阅读说明：本技术 一种用于验潮井的自发电潮位观测装置 (Self-generating tide level observation device for tide test well ) 是由 马俊伟 彭伟 柏晓东 张继生 于 2019-11-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于验潮井的自发电潮位观测装置,包括支架、滤波孔、井壁和电流输出储存系统；所述支架与验潮井底连接,所述井壁设于支架的上端,所述滤波孔设于井壁的底部,所述井壁内设有多组螺旋线圈组,所述螺旋线圈组内设有带浮体的磁铁,所述螺旋线圈组和带浮体的磁铁与电流输出储存系统连接；通过增加更多的线圈排列组合方式的方法提高潮位观测的精度；螺旋式的线圈设计增加了浮体的运动路程,放大了电流效应,提高了观测电压波动的敏感度,同时增加了发电量,使得无需对相关设备进行电池更换,提高了验潮井潮位观测的可操作性和便捷性。(The invention discloses a self-generating tide level observation device for a tide checking well, which comprises a bracket, a filtering hole, a well wall and a current output and storage system, wherein the filtering hole is arranged on the bracket; the support is connected with the bottom of the tide-checking well, the well wall is arranged at the upper end of the support, the filtering hole is arranged at the bottom of the well wall, a plurality of groups of spiral coil groups are arranged in the well wall, magnets with floating bodies are arranged in the spiral coil groups, and the spiral coil groups and the magnets with the floating bodies are connected with a current output storage system; the accuracy of tide level observation is improved by adding more coil arrangement combination modes; the spiral coil design increases the movement distance of the floating body, amplifies the current effect, improves the sensitivity of observing voltage fluctuation, and increases the generated energy simultaneously, so that the battery replacement of related equipment is not needed, and the operability and convenience of tide level observation of the tide-testing well are improved.)

一种用于验潮井的自发电潮位观测装置

技术领域

本发明涉及一种用于验潮井的自发电潮位观测装置，属于能源动力技术领域。

背景技术

潮位预报是海洋保障的重要要素，沿岸潮位的变化直接关系到传播的进出港口、海洋与海岸工程设计、风暴潮汐的预测、潮汐发电等方面。能降低潮汐变化对渔业造成的损失，修复防灾减灾环境，确保渔业船舶航行安全。

验潮井是提供长期定点验潮的固定、可靠设施。衡量验潮井的优劣标准通常用消波性和随潮性。起初设计验潮井时，是来帮助测量几米的潮汐变化。虽然潮汐现象是在浅海区占基础地位的海洋动力学现象，随着科学的不断发展，对气候变化和卫星数据校验的需要，给验潮井的测量精度提出了更高的要求。对于整个验潮井来说，它性能的优劣体现在进水孔的消波性和随潮性。设计得过大，则滤波性能差，潮汐自记曲线将出现很宽的带状记录，这样观测下来的潮位值既不准确，又给资料的整理带来了困难，反之，若进水孔设计得过小，虽然滤波性能增强，但因滤掉了一些不应滤掉的波动，虽则记录曲线平滑，但记录的潮时出现滞后现象，造成井内外潮位明显的不一致。

目前用于潮位观测应用较为广泛的装置是浮子式验潮井。主要结构是验潮井、浮筒、记录装置。其优点在于坚固耐用、滤波性能好，但缺点也较为明显，其机动性能较差，且需要人工更换电源，操作较为不便。在要求滤波性能好的同时还需注意验潮井内外超差变化的时间间隔不应过大，以此来保证潮位观测的准确性和实效性，这就导致两者不能作用最大化。因此，开发一种用于验潮井的自发电潮位测量装置，让验潮井装置在对潮位进行观测的同时产生电能，同时放大滤波孔，通过电流电压变化计算出潮位变化的平均潮位，为验潮井装置高操作性、高实效性的研究应用奠定基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于验潮井的自发电潮位观测装置，以解决现有技术中机动性能较差，且需要人工更换电源，操作较为不便的缺陷。

一种用于验潮井的自发电潮位观测装置，包括支架、滤波孔、井壁和电流输出储存系统连接；

所述支架与验潮井底连接，所述井壁设于支架的上端，所述滤波孔设于井壁的底部，所述井壁内设有多组螺旋线圈组，所述螺旋线圈组内设有带浮体的磁铁，所述电流输出储存系统与螺旋线圈组和带浮体的磁铁连接。

优选地，所述螺旋线圈组至少设有三组，每组螺旋线圈组皆设有带浮体的磁铁。

优选地，所述螺旋线圈组错位连接在井壁内。

优选地，每组所述螺旋线圈组设有5个不同匝数的部分。

优选地，每组所述螺旋线圈组的不同匝数部分在垂直方向上的区间高度分别为1.2m 、0.24m、0.048m。

优选地，所述不同匝数的部分在任意两个高度上的排列组合方式均不相同。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：三组电磁装置中线圈的组成方式可以根据当地潮差大小及精度需求进行调整，可以通过增加更多的线圈排列组合方式的方法提高潮位观测的精度；螺旋式的线圈设计增加了浮体的运动路程，放大了电流效应，提高了观测电压波动的敏感度，同时增加了发电量，使得无需对相关设备进行电池更换，提高了验潮井潮位观测的可操作性和便捷性。

