一种严寒区抽水蓄能电站冰层厚度监测装置

技术领域

本申请涉及实时监测技术领域，尤其是涉及一种严寒区抽水蓄能电站冰层厚度监测装置。

背景技术

目前抽水蓄能电站是一种蓄能型水力发电站，蓄能型水力发电站用于平衡电网负荷的低谷与高峰。抽水蓄能电站是电网系统低碳、清洁、绿色和可储蓄的电源。在负荷低谷时，通过抽水将电网系统多余的电能转化为水势能加以储存；在电力负荷处于高峰时，通过水轮机发电将水势能转化为电能补充电网，是目前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的骨干电网储能和调节方式。

抽水蓄能电站遍布国内各地，其中大约三分之一的抽水蓄能电站分布在温度小于零下15℃摄氏度的寒带地区。

在冬季，寒区抽水蓄能电站库水结冰，伴随着水位大幅度变化，将产生冲撞水工建筑物、堵塞进出水口、冻胀混凝土坝面等危害。需要实时监测冰层厚度，防止威胁抽水蓄能电站安全运行。

发明内容

本申请提供一种严寒区抽水蓄能电站冰层厚度监测装置，用于实时监测并获取准确的冰层厚度。

本申请提供了一种严寒区抽水蓄能电站冰层厚度监测装置，包括监测柱体、压力传感器、温度传感器，监测柱体上设置有测压区以及测温区。测压区设置有多个压力传感器；测温区设置有多个温度传感器。当监测柱体位于水体中时，测压区的高度位置至少部分区域位于冰层中以及空气中，多个压力传感器至少位于两个高度位置，以判定冰层上表面的高度位置；测温区的高度位置至少部分区域位于水体中以及冰层中，多个温度传感器至少位于两个高度位置，以判定冰层下表面的高度位置。

在上述技术方案中，专利创新性发现：监测柱体表面空气层与冰层对其压力存在畸变，通过压力畸变可以判定冰层上表面。冰层内的压力大于大气压，冰面附近的压力等于大气压，通过压力传感器压力值畸变处位置，判定冰层上表面的相对位置。

在上述技术方案中，专利创新性发现：监测柱体表面冰层与水层的温度存在畸变，通过温度畸变可以判定冰层的下表面。监测柱体位于冰层中的温度传感器测量到的温度小于0℃，位于水体中的温度传感器测量到的温度大于0℃，冰水混合区的温度为0℃，通过温度传感器的温度畸变处位置，判定冰层下表面的相对位置。

在上述技术方案中，根据实时监测冰层上表面相对高度位置、冰层下表面相对高度位置，通过计算得到冰层厚度，实现冰层厚度实时监测目的。

在上述技术方案中，本专利创新性发现：在结冰过程中，监测柱体容易被挤压变形损坏表面，破坏设置的温度传感器和压力传感器。通过在监测柱表面设置弹性保护层，分散结冰过程对监测柱体的影响，可以解决上述问题。

在上述技术方案中，监测柱体表面设置有弹性保护层，弹性保护层覆盖温度传感器和压力传感器，防止结冰膨胀力破坏监测柱体、压力传感器和温度传感器。

在上述技术方案中，本专利创新性发现：在结冰过程中，监测柱体需要适宜的密度；当密度较轻时，监测柱体容易向空气层浮动；当密度较重时，监测柱体容易向冰下水层。

在上述技术方案中，本发明创新性采取二种技术方法，一是控制了监测柱体密度，二是设置了凸出棒体。监测柱体表面设置有凸出棒体，在结冰过程中，可以防止监测柱体由于密度设置过轻(≤0.88g/cm

在上述技术方案中，本发明发现监测柱体与水平面垂直度，影响监测精度。本发明对监测装置的重心位置进行了研究，发现重心位于距离顶部高度的65％～100％处时，可以保持监测装置处于冰层垂直位置，保障冰层厚度监测精度。

在上述技术方案中，传输装置包括多个输入端，多个输入端与多个温度传感器和多个压力传感器一一对应的信号连接；信号传输装置可置于监测柱体的空腔内部，也可置于监测柱的表面。用于实时记录和监测冰层厚度。

