CN108426137A - 海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构，升降电机固定在支撑体上，其输出轴通过万向联轴器与升降螺杆上端连接，升降螺杆下端与螺杆导向筒转动装配，螺杆导向筒周围伸出三爪支架，其中一爪穿过三通管下部位于同一直线上的两通孔；圆形导杆上端与支撑体固定连接，下端插入三通管上部的通孔中；传感器支架与升降螺杆螺纹配合，圆形导杆穿过传感器支架；升降螺杆与圆形导杆相互平行；在圆形导杆及三通管的限制下，升降螺杆下端能够轻微晃动。本发明通过控制传感器在水下监测时间，从而降低生物对传感器的附着情况，提高传感器检测数据的灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及一种海洋浮标监测系统，具体来说，是一种海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构。
背景技术
浮标监测是我国海洋水质监测和水产养殖监测的主要方式,鉴于传感器长期置于水下的特点，传感器探头的灵敏度存在较大问题。保持传感器探头的清洁度是水质参数监测数据准确度的关键因素，由于海水中微生物、贝类繁多，生物对传感器的附着情况往往会造成传感器精度降低甚至损坏，从而失去监测的意义。现有固定悬挂式传感器的维护方式：人工定期清洁、水下超声波清洗、特殊材料涂层等主要是用物理和化学方式进行处理，在海上复杂多变的水文情况不仅浪费人力物力，而且传感器在复杂的物理清洁情况下无法保证不被二次损坏。而且，解决这一问题的关键在于降低生物附着，隔断附着生物的生长。现有的物理化学两种维护方式，虽然能在一定程度上改善附着情况，但是仍然达不到预期清洁的效果。
现有技术中也有采用能够使传感器实现升降功能的海洋浮标监测系统，但是整个设备的刚度要求比较高，结构也比较复杂，导致成本比较高，应用范围大大缩小。
发明内容
本发明的目的是提供一种海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构，在实现传感器自动升降的同时，不完全阻止传感器升降过程中产生的晃动，从而降低整套装置的成本，同时又能避免传感器产生过大的晃动而产生损伤，实现安全升降。
本发明采取以下技术方案：
一种海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构，包括支撑体、浮体9、升降电机2、升降螺杆5、圆形导杆4、传感器支架7、多参数传感器8；所述支撑体固定在浮体9上部，升降电机2固定在支撑体上，其输出轴通过万向联轴器3与升降螺杆5上端连接，升降螺杆5下端与螺杆导向筒11转动装配，螺杆导向筒11周围伸出三爪支架12，其中一爪穿过三通管10下部位于同一直线上的两通孔；圆形导杆4上端与支撑体固定连接，下端插入所述三通管10上部的通孔中；传感器支架7与升降螺杆5螺纹配合，圆形导杆4穿过所述传感器支架7，升降螺杆5在升降电机2带动下转动时，传感器支架7在圆形导杆4的限位下与升降螺杆5发生相对转动，从而上下升降，带动其上固定的多参数传感器8上下升降；升降螺杆5与圆形导杆4相互平行；在圆形导杆4及三通管10的限制下，升降螺杆5下端能够轻微晃动。
本技术方案实施时，多参数传感器8要从悬置状态降到水面之下便于检测水质的要求；升降电机2采用蜗轮蜗杆减速类型达到高过载、大扭矩的特性，通过万向联轴器3的联接实现扭矩的充分传递，为升降螺杆5提供足够的旋转动力，圆形导杆4、三通管10、传感器支架7通孔必须与支架横梁孔同心并且于螺杆平行，以便减小传感器支架升降的阻力；三爪支架12通过固定浮体桶壁之上达到定心导向筒11，配合三通管10的固定，使整个升降系统可以平稳的在浮体9中心通孔内升降。
进一步的，浮体9中心具有通孔，供传感器支架7从中穿过。
进一步的，三通管10与悬置于浮体中心的升降螺杆5平行，且圆形导杆4与浮体、传感器支架、三通管10都有间隙。
进一步的，所述支撑体是棱台上支架1，传感器支架7上固定设置螺纹法兰6，螺纹法兰6与升降螺杆5螺纹配合。
