摘要:海岸浪高监测是海洋环境监测的重要组成部分,对于海岸工程安全、防灾减灾、航运调度、近海作业、渔业活动等具有重要意义。传统浪高监测方法(如浮标和声学设备)往往受环境限制且维护成本较高。而基于雷达技术的浪高监测系统可以实现非接触、全天候、高精度的动态监测,是现代海洋
海岸浪高监测是海洋环境监测的重要组成部分,对于海岸工程安全、防灾减灾、航运调度、近海作业、渔业活动等具有重要意义。传统浪高监测方法(如浮标和声学设备)往往受环境限制且维护成本较高。而基于雷达技术的浪高监测系统可以实现非接触、全天候、高精度的动态监测,是现代海洋监测的重要技术手段。
系统目标
实时监测海岸浪高:获取近海区域的浪高数据,包括瞬时浪高、有效浪高和周期波浪等关键指标。辅助预警和灾害防控:提供实时数据支持,为沿海风暴潮、台风和海啸预警提供依据。支持科研与环境评估:为海洋动力学研究、生态环境评估提供基础数据。提升安全管理能力:为海岸工程、航运、海洋作业提供实时浪况信息,减少作业风险。监测参数
描述
意义
瞬时浪高
单个波峰与波谷的高度差
反映实时波浪强度,为短期决策提供依据。
有效浪高(Hₑₑ)
取若干浪高中前1/3浪高的平均值
常用的代表性波浪高度,评估海浪总体强度和影响。
波浪周期(T)
两个相邻波峰间的时间间隔
描述波浪的能量与传播特性,为海洋结构设计提供数据支持。
波浪方向
波浪传播方向(相对于地平线的角度)
便于评估波浪对沿岸设施和航道的潜在影响。
浪高变化趋势
不同时段浪高变化的动态数据
提供浪况的动态演变信息,预测未来浪高趋势。
系统组成
1. 雷达测浪设备
测量原理:基于微波或激光雷达技术,探测波面反射信号并计算浪高。部署方式:岸基雷达:安装在海岸附近的固定平台,如灯塔、码头等;适合近岸监测。海上雷达:安装在浮标或海上平台上,用于更广泛的监测需求。功能特点:高分辨率测量波面变化;抗风雨、耐腐蚀设计,适应海洋恶劣环境;全天候运行,不受光线和天气限制。2. 数据采集与处理模块
数据采集:实时记录浪高、周期、方向等参数。数据处理:基于算法分析波浪时空特性;自动去除干扰信号,确保数据准确性。存储与传输:支持本地存储和云端同步;数据通过4G/5G、LoRa或卫星网络传输至监控中心。3. 云平台与用户终端
功能:实时数据展示:显示浪高、周期、方向及变化趋势;历史数据分析:生成统计报表与趋势图;异常预警机制:当浪高超过设定阈值时,系统自动发送报警信息。接口:支持PC端和移动端访问;可与其他海洋监测系统整合。4. 电源系统
选项:太阳能供电:适合远程部署,无需外接电源;直流供电:适合固定设施监测,如码头。备用电池:保障设备在断电情况下的连续运行。系统工作流程
数据采集雷达设备实时扫描海浪表面,获取波峰波谷的高度变化、时间间隔和方向信息。数据传输与处理采集到的信号通过无线或有线网络传输到数据处理中心;系统自动解析信号,计算浪高、周期和方向,并去除噪声干扰。实时监控与预警数据上传至云平台,用户可通过监控终端实时查看;超出阈值时触发报警,通过短信、邮件或APP通知相关人员。数据分析与应用平台对历史数据进行分析,生成趋势图表;数据支持科研、海岸工程设计及灾害评估等应用。应用场景
海岸防灾预警提前发现台风、风暴潮等灾害浪高的变化,帮助政府和相关机构做好防灾减灾准备。航运与渔业支持为船舶航行提供实时浪况信息,降低航行和作业风险;指导渔业作业时间和位置选择。海岸工程监测对码头、堤坝等设施周边浪高进行长期监测,预警潜在风险。科研与环境保护支持海洋动力学研究;监测海岸侵蚀,为环境保护和生态修复提供数据。系统优势
非接触式监测相比传统浮标设备,雷达监测不受漂移、设备损坏等问题影响,数据更稳定。全天候高精度运行不受天气、光线条件限制,可连续运行,满足多种环境需求。自动化与智能化数据采集、分析、预警全流程自动化,大幅减少人工干预和操作成本。适应性强岸基或海上部署灵活,适合近海、深海等多场景需求。长生命周期设备耐腐蚀、抗风浪设计,适合长期使用,维护成本低。典型案例
案例1:沿海风暴潮预警
地点:某台风多发海域沿岸。方案:部署岸基雷达监测浪高,当浪高超过警戒值时,自动向防灾指挥中心报警。效果:成功减少台风期间的财产损失,提高防灾效率。案例2:海上油田作业保障
地点:某海上油田区域。方案:安装海上平台雷达,实时监测作业区域浪况,为吊装、运输等作业提供安全参考。效果:避免高浪期间作业,提高人员与设备安全。硬件清单及参数
设备名称
主要参数
功能
浪高雷达测量仪
测量范围:0.1-50米;分辨率:1厘米;精度:±2%
浪高监测、方向和周期测量
数据采集与处理模块
数据接口:RS485、Ethernet;处理能力:实时10 Hz以上
实时采集与处理波浪信号
云平台与监控终端
数据存储:≥5年;支持移动端和PC端访问
数据管理、报警推送和分析功能
供电模块
太阳能板功率:50W;备用电池续航:>7天
确保系统长期稳定运行
来源:欣仰邦