CN102062772B - 大型浮标水质传感器防附着装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型浮标水质传感器防附着装置，包含有采集控制器，该采集控制器通过电缆连接出水蠕动泵、进水蠕动泵和电磁阀，其特征在于，还包含有装有水质传感器的集成容器，以及通过对应的电磁阀连接到集成容器上的消毒液容器、纯净水容器和保存液容器。本发明的整个装置结构简单，所有的水质传感器均不需要暴露在恶劣的海洋环境中，提高了传感器的安全性；配置的消毒装置可以彻底的清洗集成容器及水质传感器。显然，本发明能有效解决的大型浮标水质传感器海洋生物的附着污染问题，能够延长水质传感器的使用寿命，提高系统长时间测量的准确度和可靠性。

Description

大型浮标水质传感器防附着装置

技术领域

本发明属于海洋监测仪器设备领域，具体涉及一种大型浮标水质传感器防附着装置。

背景技术

海洋附着生物又称污损生物，是一大类广泛存在于水下人工设施上的海洋植物、动物和微生物。如同其他海洋工程设施一样，目前应用于大型浮标上的各种水质传感器，例如海流计、温盐传感器、浊度叶绿素仪等仪器由于使用的时候，都要长时间的暴露在恶劣的海洋环境中，不可避免遭受海洋生物的附着污染，使传感器表面上生长大量的海洋生物。传感器的敏感元件表面发生的少量腐蚀和生物附着即能够使整个仪器工作性能受到破坏，进而使系统测量准确度和可靠性下降，从而导致使用性能下降和寿命缩短。在海洋附着生物生长旺盛时期和地区，不到半个月的时间，附着生物即能导致仪器失灵甚至完全失效。

目前，船舶及各种海洋工程设施的生物防附着措施主要依靠粉刷防污涂料。但是，由于海洋监测仪器的特殊性，如果在传感器上粉刷防污涂料，将会大大影响传感器的测量精度，因此海洋环境监测领域迫切需要获得能够有效的防止传感器生物污染的设备或方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型浮标水质传感器防附着装置，可自动的对水质传感器进行清洗，从而有效的解决了海洋生物的附着污染问题，延长了各种应用于大浮标上的水质传感器的使用寿命，提高仪器长时间测量的准确度和可靠性。

本发明的技术方案如下：

本发明的装置包括有水质传感器和通过电缆控制出水蠕动泵、进水蠕动泵和电磁阀的采集控制器，其特征在于，还包括有分别通过电磁阀连通到集成容器上的，装有消毒液的消毒液容器、纯净水容器和装有保存液的保存液容器，且水质传感器设置在集成容器内。

上述的水质传感器通过电缆连接到采集控制器上。

上述的集成容器通过进水蠕动泵连接有进水管，通过集成容器下方的出水蠕动泵连接有出水管。

上述的集成容器上设置有不少于一个的液位电极。

本发明的装置仅在测量水质数据的时候才将海水通过进水管吸入集成容器中，使传感器浸泡在海水中，测量结束后，通过采集控制器开关电磁阀和蠕动泵，利用消毒液和纯净水对传感器进行消毒、清洗，当消毒结束后注入氯化钾中性保存溶液，使传感器探头处于中性溶液环境，延长传感器的使用时间。

本发明的整个装置结构简单，所有的水质传感器均不需要暴露在恶劣的海洋环境中。这样的设计大大提高了传感器的安全性。当每一次采样结束后，使用次氯酸钠溶液对整个水质传感器集成容器以及传感器进行杀菌消毒，然后再通过淡水进行清洗，最后通过蠕动泵将清洗液体排空。通过这个消毒清洗过程，完全可以将所有的海洋生物杀死。显然，本发明能有效解决的大型浮标水质传感器海洋生物的附着污染问题，能够延长水质传感器的使用寿命，提高系统长时间测量的准确度和可靠性。

附图说明

图1：本发明防附着装置总体结构示意图。

其中，1、注液口；2排气孔；3保存液容器；4电磁阀；5通气孔；6水质传感器；7集成容器；8液位电极；9出水蠕动泵；10进水蠕动泵；11出水管；12进水管；13采集控制器；14电缆；15消毒液容器；16纯净水容器。