在上述技术方案中，通过严寒区抽水蓄能电站冰层厚度监测装置，实时监测冰层厚度数据变化，采用相应防冰方案包括但不限于机械碎冰法、水流除冰法或者防污拦冰法，消除冰层冲撞水工建筑物、堵塞进出水口、冻胀混凝土坝面和建筑物冰蚀等冰害发生，确保寒区抽水蓄能电站安全稳定运行。

附图说明

图1是一种严寒区抽水蓄能电站冰层厚度监测装置的结构示意图；

图2是一种严寒区抽水蓄能电站冰层厚度监测装置的结构的俯视(A方向)结构示意图；

图3是一种严寒区抽水蓄能电站冰层厚度监测装置的B局部放大示意放大图；

图4是一种严寒区抽水蓄能电站冰层厚度监测装置的一次温度和压力数据绘制的折线图。

1、空气；2、冰层；3、水体；4、数据传输装置；5、监测柱体；6、温度传感器；7、压力传感器；8、中心区域；9、凸出棒体；10、弹性保护层。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本申请进一步详细说明。通过这些说明，本申请的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本申请实施例公开一种严寒区抽水蓄能电站冰层厚度监测装置，用于实时监测冰层的厚度。

水库冰层形成、发展和消失可分为如下4个阶段:

第1阶段为初始结冰阶段(生冰阶段)。生冰阶段是指日平均气温开始进入零度以下到进入稳定负温阶段，水库部分水面产生薄冰。

第2阶段为冰层成长阶段(冰长阶段)。当昼夜气温达到稳定负温后，冰层在水库库面逐渐发展，形成稳定大面积结冰，直至覆盖较大库区水面。这一阶段的特点表现为气温总体上逐步下降。由于受到抽水蓄能电站特殊的运营环境影响，频繁形成往复水流和剧烈运动。水面紊动增强，会抑制冰层形成，所以在冰层形成之初，只在靠近闸门井和混凝士坝不受水流运动影响的位置形成小面积冰层。

第3阶段为冰盖封冻阶段(冰盖阶段)，是指冰层生长巨大、厚度急剧增加，形成大面积、大厚度、大重量的冰层(冰盖)。体积大、重量大对库区建筑和安全运行具有较大的危害性。

第4阶段为冰层消融阶段(融冰阶段)，是指随着日平均气温逐渐升高，冰层面积逐渐减小，直至消失的过程。

相对于普通水库而言，抽水蓄能电站水位变化幅度大、水流紊乱、运动路线长和水流速度快，冰层危害更为严重。水库冰层形成冰盖后，在水面随电站运行频繁活动；抽水蓄能电站的水库由于水位的循环升降，以及特殊的热力条件和风力等作用，冰层的动态也具有其自身的特点。在整个冻结期内，冰层的活动总体上随水位升降而升降。冰层在下降的过程中，周边受岸坡约束而折断成大小不等的碎冰块，冰层上升时周边由冰水相混冻结形成的宽约30m～40m的薄冰-碎冰带。尽管水位升降频繁，薄冰带的范围基本保持不变，即未见有明显的水平移动现象。

现有测量冰层厚度仪器主要包括电阻丝加热智能控制的冰厚监测装置、基于雷达技术的冰层厚度监测仪、基于遥感技术的冰层厚度监测方法以及基于声纳技术的冰层厚度监测方法。

电阻丝加热智能控制的冰厚监测装置。这种装置利用电阻丝加热的原理，通过电动机控制联动滑片和第二不锈钢挡板的上下移动，使得激光测距仪能够分别测量冰层上表面和下表面的距离，从而计算出冰层的厚度。这种装置的优点是精度高、操作简便、机动性强，可以实现对冰层厚度的实时监测。缺点是需要消耗电能，可能对冰层造成一定的破坏，不适用于大范围的冰层监测。

