CN110217347A - 一种综合监测海洋浮标 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种综合监测海洋浮标。本发明所述的综合监测海洋浮标包括监测装置，设于所述监测平台上方的外壳，设于所述监测装置下方的浮体，与所述浮体下方连接的下层平台和设于所述下层平台内的电源装置；所述监测装置包括监测平台，红外测温传感器，广角镜头，和压力监测环；所述红外测温传感器和所述广角镜头并列固定于所述监测平台上；所述压力监测环套设于所述监测平台外；所述压力监测环包括弹性环和设于所述弹性环内的压力传感器；所述弹性环为弹性材料，可将外部引起的弹性形变传至压力传感器；本发明所述的综合监测海洋浮标具有可同时实现多功能监测，且稳定性高，适于在海面恶劣环境下持久运作的优点。
Description
技术领域
本发明涉及海洋监测设备领域，特别是涉及一种综合监测海洋浮标。
背景技术
近年来，海上溢油事件频发，给人类及其赖以生存的环境造成极大损害。目前，国内外均已开展溢油检测装置的研发。另外，随着人类产生垃圾的持续排放，海面垃圾漂浮物日益增加，如何及时监测海面垃圾漂浮物成为一个棘手的技术问题。
请参阅图1，专利公告号为CN205770019U的“自主半潜式溢油实时监测浮标及系统”公开了一种自主半潜式溢油实时监测浮标，包括浮于海面上的上层结构和沉于海面下的下层结构、连接所述上层结构和所述下层结构的平台，设置于所述平台下方的浮体、用于检测海面是否漏油的检测单元，所述检测单元设置于所述上层结构上方；所述检测单元包括：发电单元、红外探温传感器、广角镜头以及单片机；所述下层结构为倒置四棱锥结构，所述上层结构为框架式八面体，所述浮体为四个等间距设置于平台下方，实现对海洋溢油的监测。
然而，现有的这种浮标稳定性差，不适于在海面的恶劣环境下持久运作，无法在不妨碍红外探温传感器和广角镜头对溢油相关图像的采集的同时全方位防止浮标进水。并且，现有的这种浮标监测功能单一。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种综合监测海洋浮标，其具有可同时实现多功能监测，且稳定性高，适于在海面恶劣环境下持久运作的优点。
一种综合监测海洋浮标，包括监测装置，设于所述监测平台上方的外壳，设于所述监测装置下方的浮体，与所述浮体下方连接的下层平台和设于所述下层平台内的电源装置；
所述监测装置包括监测平台，红外测温传感器，广角镜头，和压力监测环；所述红外测温传感器和所述广角镜头并列固定于所述监测平台上；所述压力监测环套设于所述监测平台外；所述压力监测环包括弹性环和设于所述弹性环内的压力传感器；所述弹性环为弹性材料，可将外部引起的弹性形变传至压力传感器；
所述外壳为透明材料，呈半球体结构；
所述下层平台包括支架和底座，所述支架将所述浮体与所述底座连接；
所述电源装置包括电源平台和蓄电池；所述电源平台固定于所述支架，所述蓄电池固定于所述电源平台上方，并与所述监测装置电连接。
相对于现有技术，本发明所述的综合监测海洋浮标，可同时实现多功能监测，包括通过监测海洋浮标所受外部压力判断浮标周边海面是否存在垃圾等漂浮物或建筑物。而且，弹性环同时可作为缓冲保护带，用于防止浮标与海面的漂浮物直接发生撞击，保护浮标外部结构，提高浮标的防撞击性能。本发明的综合监测海洋浮标稳定性高，适于在海面恶劣环境下持久运作，在不妨碍红外探温传感器和广角镜头对溢油相关图像的采集的同时全方位防止浮标进水。
进一步地，所述浮体,为圆柱体结构，有四个，并等间距设置于所述监测平台下方，形成稳定平衡结构。
进一步地，还包括无线传输模块；所述无线传输模块固定于所述监测平台上，并分别与所述红外测温传感器、广角镜头、压力监测环和蓄电池电连接，用于将红外测温传感器、广角镜头和压力监测环的测得的数据进行传送。
