CN102749429A - 一种环境监测水上移动基站 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环境监测水上移动基站，属于水质监测系统装备技术领域。它解决了现有环境监测水上移动基站检测效率高、生产成本较低等技术问题。本基站包括能够隔离水的密封仪器舱、太阳能电池板和能够通水的检测清洁舱，太阳能电池板固设在密封舱的上端面；检测清洁舱固设在密封仪器舱的下端面；检测清洁舱内设有水质传感器；密封仪器舱内设置有相互连接的充供电系统和数据检测通讯系统；充供电系统和太阳能电池板相连接，数据检测通讯系统和水质传感器相连接。本发明具有检测效率高、使用方便、生产成本较低等优点。

Description

一种环境监测水上移动基站

技术领域

本发明属于水质监测系统装备技术领域，涉及一种环境监测水上移动基站。

背景技术

水质监测是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。监测范围十分广泛，包括未被污染和已受污染的天然水（江、河、湖、海和地下水）及各种各样的工业排水等。主要监测项目可分为两大类：一类是反映水质状况的综合指标，如温度、色度、浊度、pH值、电导率、悬浮物、溶解氧、化学需氧量和生物需氧量等；另一类是一些有毒物质，如酚、氰、砷、铅、铬、镉、汞和有机农药等。为客观的评价江河和海洋水质的状况，除上述监测项目外，有时需进行流速和流量的测定。

目前一般通过水质检测仪来检测水质，主要指测量水中：BOD、COD、氨氮、总磷、总氮、浊度、PH、溶解氧、叶绿素等项目的仪器。为了保护水环境，必须加强对污水排放的监测，水质检测仪在环境保护、水质的检测和水资源保护中起到了重要的作用。水质检测仪按功能分为：多参数测定仪、单参数测定仪。水质检测仪按测定项目分为：5BCOD测定仪、BOD测定仪、氨氮测定仪、总磷测定仪、浊度仪、PH计等。水质检测仪按使用环境分为：便携式测定仪、实验室智能型测定仪、简单经济型测定仪、在线检测仪等。但这类检测仪一般都需要人工到实地检测，采集水样也要送实验室检测、化验、分析，不能自动的检测河流或海洋中的水质。由于道路、天气、人员诸因素影响，工作强度大，恶劣环境无法进行，水文数据滞后，检测结果因人而异、差别较大，无法迅速形成水库、河流、湖泊、海洋水环境和水质状况风险报告。

为了解决自动检测河流或海洋中水质这个问题，一些厂家又设计出了一种漂浮在水中的检测基站，如专利（CN 201647089U）所公开的一种太阳能自动巡航水质监测艇装置，包括监测艇的船体，在船体的上部设置有支撑太阳能板的支架，在支架上设置有太阳能板，支架两端的太阳能板与支架固定连接，支架中部的太阳能板与支架活动连接，可以打开上翻，在支架后部设置有GPS无线通讯天线小平台，在船舱的后部设置有太阳能蓄电池和太阳能供电充电控制电路。该装置虽然能够实现在水中自动检测，但该装置也存在着明显缺陷，制造一个船体成本很高；没有水质传感器清洁装置；布点或变更监测地点不容易；抗御大风大浪的袭击能力不够；一旦出现翻倒的情况，基站不但不能正常工作，船上检测设备将严重损失。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种环境监测水上移动基站，本发明所要解决的技术问题是能设置在任何恶劣的水域环境中，不怕雷电风浪袭击，不怕在水中翻滚或整体翻入水下，不需要频繁人工维护，都能正常进行水环境和水质检测、并能远程实时在线发送检测数据。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种环境监测水上移动基站，其特征在于：本基站包括能够隔离水的密封仪器舱、太阳能电池板和能够通水的检测清洁舱，所述的太阳能电池板固设在密封舱的上端面；所述的检测清洁舱固设在密封仪器舱的下端面；所述的检测清洁舱内设有水质传感器；所述的密封仪器舱内设置有相互连接的充供电系统和数据检测通讯系统；所述的充供电系统和所述的太阳能电池板相连接，所述的数据检测通讯系统和所述的水质传感器相连接。

