本实用新型属于地质灾害模拟实验领域，尤其涉及一种追踪波浪表面形态的模型试验系统。
背景技术：
中国是个沿海大国，拥有18000多千米的大陆岸线，并且经济发达城市皆位于东部沿海地区。填海造陆、油气开发、岛屿保护等成为了国家重大发展战略。然而由于海床地质条件和海况的复杂性，以及目前对海底边坡不稳定性研究的不完备，海洋工程设施安全性经常受到严重威胁。
海浪对海底边坡的冲刷作用是引起海底边坡不稳定性的重要因素，因此研究海浪对海底边坡、人工岛、油气勘探平台等工程设施的安全影响具有重要的意义。由于实际工程的复杂性，我国学者开展了大量地质力学相似模型试验研究工作，但也存在明显的问题和缺陷，在做地质力学相似模型试验时，通常以研究边坡等不良地质体为主，以监测边坡等不良地质体的位移、应力、应变为主要工作，对研究波浪表面形态变化、波浪强度的监测等缺乏相应的设备和方法。
另外，研究波浪对海底边坡等不良地质体的作用时，通常需要通过人工方法制造波浪，但是由于实验台架的限制，波浪回击产生重叠效应导致无法实现对波浪的真实模拟，而普通的消波装置由于实验条件限制，其消波效率难以测定。
技术实现要素：
为了解决现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种追踪波浪表面形态的模型试验系统。
本实用新型的一种追踪波浪表面形态的模型试验系统，包括：
造波装置，其用于制造模拟海水冲刷海底边坡的波浪；
图像采集装置，其用于实时采集模拟海水冲刷海底边坡的波浪图像，并传送至波浪形态分析装置；
所述波浪形态分析装置，用于对接收到的波浪图像进行实时监控及波浪表面形态和参数的分析，从而实现对造波装置及整个模型试验系统运行的稳定性进行评价；
所述造波装置，包括：
试验台架，其按工程实际相似比进行设计，两端为混凝土结构，中间部分采用透明玻璃钢材料与两端接连；
所述试验台架内按照工程实际进行分层铺设海底边坡模型；试验台架内的液体采用海水原液或者按照相似模型试验要求进行配比；所述试验台架内还安装消波装置，用于防止波浪的回击对前进波浪产生干扰。
进一步地，图像采集装置固定于试验台架的上方且位于所述消波装置的前后两侧。
为了防止试验过程中迸溅出来的液体对图像采集装置产生损坏，图像采集装置固定的高度大于波浪迸溅的高度；而且固定图像采集装置，能够防止出现由于试验过程中的震动引起摇摆等行为造成的图像不清晰的问题。图像采集装置对消波装置前后波浪表面形态进行实时监测，最终实现将消波装置前后波浪真实形态与参数在波浪分析系统进行对比显示，为科研人员进行消波器消波性能的分析提供了一种新了研究方法。
进一步地，所述图像采集装置通过高频数据线将采集的图像传送至波浪形态分析装置。
高频数据线能够快速完整地将图像采集装置实时采集的图像传送至波浪形态分析装置。
进一步地，所述波浪形态分析装置包括图像处理器，所述图像处理器与显示器相连。
通过图像处理器对接收到的波浪图像进行实时监控及波浪表面形态和参数的分析，从而实现对造波装置及整个模型试验系统运行的稳定性进行评价；显示器用于实时显示波浪表面形态和参数的分析结果。
该系统还包括海底边坡模型监测装置，其包括微处理器、压力光纤传感器和位移光纤传感器，所述压力光纤传感器用于实时采集海底边坡模型的应力及压力并传送至微处理器，所述位移光纤传感器用于实时采集海底边坡模型的位移并传送至微处理器，所述微处理器对接收的信息处理来判断海底边坡模型的稳定性。
本实用新型通过海底边坡模型监测装置实时监测海底边坡模型的各项参数来保证海底边坡模型的稳定性。
本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型解决了模型试验中波浪表面形态难以捕捉和实时监测的问题以及消波装置消波效率难以测定的问题，方便直观地将消波器前后波浪表面形态参数展现出来，为模型试验的设计、反馈、调节、优化等提供了强有力的支持，与前人研究相比，取得了与工程更为接近、适用范围更广的成果。
(2)本实用新型系统结构形式简单，操作方便，不需要埋设任何电子元件，方便移动和拆卸，并可重复使用，为科研人员提供了新的设备安装思路。
(3)本实用新型系统，可以与模型试验的其他结构系统进行联合，如通过与造波系统的联合，可以实现波浪参数的实时反馈，为更加真实的模拟波浪形态提供反馈信息，从而可以方便的实现系统调节和优化，为科研人员提供了有效的控制手段。