基于雷达技术的冰层厚度监测仪。这种监测仪利用雷达电磁波反射原理，通过发射和接收电磁波信号，根据信号的时延和强度，判断冰层上下表面的位置，从而计算出冰层的厚度。这种监测仪的优点是效率高、软件操作简单、抗寒性强，可以实现对场地全域冰层厚度的监测。缺点是仪器成本高，可能受到电磁干扰，不适用于水下冰层或复杂地形的监测。

基于遥感技术的冰层厚度监测方法。这种方法利用卫星遥感技术，通过观测冰与水对微波的反射率差异，测量冰在水面上的高度，然后根据阿基米德原理估算水下的深度，从而计算出冰层的厚度。这种方法的优点是覆盖广、时效性好、成本低，可以实现对大范围冰层厚度的监测。缺点是精度低，可能受到云层或雪层的影响，不适用于局部或细节的监测。

基于声纳技术的冰层厚度监测方法。这种方法利用声纳技术，通过发射和接收声波信号，根据信号在水-冰界面和冰-空气界面的反射情况，测量水下冰层的深度，从而计算出冰层的厚度。这种方法的优点是精确性高、适应性强、干扰小，可以实现对水下冰层厚度的监测。缺点是仪器成本高，需要接触式测量，可能对冰层造成一定的破坏，不适用于空气中或复杂地形的监测。

参照图1-图3对监测装置进行说明，一种严寒区抽水蓄能电站冰层厚度监测装置，包括监测柱体5、温度传感器6以及压力传感器7；其中，监测柱体5上设置有测温区以及测压区；测温区设置有多个温度传感器6，测压区设置有多个压力传感器7。

当监测柱体5位于水层3中时，测温区的高度位置至少部分区域位于水层3中以及冰层2中，多个温度传感器6至少位于两个高度位置，以判定冰层2下表面的高度位置。

测压区的高度位置至少部分区域位于冰层2中以及空气1中，多个压力传感器7至少位于两个高度位置，以判定冰层2上表面的高度位置。

具体的，监测柱体5为能漂浮在水面上的柱体，示例性的，监测柱体5的整体密度小于水，监测柱体5长度方向的一部分区域位于水层3中，一部分区域位于水面上方；可选的，监测柱体5固定在坝体上，监测柱体5的高度不变，大坝内的水位上升或下降时，监测柱体5长度方向始终有一部分区域位于水层3中，一部分区域位于水面上方。

监测柱体5上设置有测温区以及测压区，示例性的，测温区与测量区沿监测柱体5的长度方向存在重叠区域，本实施例中，测温区与测量区沿测量的长度方向完全重叠，附图中，使用圆形框表示测温区，使用方形框表示测压区。可选的，监测柱体5的长度方向的一部分区域为测温区，另一部分区域为测压区。

测压区的至少部分区域位于空气层1中以及冰层2中。研究发现：当多个依次排列的压力传感器7位于两个区域时，空气层1区域的压力传感器7测量到压力值不变，且数值为0MP；冰层2区域的压力传感器7测量的压力值大于0.01MPa。按照空气层1向冰层2的方向排列，压力传感器7测量的压力依次增加，压力传感器7测量值从0MPa、+0.01MPa向更高压力增加排列。自监测柱体空气层1向冰层2方向，压力值逐步增加，并且存在压力畸变点——0MPa向+0.01MPa转变的压力传感器所处位置，该压力畸变点位置为空气层1与冰层2的临界位置，可判断为冰层2的上表面位置之间。

测温区的至少部分区域位于水层3中以及冰层2中。研究发现：当多个依次排列的温度传感器6位于两个区域时，水层3区域的温度传感器6测量的温度不小于0℃；冰层2区域的温度传感器6测量到温度，不大于0℃。按照水层3向冰层2的方向，依次排列的温度传感器6，测量的温度依次降低，温度传感器6测量值依次从正温区、0℃向负温区排列。自监测柱体水层向冰层方向，存在的畸变测温点(0℃)，该测温点所处位置为水层与冰层的临界点，可判断为冰层2下表面位置之间。

