CN104670424A - 剖面测量浮标监测系统 - Google Patents

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王文浩
何志强
应晓伟
仰孝辉
朱建刚
王欣
陈建青
康勇
张岩
贾冯圳
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Abstract

本发明涉及一种剖面测量浮标监测系统，包括浮标体、锚链、锚、供电系统、防护系统、数据采集传输系统、传感器系统、绞车和岸站接收系统；水质传感器与压力传感器安装在吊笼内；传感器系统实时监测现场水体及水面气象数据，数据采集传输系统采集传感器监测的数据进行处理后通过GPRS/CDMA/卫星无线传输方式传输至岸站接收系统。本发明的有益效果为：系统进行实时数据采集，实时获取水体生态环境参数，实现水体生态环境的实时在线监测。这种剖面测量浮标的监测模式，不但可以监测表面水体的水质参数，也可监测水体纵向的水质参数，并可定深，定时，多点测量，实时了解水环境变化情况，对水体监测意义重大。

Description

剖面测量浮标监测系统
技术领域
本发明属于水环境自动在线监测设备，具体涉及一种剖面测量浮标监测系统。
背景技术
近年来，随着国民经济的发展，工业废水排污量日益增多，使水污染日趋严重，水质不断恶化，不仅影响了经济建设，而且威胁到人民身体健康，这个问题已经成为社会普遍关注的焦点问题。加强水环境保护与管理，防止水污染，提高水环境质量是各级行政主管部门当务之急的重大任务。国内外投入了大量的人力、物力、财力开发各种先进的设计对水环境进行监测，浮标则是最为便捷和有效地监测方式。在进行不同深度的水体监测时，最为传统的方式是采用采样器采取不同深度的水样，将水样带回实验室进行分析。这种方式效率低、无法进行长期、连续采样。但现在国内布放的浮标大多只能测量水体表面的数据，而对水体的立体剖面数据则无能为力。剖面测量浮标监测系统则提供了测量水域立体剖面水质数据的方案。现在国内所使用的剖面测量浮标全依靠国外进口，具有数据安全等问题。因此，开发应用于水环境监测的剖面测量浮标监测系统有利于加强我国水环境监测能力、提高监测设备技术水平、改善水环境质量、确保水环境数据安全。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种剖面测量浮标监测系统，是一种实时采集常规水质参数、气象等参数的生态环境监测浮标系统，水质传感器与压力传感器安装在吊笼内，通过凯夫拉缆与绞车装置连接，通过绞车的运行，对监测水域进行剖面数据的测量和分析，实时自动在线监测水体生态环境参数和气象参数，并通过无线传输模块将数据传输至岸站接收系统，用于监测水体生态环境变化情况，预测水体变化趋势，为环保部门、水利部门、海洋环境监测部门提供水体治理、防止水污染提供数据。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种剖面测量浮标监测系统，可根据需要布放在监测水域的任何地方，在浮标上根据需要安装各种类型的传感器，即可实现实时自动在线监测，并将监测数据实时发送至岸站接收体系统，实时了解水环境变化情况。该系统包括浮标体、锚链、锚、供电系统、防护系统、数据采集传输系统、传感器系统、绞车和岸站接收系统，传感器系统包括水质传感器、气象传感器、水位传感器和压力传感器；浮标体漂浮在监测水域，通过锚链和锚固定；浮标体包括浮体、标架和承放架，标架为框架结构并固定连接在浮体上方，电子舱安装在标架上；承放架安装在浮体的下方用于调整浮体和标架的重心，并用于存放吊笼，浮体的下端面上设有水位传感器，标架的顶端设有气象传感器；供电系统安装、防护系统、数据采集传输系统、绞车固定在浮标体上，水质传感器与压力传感 器安装在吊笼内，通过凯夫拉缆与绞车连接；传感器系统实时监测现场水体及水面气象数据，数据采集传输系统采集传感器监测的数据进行处理后通过GPRS/CDMA/卫星无线传输方式传输至岸站接收系统，岸站接收系统接收到数据后进行数据存贮、显示和统计，构成一套实时在线监测的水环境监测系统。
