目“黃河冰情與冰凌自動監(jiān)測系統(tǒng)”的試驗?zāi)繕?，項目組在內(nèi)蒙托克托縣黃河頭道拐水文站的河道使用新研制的黃河河道冰情定點連續(xù)自動測報系統(tǒng)進行了實際工程應(yīng)用試驗，實現(xiàn)了預(yù)定的項目研制任務(wù)，采