本装置的工作原理如下：当将本移动基站设置在水中后，密封仪器舱由于自身具有浮力而使得上端面露出水面，检测清洁舱由于能够通水，所以浸泡在水中，然后通过锚链将检测清洁舱底部和水底铁锚固定，就可实现漂浮在指定水域内。密封仪器舱保证充供电系统和数据检测通讯系统与水隔离开；水质传感器设置在检测清洁舱内后能够与水相接触，水质传感器能够检测水中的的各项水质指标参数，水上设备安装平台上的水环境传感器测量水文指标参数，然后将测量参数信号传递给数据检测通讯系统，经安装在水上设备安装平台的GPRS天线向远程发出；太阳能电池板随着密封仪器舱的上端面而露在水面上方，接收太阳光能转变为电能，然后将电能输送给充供电系统，实现自身的可持续工作。

在上述的一种环境监测水上移动基站中，本装置还包括一个供水机构和一个与该供水机构相连接的喷水机构，所述的供水机构和所述的充供电系统相连接，所述的喷水机构设置在检测舱内且能够将供水机构输送过来的水喷射在所述的水质传感器探头上。水质传感器在工作一段时间后，会累积水中的污垢，从而影响其工作的性能，设计一个喷水机构对其进行间断的喷射冲洗后，能够清除掉其表面所累积的污垢，使其保持正常的工作状态。

在上述的一种环境监测水上移动基站中，所述的供水机构包括一个设置在密封仪器舱内的压力泵或一个设置在检测清洁舱内的潜水泵，所述的压力泵或潜水泵均包括进水管和出水管，所述的进水管的端口位于检测清洁舱内且能够浸入水中，所述的出水管和所述的喷水机构相连接。将压力泵放置在密封舱的好处是该压力泵的电路部分可以不用任何的防水材料保护，因为其在密封仪器舱内和水隔离开的；将潜水泵设置在检测清洁舱的好处在于潜水泵就近浸泡在水中，避免了进水管穿过密封仪器舱壁到达检测舱。

在上述的一种环境监测水上移动基站中，所述的喷水机构包括设置在检测清洁舱内的若干个喷头，每个喷头对应一个水质传感器，或一个喷头对应若干个水质传感器，且该喷头正对水质传感器的探头部分。检测清洁舱内可以安装十多个水质传感器，设计每个喷头对准一个传感器探头，或一个喷头对准若干个传感器，利用压力泵、潜水泵的强水流喷射冲洗原理，对传感器探头进行定时、定位、定量的喷淋冲洗，达到有效清洗探头的目的，使传感器探头始终处于洁净状态，确保水质检测的准确性。

在上述的一种环境监测水上移动基站中，所述的密封仪器舱上端面还固设有一个偏心浮体，所述的检测清洁舱下端固连有1～2个钟摆式的重力球，所述的密封仪器舱、检测清洁舱和重力球的重心位于同一竖直线上，所述的偏心浮体位于上述三者重心连线的偏心位置处。本装置设计的偏心浮体、重力球，当密封仪器舱和检测清洁舱处于正常竖直状态时，不产生偏心力矩；当因为大风大浪使基站翻转的时候，密封仪器舱的上端面浸泡在水里，由于偏心浮体的存在，偏心浮体自身的浮力对密封仪器舱有一个力的作用，由于偏心浮体位于偏心位置处，对密封仪器舱有一个偏心力，使倒置的密封仪器舱产生倾斜，当倾斜产生后，重力球随即产生对密封仪器舱的偏心力矩，加速密封仪器舱翻回到正常工作状态，从而解决了基站翻倒后能够以很短的时间恢复原状。

在上述的一种环境监测水上移动基站中，所述的偏心浮体呈几何组合体状或呈盒状或呈球状。呈几何组合状能够保证最大限度地利用密封仪器舱上端面可利用的有效空间，提高辅助浮体的浮力，当移动基站发生倾倒后，增大倒置基站的倾斜度；呈球状容易制造，只要一个气囊即可。