所述的浮体为重量轻、耐腐蚀和耐碰撞和三层环状结构，以玻璃钢、浮力材料为主材；锚链由不锈钢锚链和涤纶锚绳组成。
所述的供电系统包括太阳能电池板、充电控制模块、电源控制模块和免维护蓄电池，太阳能板将光能转化为电能，通过充电控制模块给免维护蓄电池充电，电源控制模块用12V直流电转换为5V、12V、24V直流电，并能够进行通断电控制。
所述的防护系统包括GPS、雷达反射器、避雷装置、摄像头和警示灯，GPS用于浮标定位，雷达反射器用于反射雷达波，增加反射信号；避雷装置包括避雷针和接地线，用于将雷电导入水体中，防止设备被雷击坏；警示灯用于通过闪亮来提示船只绕道行驶，摄像头可观察周围情况，了解浮标状态。
数据采集传输系统包括数据采集模块和GPRS/CDMA/卫星无线传输模块，数据采集模块分时控制各传感器工作，并采集传感器系统数据，并经数据处理、打包、加密后通过无线传输模块传输至岸站接收系统。
岸站接收系统包括服务器、专用数据处理软件、接收机，专用数据处理软件安装在服务器上，用于接收、存贮、显示数据。接收机包括卫星接收机、短波通讯机等。系统可实时自动在线监测水体生态环境参数和气象参数，专用数据处理软件可以图表形式显示测量参数，显示多个浮标参数，以及进行不同浮标参数的对比，构成一套完整的剖面测量浮标监测系统。
本发明还可以进一步完善，加装声学水听器后，可用于水体噪声监测、水生物监测等。
本发明的有益效果为：系统通过传感器进行实时的数据采集，并通过传感器系统实时传输至岸站接收系统，实时获取水体生态环境参数，实现水体生态环境的实时在线监测。这种剖面测量浮标的监测模式，不但可以监测表面水体的水质参数，也可监测水体纵向的水质参数，并可定深，定时，多点测量，对水体整体参数监测，实时了解水环境变化情况，对水体监测意义重大。
附图说明
图1是本发明的外形结构示意图；
图2是本发明的剖视结构示意图；
图3是本发明的传感器示意图；
图4是本发明的承放架示意图；
图5是本发明的电缆连接框图。
附图标记说明：浮体1；标架2；承放架3；吊笼4；锚5；气象传感器6；绞车7；水位传感器8；电子舱9；水质传感器10；压力传感器11；锚链12。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做详细的介绍：
如图所示，这种剖面测量浮标监测系统，该系统包括浮标体、锚链12、锚5、供电系统、防护系统、数据采集传输系统、传感器系统、绞车7和岸站接收系统，传感器系统包括水质传感器10、气象传感器6、水位传感器8和压力传感器11；浮标体漂浮在监测水域，通过锚链12和锚5固定；浮标体包括浮体1、标架2和承放架3，标架2为框架结构并固定连接在浮体1上方，电子舱9安装在标架2上；承放架3安装在浮体1的下方用于调整浮体1和标架2的重心，并用于存放吊笼4，浮体1的下端面上设有水位传感器8，标架2的顶端设有气象传感器6；供电系统安装、防护系统、数据采集传输系统、绞车7固定在浮标体上，水质传感器10与压力传感器11安装在吊笼4内，通过凯夫拉缆与绞车7连接；传感器系统实时监测现场水体及水面气象数据，数据采集传输系统采集传感器监测的数据进行处理后通过GPRS/CDMA/卫星无线传输方式传输至岸站接收系统，岸站接收系统接收到数据后进行数据存贮、显示和统计，构成一套实时在线监测的水环境监测系统。
所述的浮体1为重量轻、耐腐蚀和耐碰撞和三层环状结构，以玻璃钢、浮力材料为主材；剖面测量浮标采用三锚系留系统，锚链12由不锈钢锚链和涤纶锚绳组成。
所述的供电系统包括太阳能电池板、充电控制模块、电源控制模块和免维护蓄电池，太阳能板将光能转化为电能，通过充电控制模块给免维护蓄电池充电，电源控制模块用12V直流电转换为5V、12V、24V直流电，并能够进行通断电控制。
