CN109186677A - 一种水气一体化在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种水气一体化在线监测系统和方法，包括浮标单元、锚泊单元、数据管理中心；所述浮标单元用于检测水气多项监测指标信息，并将多项监测指标信息传输给数据管理中心；所述浮标单元包括浮标体、电源管理模块、防护模块、传感器模块、无线通信模块；所述浮标体用于漂浮在水面上；所述数据管理中心用于实现浮标单元传输数据的接收、处理和存储；数据库界面自动更新显示、保存；实现无人值守、连续、在线水气一体监测。本发明可以有效利用光能和风能可以保障水域上的长期水气观测，使恶劣环境下仍可以不间断供电，减少维护，并实现无人值守，极大降低运营成本。

Description

一种水气一体化在线监测系统

技术领域

本发明涉及监测技术领域，特别涉及一种水气一体化在线监测系统。

背景技术

水质监测是水生态、水资源和水安全科学管理及保护的基础，可以及时、准确且全面的反映水环境质量现状和发展趋势，为水环境监测、管理、规划、污染防治和生态预警等提供科学依据。浮标式水质在线检测站通常是以浮标为载体，集材料科学、传感器技术、数据技术为一体的水质监测系统，是现代水环境监测系统的重要组成部分。浮标具有长期、自动和连续收集水环境资料的特点，且可以承受极恶劣气候环境，当其他现场监测手段都实施困难的时候，其仍然能有效工作。但通常浮标在线水质监测系统建设费用昂贵，仅用来检测水质，用途单一，有关浮标体的利用效率亟待提高。

因此通过以浮标为载体，建立水气一体化监测系统对于合理有效利用资源开展长期的大区域水气在线监测具有非常重要意义。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种水气一体化在线监测系统,其成本低、检测效率高。

为了实现上述目的，本发明提供一种水气一体化在线监测系统，包括浮标单元、锚泊单元、数据管理中心；

所述浮标单元用于检测水气多项监测指标信息，并将多项监测指标信息传输给数据管理中心；

所述浮标单元包括浮标体、电源管理模块、防护模块、传感器模块、无线通信模块；

所述浮标体用于漂浮在水面上；

所述电源管理模块用于给浮标单元提供电能；

所述防护模块用于防止来往船只误撞；

所述传感器模块用于检测水气多项监测指标信息；

所述无线通信模块用于与远端的数据管理中心进行无线传输；

所述锚泊单元用于保证浮标单元的稳定性；

所述数据管理中心用于实现浮标单元传输数据的接收、处理和存储；数据库界面自动更新显示、保存；实现无人值守、连续、在线水气一体监测。

优选的是，还包括标架；所述浮标体安装在标架上。

在上述任一方案中优选的是，所述标架上还安装GPS定位仪。

在上述任一方案中优选的是，所述电源管理模块包括太阳能电池板、保护电路，所述太阳能电池板对称安装在浮标体上，所述保护电路至少包括稳压、欠压、过压、过流保护。

在上述任一方案中优选的是，所述电源管理模块内部还设有蓄电池和风力发电机。

在上述任一方案中优选的是，所述防护模块至少包括在浮体外围安装橡胶圈、在浮标体上安装的航标灯和雷达反射器、在浮标体水下部分表明喷涂的防腐防污漆中的一种或多种。

在上述任一方案中优选的是，所述传感器模块至少包括水质监测参数传感器、水文气象监测参数传感器、气体监测参数传感器。

在上述任一方案中优选的是，所述锚泊单元包括锚锭、锚链，所述锚锭通过锚链与浮标体连接，所述锚链采用二点系留。

在上述任一方案中优选的是，所述电源管理模块、传感器模块、无线通信模块安装在所述浮标体上方的密封空间内。

在上述任一方案中优选的是，所述浮标体的下部面积小于上部面积。

本发明的水气一体化在线监测系统具有以下有益效果：

1、本发明可以有效利用光能和风能可以保障水域上的长期水气观测，使恶劣环境下仍可以不间断供电，减少维护，并实现无人值守，极大降低运营成本。

2、本发明的锚链采用二点系留，且浮标体的下部面积小于上部面积，以保证浮标单元的稳定性。

3、本发明通过监测水气的各个参数，来达到各种监测目的，如针对水上运输事故，可以快速实时的做到同时进行水质和水面上的空气(可燃、可爆气体和有毒物质)监测，另加漂浮物监测传感器，还可以同时对水面上漂浮物进行监测，从而达到便捷、快速监测的目的。