研究发现，采用压力测量值畸变确定冰层上表面位置的技术方案，具有抗干扰和精度高的优点。通过空气层1和冰层2的在压力传感器测试点中，空气层1压强接近于绝对大气压0.098MPa(表压0MPa)；在压力测试点中，冰层2上表面压强较空气层1突然增大；随离冰层2上表面距离增大不断增大，冰层2中达到最大值，后不断减小，在冰层2下表面处接近于0。相对于仅使用温度传感器6监测冰层2上表面的位置，空气1和冰层2上表面的温度容易受到日照、风吹、雨雪等环境因素的影响，测量值用于判断冰层2上表面位置时的准确度低，本实施例中，选用了压力传感器7用来测量冰层2上表面的高度位置，从而能准确监测冰层2上表面的位置。

由于冰的温度小于0℃，水的温度大于0℃，位于冰层2中的温度传感器6测量到的温度小于0℃，位于水层3中的温度传感器6测量到的温度大于0℃，位于冰层2中的温度传感器6与位于水层3中的温度传感器6测量到的数据有明显区别。因此能通过温度传感器6的高度位置判定冰层2下表面的高度位置。

由于水结冰后，冰层2内的压力增大，冰层2内的压力大于大气压，冰面附近的压力等于大气压，位于冰层2中的压力传感器7与位于空气1中的压力传感器7测量到的数据有明显区别。因此能通过压力传感器7的高度位置判定冰层2上表面的高度位置。

计算冰层2下表面的高度位置与冰层2上表面的高度位置之间的差值，获取到冰层2的厚度。

本方案综合利用冰层2与水层3中的温度变化，以及冰层2与空气1中的压力变化，获取到冰层2下表面、以及上表面的位置，计算后得到冰层2的厚度。

需要说明的是，沿高度方向两端的温度传感器6的分布范围越广，冰层2厚度测定装置适用的冰层2下表面的高度位置的变化范围越大。

示例性的，冰层2下表面的高度位置变化在1m内时，使用沿高度方向温度传感器6的分布范围为1m，能对冰层2下表面的1m内的高度位置进行判定。较大的监测柱体长度，较广的温度传感器6分布范围，可以适应较厚的冰层下表面位置监测。

需要说明的是，沿高度方向相邻两个温度传感器6之间的间隙越小，判定的冰层2下表面的高度位置越准确。

示例性的，相邻温度传感器6的中心间距为10mm，冰层2下表面的温度传感器(温度监测值为0℃附近)间距为10mm，由此确定的冰层下表面位置的误差为±5mm；示例性的，相邻温度传感器6的中心间距为2mm，冰层2下表面的温度传感器(温度监测值为0℃附近)间距为2mm，由此确定的冰层下表面位置的误差为±1mm；因此，较小的温度传感器间距，可以提高冰层下表面位置的监测精度。

需要说明的是，沿高度方向两端的压力传感器7的分布范围越广，冰层2厚度测定装置适用的冰层2上表面的高度位置的变化范围越大。

示例性的，冰层2上表面的高度位置变化在0.5m内时，使用沿高度方向温度传感器7的分布范围为0.5m，能对冰层2上表面的0.5m内的高度位置进行判定。较大的监测柱体长度，较广的压力传感器7分布范围，可以适应较厚的冰层上表面位置监测。

沿高度方向两端的两个压力传感器7之间的间隙越大，冰层2厚度测定装置适用的冰层2上表面的高度位置的变化范围越大。示例性的，当冰层2上表面的高度位置变化在1m内时，使用沿高度方向两端的两个压力传感器7之间的间隙为1m，能冰层2上表面的高度位置进行判定。

沿高度方向相邻两个压力传感器7之间的间隙越小，判定的冰层2上表面的高度位置越准确。

需要说明的是，本方案中说明的高度位置表示，监测柱体5的长度沿竖直方向设置时，压力传感器7或温度传感器6的高度位置。

参照图1，作为一个可选方案，多个温度传感器6中沿高度方向相邻的两个温度传感器6之间的中心间距为0～5mm，且不包括0mm。

具体的，沿高度方向相邻的两个温度传感器6之间的中心间距为大于0，且小于等于5mm的任一距离，示例性的，沿高度方向相邻的两个温度传感器6之间的中心间距为1mm；可选的，沿高度方向相邻的两个温度传感器6之间的中心间距为0.5mm、2mm、4mm或5mm。

