CN109489720A - 一种新型海岛环境综合监测站 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种新型海岛环境综合监测站，属于环境监测技术领域，本监测站包括空心连接柱，连接柱右下至上依次连接有防护箱、百叶箱、太阳能板和顶端横臂，顶端横臂上分别连接有风速传感器、太阳辐射传感器和风向传感器，连接柱顶端连接有避雷针，顶端横臂与太阳能板之间的连接柱四周环绕连接拉锁，拉锁与地基勾连。本发明的监测站在实现对常规海岛环境监测参数监测的同时同步监测沿岸水质参数，数据监测精准，还可实现远程对海岛现场环境数据的查看和存储。
Description
技术领域
本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种新型海岛环境综合监测站。
背景技术
海岛是人类开发海洋的远涉基地和前进支点，在国土划界和国防安全上也有特殊重要地位。中国拥有500m2以上的海岛6500个以上，总面积达6600多平方千米，其中有常住居民的455个，人口470多万。而对海岛环境进行实时综合监测，对加强海岛基础设施建设，按不同类型，因地制宜，把我国海岛建成“海洋第二经济带”有着极其重要的作用。
目前，市面上已有多种不同类型适用于海岛环境监测的环境监测站产品，但上述产品大多仍只关注对海岛常规环境环境监测参数的监测，如太阳总辐射、风向、风速、温度、相对湿度、能见度、雨量等，对于海岛环境重要组成部分的海洋水质监测仍未涉及。
例如现有中国发明专利，申请号：CN200610078749.3，一种太阳能无线网络实时环境监测装置，内设环境监测传感器、数据采集、太阳能供电和无线联网的网络服务器，若干个太阳能无线网络实时环境监测装置围绕一个接入点，数个接入点通过一个和终端主机相连的接入点和终端主机相连构成一个完整的太阳能环境监测系统；在太阳能无线网络实时环境监测装置的电源供给系统中，根据可充电池的剩余电量，分别计算出不同的停止供电时间重装定时器，使用定时器自动定时开启供电，并定时或在数据发送完毕后自动停止供电。该发明解决了装置在各种气候环境下的供电和远距离数据采集，确保了环境监测系统运行的可靠性、准确性和广泛性，但是对于太阳总辐射、监测区域内水质情况的监测数据无法采集。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型海岛环境综合监测站，适用于海洋岛屿复杂气候环境连续监测，该监测站在实现对常规海岛环境监测参数监测的同时同步监测沿岸水质参数，数据监测精准、环境友好，还可实现远程对海岛现场环境数据的查看和存储。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种新型海岛环境综合监测站，包括空心连接柱，连接柱右下至上依次连接有防护箱、百叶箱、太阳能板和顶端横臂，顶端横臂上分别连接有风速传感器、太阳辐射传感器和风向传感器，连接柱顶端连接有避雷针，顶端横臂与太阳能板之间的连接柱四周环绕连接拉锁，拉锁与地基勾连。本发明通过在监测的海岛上定点排布监测站对海岛上的太阳总辐射、风向、风速、温度、相对湿度、能见度、雨量及海岛水质进行监测，在连接柱顶端设置避雷针用于避免连接柱上的电器部件受雷击损坏提高监测站的安全性，并且通过拉锁和地基勾连使连接柱在海岛上的稳固性更高提高监测站的稳定性，特别是在海洋环境复杂的海岛上对抗风浪的能力。
进一步的，防护箱、百叶箱、太阳能板、风速传感器、太阳辐射传感器和风向传感器、避雷针的连接线均安置在连接柱内部。通过将各电器的连接线的走线全部设置于空心的连接柱内，可避免线路外露被损坏或氧化，也可保证各数据的稳定传输，还可美化监测站的外观。
进一步的，百叶箱通过百叶箱支架连接于连接柱。可通过调整百叶箱支架与连接柱的相对位置高度调整百叶箱的高度位置，提高百叶箱监测数据的精准性。