进一步的，所述升降电机2采用蜗轮蜗杆减速齿轮固定在棱台上支架1的内部横梁之上；升降螺杆5在光杆部位通过万向联轴器3与升降电机2联接，升降螺杆5底部悬置于三爪支架12固定的螺杆导向筒11中心，螺杆导向筒11内径大于升降螺杆5外径；多参数传感器8的三个传感器呈120°角度放置；圆形导杆4通过棱台上支架1横梁上开孔，贯穿传感器支架7上的开孔，与三爪支架12上的三通管10联接。
进一步的，所述棱台上支架1呈正四棱台形，固定于浮体9的上表面，升降电机2轴穿过棱台上支架1中心横梁孔，通过平头螺钉固定。
更进一步的，所述万向联轴器3两端通过销钉分别固定在升降电机2的轴和升降螺杆5光杆端；所述升降螺杆5穿过固定在传感器支架7上的螺纹法兰6，上端固定在万向联轴器端3底端，下端悬置于螺杆导向管11内；所述螺纹法兰6通过螺杆传递转矩带动传感器支架7升降。
更进一步的，所述螺杆导向筒11锁紧在三爪支架12上，三通管10游动于三爪支架12其中的一杆之上，三爪支架12固定在浮体9内部的筒壁上。
一种上述海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构的升降方法，所述升降电机2带动升降螺杆5，将悬置于浮体之上传感器支架7上的传感器8降入水体内，在达到检测时间后，反转升降电机2使传感器脱离水体，形成自动控制监测系统；升降螺杆5始终与圆形导杆4平行，且对升降螺杆5的晃动进行一定程度的限位。
本发明的有益效果在于：
1)通过控制传感器在水下监测时间，从而降低生物对传感器的附着情况，提高传感器检测数据的灵敏度。
2)通过控制传感器水上停留时间，抑制各种动、植、微生物附着，实现自动维护，降低人工维护成本。
3)通过上位机界面自动控制传感器监测，实现在复杂海况情况下无人值守，保护人员生命安全。
4)自动维护系统，避免二次维护对传感器造成二次伤害。
5)结构简单，升降系统可重复利用，构建成本较低，便于实施。
6)经济性好，可大范围在海上进行水质监测，也可对养殖池塘进行使用，成本较低。
7)圆形导杆与三通管之间留有间隙，从而提供升降螺杆一定的晃动自由度，避免圆形导杆失去与升降螺杆平行的位置，从而导致传感器支架与升降螺杆之间卡死的现象。
附图说明
图1是本发明海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构的立体透视图。
图2是本发明海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构上部升降机构的立体图。
图3是本发明海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构内部部件的示意图。
图中，1.棱台上支架，2.升降电机，3.万向联轴器，4.圆形导杆，5.升降螺杆，6.螺纹法兰，7.传感器支架，8.多参数传感器，9.浮体，10.三通管，11.螺杆导向筒，12.三爪支架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
参见图1-3，一种海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构，包括棱台上支架1、升降电机2、万向联轴器3、圆形导杆4、升降螺杆5、螺纹法兰6、传感器支架7、三通管10、螺杆导向筒11、三爪支架12；所述升降螺杆5穿过棱台上支架1，通过万向联轴器3联接在升降电机2上，固定于支架横梁中心，且下端悬置于螺杆导向孔11中减小抖动的幅度；所述三个多参数传感器8呈120°角度锁紧在传感器支架7上，传感器支架7通过螺纹法兰6联接于升降螺杆5上；所述圆形导杆4穿过棱台上支架1的横梁、传感器支架7、三通管10，并且和后两者有一定的间隙。
参见图1-3，所述三爪支架12对称固定在螺杆导向筒11上。
参见图1-3，所述三通管10游动于三爪支架12其中一个爪上，可以降低升降机构偏心时引起的阻力。
参见图1-3，所述升降螺杆5从顶端光杆联接万象联轴器3开始，自上而下依次穿过传感器支架7、棱台上支架1底部、浮体9，底部悬置于螺杆导向管11中。
参见图1-3，浮体9内部和棱台上支架1内部独立的一套升降系统.