进一步地，还包括储存器；所述储存器固定于所述监测平台，并分别与所述红外测温传感器、广角镜头、压力监测环和蓄电池电连接，用于将红外测温传感器、广角镜头和压力监测环的测得的数据进行储存。
进一步地，所述红外测温传感器和广角镜头均有4个，1个红外测温传感器与1个广角镜头并列组成1组监测单元，每组监测单元分别固定于所述监测平台上，从而可同时对浮标周边的多个方向进行监测。
进一步地，还包括波浪能发电装置；所述波浪能发电装置固定于所述底座的外部，并与所述蓄电池电连接；所述波浪能发电装置包括永磁直线发电机动子线圈和永磁直线发电机定子永磁体磁极；所述永磁直线发电机动子线圈位于所述永磁直线发电机定子永磁体磁极的正上方，并与所述永磁直线发电机定子永磁体磁极连接。该装置用于将波浪的直线运动转化为电能，作为辅助电源，给蓄电池充能。
进一步地，还包括铅块；所述铅块固定于所述底座，并与所述电源平台连接，用于降低浮标的重心，提高浮标的稳定性，并同时作为电源平台的支撑。
进一步地，所述外壳的顶部设有安全装置；所述安全装置包括安全装置外壳、安全气囊和气瓶；所述安全装置外壳设于所述外壳的内部的顶部，所述安全气囊和气瓶分别设于所述安全装置外壳中；所述安全气囊设有进气口，并与所述气瓶连接。该装置用于当浮标因意外破损导致其内部进水，浮标沉入水下，所述安全装置中气瓶将对安全气囊进行充气，安全气囊展开，通过浮力将浮标带出水面，方便对损坏的仪器进行回收，同时防止污染海洋环境。
进一步地，所述上壳和下壳的连接处的外围设有环形的保护带。该装置用于防止浮标外壳与海面的漂浮物直接发生撞击，保护浮标外部结构，提高浮标的防撞击性能。
进一步地，所述弹性环为EVA发泡材料，从而保障保护带同时具备防水性和高弹性。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为本发明综合监测海洋浮标的结构示意图。
1.外壳；21.监测平台；22.红外测温传感器；23.广角镜头；24. 压力监测环；3.浮体；41.支架；42.底座；51.电源平台；52.蓄电池；65.波浪能发电装置；6.铅块；7.安全装置。
具体实施方式
一种综合监测海洋浮标，包括监测装置，设于所述监测平台上方的外壳1，设于所述监测装置下方的浮体3，与所述浮体3下方连接的下层平台和设于所述下层平台内的电源装置。外壳1为透明材料，呈半球体结构。优选地，1外壳采用亚克力材料。
所述监测装置包括监测平台21，红外测温传感器22，广角镜头23，和压力监测环24。红外测温传感器22和广角镜头23并列固定于监测平台21上。红外测温传感器22和广角镜头23均有4个，其中1个红外测温传感器与1个广角镜头并列组成1组监测单元，每组监测单元分别固定于监测平台21上，并分别朝向东南西北4个方向，从而可同时对浮标所处位置的东南西北4个方向进行监测。优选地，所述红外测温传感器型号为DS18B20，所述广角镜头型号为openmvM7。
压力监测环24套设于监测平台21外。压力监测环24包括弹性环和设于所述弹性环内的压力传感器。所述弹性环为弹性材料，可将外部引起的弹性形变传至压力传感器。优选地，所述弹性环为EVA发泡材料，从而保障保护带同时具备防水性和高弹性。
所述无线传输模块固定于所述监测平台上，并分别与所述红外测温传感器22、广角镜头23和压力监测环24电连接，用于将红外测温传感器22、广角镜头23和压力监测环24的测得的数据传送至监控室。监控室的工作人员根据所得的数据判断溢油事故是否发生，以及判断浮标周边海面是否存在垃圾等漂浮物或建筑物。同时，通过监测浮标周边是否存在建筑物，可用于及时获知浮标漂浮于海面的状态，判断是否触及岸边或海上建筑物。