进一步的，防护箱内置有综合数据采集仪、GPRS模块、蓄电池、接线盒、太阳能控制器，综合数据采集仪、GPRS模块、蓄电池通过接线盒与太阳能控制器连接，接线盒还通过太阳能先与太阳能板连接。通过太阳能板和蓄电池相结合的方式解决监测站用电，实现能源自给自足，无需外接供电源，节能且环保，综合数据采集仪可对监测站上的各传感器监测采集的数据进行综合整理与收集，并且对于监测到数据通过GPRS模块传送至指定数据接收端，实现数据远程传输。
进一步的，综合数据采集仪还连接有设置于监测水域内的水质参数监测仪和设置于监测陆地上的雨量传感器。水质参数监测仪安置在监测海岛的监测水域内通过埋在地下的线缆穿过连接柱底部与综合数据采集仪连接，实现对监测海岛的水质监测，弥补了现有技术中海岛环境监测中无法对海岛水质监测的空白，通过设有的雨量传感器与综合数据采集仪连接可实现对海岛上的降雨量数据进行采集。通过采集数据对象的集成，能减少探测基站的建设数量，成本低、效率高，达到减少生态影响的效果。
进一步的，水质参数监测仪包括水箱，水箱内配合连接有监测探头，水箱底部通过吸水管连接有潜水泵，水箱顶部连接有排气管，水箱侧壁由高至低依次连接有溢水管和排水管。水质参数监测仪在使用时，将水箱安装在水面之上或者在水箱下方连接浮块使水箱浮于海面，通过潜水泵将水体吸取至水箱中，由监测探头对水体进行分析监测，排气管可对水箱内的多余气体排出，防止水箱内的气体或气压对水质监测参数产生影响，而设有的溢水管的水平高度位置高于监测探头，可实现在监测探头与水体充分接触的情况下将过多水体直接排出水箱，减轻水箱内的水量，降低水体对水箱内部部件的腐蚀，排水管上设有电磁阀可通过远程控制其开启或关闭，当水质监测完成后可远程控制电磁阀打开排水管将水箱内的水体排出，防止海水停留在水箱内对部件腐蚀。
进一步的，吸水管表面均布有球状管壁，球状管壁内沿球心处通过弹性绳水平横接有正三棱锥状的导流块。潜水泵抽取的水体流经表面均布有球状管壁的吸水管时，水流在球状管壁中进水口到球状管壁中部距离为加速状态，然后到出水口为减速状态，水流在吸水管内还受到不断旋转的导流块影响，水流流线不断变动，因此水流受上述球状管壁和导流块的影响水力梯度和水流流速不断产生水力梯度下降或上升和水流流速减小或增加的变化，促使吸水管内的水流产生非达西流动，防止吸水管的管壁上粘附污染物，还可在吸水管处形成向内吸力降低潜水泵的能耗，同时由于水流产生非达西流动可使水体中的各成分或污染物质分布均匀，益于监测探头快速分析监测，还提高水质监测数据的精准性。
进一步的，吸水管表面均布有球状管壁，且水箱与吸水管连接处设有与球状管壁相对应的卡槽。可实现通过吸水管上的球状管壁与卡槽相互配合调节潜水泵与水箱的相对位置高度，便于监测海水内不同水层的水质参数。
连接柱表面均布有导流纹，导流纹为相互交错连接的梯形纹路，导流纹高度为0.5-2mm，宽度为1.5-2.5mm，连接柱在海岛环境中经常受到海洋环境影响，例如海岛环境下较多的降雨对连接柱具有一定的腐蚀作用，这对连接柱的稳定性及长久使用具有很大影响，通过在连接柱表面设置导流纹对落在连接柱表面的水体具有加速流动的作用，少量的水体落到连接柱表面后受重力作用下流速度不是很快，通过设置相互交错设置的梯形纹路缩小落到连接柱表面水体的分布面积同时加快水体向下流动速度，水体在连接柱表面流动过程中由于受梯形纹路的引导作用在一定流速时水体会沿梯形纹路的斜边脱离连接柱表面，缩短水体在连接柱表面的停留时间，解决了水体在连接柱表面停留时间较长造成连接柱表面腐蚀的问题，并且上述形状和宽、高度的导流纹对流经连接柱表面的气流具有导流作用，海风在经过连接柱表面时海风受梯形纹路形状影响流线微变，气流之间产生汇聚流速下降，使海风与连接柱之间产生的摩擦阻力降低，从而实现在风力等级较高的情况下连接柱依旧保持良好的稳定系，保证连接柱上部件的稳定，有效提高连接柱在海洋环境中适应性。
进一步的，百叶箱内放置有空气温湿度传感器。将空气温湿度传感器安置在百叶箱内可避免空气温湿度传感器受太阳直射，同时也保护传感器免受强风、雨、雪的影响，当然百叶箱的设置可保证空气温湿度传感器能真是的感应外界空气温度和湿度，精准获取数据并将数据传送至综合数据采集仪。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明在实现对常规海岛环境监测参数监测的同时，还可同步监测沿岸水质参数。并可通过模块化设计，增加同步监测的其它常规环境参数。通过使用GPRS无线数据传输模块，完成对监测站所记录各类实时系统监控和数据传输，可实现远程对海岛现场环境数据的查看和存储。
