文档介绍：太原理工大学
硕士学位论文
黄河河道冰情定点连续自动测报系统的设计与研究
姓名:彭浩
申请学位级别:硕士
专业:测试计量技术及仪器
指导教师:秦建敏
20100401
太原理工大学硕士研究生学位论文
黄河河道冰情定点连续自动测报系统的设计与研究
摘要
本论文是在国家自然科学基金项目“冰层厚度传感器及其检测方法的
研究”(项目编号:60672028)和水利部黄河水利委员会黄河水利水电科学
研究院委托开发项目“黄河冰情与冰凌自动监测系统”资助下完成的一项
应用技术研究。根据黄河流域河道现场特点和冰凌灾害自动测报的实际需
求,本文设计了一种适用于黄河流域河道冰层厚度、冰层内部温度梯度与
冰下水流流速等参数定点连续自动检测的冰情自动测报系统。
在对目前国内外冰层厚度测量技术方法进行调研分析的基础上,围绕
黄河河道冰情测报系统所要达到的功能任务和预定的设计目标,本文选择
了“基于空气、冰与水的电阻特性及温度特性差异进行冰层厚度检测”作
为冰层厚度-冰温传感器的检测机理。为此,作者在实验室进行了大量的冰
层厚度检测机理实验,还利用老式的冰层厚度传感器在汾河河道进行现场
工程应用试验。对试验获得的数据进行分析研究,验证了基于空气、冰与
水的电阻特性和温度特性差异进行冰层厚度检测的原理完全可以满足黄河
河道冰情数据定点连续自动采集的任务需求。
在此基础上,论文作者与项目组成员合作将冰层温度梯度检测技术与
冰层厚度检测技术融为一体,研制成功了针对黄河河道冰情测报的冰层厚
度-冰温传感器,并编写了新的冰情数据处理算法;与老式的冰层厚度传感
器相比,新研制的冰层厚度-冰温传感器具有新的内部结构以及数据处理的
算法,能够对冰层厚度、水位值、冰层内部的温度梯度进行准确测量。针
I
太原理工大学硕士研究生学位论文
对黄河冰情测报对冰下水流速测量的需求,论文作者设计了一种可用于黄
河河道冰下水流速测量的基于霍尔效应的流速传感器,重点进行了流速传
感器的结构和硬件电路的设计。
以新研制的冰层厚度-冰温传感器和流速传感器为基础,论文作者与项
目组成员合作,研制了与其配套的低功耗冰情测报仪和冰情数据远程收发
模块,完成了黄河河道冰情自动测报系统的设计任务。
根据科技开发项目“黄河冰情与冰凌自动监测系统”的试验目标,项
目组在内蒙托克托县黄河头道拐水文站的河道使用新研制的黄河河道冰情
定点连续自动测报系统进行了实际工程应用试验,实现了预定的项目研制
任务,采集获得了黄河河道大量的现场冰情数据。通过对试验获得数据的
分析,也发现了系统设计中存在的问题和不足,提出了改进意见和今后努
力的方向。
关键字:黄河,冰层厚度-冰温传感器,冰情测报,流速传感器
II
太原理工大学硕士研究生学位论文
DESIGN AND RESEARCH OF CONTINUOUS AUTOMATIC
MONITORING SYSTEM FOR ICE CONDITION OF
YELLOW RIVER
ABSTRACT
This paper is an application technology subsidized by the National Natural
Science Foundation of China, “the research of ice thickness sensor and its
detection method”(item number: 60,672,028) and by the Technology
(commissioning) Development Project of Yellow River Water Resources and
Hydropower Research Institute, “the ice and icicle Automatic Monitoring
system of Yellow River”. According to the site characteristics of the Yellow
River and the actual needs for ice thickness, ice internal temperature gradient
and the water velocity under ice in ice automatic detection technology and the
icicle disaster automatic forec