4、本发明通过在浮体外围安装橡胶圈、在浮标体上安装的航标灯和雷达反射器，可以避免往来船只误撞。

5、本发明在标架上还安装GPS定位仪，为定位浮标系统和工作人员及时修正浮标位置提供便利。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的结构图；

图中，1、浮标单元；2、锚泊单元；3、数据管理中心；4、太阳能电池板；5、传感器模块；6、无线通信模块；7、橡胶圈；8、浮标体；9、平衡仪；10、标架。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供一种水气一体化在线监测系统，参考附图1所示，包括浮标单元1、锚泊单元2、数据管理中心3。

浮标单元1用于检测水气多项监测指标信息，并将多项监测指标信息传输给数据管理中心3；

浮标单元1包括浮标体8、电源管理模块、防护模块、传感器模块5、无线通信模块6；

浮标体8用于漂浮在水面上。

电源管理模块用于给浮标单元1提供电能。

防护模块用于防止来往船只误撞。

传感器模块5用于检测水气多项监测指标信息。

传感器模块5至少包括水质监测参数传感器、水文气象监测参数传感器、气体监测参数传感器。

水质监测参数传感器用以监测水温(铂电阻法)、pH(玻璃电极法)、ORP(白金电极法)、电导率(石墨电极法)、盐度(经电导率和温度计算)、总溶解固体(经电导率和温度计算)、溶解氧(荧光法)、浊度(散射法)、氨氮(离子选择电极法)、叶绿素(荧光法)、蓝绿藻(荧光法)等。在针对不同的研究目的时，可以通过改变不同的传感器，以达到监测特定参数的目的。

水文气象监测参数包括风速、风向、气压、气温、流速、流向等。

气体监测参数包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等。

此外，浮标体8上还安装大容量储存卡，传感器模块5采集到的数据快速存储在大容量储存卡内。

无线通信模块6用于与远端的数据管理中心3进行无线传输；用CDAM和GPRS无线通信方式可将数据实时传输到岸站的数据管理中心3。

锚泊单元2用于保证浮标单元1的稳定性。

数据管理中心3用于实现浮标单元1传输数据的接收、处理和存储；数据库界面自动更新显示、保存；实现无人值守、连续、在线水气一体监测；数据管理中心3主要由计算机和卫星通信机组成。

进行检测前，将浮标单元1放置在待检测水面上，然后将锚泊单元2抛入到水中，采用二点系留法将浮标单元1稳定在该待检测水面上。进行检测时，浮标单元1中的传感器模块5用来检测该待检测水面上的多项监测指标信息，并将所有监测指标信息通过无线通信模块6远程传输给数据管理中心3，由数据管理中心3对浮标体传输数据进行接收、处理、存储，实现无人值守、连续、在线水气一体监测。

本发明以浮标体为载体，可以将水气多项监测指标的分析仪表组合在一起，通过合理充分利用资源，实现长期实时在线自动水气一体化监测，可以满足可靠稳定，维护量少的要求，并实现无人值守，极大降低运营成本。

本发明的另一个实施例中，为了提高浮标单元1的稳定性，还包括标架1；浮标体8安装在标架1上，通过浮标体8来保护浮标单元1内部的各个部件。

本发明的另一个实施例中，标架1上还安装GPS定位仪，为定位浮标系统和工作人员及时修正浮标位置提供便利。

本发明的另一个实施例中，电源管理模块包括太阳能电池板4、保护电路，太阳能电池板4对称安装在浮标体8上，保护电路至少包括稳压、欠压、过压、过流保护。为浮标单元提高可靠的电能。

