冰川实时监测系统诞生 传感器功不可没
- 2021/11/2 14:03:31 30892
- 来源：仪表网
【仪表网 仪表产业】导读：10月29日，武汉大学中国南极测绘研究中心联合中国科学院西北生态环境资源研究院玉龙雪山冰冻圈与可持续发展野外观测研究站(以下简称玉龙雪山站)成功研发了我国第一套冰川实时监测系统，目前已投入使用。
该系统由GNSS(全球导航卫星系统)、激光测距、相机、气象、冰温、地震仪等监测模块组成，通过4G实时传输观测数据，通过网络在线发布，可随时借助浏览器、手机在线查阅，极大减轻高海拔冰川人工监测的工作强度和潜在风险，提升数据采集的连续性、精确性、时效性及在线可视化。
今年7月，中国南极测绘研究中心在玉龙雪山白水河1号冰川组装，经过系统调试，成功获得冰川运动实时信息，研发出冰川运动实时监测系统。10月，武汉大学和玉龙雪山站联合研发团队对该系统进行升级，加入温湿压等气象参数和实时视频模块。目前，该系统每5分钟在线自动更新一次监测数据。
监测结果显示：该系统测距传感器距冰面距离从7月23日的1.345米增加到8月29日的2.51米。冰川在一个月时间段消融了1.25米，处于强消融状态。监测相机照片显示，9月13日早晨，玉龙雪山下了第一场雪。气象回传记录表明，10月20日以来，冰面湿度持续在90%以上，太阳辐射极少；同期视频记录了多次降雪过程。
激光测距显示，10月20日早上3点测距传感器距冰面距离由2.415米减少至10月22日0点的2.30米，经历入冬第一场雪，2天时间内降雪量近12厘米，冰川开始处于积累期。
超声波传感器是一种利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。
据介绍，该系统在玉龙雪山布设，旨在验证冰川与环境长期观测技术与方法，如得到有效验证，可搭载更多传感器，获取冰川多要素观测数据。同时，根据GNSS实时监测的冰流速数据，可判别冰川运动状况及潜在的冰川跃动现象等。
测距传感器大百科
1.超声波测距传感器原理：
超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。
2.激光测距传感器工作原理：
激光传感器工作时，先由激光二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号。记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。激光传感器必须极其精确地测定传输时间，因为光速太快。
3.红外线测距传感器工作原理：
红外测距传感器利用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也不同的原理，进行障碍物远近的检测。红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，通过数字传感器接口返回到机器人主机，机器人即可利用红外的返回信号来识别周围环境的变化
该系统兼容多种传感器，集数据采集、传输、解析、入库和发布于一体，实时性高，具备软件自主可控，硬件可定制可扩展的特点，为后续玉龙雪山站“一站四区”(一站即玉龙雪山站，四区即岗日嘎布、梅里雪山、贡嘎雪山、达古雪山)典型冰川实时监测和精细化研究奠定坚实基础。
据悉，武汉大学中国南极测绘研究中心杨元德、艾松涛和中国科学院西北生态环境资源研究院王世金等是该实时综合监测系统研发团队主要成员。
资料来源：科技日报
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