本发明采用了上述技术方案提供的一种新型海岛环境综合监测站，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。
附图说明
图1为本发明的一种新型海岛环境综合监测站的示意图；
图2为避雷针、风速传感器、太阳能辐射传感器、风向传感器和连接柱的安装示意图；
图3为连接柱及连接柱内部连接线示意图；
图4为图1中a部放大图；
图5为百叶箱与连接柱的连接示意图；
图6为防护箱与连接柱的连接示意图；
图7为监测站上的防护箱内部设备与各传感器连接示意图；
图8为防护箱内部设备与各传感器连接示意图；
图9为水质参数监测仪结构示意图；
图10为吸水管局部剖视图；
图11为吸水管与水箱连接示意图；
图12为连接柱表面局部放大图。
附图标记说明：1.连接柱；101-导流纹；2.防护箱；3.太阳能板；4.百叶箱；401.百叶箱支架；5.拉锁；6.风速传感器；7.顶端横臂；8.避雷针；9.太阳辐射传感器；10.风向传感器；11.水质参数监测仪；11a.水箱；11b.吸水管；11c.潜水泵；11d.监测探头；11e.排气管；11f.溢水管；11g.排水管；11h.卡槽；12. 导流块；12a.弹性绳。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述：
实施例1：
如图1-6所示，一种新型海岛环境综合监测站，包括空心连接柱1，连接柱1右下至上依次连接有防护箱2、百叶箱4、太阳能板3和顶端横臂7，顶端横臂7上分别连接有风速传感器6、太阳辐射传感器9和风向传感器10，连接柱1顶端连接有避雷针8，顶端横臂7与太阳能板3之间的连接柱1四周环绕连接拉锁5，拉锁5与地基勾连。本发明通过在监测的海岛上定点排布监测站对海岛上的太阳总辐射、风向、风速、温度、相对湿度、能见度、雨量及海岛水质进行监测，在连接柱1顶端设置避雷针8用于避免连接柱1上的电器部件受雷击损坏提高监测站的安全性，并且通过拉锁5和地基勾连使连接柱1在海岛上的稳固性更高提高监测站的稳定性，特别是在海洋环境复杂的海岛上对抗风浪的能力。
防护箱2、百叶箱4、太阳能板3、风速传感器6、太阳辐射传感器9和风向传感器10、避雷针8的连接线均安置在连接柱内部。通过将各电器的连接线的走线全部设置于空心的连接柱1内，可避免线路外露被损坏或氧化，也可保证各数据的稳定传输，还可美化监测站的外观。
百叶箱4通过百叶箱支架401连接于连接柱1。可通过调整百叶箱支架401与连接柱1的相对位置高度调整百叶箱4的高度位置，提高百叶箱4监测数据的精准性。
百叶箱4内放置有空气温湿度传感器。将空气温湿度传感器安置在百叶箱4内可避免空气温湿度传感器受太阳直射，同时也保护传感器免受强风、雨、雪的影响，当然百叶箱4的设置可保证空气温湿度传感器能真是的感应外界空气温度和湿度，精准获取数据并将数据传送至综合数据采集仪。
实施例2：
如图7、8所示，本实施例在实施例1的基础上进一步优化方案为：防护箱2内置有综合数据采集仪、GPRS模块、蓄电池、接线盒、太阳能控制器，综合数据采集仪、GPRS模块、蓄电池通过接线盒与太阳能控制器连接，接线盒还通过太阳能先与太阳能板3连接。通过太阳能板3和蓄电池相结合的方式解决监测站用电，实现能源自给自足，无需外接供电源，节能且环保，综合数据采集仪可对监测站上的各传感器监测采集的数据进行综合整理与收集，并且对于监测到数据通过GPRS模块传送至指定数据接收端，实现数据远程传输。
综合数据采集仪还连接有设置于监测水域内的水质参数监测仪11和设置于监测陆地上的雨量传感器。水质参数监测仪11安置在监测海岛的监测水域内通过埋在地下的线缆穿过连接柱1底部与综合数据采集仪连接，实现对监测海岛的水质监测，弥补了现有技术中海岛环境监测中无法对海岛水质监测的空白，通过设有的雨量传感器与综合数据采集仪连接可实现对海岛上的降雨量数据进行采集。
