一种风暴潮警戒潮位电子标识系统的制作方法

本发明涉及一种风暴潮警戒潮位电子标识系统，属于海洋观测领域。

背景技术：

风暴潮警戒潮位标志物是将沿海警戒潮位值按蓝色、黄色、橙色和红色警戒潮位进行直观化,更便于沿海地区直接了解风暴潮警戒潮位情况。风暴潮警戒潮位级别从低到高分为蓝色、黄色、橙色和红色四个等级，每个等级相差因地而异。现有的警戒潮位标识制作是采用水准测量从国家85高程基准引测到海边标志物上，再与当地潮位基准换算，根据警戒潮位级别对应的核定数值准确测量设定，在标志物上进行涂刷标识或悬挂制作好的标识，以显示潮位达到的警戒级别位置。

实际当风暴潮真正来临时，受大浪影响，实际岸边的潮位瞬间起伏巨大，数据失真，警戒潮位标识不能真正体现警示的级别，而且相关人员、市民也不可能冒着生命危险到海边观看标识。标识带在海边长期受到海雾、大浪侵蚀，标识会变色或剥落，使标识不全。

技术实现要素：

本发明的技术方案提供一种风暴潮警戒潮位电子标识系统，不受大风大浪影响，标识带也不会变色缺失，更能准确、安全、直观地显示潮位警戒级别，研判风暴潮持续时间，减少防灾成本。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是，一种风暴潮警戒潮位电子标识系统，包括数据终端、若干验潮井和若干电子显示标识系统；所述验潮井沿海岸分布于预定的验潮点上，电子显示标识系统设置于海岸岸边预定的验潮点处和验潮井所在的验潮站；所述电子显示标识系统包括显示屏和显示信号接收模块，显示信号接收模块的输入端与数据终端电连接，显示信号接收模块的输出端与显示屏的信号输入端电连接；所述验潮井内设置有浮子式验潮仪和验潮数据收发端，浮子式验潮仪包括浮子、平衡锤、传递绳、绳轮、传递轴和编码器，绳轮和编码器分别设置于传递轴的传递轴的两端，传递绳中段缠绕于绳轮上，浮子和平衡锤分别设置于传递绳的两端；所述验潮数据收发端包括数据暂存器和验潮站数据收发端；所述编码器的输出端与数据暂存器的输入端电连接，数据暂存器与验潮站数据收发端电连接；所述验潮站数据收发端通过数据终端与显示信号接收模块电连接。

本申请的技术方案中，浮子式验潮仪的浮子浮动时，编码器发生转动并将转动圈数信息通过验潮数据收发端发送至数据终端，通过数据终端的计算将编码器发的转动圈数信息计算出实时潮位，并将实时潮位信息发送至电子显示标识系统的显示屏显示，方便观察通过显示屏实时观察潮位信息并与警戒潮位对比，判断风暴潮是否超过警戒潮位。现有技术中，沿岸各地的警戒潮位值不同，使用涂刷标识或悬挂制作好的标识在设置时需要进行实地测量，并且涂刷标识或悬挂制作好的标识在容易受到侵袭褪色显示不清，在重新涂刷时，需要重新进行标定，标定过程繁琐，费时费力，本申请通过显示屏显示验潮井的潮位信息，方便观察，并且不会受到侵袭褪色，不需要标定，节省人力和时间。数据终端可以接收各个验潮井的潮位信息，不需要实地观察通过数据终端即可调取各地的潮位信息，节省人力。并且在极端天气时相对于人工肉眼观察，本申请通过验潮井测量并电子显示，数据准确性高。并且验潮站通过编码器实时发送潮位信息，可以不必在验潮站内常驻观察人员观察潮位信息，只需按时巡查即可，节省了大量人力。

优化的，上述风暴潮警戒潮位电子标识系统，所述数据终端包括终端数据接收模块、解码芯片、数据处理器、数据存储器、终端数据发送模块，终端数据接收模块与验潮站数据收发端通过无线连接的方式电连接；终端数据接收模块通过解码芯片与数据处理器电连接，数据存储器的输入端与数据处理器的输出端电连接，数据存储器的输出端与终端数据发送模块的输入端电连接，终端数据发送模块与显示信号接收模块通过无线连接的方式电连接。

本申请中，通过终端数据接收模块接收编码器的数据并通过解码芯片芯片将编码器的数据由电信号转化为数字信号，通过数据处理器的计算将编码器发的转动圈数信息计算出实时潮位，终端数据发送模块将实时的潮位信息发送至显示屏进行显示。