具体实施方式

实施例1：

如图1，本发明设计有三个不锈钢材质的大容器，分别是装有4M氯化钾溶液的保存液容器3、装有g/ml为2％的次氯酸钠或者次氯酸钙消毒液的消毒液容器15，以及装有纯净水的纯净水容器16。每个大容器的顶部均安装有一个注液口1和一个排气孔2。这三个容器的底部设计成“锥形结构”，并分别连接电磁阀4。每个电磁阀和集成容器7之间利用PPR软管连接。各种水质传感器6安装在集成容器7内。集成容器7的上半部分管径较大，开有四个贯通的管道，其中三个分别用PPR软管与消毒液容器15、纯净水容器16和保存液容器3的电磁阀4相连，另一个与进水蠕动泵10连接。集成容器7的底部同样设计成“锥形结构”，同样采用PPR软管与出水蠕动泵9连接。集成容器7的顶部设计一个细长的排气孔5，内部安装有液位电极8。出水蠕动泵9和进水蠕动泵10都连接有出水管11和进水管12。所有的蠕动泵9、10和电磁阀4以及每个水质传感器6都通过电缆14连接到采集控制器13上，该采集控制器13采用现有的8051F020单片机作为CPU来控制外围器件。

保存液容器3、消毒液容器15和纯净水容器16这三个容器要尽量大些，以满足盛装尽可能多的液体的需要，这里采用的是500mm×400mm×210mm的长方体容器，在装满液体的情况下液体容积超过50L，最大限度的延长整个装置使用时间。三个大容器的下半部分统一设计成一“锥形结构”，采用这种设计，可以方便液体的流动，无论在何种情况下，容器内的液体都可以充分流净。每个大容器的锥形底端都连接一个电磁阀4，在电磁阀4的控制下，依靠自身重力，氯化钾溶液、纯净水、消毒液都经由管径为10mm的PPR管顺利的流入传感器集成容器7内。三个大容器的上端均有细长管排气孔2，以保证与大气相通，使液体能够顺利流入集成容器7内。当大型浮标在摇晃过程中，这样的设计又不至于使液体溢出。每个容器又有一个注液口1，可以方便注入液体，上面用带有螺纹的盖密封。

集成容器7内可以安装各种水质传感器6，例如PH传感器、电导率传感器、溶解氧传感器等等。这样可以充分利用消毒液(消毒液可以选用次氯酸钠或者次氯酸钙)，延长装置的工作时间，符合浮标工作环境恶劣、维修更换困难的现实情况。各传感器互相平行，由螺纹垂直固定在集成容器7顶部的上端盖上。

集成容器7做成阶梯状，上半部分长度为60mm，管径为54mm；下半部分长度为70mm，管径为47mm。此设计是因为：可以充分满足水质传感器6的安装要求，在保证能达到测量目的的同时，减小集成容器7的体积，节省消毒液等液体的使用量。集成容器7上半部分管径较大，这是因为连接有四个外接管道，四个外接管道分别是保存液进液管、纯净水进液管、海水进水管和消毒液进液管。在容器顶部的上端盖上设计一个细长的通气孔5，是为了保证集成容器7与外界大气相通，方便液体的流动，又不至于使液体由于浮标体的晃动溢出。集成容器7的底部同样设计成“锥形结构”，采用PPR软管与出水蠕动泵9连接，当采样完成和清洗完毕以后，利用出水蠕动泵9将集成容器7内的废液抽出。PPR管与集成容器7是运用带有螺纹状的连接嘴连接的，充分考虑其密封性及装配的简单方便。

在集成容器7内装有液位电极8，用来测试集成容器7内的液体是否注满或排空。为了保证可靠性，在集成容器7内至少安装两个液位电极8，如果其中一个出现问题，其余液位电极8都可以继续工作。