参照图1，作为一个可选方案，多个压力传感器7中沿高度方向相邻的两个压力传感器7之间的中心间距为0～5mm，且不包括0mm。

具体的，沿高度方向相邻的两个压力传感器7之间的中心间距为大于0，且小于等于5mm的任一距离，示例性的，沿高度方向相邻的两个压力传感器7之间的中心间距为1mm，可选的，沿高度方向相邻的两个压力传感器7之间的中心间距为0.5mm、2mm、4mm或5mm。

参照图1，作为一个可选方案，多个温度传感器6的高度位置具有5～400个。

具体的，多个温度传感器6的高度位置具有大于等于5，且小于等于400个。示例性的，多个温度传感器6的高度位置有100个，温度传感器6共设置100个。

需要说明是的是，允许有在同一高度位置存在两个温度传感器6。多个温度传感器6的高度位置有100个时，温度传感器6的数量能为101个，

在其它一实施例中，多个温度传感器6的高度位置为2个、3个或4个。

参照图1，作为一个可选方案，多个压力传感器7的高度位置具有5～400个。

具体的，多个压力传感器7的高度位置具有大于等于5，且小于等于400个。示例性的，多个压力传感器7的高度位置有100个，压力传感器7共设置100个。

需要说明是的是，允许有在同一高度位置存在两个压力传感器7，压力传感器7的数量为102个。

在其它一实施例中，多个压力传感器7的高度位置为2个、3个或4个。

作为一个可选方案，监测柱体5的材料为刚性材料，刚性材料包括混凝土材料或者金属材料。

作为一个可选方案，监测柱体5的材料为柔性材料。柔性材料包括泡沫材料。

参照图1，作为一个可选方案，温度传感器6的温度测温范围为-50℃～130℃，测温精度为0.01℃～1℃。

具体的，设定最低温度测量范围是依据抽水蓄能电站规划的地理位置而定；设定最高温度范围依据是现有抽水蓄能电站夏季日光长期照射的设备最高温度以及考虑寿命得到。

测温精度越高，温度传感器6的成本越高，测量到的温度变化越及时准确，获取到的冰层2厚度变化越及时准确。

参照图1，作为一个可选方案，压力传感器7的压力测试范围0～2.0MPa，精度0.1％FS～0.5％FS。

具体的，设定最低压力测试范围考虑到空气1压力为接近于0的大气压。压力传感器7的压力测温范围依据大坝需要确定。压力测试精度越高，压力传感器7的成本越高，测量到的压力变化越及时准确，获取到的冰层2厚度变化越及时准确。

参照图1，作为一个可选方案，监测柱体5的长度为30mm～3000mm；

具体的，监测柱体5长度为大于等于30mm，且小于等于3000mm中的任一长度。示例性的，监测柱体5的长度为1500mm。

监测柱体5长度根据冰层2厚度确定，一般为最大冰厚的1.5倍到2倍。

监测柱体5越长监测数据可靠性越好；当监测柱体5长度过小，如小于最大冰厚的1.5倍时，无法获得完整的“空气1层-冰层2-水层”数据；当监测柱体5长度过大，如大于最大冰厚的2倍时，监测柱体5随冰层2运动对库岸造成的破坏增大，且成本偏高。

可根据抽水蓄能电站的所在位置推测对应的冰层2厚度区域，从而设置对应规格的冰层2厚度测定装置。

参照图1，作为一个可选方案，监测柱体5的横截面积为0.1cm

具体的，监测柱体5的横截面积为大于等于0.1cm

控制监测柱体5的截面积保证温度传感器6以及压力传感器7的安装及定位。监测柱体5的截面积较小时，成本低，设计灵活；监测柱体5的截面积较大时，可靠性好，能够适应抽水蓄能电站大幅度运动的冰况。