附图说明

图1是本发明装置示意图；

图2是本发明电磁装置第一螺旋线圈组示意图；

图3是本发明电磁装置第二螺旋线圈组示意图；

图4是本发明电磁装置第三螺旋线圈组示意图；

图5是本发明带浮体的磁铁在俯视图的相对位置示意图；

图6是本发明第一螺旋线圈组不同匝数的布置示意图；

图7是本发明第二螺旋线圈组不同匝数的布置示意图；

图8是本发明第三螺旋线圈组不同匝数的布置示意图；

图9是本发明第一螺旋线圈组电压输出信号范例示意图；

图10是本发明第二螺旋线圈组电压输出信号范例示意图；

图11是本发明第三螺旋线圈组电压输出信号范例示意图。

图中：1支架、2滤波孔、3井壁、4第一螺旋线圈组、5第一带浮体的磁铁、6第二螺旋线圈组、7第二带浮体的磁铁、8第三螺旋线圈组、9第三带浮体的磁铁、10电流输出储存系统。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1-图11所示，一种用于验潮井的自发电潮位观测装置，包括由支架1、滤波孔2、井壁3、第一螺旋线圈组4、第一带浮体的磁铁5、第二螺旋线圈组6、第二带浮体的磁铁7、第三螺旋线圈组8、第三带浮体的磁铁9、电流输出储存系统10；

所述支架1与验潮井底固接，将滤波口2水位控制在该地最低潮位附近，滤波口2较普通验潮井直径更大，敏感地响应潮位变化，增加自发电量及观测准确度，所述滤波孔2较普通验潮井直径更大，弱化了其消波效果，但潮位变化带来的水面波动使带浮体的磁铁运动幅度加大，增加了发电量，同时能更迅速地追踪潮位变化；井壁3将潮位观测系统与井外水位直接隔开，所述井壁3内设有多组螺旋线圈组，所述螺旋线圈组内设有带浮体的磁铁，所述螺旋线圈组和带浮体的磁铁与电流输出储存系统10连接；潮位变化时，带浮体的磁铁在各自浮体浮力的带动下在螺旋线圈组内上升，根据各组电磁装置在电流输出系统中产生电流的不同组合判断当前潮位大小，产生的电能储存在蓄电池中，供信息传送终端使用。

在本实施例中，所述螺旋线圈组至少设有三组，分别为第一螺旋线圈组4、第二螺旋线圈组6、第三螺旋线圈组8，每组螺旋线圈组皆设有带浮体的磁铁，第一带浮体的磁铁5设在第一螺旋线圈组4，第二带浮体的磁铁7设在第二螺旋线圈组6，第三带浮体的磁铁9设在第三螺旋线圈组8，三组所述螺旋线圈组错位连接在井壁3内。图2-图4是电磁装置示意图，所述电磁装置由第一螺旋线圈组4和带浮体的磁铁5、第二螺旋线圈组6和带浮体的磁铁7、第三螺旋线圈组8和带浮体的磁铁9组成，三组线圈磁铁组合在验潮井中错位布置，在起始时刻三个磁铁及线圈底部的高度相同。

如图6-图8各线圈组不同匝数的布置示意图所示，所述第一螺旋线圈组4、第二螺旋线圈组6、第三螺旋线圈组8分别由A、B、C、D、E共5个不同匝数的部分组成，第一螺旋线圈组4每1.2m为一种匝数区间，线圈匝数排列为ABCDE，第二螺旋线圈组6每0.24m为一个匝数区间，线圈匝数排列为ABCDE,ABCDE……共5个循环，第三螺旋线圈组8每0.048m为一种匝数区间，线圈匝数排列为ABCDE,ABCDE……共25个循环，三组螺旋线圈组的起始高度相同。当潮位上涨时，第一带浮体的磁铁5、第二带浮体的磁铁、第三带浮体的磁铁9在浮体的带动下在线圈里螺旋缓慢上升，电磁感应产生电流传到电流输出储存系统10，利用储存的电能通过信号发送终端将实时的电流波动图形传输到潮位观测的终端，进行潮位的观测与记录。由于磁铁运动状态相同，不同匝数的部分在任意两个高度上的排列组合方式均不相同，三组线圈产生的电流波动图共有125种组合方式，对应于6m潮差下的观测精度为4.8cm。

对比前一天观测到的波形图得知浮体运动速度相近，则螺旋线圈组输出电压波形图基本不变。如图9-图11所示，分别为终端某时刻记录的第一、第二和第三螺旋线圈组输出的电压图。5种不同的线圈匝数对应于5种不同的波形，以线圈起始高度为0，假设图9-图11中三个电压波形图对应的线圈匝数分别为BCE，根据图6-图8中线圈布置方式即可找到该时刻对应的潮位大小，为1.30m。在该线圈布置方式下，根据任一时刻电压图的排列组合均能找到对应时刻的潮位大小。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。