在上述的一种环境监测水上移动基站中，所述的偏心浮体设置在太阳能电池板和密封舱上端面之间，所述的太阳能电池板能够完全遮挡所述的偏心浮体的上端面。将偏心浮体置于太阳能电池板的下面后，从表面几乎看不到偏心浮体，提高了水上移动基站的整体美观度。

在上述的一种环境监测水上移动基站中，所述的密封仪器舱为一个小端朝下的锥体，所述的检测清洁舱为一个筒状体，所述的检测清洁舱的侧壁开设有若干通水孔，保证水体的正常流动。将密封仪器舱设计为一个锥体后，其重心在水中更加稳定，将检测清洁舱设计为一个筒状体后，不仅保证其内部有足够的空间来安装相关部件，而且起到较好的配重稳定和防盗作用。

在上述的一种环境监测水上移动基站中，作为优选方案，所述的密封仪器舱为一个小端朝下四方锥体，所述的密封仪器舱的四个侧面和上端面均为向外凸起的弧面。将密封仪器舱优选设计成四方锥形后，加工比较方便，特别是产品研制过程中能节约大量经费。因为密封仪器舱的壁厚一般是2-3mm左右的不锈钢板，加工成圆锥形弧体必须要制造大型模具，投资明显偏大。基站设计成四方锥体，经弧面工艺处理后，不仅同样增大了浮力，增加了流线型，更是提高了美观度。

在上述的一种环境监测水上移动基站中，所述的密封仪器舱的上端面固连有若干个支架，所述的太阳能电池板固定在该支架上，每块太阳能电池板对应一个支架。采用支架固定后，方便固定太阳能电池板，支架与太阳能电池板相互连接，形成统一的整体，从而确保整个太阳能电池板方阵的强度和抵御风浪袭击的能力。

在上述的一种环境监测水上移动基站中，所述的密封仪器舱的上端面中心开设有一个舱口，所述的舱口覆盖有一块舱盖板，该舱盖板和密封仪器舱上端面用机械密封连接，可方便拆卸，该舱盖板上开设有若干个可供电缆和数据线通过的通孔，每个通孔均设有防水接头。在上端面开设有舱口后，方便向密封仪器舱内部安装设备部件，由于上端面在正常状态下都露在水面上，可尽量减少舱口浸泡在水中的时间，最大限度地减少了可能渗水的风险。

在上述的一种环境监测水上移动基站中，所述的数据检测通讯系统，包括检测通讯单元、指示灯控制器和时间控制器，该检测通讯单元、指示灯控制器和时间控制器均固定在舱盖板的背面。在舱盖板的背面固定部件，主要是舱盖板可以方便拆卸，方便部件的安装、检测；同时，舱盖板位于密封舱的顶部，距离水面设备安装平台比较近，方便GPS天线、GPRS天线、其它水上传感器、摄像头的安装连接。

在上述的一种环境监测水上移动基站中，所述的水质传感器的数量为若干支且沿检测清洁舱的周向均匀分布，该水质传感器固连在检测清洁舱的内壁上，所述的喷头均固定在一个圆盘上且沿该圆盘周向均匀分布。设计有多支水质传感器，确保基站能完成足够多的水质检测任务。将喷头设计成圆盘状，有利于与加装在检测清洁舱内壁上传感器的结构相配合，有利于减少水流的摩擦和阻力，有利于喷水结构在检测清洁舱内的安装。

在上述的一种环境监测水上移动基站中，所述的充供电系统包括过流过压保护器、蓄电池和稳压电源，所述的太阳能电池板与过流过压保护器相连接，所述的过流过压保护器与蓄电池相连接，所述的蓄电池与稳压电源相连接，所述的稳压电源与数据检测通讯系统相连接，所述的数据检测通讯系统还和传感器、天线、摄像头等外挂设备相连接。充供电系统中增加过流过压保护器和稳压电源，提高了充供电系统的安全性、可靠性和稳定性。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1、本装置采用最先进的覆膜或光学传感器采集，GPS定位，GPRS网络传输，太阳能供电，锚链固定、组成系统完整的远程水上移动监测平台；本装置通过锚链将检测清洁舱底部和水底固定，就可实现漂浮在指定水域内。。