所述储存器固定于所述监测平台21，并分别与所述红外测温传感器22、广角镜头23和压力监测环24电连接，用于将红外测温传感器22、广角镜头23和压力监测环24的测得的数据进行储存，便于对监测情况进行记录和复核。
所述下层平台包括支架41和底座42，所述支架41将所述浮体3与所述底座42连接。
所述电源装置包括电源平台51，蓄电池52和波浪能发电装置53。电源平台51固定于支架，蓄电池52固定于电源平台51上方，并分别与红外测温传感器22、广角镜头23、压力监测环24、无线传输模块和储存器电连接，为监测装置的运作提供电能。波浪能发电装置53固定于底座42的外部，并与蓄电池52电连接。波浪能发电装置53包括永磁直线发电机动子线圈和永磁直线发电机定子永磁体磁极；所述永磁直线发电机动子线圈位于所述永磁直线发电机定子永磁体磁极的正上方，并与所述永磁直线发电机定子永磁体磁极连接。此部分将永磁式发电机的原理运用到电源装置中，波浪的上下起伏使浮标上下直线运动，带动永磁直线发电机动子线圈直线运动，使得永磁直线发电机动子线圈与永磁直线发电机永磁体磁极发生相对运动，切割磁感线，产生感应电动势，进而将波浪的直线运动转化为电能，并与内部蓄电池连接，直接给蓄电池充能，作为辅助电源。
优选地，为降低浮的重心，提高浮标的稳定性，本发明综合监测海洋浮标还包括铅块6。铅块6固定于所述底座，并与所述电源平台51连接，利用了“不倒翁”原理，保证浮标在海平面上运行时有足够稳定性。同时，铅块6作为电源平台51的支撑，保障电源平台51的稳定性。
优选地，为进一步提高浮标对海面恶劣情况的抗压能力，外壳1的顶部设有安全装置7。所述安全装置包括安全装置外壳、安全气囊和气瓶。所述安全装置外壳设于所述上壳的内部的顶部，所述安全气囊和气瓶分别设于所述安全装置外壳中。所述安全气囊设有进气口，并与所述气瓶连接。当浮标因意外破损导致其内部进水，浮标沉入水下，所述安全装置中气瓶将对安全气囊进行充气，安全气囊展开，通过浮力将浮标带出水面，方便对损坏的仪器进行回收，同时防止污染海洋环境。
工作原理：使用本浮标时，将本浮标采取网状投放方式投放在石油天然气钻井平台、石油天然气装卸港口、普通货运客运码头等溢油多发地点，浮标中的红外测温传感器22能根据于物体发射电磁波的能力，通过红外辐射能量并结合光学成像物镜获得红外成像图。广角镜头23能采集到海面的实时监测图像。当其分别采集到疑似漏油的红外成像图和实时监测图像时，将红外成像图和实时监测图像存入无线模块中的储存器中，通过无线传输模块以GPRS信号模式将红外成像图和实时监测图像发送出到控制室，控制室工作人员将所得数据图像与事先收集好的资料进行比对，以此判断该情况是否为漏油现象，实现实时监测图像配合红外成像图对溢油进行监测，从而实现对海面溢油情况的监测。
同时，当压力监测环的弹性环触碰到漂浮物或海上建筑物受力产生形变，将弹性形变传递到压力传感器，压力传感器将形变信号转换为电信号，存入无线模块中的储存器中，通过无线传输模块以GPRS信号模式将压力传感器的电信号发送出到控制室，控制室工作人员结合广角镜头所得的实时监测图像判断浮标周边海面是否存在垃圾等漂浮物或建筑物。如判断得出浮标周边海面存在垃圾，可即刻采取相应的垃圾处理措施。同时，通过监测浮标周边是否存在建筑物，可用于及时获知浮标漂浮于海面的状态，判断是否触及岸边或海上建筑物，保障浮标航行于既定海面。
此外，本发明的综合监测海洋浮标还可搭载多种监测仪器，包括如溢油跟踪小浮标，在监测装置中设置溢油跟踪浮标舱室，在相邻浮体之间形成舱室释放通道，从而可通过释放溢油跟踪浮标进一步监测海上溢油情况。