所述的防护系统包括GPS、雷达反射器、避雷装置、摄像头和警示灯，GPS用于浮标定位，雷达反射器用于反射雷达波，增加反射信号；避雷装置包括避雷针和接地线，用于将雷电导入水体中，防止设备被雷击坏；警示灯用于通过闪亮来提示船只绕道行驶。
数据采集传输系统包括数据采集模块和GPRS/CDMA/卫星无线传输模块，数据采集模块分时控制各传感器工作，并采集传感器系统数据，并经数据处理、打包、加密后通过无线传 输模块传输至岸站接收系统。
工作原理为：当时间到达开始采数时，数据采集板先读取压力传感器数值，判断水质传感器当前位置。如果读取的压力值为正常值时，数据采集板给绞车通电，绞车开始正转，开始放缆，水质传感器下降。在下降过程中，数据采集板一直读取压力传感器数值，当数值达到工作深度最大预设值时。数据采集板给绞车断电，并发送命令使水质传感器工作，并将测量数值上传。当水质传感器工作完成后，数据采集板控制绞车反转，水质传感器与压力传感器上升，当压力传感器数值达到工作深度最小预设值时，数据采集板给绞车断电。并通过GPRS/CDMA/无线传输模块上传数据到岸站接收系统。
以上对本发明的描述不具有限制性，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明权利要求的保护的情况，作出本发明的其它结构变形和实施方式，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种剖面测量浮标监测系统，其特征在于：该系统包括浮标体、锚链(12)、锚(5)、供电系统、防护系统、数据采集传输系统、传感器系统、绞车(7)和岸站接收系统，传感器系统包括水质传感器(10)、气象传感器(6)、水位传感器(8)和压力传感器(11)；浮标体漂浮在监测水域，通过锚链(12)和锚(5)固定；浮标体包括浮体(1)、标架(2)和承放架(3)，标架(2)为框架结构并固定连接在浮体(1)上方，电子舱(9)安装在标架(2)上；承放架(3)安装在浮体(1)的下方用于调整浮体(1)和标架(2)的重心，并用于存放吊笼(4)，浮体(1)的下端面上设有水位传感器(8)，标架(2)的顶端设有气象传感器(6)；供电系统安装、防护系统、数据采集传输系统、绞车(7)固定在浮标体上，水质传感器(10)与压力传感器(11)安装在吊笼(4)内，通过凯夫拉缆与绞车(7)连接；传感器系统实时监测现场水体及水面气象数据，数据采集传输系统采集传感器监测的数据进行处理后通过GPRS/CDMA/卫星无线传输方式传输至岸站接收系统，岸站接收系统接收到数据后进行数据存贮、显示和统计，构成一套实时在线监测的水环境监测系统。
2.根据权利要求1所述的剖面测量浮标监测系统，其特征在于：所述的浮体(1)为重量轻、耐腐蚀和耐碰撞和三层环状结构，以玻璃钢、浮力材料为主材；锚链(12)由不锈钢锚链和涤纶锚绳组成。
3.根据权利要求1所述的剖面测量浮标监测系统，其特征在于：所述的供电系统包括太阳能电池板、充电控制模块、电源控制模块和免维护蓄电池，太阳能板将光能转化为电能，通过充电控制模块给免维护蓄电池充电，电源控制模块用12V直流电转换为5V、12V、24V直流电，并能够进行通断电控制。
4.根据权利要求1所述的剖面测量浮标监测系统，其特征在于：所述的防护系统包括GPS、雷达反射器、避雷装置、摄像头和警示灯，GPS用于浮标定位，雷达反射器用于反射雷达波，增加反射信号；避雷装置包括避雷针和接地线，用于将雷电导入水体中，防止设备被雷击坏；警示灯用于通过闪亮来提示船只绕道行驶。
5.根据权利要求1所述的剖面测量浮标监测系统，其特征在于：数据采集传输系统包括数据采集模块和GPRS/CDMA/卫星无线传输模块，数据采集模块分时控制各传感器工作，并采集传感器系统数据，并经数据处理、打包、加密后通过无线传输模块传输至岸站接收系统。
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