2、本基站设计了水质传感器自动清洁装置，利用压力泵、潜水泵的强水流喷射原理，在水下对传感器探头部位进行定时、定位、定量的喷淋冲洗，达到探头洁净的标准和要求，大量减少了人工维护的时间和频率，使传感器探头长期处于正常工作状态，确保水质检测的准确性。

3、本基站采用浮力和重力偏心原理，保持了状态的稳定性。在特殊情况下基站翻倒时，利用偏心浮力使倒置基站产生倾斜，利用偏心重力产生推力，仅用数秒钟即可使翻倒基站恢复原状，成功实现了360°自主直立的不倒翁模式。

4、本基站全部为不锈钢材料，壳体采用焊接、挤压成型方法，全部仪器设备采用密封安装、连接，不怕被风浪打入水下，能抗御任何风浪袭击和雨水冲淋，能设置到江河湖海任何需要监测的水域，不受任何环境条件、安装条件、供电条件的限制。

附图说明

图1是实施例一中本环境监测水上移动基站的剖面结构示意图。

图2是实施例一和二中水上移动基站的俯视图。

图3书实施例二中本环境监测水上移动基站的剖面结构示意图。

图中，1、密封仪器舱；2、太阳能电池板；3、检测清洁舱；4、水质传感器；5、供水机构；51、压力泵；52、潜水泵；6、喷水机构；61、喷头；7、充供电系统；71、蓄电池；72、稳压电源；73、过流过压保护器；8、数据检测通讯系统；81、检测通讯单元；82、指示灯控制器；83、时间控制器；9、辅助浮体；10、重力球；11、支架；12、舱盖板；13、圆盘；14、通水孔；15、探头部分；16、灯光显示器；17、避雷针；18、固定锚。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1所示，本基站包括能够隔离水的密封仪器舱1、太阳能电池板2和能够通水的检测清洁舱3，太阳能电池板2固设在密封仪器舱1的上端面，检测清洁舱3固设在密封仪器舱1的下端面上，检测清洁舱3内设有水质传感器4，密封仪器舱1内设置有相互连接的充供电系统7和数据检测通讯系统8，充供电系统7和太阳能电池板2相连接，充供电系统7包括蓄电池71和稳压电源72，蓄电池71和过流过压保护器（73）相连接，过流过压保护器（73）和太阳能电池板2相连接，稳压电源72和蓄电池71相连接，稳压电源72还和数据检测通讯系统8相连接，数据检测通讯系统8和水质传感器4相连接，数据检测通讯系统8包括主控盒81、指示灯控制器82和时间控制器83，时间控制器83定时接通12V电源，给压力泵51供电，该主控盒81、指示灯控制器82和时间控制器83均固定在舱盖板12的背面，水质传感器4的数量为若干根且沿检测清洁舱3的周向均匀分布，该水质传感器4固连在检测清洁舱3的内壁上，喷头61均固定在一个圆盘13上且沿该圆盘13周向均匀分布，作为另一种技术方案，水质传感器4还可以安装在检测清洁舱3的中央，沿中央点锥形均匀分布，且喷头61指向水质传感器4将喷头61设计在检测清洁舱3中央，有利于集中喷射冲洗，保证形成较大、较集中的水柱、水压，达到更有效的清洗。