实施例3：
如图9-11所示，本实施例在实施例1的基础上进一步优化方案为：水质参数监测仪11包括水箱11a，水箱11a内配合连接有监测探头11d，水箱11a底部通过吸水管11b连接有潜水泵11c，水箱11a顶部连接有排气管11e，水箱11a侧壁由高至低依次连接有溢水管11f和排水管11e。水质参数监测仪11在使用时，将水箱11a安装在水面之上或者在水箱11a下方连接浮块使水箱11a浮于海面，通过潜水泵11c将水体吸取至水箱11a中，由监测探头11d对水体进行分析监测，排气管11e可对水箱11a内的多余气体排出，防止水箱11a内的气体或气压对水质监测参数产生影响，而设有的溢水管11f的水平高度位置高于监测探头11d，可实现在监测探头11d与水体充分接触的情况下将过多水体直接排出水箱11a，减轻水箱11a内的水量，降低水体对水箱11a内部部件的腐蚀，排水管11e上设有电磁阀可通过远程控制其开启或关闭，当水质监测完成后可远程控制电磁阀打开排水管11e将水箱11a内的水体排出，防止海水停留在水箱11a内对部件腐蚀。
吸水管11b表面均布有球状管壁，球状管壁内沿球心处通过弹性绳12a水平横接有正三棱锥状的导流块12。潜水泵11c抽取的水体流经表面均布有球状管壁的吸水管11b时，水流在球状管壁中进水口到球状管壁中部距离为加速状态，然后到出水口为减速状态，水流在吸水管11b内还受到不断旋转的导流块12影响，水流流线不断变动，因此水流受上述球状管壁和导流块12的影响水力梯度和水流流速不断产生水力梯度下降或上升和水流流速减小或增加的变化，促使吸水管11b内的水流产生非达西流动，防止吸水管11b的管壁上粘附污染物，还可在吸水管11b处形成向内吸力降低潜水泵11c的能耗，同时由于水流产生非达西流动可使水体中的各成分或污染物质分布均匀，益于监测探头11d快速分析监测，还提高水质监测数据的精准性。
吸水管11b表面均布有球状管壁，且水箱11a与吸水管11b连接处设有与球状管壁相对应的卡槽11h。可实现通过吸水管11b上的球状管壁与卡槽11h相互配合调节潜水泵11c与水箱11a的相对位置高度，便于监测海水内不同水层的水质参数。
连接柱表面均布有导流纹101，导流纹101为相互交错连接的梯形纹路，导流纹101高度为0.5-2mm，宽度为1.5-2.5mm，连接柱1在海岛环境中经常受到海洋环境影响，例如海岛环境下较多的降雨对连接柱1具有一定的腐蚀作用，这对连接柱1的稳定性及长久使用具有很大影响，通过在连接柱1表面设置导流纹101对落在连接柱1表面的水体具有加速流动的作用，少量的水体落到连接柱1表面后受重力作用下流速度不是很快，通过设置相互交错设置的梯形纹路缩小落到连接柱1表面水体的分布面积同时加快水体向下流动速度，水体在连接柱1表面流动过程中由于受梯形纹路的引导作用在一定流速时水体会沿梯形纹路的斜边脱离连接柱1表面，缩短水体在连接柱1表面的停留时间，解决了水体在连接柱1表面停留时间较长造成连接柱1表面腐蚀的问题，并且上述形状和宽、高度的导流纹101对流经连接柱1表面的气流具有导流作用，海风在经过连接柱1表面时海风受梯形纹路形状影响流线微变，气流之间产生汇聚流速下降，使海风与连接柱1之间产生的摩擦阻力降低，从而实现在风力等级较高的情况下连接柱1依旧保持良好的稳定系，保证连接柱1上部件的稳定，有效提高连接柱1在海洋环境中适应性。
实施例4：
本发明的装置实际使用时：选择监测的海岛及选定监测点及监测水域，将连接柱1安装在监测点上，将雨量传感器安装在陆地上的监测点并通过连接线缆通过连接柱1底部与防护箱2内的综合数据采集仪连接，水质参数监测仪11安置在监测水域，通过埋在地下的线缆穿过连接柱1底部与综合数据采集仪连接，监测站在实际使用中分别通过监测站上的各监测设备及传感器实现对海岛上的太阳总辐射、风向、风速、温度、相对湿度、能见度、雨量及海岛水质进行监测，监测到数据通过GPRS模块传送至指定数据接收端，实现数据远程传输。监测站的长期使用过程中通过太阳能板3和蓄电池相结合的方式解决监测站用电，实现能源自给自足，无需外接供电源。