一种海洋浮标监测传感器螺旋自动升降系统的升降方法，所述升降电机2带动升降螺杆5，将悬置于浮体之上传感器支架7上的多参数传感器8降入水体内，在达到检测时间后，反转升降电机2使传感器脱离水体，形成自动控制监测系统。
实施时，多参数传感器8要从上部悬置状态降到水中便于检测水质的要求；升降电机2采用蜗轮蜗杆减速类型达到高过载、大扭矩的特性，通过万向联轴器3的联接实现扭矩的充分传递，为升降螺杆5提供足够的旋转动力，圆形导杆4、三通管10、传感器支架7通孔必须与支架横梁孔同心并且于螺杆平行，以便减小传感器支架升降的阻力；圆形导杆4贯穿棱台上支架1的横梁、传感器支架7，下端联接在三通管10内，有效的防止升降螺杆5的旋转而引起的传感器支架7的跟转。三爪支架12通过固定浮体桶壁之上达到定心导向筒11，配合三通管10的固定，使整个升降系统可以平稳的在浮体9中心通孔内升降。
本发明中所设计的自动升降系统主要适于复杂海况环境下的无人值守、多点监测，利用远程网络平台上位机界面自动、手动控制升降电机的正反转，通过螺杆带动传感器升降来实现水质、水文的监测，具有结构简单、监测条件可控的特点，可以有效降低人员风险、安全高效、监测精度高的特点。
基本原理：升降电机2用蜗轮蜗杆减速齿轮提供足够的扭矩，通过万向联轴器3传递给升降螺杆5，升降螺杆5的旋转带动固定在传感器支架7上的螺纹法兰6旋转，在圆形导杆4、三通管10的防跟转辅助作用下，达到自动控制传感器的升降的目的。该系统中的三爪支架12上配合的螺杆导向筒11，具有保持升降系统工作中定心的稳定性。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构，其特征在于：
包括支撑体、浮体(9)、升降电机(2)、升降螺杆(5)、圆形导杆(4)、传感器支架(7)、多参数传感器(8)；
所述支撑体固定在浮体(9)上部，升降电机(2)固定在支撑体上，其输出轴通过万向联轴器(3)与升降螺杆(5)上端连接，升降螺杆(5)下端与螺杆导向筒(11)转动装配，螺杆导向筒(11)周围伸出三爪支架(12)，其中一爪穿过三通管(10)下部位于同一直线上的两通孔；
圆形导杆(4)上端与支撑体固定连接，下端插入所述三通管(10)上部的通孔中；
传感器支架(7)与升降螺杆(5)螺纹配合，圆形导杆(4)穿过所述传感器支架(7)，升降螺杆(5)在升降电机(2)带动下转动时，传感器支架(7)在圆形导杆(4)的限位下与升降螺杆(5)发生相对转动，从而上下升降，带动其上固定的多参数传感器(8)上下升降；
升降螺杆(5)与圆形导杆(4)相互平行；在圆形导杆(4)及三通管(10)的限制下，升降螺杆(5)下端能够轻微晃动。
2.如权利要求1所述的海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构，其特征在于：浮体(9)中心具有通孔，供传感器支架(7)从中穿过。
3.如权利要求1所述的海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构，其特征在于：三通管(10)与悬置于浮体中心的升降螺杆(5)平行，且圆形导杆(4)与浮体、传感器支架、三通管(10)都有间隙。
4.如权利要求1所述的海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构，其特征在于：所述支撑体是棱台上支架(1)，传感器支架(7)上固定设置螺纹法兰(6)，螺纹法兰(6)与升降螺杆(5)螺纹配合。
5.如权利要求1所述的海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构，其特征在于：所述升降电机(2)采用蜗轮蜗杆减速齿轮固定在棱台上支架(1)的内部横梁之上；升降螺杆(5)在光杆部位通过万向联轴器(3)与升降电机(2)联接，升降螺杆(5)底部悬置于三爪支架(12)固定的螺杆导向筒(11)中心，螺杆导向筒(11)内径大于升降螺杆(5)外径；多参数传感器(8)的三个传感器呈120°角度放置；圆形导杆(4)通过棱台上支架(1)横梁上开孔，贯穿传感器支架(7)上的开孔，与三爪支架(12)上的三通管(10)联接。
6.如权利要求1所述的海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构，其特征在于：所述棱台上支架(1)呈正四棱台形，固定于浮体(9)的上表面，升降电机(2)轴穿过棱台上支架(1)中心横梁孔，通过平头螺钉固定。
7.如权利要求4所述的海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构，其特征在于：所述万向联轴器(3)两端通过销钉分别固定在升降电机(2)的轴和升降螺杆(5)光杆端；所述升降螺杆(5)穿过固定在传感器支架(7)上的螺纹法兰(6)，上端固定在万向联轴器端(3)底端，下端悬置于螺杆导向管(11)内；所述螺纹法兰(6)通过螺杆传递转矩带动传感器支架(7)升降。
8.如权利要求4所述的海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构，其特征在于：所述螺杆导向筒(11)锁紧在三爪支架(12)上，三通管(10)游动于三爪支架(12)其中的一杆之上，三爪支架(12)固定在浮体(9)内部的筒壁上。
9.一种权利要求1所述的海洋浮标监测系统传感器螺旋升降机构的升降方法，其特征在于：所述升降电机(2)带动升降螺杆(5)，将悬置于浮体之上传感器支架(7)上的传感器(8)降入水体内，在达到检测时间后，反转升降电机(2)使传感器脱离水体，形成自动控制监测系统；升降螺杆(5)始终与圆形导杆(4)平行，且对升降螺杆(5)的晃动进行一定程度的限位。
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