优化的，上述风暴潮警戒潮位电子标识系统，所述验潮数据收发端还包括识别码暂存模块，识别码暂存模块的输出端与验潮站数据收发端的输入端电连接；数据终端还包括识别芯片、多通道数据发送模块和时钟计时模块，识别芯片的输出端与数据存储器的输入端电连接，数据存储器的输出端通过多通道数据发送模块与终端数据发送模块电连接，时钟计时模块的输出端与多通道数据发送模块的输入端电连接；所述电子显示标识系统的显示信号接收模块内预存有识别码。

本申请中，每个验潮井的验潮数据收发端均包括一个识别码暂存模块，识别码暂存模块内存储了验潮井的位置编码信息，验潮站数据收发端将验潮井的位置编码信息与此验潮站的编码器的数据同时发送至数据终端，通过数据终端的识别芯片识别位置编码信息将编码器的数据与其所在的验潮站一一对应。多通道数据发送模块将潮位信息分别发送至不同位置的电子显示标识系统，电子显示标识系统通过显示信号接收模块内预存的识别码接收其坐在位置的验潮站的潮位信息。

优化的，上述风暴潮警戒潮位电子标识系统，所述绳轮连接有前端轴和外部套筒，外部套筒的内壁上设置有环形的外磁环，前端轴的一端与绳轮固定，前端轴的另一端固定套接有内磁环，外部套筒套接于前端轴上并与前端轴共轴设置，前端轴的轴线与传递轴的轴线处于同一直线上，内磁环与外磁环配合设置；所述内磁环与外磁环之间设置有霍尔元件，霍尔元件的输出端与与验潮站数据收发端电连接；所述外部套筒端部设置有转动座，外部套筒通过轴承与转动座转动连接，转动座与验潮井相对固定设置。

本申请中，在验潮站内无常驻人员时，验潮井内的情况可能不能及时查看，在海潮波动较大时，传递绳两端的浮子、平衡锤收海水潮波冲击影响波动较大，传递绳的两端可能会发生缠绕打结的情况，影响潮位测量。由于海水的密度恒定，在海水平衡的情况下，浮子、平衡锤对于传递绳的拉力基本恒定，当潮位变化时，浮子作用于传递绳的拉力发生变化，从而使得内磁环与外磁环相对旋转产生变化的磁通量，磁通量的变化使得霍尔元件输出电压信号发生变化，此时霍尔元件将电压信号传输至验潮站数据收发端并发送至数据终端，此时编码器的转动信息与霍尔元件将电压信号应该是形成一个对应的关系，通过数据终端内的数据存储器内预存的正常情况下的霍尔元件电压信号与编码器的转动信息进行比对，如果霍尔元件电压信号与编码器的转动信无法对应，则可能是为浮子受到除海水潮位外的其他影响导致的变化，此时需要进行实地查勘是否传递绳的两端缠绕打结造成的影响，及时排出故障。

优化的，上述风暴潮警戒潮位电子标识系统，所述验潮井的内壁上设置有声学换能器，声学换能器的换能发送端和换能接收端平行于验潮井的深度延伸方向设置，声学换能器的输出端与数据暂存器、验潮站数据收发端电连接。

本申请中，声学换能器为超声水位计。验潮井内在使用过程中容易进入部分砂砾，沙粒沉积在验潮井内底部，长时间的砂砾沉积容易使得验潮井下部的砂砾层厚度过厚并掩盖住验潮井下部的进水孔，影响验潮井的使用。声学换能器发出声波并且在遇到砂砾层后反射，以此检测声学换能器到砂砾层上表面的长度，如果声学换能器到砂砾层上表面的长度过小，则表示砂砾层过厚，通过验潮站数据收发端将此数据发送至数据终端，使得数据终端能够得知各个验潮井内砂砾层的厚度是否过厚。

优化的，上述风暴潮警戒潮位电子标识系统，所述数据终端还包括比较电路，比较电路的输入端与数据处理器的输出端、数据存储器的输出端电连接，比较电路的输出端与多通道数据发送模块的输入端电连接；所述比较电路包括多个窗口比较器，每个窗口比较器对应一个验潮井发送的潮位数据，比较电路读取数据处理器转换后的各个验潮井的潮位值并与数据存储器内存储的警戒潮位值进行比较，并判断各个验潮井的潮位值是否超过警戒潮位值。

本申请中，比较电路的多个窗口比较器对各个验潮井发送的潮位数据进行比对，判断是否超过风暴潮警戒值。本申请中，将风暴潮红色警戒阈值设定为w_r，将风暴潮橙色警戒阈值设定为w_o，将风暴潮黄色警戒阈值设定为w_y，将风暴潮蓝色警戒阈值设定为w_b，将实时潮位设定为rx。当窗口比较器比较rx>w_r时，判断为风暴潮红色警戒并向多通道数据发送模块发送警戒信息将警戒信息显示于对应的显示屏上，以此类推，完成对各个风暴潮警戒等级的对比和显示。

优化的，上述风暴潮警戒潮位电子标识系统，所述数据处理器接收某一时刻各个验潮井内的编码器的转动圈数编码信息并将转动圈数与绳轮的周长相乘计算浮子的上浮距离，将浮子的上浮距离与数据存储器内存储的浮子的初始位置相加计算潮位值；数据处理器以x轴为时间且y轴为潮位值绘制潮位曲线并将潮位曲线发送至显示屏进行显示。

优化的，上述风暴潮警戒潮位电子标识系统，所述显示屏显示的信息包括显示屏所在海岸区域的实时潮位值信息、比较电路比较后的警戒潮位核定值、数据处理器绘制的潮位曲线。

本申请中，将编码器的设定初始位置与国家高程基准相对应，编码器转动圈数为零时，浮子位于国家高程基准的高度。当编码器的转动时，数据处理器接收某一时刻编码器的转动圈数编码信息并将转动圈数与绳轮的周长相乘计算浮子的上浮距离，将浮子的上浮距离于国家高程基准的高度相加即为验潮站此时的潮位信息。数据处理器以x轴为时间且y轴为潮位值绘制潮位曲线并将潮位曲线发送至显示屏进行显示，并且显示屏还需显示显示屏所在地的天文潮预报数据曲线，通过实时潮位曲线与天文潮预报数据曲线的对比，可以通过显示屏显示的信息粗略研判増水持续时间，实现对当地政府防灾决策、市民出行提供警示，达到海洋防灾减灾之目的。终端数据接收模块接收天文台实时发送的天文潮预报数据曲线并存储于数据存储器内，数据存储器将天文潮预报数据曲线发送至显示屏。

本申请的技术方案是采用缩小验潮井，了解验潮井的构造。发布系统主要是从专业海洋站获取实时潮位数据，标记在当日天文潮预报数据曲线上，与警戒潮位标识带的数据基于同一基准、同一坐标系，x轴为时间，y轴为潮位，以图片形式发送到室外接收系统。并具有多点预设选择，实现一站多点控制警戒潮位电子标识显示。

显示屏显示的图片主要由上下两部分组成。上部显示由警戒潮位核定值确定的四色等级标识带，下部显示用天文潮预报数据制作的日变化潮汐曲线，在曲线的对应时间上标记获取的当地实时潮位。没有发生风暴潮时，显示屏实时地显示当前的潮位数据和天文潮预报数据曲线。当发生风暴潮产生増水进入警示时，显示屏除了实时地显示当前的潮位数据外，増水的潮位对应级别警戒标识带随即常亮，并显示“现在进入x色警戒”，从而达到警示作用。

本发明通过现有专业海洋站获取的实时潮位数据，标记在数据曲线的对应时间上，并与该地区警戒潮位核定值进行比较，采用无线或有线的方式，将比较结果以图片方式实时的传输至异地电子屏幕进行虚拟动态显示，在风暴潮产生増水时能够准确地显示达到的警戒潮位级别，并根据日天文潮预报潮位曲线变化趋势粗略研判増水持续时间，实现对当地政府防灾决策、市民出行提供警示，达到海洋防灾减灾之目的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施例1的验潮井的结构示意图；

图3为本发明实施例2的验潮井的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。

实施例1

如图所示，本发明为一种风暴潮警戒潮位电子标识系统，包括数据终端、若干验潮井1和若干电子显示标识系统；所述验潮井1沿海岸分布于预定的验潮点上，电子显示标识系统设置于海岸岸边预定的验潮点处和验潮井1所在的验潮站；所述电子显示标识系统包括显示屏2和显示信号接收模块3，显示信号接收模块3的输入端与数据终端电连接，显示信号接收模块3的输出端与显示屏2的信号输入端电连接；所述验潮井1内设置有浮子式验潮仪2和验潮数据收发端，浮子式验潮仪2包括浮子4、平衡锤5、传递绳6、绳轮7、传递轴8和编码器9，绳轮7和编码器9分别设置于传递轴8的传递轴8的两端，传递绳6中段缠绕于绳轮7上，浮子4和平衡锤5分别设置于传递绳6的两端；所述验潮数据收发端包括数据暂存器10和验潮站数据收发端11；所述编码器9的输出端与数据暂存器10的输入端电连接，数据暂存器10与验潮站数据收发端11电连接；所述验潮站数据收发端11通过数据终端与显示信号接收模块3电连接。

本申请的技术方案中，浮子式验潮仪2的浮子4浮动时，编码器9发生转动并将转动圈数信息通过验潮数据收发端发送至数据终端，通过数据终端的计算将编码器9发的转动圈数信息计算出实时潮位，并将实时潮位信息发送至电子显示标识系统的显示屏2显示，方便观察通过显示屏2实时观察潮位信息并与警戒潮位对比，判断风暴潮是否超过警戒潮位。现有技术中，沿岸各地的警戒潮位值不同，使用涂刷标识或悬挂制作好的标识在设置时需要进行实地测量，并且涂刷标识或悬挂制作好的标识在容易受到侵袭褪色显示不清，在重新涂刷时，需要重新进行标定，标定过程繁琐，费时费力，本申请通过显示屏显示验潮井1的潮位信息，方便观察，并且不会受到侵袭褪色，不需要标定，节省人力和时间。数据终端可以接收各个验潮井1的潮位信息，不需要实地观察通过数据终端即可调取各地的潮位信息，节省人力。并且在极端天气时相对于人工肉眼观察，本申请通过验潮井1测量并电子显示，数据准确性高。并且验潮站通过编码器9实时发送潮位信息，可以不必在验潮站内常驻观察人员观察潮位信息，只需按时巡查即可，节省了大量人力。

所述数据终端包括终端数据接收模块12、解码芯片13、数据处理器14、数据存储器18、终端数据发送模块19，终端数据接收模块12与验潮站数据收发端11通过无线连接的方式电连接；终端数据接收模块12通过解码芯片13与数据处理器14电连接，数据存储器18的输入端与数据处理器14的输出端电连接，数据存储器18的输出端与终端数据发送模块19的输入端电连接，终端数据发送模块19与显示信号接收模块3通过无线连接的方式电连接。

本申请中，通过终端数据接收模块12接收编码器9的数据并通过解码芯片13芯片将编码器9的数据由电信号转化为数字信号，通过数据处理器14的计算将编码器9发的转动圈数信息计算出实时潮位，终端数据发送模块19将实时的潮位信息发送至显示屏2进行显示。

所述验潮数据收发端还包括识别码暂存模块20，识别码暂存模块20的输出端与验潮站数据收发端11的输入端电连接；数据终端还包括识别芯片21、多通道数据发送模块22和时钟计时模块23，识别芯片21的输出端与数据存储器18的输入端电连接，数据存储器18的输出端通过多通道数据发送模块22与终端数据发送模块19电连接，时钟计时模块23的输出端与多通道数据发送模块22的输入端电连接；所述电子显示标识系统的显示信号接收模块3内预存有识别码。

本申请中，每个验潮井1的验潮数据收发端均包括一个识别码暂存模块20，识别码暂存模块20内存储了验潮井1的位置编码信息，验潮站数据收发端11将验潮井1的位置编码信息与此验潮站的编码器9的数据同时发送至数据终端，通过数据终端的识别芯片21识别位置编码信息将编码器9的数据与其所在的验潮站一一对应。多通道数据发送模块22将潮位信息分别发送至不同位置的电子显示标识系统，电子显示标识系统通过显示信号接收模块3内预存的识别码接收其坐在位置的验潮站的潮位信息。

所述验潮井1的内壁上设置有声学换能器15，声学换能器15的换能发送端和换能接收端平行于验潮井1的深度延伸方向设置，声学换能器15的输出端与数据暂存器10、验潮站数据收发端11电连接。

所述数据终端还包括比较电路24，比较电路24的输入端与数据处理器14的输出端、数据存储器18的输出端电连接，比较电路24的输出端与多通道数据发送模块22的输入端电连接；所述比较电路24包括多个窗口比较器，每个窗口比较器对应一个验潮井1发送的潮位数据，比较电路24读取数据处理器14转换后的各个验潮井1的潮位值并与数据存储器18内存储的警戒潮位值进行比较，并判断各个验潮井1的潮位值是否超过警戒潮位值。

本申请中，比较电路24的多个窗口比较器对各个验潮井1发送的潮位数据进行比对，判断是否超过风暴潮警戒值。本申请中，将风暴潮红色警戒阈值设定为w_r，将风暴潮橙色警戒阈值设定为w_o，将风暴潮黄色警戒阈值设定为w_y，将风暴潮蓝色警戒阈值设定为w_b，将实时潮位设定为rx。当窗口比较器比较rx>w_r时，判断为风暴潮红色警戒并向多通道数据发送模块22发送警戒信息将警戒信息显示于对应的显示屏上，以此类推，完成对各个风暴潮警戒等级的对比和显示。

所述数据处理器14接收某一时刻各个验潮井1内的编码器9的转动圈数编码信息并将转动圈数与绳轮7的周长相乘计算浮子4的上浮距离，将浮子4的上浮距离与数据存储器18内存储的浮子4的初始位置相加计算潮位值；数据处理器14以x轴为时间且y轴为潮位值绘制潮位曲线并将潮位曲线发送至显示屏2进行显示。

所述显示屏2显示的信息包括显示屏2所在海岸区域的实时潮位值信息、比较电路24比较后的警戒潮位核定值、数据处理器14绘制的潮位曲线。

本申请中，将编码器9的设定初始位置与国家85高程基准相对应，编码器9转动圈数为零时，浮子4位于国家85高程基准的高度。当编码器9的转动时，数据处理器14接收某一时刻编码器9的转动圈数编码信息并将转动圈数与绳轮7的周长相乘计算浮子4的上浮距离，将浮子4的上浮距离于国家85高程基准的高度相加即为验潮站此时的潮位信息。数据处理器14以x轴为时间且y轴为潮位值绘制潮位曲线并将潮位曲线发送至显示屏2进行显示，并且显示屏2还需显示显示屏2所在地的天文潮预报数据曲线，通过实时潮位曲线与天文潮预报数据曲线的对比，可以通过显示屏2显示的信息粗略研判増水持续时间，实现对当地政府防灾决策、市民出行提供警示，达到海洋防灾减灾之目的。终端数据接收模块12接收天文台实时发送的天文潮预报数据曲线并存储于数据存储器18内，数据存储器18将天文潮预报数据曲线发送至显示屏2。

实施例2

此实施例与实施例1的区别在于：所述绳轮7连接有前端轴83和外部套筒84，外部套筒84的内壁上设置有环形的外磁环81，前端轴83的一端与绳轮7固定，前端轴83的另一端固定套接有内磁环82，外部套筒84套接于前端轴83上并与前端轴83共轴设置，前端轴83的轴线与传递轴8的轴线处于同一直线上，内磁环82与外磁环81配合设置；所述内磁环82与外磁环81之间设置有霍尔元件85，霍尔元件85的输出端与与验潮站数据收发端11电连接；所述外部套筒84端部设置有转动座86，外部套筒84通过轴承与转动座86转动连接，转动座86与验潮井1相对固定设置。

本申请中，在验潮站内无常驻人员时，验潮井1内的情况可能不能及时查看，在海潮波动较大时，传递绳6两端的浮子4、平衡锤5收海水潮波冲击影响波动较大，传递绳6的两端可能会发生缠绕打结的情况，影响潮位测量。由于海水的密度恒定，在海水平衡的情况下，浮子4、平衡锤5对于传递绳6的拉力基本恒定，当潮位变化时，浮子4作用于传递绳6的拉力发生变化，从而使得内磁环82与外磁环81相对旋转产生变化的磁通量，磁通量的变化使得霍尔元件85输出电压信号发生变化，此时霍尔元件85将电压信号传输至验潮站数据收发端11并发送至数据终端，此时编码器9的转动信息与霍尔元件85将电压信号应该是形成一个对应的关系，通过数据终端内的数据存储器18内预存的正常情况下的霍尔元件85电压信号与编码器9的转动信息进行比对，如果霍尔元件85电压信号与编码器9的转动信无法对应，则可能是为浮子4受到除海水潮位外的其他影响导致的变化，此时需要进行实地查勘是否传递绳6的两端缠绕打结造成的影响，及时排出故障。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。