如图1所示，本装置还包括一个供水机构5和一个与该供水机构5相连接的喷水机构6，供水机构5和充供电系统7相连接，喷水机构6设置在检测清洁舱3内且能够将供水机构5输送过来的水喷射在水质传感器4上，其中，供水机构5包括一个设置在密封仪器舱1或检测清洁舱3内的压力泵51，压力泵51包括进水管和出水管，进水管的端口位于检测清洁舱3内且能够浸入水中，出水管和喷水机构6相连接；喷水机构6包括设置在检测清洁舱3内的若干个喷头61，每个喷头61对应一个水质传感器4，且该喷头61正对水质传感器4的探头部分15。在密封仪器舱1的上端面还固设有一个偏心浮体9，检测清洁舱3下端固连有重力球10，密封仪器舱1、检测清洁舱3和重力球10的重心位于同一竖直线上，偏心浮体9位于上述三者重心连线的偏心位置处，重力球10能使密封仪器舱1和检测清洁舱3在正常情况下都处于竖直状态，当因为大风大浪翻转的时候，密封舱1的上端面浸泡在水里，由于偏心浮体9的存在，偏心浮体9由于自身的浮力对密封仪器舱1有一个力的作用，由于偏心浮体9位于偏心位置处，对密封仪器舱1有一个偏心力，使翻倒后的密封仪器舱1产生倾斜，当倾斜产生后，重力球10随即产生对密封仪器舱1的偏心力矩，加速密封仪器舱1翻回到正常状态，从而解决了翻倒后的基站能够以很短的时间恢复原状。

本环境监测水上移动基站中的偏心浮体9呈盒状或呈球状或呈几何组合体状，设置在太阳能电池板2和密封仪器舱1上端面之间，太阳能电池板2能够完全遮挡偏心浮体9的上端面，本环境监测水上移动基站中的密封仪器舱1为一个小端朝下的锥体，检测清洁舱3为一个筒状体，检测清洁舱3的侧壁开设有数百个通水孔14。

作为优选方案，密封仪器舱1为一个小端朝下四方锥体，密封仪器舱1的四个侧面和上端面均为向外凸起的弧面，将密封仪器舱1优选设计成四方锥形后，加工比较方便，因为密封仪器舱的壁厚一般是2-3mm左右的不锈钢板，加工成圆锥弧体形必须要制造大型模具，投资明显偏大。基站设计成四方锥体，经弧面工艺处理后，不仅同样增大了浮力，增加了流线型，更是提高了美观度。

如图2所示，本环境监测水上移动基站中，密封仪器舱1的上端面固连有若干个支架11，太阳能电池板2固定在该支架11上，每块太阳能电池板2对应一个支架11的一半，在密封仪器舱1的上端面中部开设有一个舱口，舱口覆盖有一块舱盖板12，该舱盖板12和密封舱1上端面用机械密封连接，可方便拆卸（或连接），该舱盖板12上还开设有若干个可供电缆和数据线通过的通孔，每个通孔均设有防水接头。

如图1和图2所示，本环境监测水上移动基站中设置有用于固定本装置的固定锚18，在需要本基站对某一水域进行监测或是进行水上维护时，可以利用固定锚18将本基站固定或拖走，本基站上还设有一个灯光显示器16，以便于工作人员观测本基站在水面上的位置、以及供电状况。为防止恶劣天气（如雷雨天气）对本基站的损坏，在本装置的上端固连有一根避雷针17。

实施例二

如图3所示，本实施例的内容与实施例一大体相同，所不同的是时间控制器83定时接通12V电源，给潜水泵52供电，供水机构5包括一个设置在密封仪器舱1或检测清洁舱3内的潜水泵52，潜水泵52包括进水管和出水管，进水管的端口位于检测清洁舱3内且能够浸入水中，出水管和喷水机构6相连接。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了1、密封仪器舱；2、太阳能电池板；3、检测清洁舱；4、水质传感器；5、供水机构；51、压力泵；52、潜水泵、6、喷水机构；61、喷头；7、充供电系统；71、蓄电池；72、稳压电源；8、数据检测通讯系统；81、检测通讯单元；82、指示灯控制器；83、时间控制器；9、偏心浮体；10、重力球；11、支架；12、舱盖板；13、圆盘；14、通水孔；15、探头部分；16、灯光显示器；17、避雷针；18、固定锚链等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种环境监测水上移动基站，其特征在于，本基站包括能够隔离水的密封仪器舱（1）、太阳能电池板（2）和能够通水的检测清洁舱（3），所述的太阳能电池板（2）固设在密封仪器舱（1）的上端面，所述的检测清洁舱（3）固设在密封仪器舱（1）的下端面上，所述的检测清洁舱（3）内设有水质传感器（4），所述的密封仪器舱（1）内设置有相互连接的充供电系统（7）和数据检测通讯系统（8），所述的充供电系统（7）和所述的太阳能电池板（2）相连接，所述的数据检测通讯系统（8）和所述的水质传感器（4）相连接。

