【儀表網(wǎng) 儀表產(chǎn)業(yè)】導讀：10月29日，武漢大學中國南極測繪研究中心聯(lián)合中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院玉龍雪山冰凍圈與可持續(xù)發(fā)展野外觀測研究站(以下簡稱玉龍雪山站)成功研發(fā)了我國第一套冰川實時監(jiān)測系統(tǒng)，目前已投入使用。
該系統(tǒng)由GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))、激光測距、相機、氣象、冰溫、地震儀等監(jiān)測模塊組成，通過4G實時傳輸觀測數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡在線發(fā)布，可隨時借助瀏覽器、手機在線查閱，極大減輕高海拔冰川人工監(jiān)測的工作強度和潛在風險，提升數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性、精確性、時效性及在線可視化。
今年7月，中國南極測繪研究中心在玉龍雪山白水河1號冰川組裝，經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試，成功獲得冰川運動實時信息，研發(fā)出冰川運動實時監(jiān)測系統(tǒng)。10月，武漢大學和玉龍雪山站聯(lián)合研發(fā)團隊對該系統(tǒng)進行升級，加入溫濕壓等氣象參數(shù)和實時視頻模塊。目前，該系統(tǒng)每5分鐘在線自動更新一次監(jiān)測數(shù)據(jù)。
監(jiān)測結果顯示：該系統(tǒng)測距傳感器距冰面距離從7月23日的1.345米增加到8月29日的2.51米。冰川在一個月時間段消融了1.25米，處于強消融狀態(tài)。監(jiān)測相機照片顯示，9月13日早晨，玉龍雪山下了第一場雪。氣象回傳記錄表明，10月20日以來，冰面濕度持續(xù)在90%以上，太陽輻射極少；同期視頻記錄了多次降雪過程。
激光測距顯示，10月20日早上3點測距傳感器距冰面距離由2.415米減少至10月22日0點的2.30米，經(jīng)歷入冬第一場雪，2天時間內(nèi)降雪量近12厘米，冰川開始處于積累期。
超聲波傳感器是一種利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。
據(jù)介紹，該系統(tǒng)在玉龍雪山布設，旨在驗證冰川與環(huán)境長期觀測技術與方法，如得到有效驗證，可搭載更多傳感器，獲取冰川多要素觀測數(shù)據(jù)。同時，根據(jù)GNSS實時監(jiān)測的冰流速數(shù)據(jù)，可判別冰川運動狀況及潛在的冰川躍動現(xiàn)象等。
測距傳感器大百科
1.超聲波測距傳感器原理：
超聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應。因此超聲波檢測廣泛應用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學等方面以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。
2.激光測距傳感器工作原理：
激光傳感器工作時，先由激光二極管對準目標發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學傳感器，因此它能檢測極其微弱的光信號。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時間，即可測定目標距離。激光傳感器必須極其精確地測定傳輸時間，因為光速太快。
3.紅外線測距傳感器工作原理：
紅外測距傳感器利用紅外信號遇到障礙物距離的不同反射的強度也不同的原理，進行障礙物遠近的檢測。紅外測距傳感器具有一對紅外信號發(fā)射與接收二極管，發(fā)射管發(fā)射特定頻率的紅外信號，接收管接收這種頻率的紅外信號，當紅外的檢測方向遇到障礙物時，紅外信號反射回來被接收管接收，經(jīng)過處理之后，通過數(shù)字傳感器接口返回到機器人主機，機器人即可利用紅外的返回信號來識別周圍環(huán)境的變化
該系統(tǒng)兼容多種傳感器，集數(shù)據(jù)采集、傳輸、解析、入庫和發(fā)布于一體，實時性高，具備軟件自主可控，硬件可定制可擴展的特點，為后續(xù)玉龍雪山站“一站四區(qū)”(一站即玉龍雪山站，四區(qū)即崗日嘎布、梅里雪山、貢嘎雪山、達古雪山)典型冰川實時監(jiān)測和精細化研究奠定堅實基礎。
據(jù)悉，武漢大學中國南極測繪研究中心楊元德、艾松濤和中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院王世金等是該實時綜合監(jiān)測系統(tǒng)研發(fā)團隊主要成員。
資料來源：科技日報
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