导流纹101高度包括但不限于0.5-2mm，还可以是0.5mm或0.6mm或0.7mm或0.8mm或0.9mm或1mm或1.1mm或1.2mm或1.3mm或1.4mm或1.5mm或1.6mm或1.7mm或1.8mm或1.9mm或2mm。宽度包括但不限于1.5-2.5mm，还可以是1.5mm或1.6mm或1.7mm或1.8mm或1.9mm或2.0mm或2.1mm或2.2mm或2.3mm或2.4mm或2.5mm。
本发明中采用的常规技术均为本领域技术人员所知晓的技术手段，在此不再详细赘述，例如太阳能板3、百叶箱4、风速传感器6、避雷针8、太阳能辐射传感器9。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种新型海岛环境综合监测站，其特征在于：包括空心连接柱（1），所述的连接柱（1）右下至上依次连接有防护箱（2）、百叶箱（4）、太阳能板（3）和顶端横臂（7），所述的顶端横臂（7）上分别连接有风速传感器（6）、太阳辐射传感器（9）和风向传感器（10），所述的连接柱（1）顶端连接有避雷针（8），所述的顶端横臂（7）与太阳能板（3）之间的连接柱（1）四周环绕连接拉锁（5），所述拉锁（5）与地基勾连。
2.根据权利要求1所述的一种新型海岛环境综合监测站，其特征在于：所述的防护箱（2）、百叶箱（4）、太阳能板（3）、风速传感器（6）、太阳辐射传感器（9）和风向传感器（10）、避雷针（8）的连接线均安置在连接柱内部。
3.根据权利要求1所述的一种新型海岛环境综合监测站，其特征在于：所述的百叶箱（4）通过百叶箱支架（401）连接于连接柱（1）。
4.根据权利要求1所述的一种新型海岛环境综合监测站，其特征在于：所述的防护箱（2）内置有综合数据采集仪、GPRS模块、蓄电池、接线盒、太阳能控制器，所述的综合数据采集仪、GPRS模块、蓄电池通过接线盒与太阳能控制器连接，所述的接线盒还通过太阳能先与太阳能板（3）连接。
5.根据权利要求4所述的一种新型海岛环境综合监测站，其特征在于：所述的综合数据采集仪还连接有设置于监测水域内的水质参数监测仪（11）和设置于监测陆地上的雨量传感器。
6.根据权利要求5所述的一种新型海岛环境综合监测站，其特征在于：所述的水质参数监测仪（11）包括水箱（11a），水箱（11a）内配合连接有监测探头（11d），水箱（11a）底部通过吸水管（11b）连接有潜水泵（11c），水箱（11a）顶部连接有排气管（11e），水箱（11a）侧壁由高至低依次连接有溢水管（11f）和排水管（11e）。
7.根据权利要求6所述的一种新型海岛环境综合监测站，其特征在于：所述的吸水管（11b）表面均布有球状管壁，球状管壁内沿球心处通过弹性绳（12a）水平横接有正三棱锥状的导流块（12）。
8.根据权利要求6所述的一种新型海岛环境综合监测站，其特征在于：所述的吸水管（11b）表面均布有球状管壁，且水箱（11a）与吸水管（11b）连接处设有与球状管壁相对应的卡槽（11h）。
9.根据权利要求1所述的一种新型海岛环境综合监测站，其特征在于：所述的连接柱（1）表面均布有导流纹（101），所述导流纹（101）为相互交错连接的梯形纹路，所述导流纹（101）高度为0.5-2mm，宽度为1.5-2.5mm。
10.根据权利要求1所述的一种新型海岛环境综合监测站，其特征在于：所述的百叶箱（4）内放置有空气温湿度传感器。
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| CN201811331951.1A CN109489720A (zh) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | 一种新型海岛环境综合监测站 |
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| CN109489720A true CN109489720A (zh) | 2019-03-19 |
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