作为一个可选方案，监测柱体5包括本体以及凸出棒体9，凸出棒体9固定在本体外侧。

具体的，本体为长度沿竖直方向设置的柱体，示例性的，本体为四棱柱。凸出棒体9固定在本体的侧面，且凸出棒体9的长度沿垂直于本体的侧面方向。

在结冰过程中，可以防止监测柱体5由于密度设置过轻(≤0.88g/cm

作为一个可选方案，凸出棒体9设置有9个～90个，多个凸出棒体9在本体上沿高度方向排列设置，凸出棒体9与本体的连接位置到本体顶部的最小距离为L1，本体长度为L2，其中，10％≤L1/L2≤50％。

参照图1，作为一个可选方案，监测柱体5整体表观密度为0.90g/cm

具体的，监测柱体5的密度根据冰层2密度决定，应该接近冰层2密度。密度过高(>0.94g/cm

参照图1，作为一个可选方案，沿着自上而下的高度方向，监测装置的重心位置，位于距离顶部高度的65％～100％处。

具体的，自上而下的高度方向为监测柱体5长度沿竖直方向放置至自上而下的方向。距离顶部高度为到监测装置顶端的距离。监测装置的重心位置，位于距离顶部高度的65％～100％处，表示监测装置的重心位置到监测柱体5顶端的距离，与监测柱体5整体的高度的比值为65％～100％中包括端点的任一比值。

需要说明的是，监测柱体5的长度沿竖向放置在水层3中时，配重物的重心位于水面下方，重心离监测柱底端的距离为监测柱体5长度的5％-30％，保持配重物具有良好的稳定性。重心过高时(>30％)，监测柱体5在冰层2运动过程中，无法保持良好的稳定性。

参照图1，作为一个可选方案，监测柱体5表面设置有弹性保护层10，弹性保护层10覆盖温度传感器6以及压力传感器7。

具体的，保护层厚度0.1mm～3mm；导热系数0.5w/(m·k)-20w/(m·k)；

弹性保护层10中的材料的邵氏A硬度为5°～50°。弹性保护层10的吸水率为0～1％，条件是在室温浸泡30天的吸水状态。

弹性保护层10包括可体积压缩的弹性体，在冰盖的成长过程中可以释放冰层2静压力，减少监测柱体5和温度传感器6的破坏。保护层10包括弹性体材料和微孔弹性体材料，弹性体材料包裹微孔弹性体材料。

弹性保护层10越厚，保护性越好，传感器监测精度越低，厚度过大时(>10mm)，压力传感器7无法感应到冰层2压力，影响测量结果，厚度过小时(<1mm)，保护层容易损坏，无法避免监测柱体5遭到冰层2破坏。

导热系数过大时(>20w/(m·k))，使用导热填料过多，材料偏硬，测量精度差，导热系数过小时(<0.5w/(m·k))，温度传感器6无法测量出准确温度；硬度过大时(>50°)材料过硬，测量精度差；硬度过小时，保护层容易损坏，无法避免监测柱体5遭到冰层2破坏。

吸水率越大，弹性保护层10寿命越短，测试精度越低，吸水率过高时(>1％)，结冰过程中，保护层越容易遭到破坏。

在其它一实施例中，多个温度传感器6在监测柱体5上沿螺旋状布置。

多个温度传感器6的螺旋状布置，能减少沿监测柱体5长度方向相邻的两个温度传感器6之间发生干涉的情况，有助于减小相邻两个温度传感器6之间沿监测柱体5长度方向的间隙。

在其它一实施例中，多个压力传感器7在监测柱体5上沿螺旋状布置。

多个压力传感器7的螺旋状布置，能减少沿监测柱体5长度方向相邻的两个压力传感器7之间发生干涉的情况，有助于减小相邻两个压力传感器7之间沿监测柱体5长度方向的间隙。

进一步的，监测柱体5上设置有刻度线。

进一步的，监测柱体5为直尺。监测柱体5位于水中时，监测柱体5的高度沿竖向方向。

作为一个可选方案，冰层2厚度测定装置还包括数据传输装置4，数据传输装置4包括多个输入端，多个输入端与多个温度传感器6和多个压力传感器7一一对应的信号连接。

具体的，数据传输装置4与压力传感器7以及温度传感器6之间信号连通。数据传输装置4与压力传感器7以及温度传感器6之间通过线缆信号连通；可选的，数据传输装置4与压力传感器7以及温度传感器6之间通过无线信号连通。