2.根据权利要求1所述的环境监测水上移动基站，其特征在于，本装置还包括一个供水机构（5）和一个与该供水机构（5）相连接的喷水机构（6），所述的供水机构（5）和所述的充供电系统（7）相连接，所述的喷水机构（6）设置在检测清洁舱（3）内且能够将供水机构（5）输送过来的水喷射在所述的水质传感器（4）上。

3.根据权利要求2所述的环境监测水上移动基站，其特征在于，所述的供水机构（5）包括一个设置在密封仪器舱（1）内的压力泵（51）或设置在检测清洁舱（3）内的潜水泵（52），所述的压力泵（51）或潜水泵（52）均包括进水管和出水管，所述的进水管的端口位于检测清洁舱（3）内且能够浸入水中，所述的出水管和所述的喷水机构（6）相连接。

4.根据权利要求2或3所述的环境监测水上移动基站，其特征在于，所述的喷水机构（6）包括设置在检测清洁舱（3）内的若干个喷头（61），每个喷头（61）对应一个水质传感器（4），且该喷头（61）能够正对水质传感器（4）的探头部分（15）。

5.根据权利要求1或2或3所述的环境监测水上移动基站，其特征在于，所述的密封仪器舱（1）上端面还固设有一个偏心浮体（9），所述的检测清洁舱（3）下端悬挂有重力球（10），所述的密封仪器舱（1）、检测清洁舱（3）和重力球（10）的重心位于同一竖直线上，所述的偏心浮体（9）位于上述三者重心连线的偏心位置处。

6.根据权利要求5所述的环境监测水上移动基站，其特征在于，所述的偏心浮体（9）呈几何组合体状或呈盒状或呈球状或呈气囊状。

7.根据权利要求6所述的环境监测水上移动基站，其特征在于，所述的偏心浮体（9）设置在太阳能电池板（2）和密封仪器舱（1）上端面之间，所述的太阳能电池板（2）能够完全遮挡所述的偏心浮体（9）的上端面。

8.根据权利要求7所述的环境监测水上移动基站，其特征在于，所述的密封仪器舱（1）为一个小端朝下的锥体，所述的检测清洁舱（3）为一个筒状体，所述的检测清洁舱（3）的侧壁开设有若干通水孔（14）。

9.根据权利要求8所述的环境监测水上移动基站，其特征在于，所述的密封仪器舱（1）为一个小端朝下四方锥体，所述的密封仪器舱（1）的四个侧面和上端面均为向外凸起的弧面。

10.根据权利要求1或2或3所述的环境监测水上移动基站，其特征在于，所述的密封仪器舱（1）的上端面中部开设有一个舱口，所述的舱口覆盖有一块舱盖板（12），该舱盖板（12）和密封仪器舱（1）上端面密封且可拆卸连接，该舱盖板（12）上开设有若干个可供电缆和数据线通过的通孔，每个通孔均设有防水接头；所述的数据检测通讯系统（8）包括检测通讯单元（81）、指示灯控制器（82）和时间控制器（83），所述的充供电系统包括过流过压保护器（73）、蓄电池（71）和稳压电源（72），该检测通讯单元（81）、指示灯控制器（82）、稳压电源（72）和时间控制器（83）均固定在舱盖板（12）的背面，蓄电池（71）、压力泵（52）均固定在仪器密封舱（1）底部内侧面。

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