相对于现有技术，本发明所述的综合监测海洋浮标，可同时实现多功能监测，包括通过监测海洋浮标所受外部压力判断浮标周边海面是否存在垃圾等漂浮物或建筑物。而且，弹性环同时可作为缓冲保护带，用于防止浮标与海面的漂浮物直接发生撞击，保护浮标外部结构，提高浮标的防撞击性能。本发明的综合监测海洋浮标稳定性高，适于在海面恶劣环境下持久运作，在不妨碍红外探温传感器和广角镜头对溢油相关图像的采集的同时全方位防止浮标进水。本发明所述的综合监测海洋浮标具有实时、简便、持续、稳定性高的优点，可应用于港口、海上平台周边水域等容易发生海上溢油污染或海面固体垃圾漂浮的区域，为采取及时准确的方法治理海上溢油污染和固体垃圾污染提供科学依据。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，“多种”的含义是两种或两种以上。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种综合监测海洋浮标，其特征在于：包括监测装置，设于所述监测平台上方的外壳，设于所述监测装置下方的浮体，与所述浮体下方连接的下层平台和设于所述下层平台内的电源装置；
所述监测装置包括监测平台，红外测温传感器，广角镜头，和压力监测环；所述红外测温传感器和所述广角镜头并列固定于所述监测平台上；所述压力监测环套设于所述监测平台外；所述压力监测环包括弹性环和设于所述弹性环内的压力传感器；所述弹性环为弹性材料，可将外部引起的弹性形变传至压力传感器；
所述外壳为透明材料，呈半球体结构；
所述下层平台包括支架和底座，所述支架将所述浮体与所述底座连接；
所述电源装置包括电源平台和蓄电池；所述电源平台固定于所述支架，所述蓄电池固定于所述电源平台上方，并与所述监测装置电连接。
2.根据权利要求1所述的综合监测海洋浮标，其特征在于：所述浮体,为圆柱体结构，有四个，并等间距设置于所述监测平台下方。
3.根据权利要求1所述的综合监测海洋浮标，其特征在于：还包括无线传输模块；所述无线传输模块固定于所述监测平台上，并分别与所述红外测温传感器、广角镜头、压力监测环和蓄电池电连接。
4.根据权利要求3所述的综合监测海洋浮标，其特征在于：还包括储存器；所述储存器固定于所述监测平台，并分别与所述红外测温传感器、广角镜头、压力监测环和蓄电池电连接。
5.根据权利要求4所述的综合监测海洋浮标，其特征在于：所述红外测温传感器和广角镜头均有4个，1个红外测温传感器与1个广角镜头并列组成1组监测单元，每组监测单元分别固定于所述监测平台上。
6.根据权利要求1所述的综合监测海洋浮标，其特征在于：还包括波浪能发电装置；所述波浪能发电装置固定于所述底座的外部，并与所述蓄电池电连接；所述波浪能发电装置包括永磁直线发电机动子线圈和永磁直线发电机定子永磁体磁极；所述永磁直线发电机动子线圈位于所述永磁直线发电机定子永磁体磁极的正上方，并与所述永磁直线发电机定子永磁体磁极连接。
7.根据权利要求1所述的综合监测海洋浮标，其特征在于：还包括铅块；所述铅块固定于所述底座，并与所述电源平台连接。
8.根据权利要求1所述的综合监测海洋浮标，其特征在于：所述外壳的顶部设有安全装置；所述安全装置包括安全装置外壳、安全气囊和气瓶；所述安全装置外壳设于所述外壳的内部的顶部，所述安全气囊和气瓶分别设于所述安全装置外壳中；所述安全气囊设有进气口，并与所述气瓶连接。
9.根据权利要求1所述的综合监测海洋浮标，其特征在于：所述弹性环为EVA发泡材料。
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2019
- 2019-07-09 CN CN201910612296.5A patent/CN110217347A/zh active Pending
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190910 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |