一种浮台式冰温温度链的冰厚测量装置

本发明涉及冰层测量，具体是涉及一种浮台式冰温温度链的冰厚测量装置。

背景技术：

1、河冰、湖冰和水库冰层状况的野外原型观测是阐明冰水动力学和冰水耦合机制的重要手段，也是防冰减灾的基础。冰厚和水深是原型冰观测中的重要观测参数，对评估拦河建筑物的安全、护岸稳定以及防凌减灾都具有十分重要的意义。

2、冰层形成过程中和形成后对水工建筑物产生静冰压力与动冰压力两种作用力，是北方寒冷地区水工建筑物破坏的一种特有形式，同时，冰层厚度也是决定开河时间和消融状态的重要参数，对于防汛防凌都具有重要作用。

3、因此需要对冰层生消变化规律进行研究，以达到消灾减灾的目的，冰层厚度则是冰层生消变化最显著的特征，是研究冰层最主要的物理参数。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种浮台式冰温温度链的冰厚测量装置。

2、本发明的技术方案是：一种浮台式冰温温度链的冰厚测量装置，包括支架、用于测量水库冰层剖面的冰温孔纵向温度梯度的冰温温度链、浮台以及机箱，

3、所述支架包括支撑杆、沿水平方向设置于所述支撑杆两端的两个第一支杆以及沿竖直方向设置于支撑杆中部的第二支杆，两个所述第一支杆、第二支杆均与支撑杆垂直，

4、所述浮台设有两个，两个浮台分别沿所述第一支杆的长度方向设置并与第一支杆固定连接，所述机箱设置在所述第二支杆上并与第二支杆固定连接，第二支杆上设有用于固定冰温温度链的连接板，

5、所述冰温温度链由多个温度传感器以及用于串联多个所述温度传感器的电缆构成，

6、所述机箱内搭载有用于接收冰温温度链监测数据的数据采集器、供电电池以及用于传输各个温度传感器采集数据的dtu模块，所述供电电池与冰温温度链、数据采集器、dtu模块分别通过导线连接，数据采集器与冰温温度链通过数据线连接，dtu模块与数据采集器通过数据线连接。

7、进一步地，所述温度传感器与电缆可拆卸连接，且对冰温温度链进行密封防水处理，并在冰温温度链外部标上刻度和温度节点的位置。

8、说明：通过对冰温温度链进行密封防水处理，可以有效提高冰温温度链的工作稳定性，避免影响冰温温度链在冰下的正常运行；通过在冰温温度链外部标上刻度和温度节点的位置，可以便于观察冰温温度链的各个温度传感器所设置的位置，以及便于观察冰温温度链探入冰温孔的具体深度，从而为测温工作做好前提基础。

9、进一步地，所述温度传感器为数字温度传感器；所述电缆为聚氨酯电缆，使用一条所述电缆将多个所述温度传感器采用sdi-12总线模式连接，冰温温度链输出信号为标准国际水文sdi-12接口协议。

10、说明：冰温温度链采用sdi-12总线模式连接，不占用数据采集器的模拟量输入通道，冰温温度链采用标准国际水文sdi-12接口协议，可以适用于目前大多数数据采集器采集，从而提高和市面数据采集器的适配性，使用非常简单，可以与市面数据采集器方便的组成基于sdi-12总线的温度采集系统或网络。

11、进一步地，所述机箱内搭载有用于根据河湖库冰运动的gps模块，所述第二支杆上用于获取当地环境空气温度和湿度数据的大气温湿度传感器，且第二支杆上端套设有防辐射罩。

12、说明：机箱还额外搭载gps模块以及大气温湿度传感器，可以为河湖库冰厚度、生长和衰变的连续监测、跨年度周期的时间演变提供了可靠的手段，其低成本能允许在阵列中进行多个单元部署，以改善空间可变性数据；

13、冰厚测量装置采集的数据非常适用于过程模型评估，例如，确定冰水能量交换，用于严寒地区的天气预报以及用于监测河湖库冰厚度和状态，冰厚测量装置还可用于监测融雪和山区结构积雪变化。

14、作为本发明的一种可选方案，所述温度传感器通过扎带与电缆连接。

15、说明：通过扎带将温度传感器与电缆进行连接，其成本低，连接简单且易操作。

16、作为本发明的另一种可选方案，所述温度传感器通过锁紧载具与电缆连接，所述锁紧载具包括用于卡扣温度传感器的载槽、两个第一支板以及一个第二支板，两个所述第一支板平行设置在所述载槽的左右两侧并与载槽垂直设置，所述第二支板设置在所述载槽底面上并与载槽底面垂直设置，所述第二支板上设有与其垂直设置的驱动板，所述驱动板上设有条形孔，且条形孔的一侧内壁设有第一齿条，

17、所述载槽上设有与所述驱动板滑动连接的沉槽，所述沉槽内设有与其转动连接的齿轮组，所述齿轮组由下到上设置的第一齿轮和第二齿轮构成，所述第一齿轮与第二齿轮通过轴杆固定连接，所述第一齿轮位于所述条形孔内并与所述第一齿条啮合传动连接，

18、位于第二齿轮前后两侧的所述载槽上各设有一个与所述第二齿轮啮合传动的第二齿条，两个所述第二齿条与载槽滑动连接并贯穿载槽两侧侧壁与其所对应的第一支板固定连接，且所述载槽内设有用于罩盖第二齿条以及驱动板的盖板，所述盖板与载槽可拆卸连接；

19、所述第二支板的左右两端各设有一个可调节棘轮正反转向的棘轮件，且所述载槽两侧侧壁各设有一个用于棘轮件移动的滑槽，所述棘轮件的输出端设有直齿轮，所述滑槽内设有用于与所述直齿轮啮合的第三齿条。

20、说明：锁紧载具能够为温度传感器卡装在电缆上提供一种全新的锁紧方式，能够适用于多种规格尺寸的电缆，从而在多芯电缆的选择上自由度更高，并且拆装方便，便于对局部温度传感器进行维护更换，并且锁紧载具可重复使用，经济性更好，并且可以降低温度传感器在电缆上出现偏移的问题。

21、更进一步地，所述第二支板后侧设有与其平行设置的第三支板，所述第三支板与第二支板之间设有多个第一气囊柱，且第三支板与所述驱动板滑动连接，

22、两个所述第一支板的相向侧面上均设有多组锁紧件，且两个第一支板的相向侧面上均设有用于收纳锁紧件的收纳槽，

23、所述锁紧件包括两组锁杆以及一个防滑杆，两组锁杆一端均通过转轴与所述防滑杆转动连接，且锁杆另一端设有与其转动连接的导杆，所述导杆与收纳槽滑动连接，锁杆内部中空，且锁杆内设有与其滑动连接的滑块，所述滑块一端设有与锁杆内一端连接的弹簧，锁杆内沿其长度方向设有截面呈梯形的导条，所述导条上设有用于利用滑块移动伸出锁杆的多个防滑凸点，多个所述防滑凸点均设置在导条上，且锁杆上配设有与防滑凸点对应的孔，

24、所述滑块另一端设有与收纳槽内壁固定连接的连接绳，锁杆侧壁上设有用于使所述连接绳移动的条形槽，所述收纳槽内端部设有用于与其对应一侧导杆接触的第二气囊柱，所述第二气囊柱与所述第一气囊柱通过导管连通。

25、说明：通过设置第三支板、第一、第二气囊柱以及锁紧件，可以对两组第一支板对电缆提供进一步的锁紧夹持，从而进一步防止与电缆出现相对错位，避免出现温度传感器所设置的温度节点出现偏移的问题，并且通过锁紧件的结构设置，利用其向外展开的动能以控制导条上的防滑凸点伸出并与电缆接触，在保证锁紧的同时，不影响拆卸的轻松便捷。

26、本发明还提供了一种利用冰厚测量装置进行冰厚测量的方法，包括以下步骤：

27、s1、设置冰温温度链的各个温度传感器间距，冰温温度链上部在空气中露出40cm，每间隔20cm设置一个用于测量空气温度的温度传感器，冰温温度链中下部在冰下没入160cm，冰温温度链在冰下0-120cm区段，每间隔3cm设置一个用于测量水体或冰体中温度的温度传感器，冰温温度链在冰下120-160cm区段，每间隔10cm一个用于测量水体或冰体中温度的温度传感器；

28、s2、在水库的冰层钻取冰温孔，并将冰温温度链放入所述冰温孔中，通过浮台以及支架保持冰厚测量装置在冰面的稳定；

29、s3、各个温度传感器获取空气或不同冰层的温度数据通过电缆传输至数据采集器，通过数据采集器进行记录存储并通过dtu模块传输数据至数据服务器进行分析，根据冰温温度链不同节点的温度传感器在空气、不同冰层的温度不同来判断水库冰层消融的厚度。

30、本发明的有益效果是：

31、(1)本发明冰厚测量装置采用外部供电，低功耗，结构简单，可隐蔽安装，能够在野外长时间连续监测，采集到温度数据送到数据采集器进行记录存储并通过数据传输模块传输数据至指定的数据服务器，其采集的数据非常适用于过程模型评估，可为确定冰水能量交换、严寒地区的天气预报以及监测河湖库冰厚度和状态、监测融雪和山区结构积雪变化提供重要的评估结果。

32、(2)本发明冰厚测量装置所使用的冰温温度链，通过采用总线方式将所有的冰温温度链进行连接，不占用数据采集器的模拟量输入通道，并且冰厚测量装置使用非常简单，能够快速进行水库冰厚变化和动态过程监测工作。

33、(3)本发明冰厚测量装置提供了两种冰温温度链的连接方式，可根据实际监测工作的条件情况进行对应选择；通过设置锁紧载具能够为温度传感器卡装在电缆上提供一种全新的锁紧方式，能够适用于多种规格尺寸的电缆，并且拆装方便，可重复使用，并且可以降低温度传感器在电缆上出现偏移的问题。