其中，太阳能电池板4对称搭建在浮标体8的上方，这样便于采集各个方向上的太阳光，还有利于提高浮标单元1整体的稳定性。

本发明的另一个实施例中，电源管理模块内部还设有蓄电池和风力发电机，可以在阴雨和风浪天气，同样给浮标单元提高可靠的电能。这样有效利用光能和风能可以保障水域上的长期水气观测，使恶劣环境下仍可以不间断供电，减少维护。

本发明的另一个实施例中，防护模块至少包括在浮体外围安装橡胶圈7、在浮标体8上安装的航标灯和雷达反射器、在浮标体8水下部分表明喷涂的防腐防污漆中的一种或多种。通过在浮体外围安装橡胶圈7、在浮标体8上安装的航标灯和雷达反射器，可以避免往来船只误撞。

本发明的另一个实施例中，锚泊单元2包括锚锭、锚链，锚锭通过锚链与浮标体8连接，锚链采用二点系留，以保证浮标单元的稳定性。其中，锚锭可以选用为水泥材质的沉降石块。

本发明的另一个实施例中，电源管理模块、传感器模块5、无线通信模块6安装在浮标体8上方的密封空间内。

本发明的另一个实施例中，浮标体8的下部面积小于上部面积，可以提高浮标单元1的稳定性。

本发明的另一个实施例中，浮标单元1内还包括传感器存储室，所述传感器存储室用于存储水质监测参数传感器和气体监测参数传感器，水文气象监测参数传感器安装在传感器存储室的上方。

本发明的另一个实施例中，浮标单元1的底部还设有平衡仪9，用来提高浮标单元1的稳定性。

本发明通过监测水气的各个参数，来达到各种监测目的，如针对水上运输事故，可以快速实时的做到同时进行水质和水面上的空气(可燃、可爆气体和有毒物质)监测，另加漂浮物监测传感器，还可以同时对水面上漂浮物进行监测，从而达到便捷、快速监测的目的。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (10)

1.一种水气一体化在线监测系统，其特征在于，包括浮标单元、锚泊单元、数据管理中心；

所述浮标单元用于检测水气多项监测指标信息，并将多项监测指标信息传输给数据管理中心；

所述浮标单元包括浮标体、电源管理模块、防护模块、传感器模块、无线通信模块；

所述浮标体用于漂浮在水面上；

所述电源管理模块用于给浮标单元提供电能；

所述防护模块用于防止来往船只误撞；

所述传感器模块用于检测水气多项监测指标信息；

所述无线通信模块用于与远端的数据管理中心进行无线传输；

所述锚泊单元用于保证浮标单元的稳定性；

所述数据管理中心用于实现浮标单元传输数据的接收、处理和存储；数据库界面自动更新显示、保存；实现无人值守、连续、在线水气一体监测。

2.如权利要求1所述的水气一体化在线监测系统，其特征在于：还包括标架；所述浮标体安装在标架上。

3.如权利要求2所述的水气一体化在线监测系统，其特征在于：所述标架上还安装GPS定位仪。

4.如权利要求1所述的水气一体化在线监测系统，其特征在于：所述电源管理模块包括太阳能电池板、保护电路，所述太阳能电池板对称安装在浮标体上，所述保护电路至少包括稳压、欠压、过压、过流保护。

5.如权利要求1或4所述的水气一体化在线监测系统，其特征在于：所述电源管理模块内部还设有蓄电池和风力发电机。

6.如权利要求1所述的水气一体化在线监测系统，其特征在于：所述防护模块至少包括在浮体外围安装橡胶圈、在浮标体上安装的航标灯和雷达反射器、在浮标体水下部分表明喷涂的防腐防污漆中的一种或多种。

7.如权利要求1所述的水气一体化在线监测系统，其特征在于：所述传感器模块至少包括水质监测参数传感器、水文气象监测参数传感器、气体监测参数传感器。

8.如权利要求1所述的水气一体化在线监测系统，其特征在于：所述锚泊单元包括锚锭、锚链，所述锚锭通过锚链与浮标体连接，所述锚链采用二点系留。

9.如权利要求1所述的水气一体化在线监测系统，其特征在于：所述电源管理模块、传感器模块、无线通信模块安装在所述浮标体上方的密封空间内。

10.如权利要求1所述的水气一体化在线监测系统，其特征在于：所述浮标体的下部面积小于上部面积。