参照图1，作为一个可选方案，数据传输装置4置于监测柱体5的空腔内部，或数据传输装置4置于监测柱体5的表面。

示例性的，数据传输装置4位于监测主体的中心区域8。

在其它一实施例中，数据传输装置4位于监测柱体5的表面。

进一步的，冰层2厚度测定装置还包括处理器及输出装置，数据传输装置4将测量到的压力数据及温度数据传输到处理器，处理器经处理计算后，向输出装置发出冰层2厚度的信号，输出装置将冰层2厚度输出。

通过冰层厚度测定装置测量，实时监测冰层2厚度数据变化，采用相应防冰方案，减少冰层2冲撞水工建筑物、堵塞进出水口、冻胀混凝土坝面和建筑冰蚀等运行冰害，确保抽水蓄能电站安全运营。

下述内容以水库大坝为混凝土面板堆石坝为例说明，大坝处于严寒地区。大坝坝顶高程729.20m，坝轴线长度510米，最大坝高89.2m。混凝土面板共分为54块，上水库历史最低记录温度约-39.7℃。测温点设置于27块板前50m处。

预报最低气温-19℃，最大冰厚度90mm。

冰层2厚度测定装置：

监测柱体5的长度根据冰层2厚度确定，一般为最大冰厚的1.5倍到3倍。该水库历史最大冰厚为470mm，因此监测柱体5长度为1500mm，密度为0.91g/cm

测试点：测温中心间距10mm，数量148个，测温精度0.1℃。

数据收集装置：采样频率10s。

定位装置：混凝土制锚块2.5T，锚链长度150m。

供能装置：太阳能发电站220v，100w。

环境温度：-10.0℃；实测厚度90mm。

参照图4，将测量温度和压强数据绘制成图，图中横坐标为传感器沿温压监测柱体5从上到下的测试位置，间隔为1cm。第一个点距离温压监测柱体5最上沿1cm。第二个传感器距离温压监测柱体5最上沿2cm。以此类推，第n个传感器距离温压监测柱体5最上沿n(cm)。图中左测纵坐标为测量温度，分别是环境空气1温度、冰层2温度和水层温度。从图中可以看到随着测量点自上而下，依次测量了空气1温度、冰层2温度和水层温度。图中右测纵坐标为测量压强，分别是环境空气1压强、冰层2压强和水层压强。从图中可以看到随着测量点自上而下，依次测量了空气1压强、冰层2压强和水层压强。图中使用小方块示意了多个压力传感器测量到的压强的数值点，使用小三角形块示意了多个温度传感器测量到的温度的数值点。

在空气1温度测试点中，距离冰层2上表面距离越近温度越低，在冰层2上表面处温度最低为-12.12℃；在冰层2温度测试点中，距离冰层2下表面距离越近温度越高，在冰层2下表面处温度接近0℃；水层温度测试点中，水下距离越深温度越高。

在空气1压力测试点中，压强接近于大气压0.1Mpa；在冰层2压力测试点中，冰层2上表面压强较空气1突然增大，随离冰层2上表面距离增大不断增大到最大后不断减小，在冰层2下表面处接近于0；水层压力测试点中，水下距离越深压强越大。

空气1和冰层2上表面的温度容易受到日照、风吹、雨雪等环境因素的影响，测量值不适用于判断冰层2上表面位置，本实施例中，选用了压力传感器7测量冰层2上表面的高度位置。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于本申请工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以上结合了优选的实施方式对本申请进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本申请进行多种替换和改进，这些均落入本申请的保护范围内。