(4)本实用新型可用于各类动态流体表面形态的追踪获取，如水道泄洪、海浪冲击、水库蓄水等模型试验系统，以及由于消波装置等实验装置前后波浪表面形态的测定与对比，实现消波器前后波浪表面形态的动态追踪与实时成像，为整体试验系统的开展和优化提供有效的指导作用。
附图说明
图1是一种追踪波浪表面形态的模型试验系统结构示意图。
其中，1-试验台架，2-高速摄像机，3-消波器，4-高频数据线，5-波浪形态分析装置，6-波浪表面。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明：
图1是一种追踪波浪表面形态的模型试验系统结构示意图。如图1所示的追踪波浪表面形态的模型试验系统，包括造波装置、图像采集装置和浪形态分析装置。
其中，(1)造波装置，其用于制造模拟海水冲刷海底边坡的波浪。
造波装置，包括：
试验台架1，其按工程实际相似比进行设计，两端为混凝土结构，中间部分采用透明玻璃钢材料与两端接连；
所述试验台架1内按照工程实际进行分层铺设海底边坡模型；试验台架内1的液体采用海水原液或者按照相似模型试验要求进行配比；所述试验台架1内还安装消波装置，用于防止波浪的回击对前进波浪产生干扰。
为了观察方便，试验台架1中间部分采用透明玻璃钢材料。
采用现有方法在试验台架内分层铺设海底边坡模型；可根据实际需要设计不同的流固模型系统，包括试验台架1底部海底或河底的填埋、试验台架1中部海沟或者河道的区直、试验台架上部流体类型选择及填充高度等。
(2)图像采集装置，其用于实时采集模拟海水冲刷海底边坡的波浪图像，并传送至波浪形态分析装置。
图像采集装置以高速摄像机2，且消波装置选用消波器3为例：
高速摄像机2固定于试验台架的上方且位于消波器3的前后两侧。
进一步地，所述高速摄像机2通过高频数据4线将采集的图像传送至波浪形态分析装置5。
高频数据线能够快速完整地将图像采集装置实时采集的图像传送至波浪形态分析装置。
根据试验场地，合理布局高速摄像机的位置，高速摄像机分为消波装置前、后两部分，使其能够清楚地拍摄到完整波浪形态，并且为了防止液体迸溅损坏机器，应该适当安置其高度和角度等。
为了防止试验过程中迸溅出来的液体对高速摄像机产生损坏，高速摄像机固定的高度大于波浪迸溅的高度；而且固定高速摄像机，能够防止出现由于试验过程中的震动引起摇摆等行为造成的图像不清晰的问题。高速摄像机对消波装置前后波浪表面形态进行实时监测，最终实现将消波器前后波浪真实形态与参数在波浪分析系统进行对比显示，为科研人员进行消波器消波性能的分析提供了一种新了研究方法。
采用高速摄像机高频率地记录波浪动态演化过程，对消波器前后波浪表面形态进行了详细的追踪，可以细致地反映波浪在前进过程中波频、波幅和波浪表面形状的变化过程，为真实模仿海浪等流体流动提供了新的研究途径。
(3)波浪形态分析装置，用于对接收到的波浪图像进行实时监控及波浪表面6的形态和参数的分析，从而实现对造波装置及整个模型试验系统运行的稳定性进行评价。
高速摄像机2通过高速数据线4与波浪形态分析装置5连接，在进行正式模型试验前，应进行前期系统测试，从而保证正式模型试验的顺利展开；
在进行正式模型试验中，利用高速摄像机2追踪捕捉波浪表面6形态和真实图像并传输到波浪形态分析装置5，通过波浪形态分析装置5进行实时反演和分析，直观展现波浪形态和参数随时间的变化过程，并且将消波器3前后波浪形态及相关参数直观展现出来，通过参数对比等为整体试验系统的调节和优化提供反馈信息。
进一步地，波浪形态分析装置包括图像处理器，所述图像处理器与显示器相连。
通过图像处理器对接收到的波浪图像进行实时监控及波浪表面形态和参数的分析，从而实现对造波装置及整个模型试验系统运行的稳定性进行评价；显示器用于实时显示波浪表面形态和参数的分析结果。
该系统还包括海底边坡模型监测装置，其包括微处理器、压力光纤传感器和位移光纤传感器，所述压力光纤传感器用于实时采集海底边坡模型的应力及压力并传送至微处理器，所述位移光纤传感器用于实时采集海底边坡模型的位移并传送至微处理器，所述微处理器对接收的信息处理来判断海底边坡模型的稳定性。
其中，微处理器可采用单片机或CPLD芯片予以实现；
压力光纤传感器和位移光纤传感器均可采用现有的型号。
海底边坡等不良地质体的填埋，监测元件及监测设备的选用及埋设等可使用现有技术，在此不再赘述。
本实用新型通过海底边坡模型监测装置实时监测海底边坡模型的各项参数来保证海底边坡模型的稳定性。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。