水质传感器6、电磁阀4以及出水、进水蠕动泵9、10都用电缆14连接到已有的采集控制器13上，采集控制器13主要用来采集存储数据和控制各种仪器加断电。

实施例2：本发明防附着装置使用方法

本发明为了延长各种水质传感器在海上的使用周期，减少海上设备的维护费用，不采用常规的将传感器直接放在水中的探测方法，而是将水下传感器安装在水线以上适当位置的一个集成容器7内，只有测量数据的时候才接触到海水。在采集控制器13的控制下，通过进水蠕动泵10将海水抽到装有各种水质传感器6的集成容器7内；采集控制器13向各种水质传感器6发送启动命令，采集海水各种水质数据；采集完成后，将各数据存储。整个采样结束，启动出水蠕动泵9，将集成容器7内的海水抽出；液位电极8将海水排光的情况反馈给采集控制器13，然后采集控制器13打开消毒液容器15的电磁阀4，将消毒液注入集成容器7中，对水质传感器6进行冲洗、浸泡；采用次氯酸钠作为消毒液。根据其消毒原理，该化学物质分解以后对环境毫无污染，因此可以将使用过的消毒液直接排放到海水中，不必做任何处理。

在排净消毒液之后；采集控制器13打开装有纯净水的纯净水容器16的电磁阀4，将纯净水注入集成容器7中，对整个集成容器7及水质传感器6冲洗浸泡。这个过程主要是对集成容器7以及水质传感器6再次清洗，防止集成容器7内壁及水质传感器6探头上残留有消毒液，避免残留消毒液的腐蚀。最后将纯净水其抽空。到此一个冲洗循环结束。但是，需要注意的是，由于获取海水pH值的传感器不能暴露在空气中，必须浸泡在中性溶液中，保证其探头性能稳定。那么在冲洗完毕后，需要打开装有氯化钾溶液的保存液容器3的电磁阀4，将氯化钾溶液注满集成容器7。在下一次采样开始之前，要先将氯化钾溶液抽空，然后再注入海水进行测量。

通过对比实验，使用本发明的装置五个月后，传感器表面只有极少量的海洋生物附着，对测量精度没有影响。而现有的海流计、温盐传感器、浊度叶绿素仪等仪器，在同样长的时间的内，传感器表面上生长大量的海洋生物，测量精度大幅度下降。

本发明仅在测量水质数据的时候才将传感器浸泡在海水中，而采样结束后传感器进入清洗浸泡环境，这样可大大的减少水质传感器6在海水中的时间，从而也减少了海生物在传感器上的生长时间；通过淡水和抑制海生物生长的消毒溶液浸泡传感器，还可将附着在传感器上的海生物杀死，从而清洁了传感器的探头，可有效的延长各类水下传感器的使用周期。

Claims (8)

1.一种大型浮标水质传感器防附着装置，包括有水质传感器(6)和通过电缆(14)控制出水蠕动泵(9)、进水蠕动泵(10)和电磁阀(4)的采集控制器(13)，其特征在于，还包括有分别通过电磁阀(4)连通到集成容器(7)上的，装有消毒液的消毒液容器(15)、纯净水容器(16)和装有保存液的保存液容器(3)，且水质传感器(6)设置在集成容器(7)内, 集成容器(7)的内壁上设置有不少于一个的液位电极(8), 且集成容器(7)上方设置有通气孔（5）。

2.如权利要求1所述的防附着装置，其特征在于上述的水质传感器(6)通过电缆(14)连接到采集控制器(13)上。

3.如权利要求1或2所述的防附着装置，其特征在于上述的水质传感器(6)为pH传感器、电导率传感器、溶解氧传感器中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的防附着装置，其特征在于上述的集成容器(7)通过进水蠕动泵（10）连接有进水管（12），通过集成容器(7)下方的出水蠕动泵(9)连接有出水管(11)。

5.如权利要求1所述的防附着装置，其特征在于上述的消毒液容器(15)、纯净水容器(16)和保存液容器(3)上分别都设有排气孔(2)和注液口(1)。

6.如权利要求1或5所述的防附着装置，其特征在于上述的消毒液容器(15)、纯净水容器(16)和保存液容器(3)皆为锥形结构。

7.如权利要求1所述的防附着装置，其特征在于上述的消毒液为次氯酸钠或次氯酸钙溶液。

8.如权利要求1所述防附着装置，其特征在于上述的保存液为氯化钾溶液。

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