CN111896701A - 一种浮标式深水水质自动监测装置 - Google Patents

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王雨春
胡明明
包宇飞
李姗泽
温洁
陈铭
赵微
苏禹铭
陈天麟
张家晖
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Abstract

本发明公开了一种浮标式深水水质自动监测装置，锥桶的外表面搭载太阳能发电板，自动浮标内部嵌设有蓄电池，锥桶内部设置卷扬机；自动浮标的底部开设仪器容纳舱，卷扬机的牵引绳从上向下贯穿自动浮标进入仪器容纳舱，仪器容纳舱内设置有与牵引绳连接的集成式多参数水质监测仪，仪器容纳舱的舱顶设置有与蓄电池电连接的无线充电板，集成式多参数水质监测仪包括圆形的基座，基座内嵌设可充电电池、数据存储器以及由可充电电池供电的水质监测元件。本发明采用可充电电池取代电缆，减少卷扬机的能耗，可在300米水深的水体中实现水质实时动态监测，长期监测的水质数据存储在数据存储器中，而且多种监测传感器同步进行实时监测，显著提高工作效率。

Description

一种浮标式深水水质自动监测装置
技术领域
本发明涉及水利与环境科学，尤其涉及一种浮标式深水水质自动监测装置。
背景技术
科研工作中，经常需要对深水的水质数据进行监测，工作人员在岸边或者船舶上，用牵引绳将带有电缆的集成式多参数水质监测仪下放到深水区进行监测，牵引绳由卷扬机控制，由于用于供电和数据传输的电缆的自重较大，增加了卷扬机的能耗，而野外取电是存在技术难度的，经常需要往返驻地充电或寻找燃油补给，给监测工作带来不便，所以节省卷扬机能耗的必要性显而易见。
同时，牵引绳每次只能下放一种仪器，所以同一水域的多种水质指标的监测需要经过多次操作，使工作量剧增。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种浮标式深水水质自动监测装置，采用可充电电池取代电缆，减少卷扬机的能耗，可在300米水深的水体中实现水质实时动态监测，长期监测的水质数据存储在数据存储器中，而且多种水质监测传感器同步进行实时监测，显著提高工作效率。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种浮标式深水水质自动监测装置，包括自动浮标，自动浮标上部设置锥桶，所述锥桶的外表面搭载太阳能发电板，自动浮标内部嵌设有与太阳能发电板连接的蓄电池，锥桶内部设置卷扬机；自动浮标的底部内凹开设圆形的仪器容纳舱，卷扬机的牵引绳从上向下贯穿自动浮标进入仪器容纳舱，仪器容纳舱内设置有与牵引绳连接的集成式多参数水质监测仪，仪器容纳舱的舱顶设置有与蓄电池电连接的无线充电板，集成式多参数水质监测仪包括圆形的基座，基座内嵌设可充电电池、数据存储器以及由可充电电池供电的水质监测元件。
作为本发明的一种优选技术方案，所述蓄电池至少2块，蓄电池以自动浮标的中轴线为中心呈中心对称布局，蓄电池串联连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述卷扬机由电机驱动，电机由所述蓄电池供电，卷扬机的安装基础位于所述自动浮标的上表面的几何中心。
作为本发明的一种优选技术方案，所述水质监测元件包括用于监测水温、溶解氧、pH、浊度、水深和营养盐的传感器；；集成式多参数水质监测仪收回到仪器容纳舱时，可充电电池与无线充电板位置相对；所述可充电电池和数据存储器封闭嵌设在所述基座内，数据存储器的顶部配设有与基座密封连接的密封盖。
所述基座底部开设圆筒形的用于安装水质监测元件的圆形槽，圆形槽内壁设有内螺纹，所述水质监测元件通过螺纹连接器固定在圆形槽内，螺纹连接器为中空的圆柱形，螺纹连接器外壁设有与内螺纹匹配的外螺纹，螺纹连接器内部设置至少1层橡胶固定件，橡胶固定件中间开设十字形夹缝，水质监测元件从十字形夹缝穿入得到固定。
所述基座底部开设圆筒形的用于安装水质监测元件的圆形槽，圆形槽内壁设有内螺纹，所述水质监测元件通过螺纹连接器限定在圆形槽内，螺纹连接器为镂空开设通孔的圆盘形，螺纹连接器底部设置有扭动助力条，螺纹连接器外壁设有与内螺纹匹配的外螺纹，水质监测元件放入圆形槽内以后再将螺纹连接器安装在圆形槽的下端口。
所述无线充电板表面设置防水膜。
所述自动浮标的中心纵向设置穿线管，所述卷扬机的牵引绳穿过穿线管。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用可充电电池取代笨重的电缆，减少卷扬机的能耗，长期监测的水质数据存储在数据存储器中，而且能够实现多种水质监测传感器同步进行监测，显著提高工作效率；同时，利用自动浮标的锥桶上铺设的太阳能发电板提供电能，无需外接电源，提高装置的连续工作能力。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的纵剖图。
图2是本发明第一种具体实施方式的螺纹连接器的立体图。
图3是本发明第二种具体实施方式的螺纹连接器的立体图。
图中：1、自动浮标2、锥桶3、太阳能发电板4、蓄电池5、卷扬机6、牵引绳7、穿线管8、无线充电板9、基座10、可充电电池11、数据存储器12、密封盖13、安装基础14、圆形槽15、仪器容纳舱16、螺纹连接器17、外螺纹18、十字形夹缝19、通孔20、扭动助力条21、橡胶固定件。
具体实施方式
具体实施方式一
参看图1和2，本发明的结构中包括自动浮标1，自动浮标1上部设置锥桶2，所述锥桶2的外表面搭载太阳能发电板3，自动浮标1内部嵌设有与太阳能发电板3连接的蓄电池4，锥桶2内部设置卷扬机5；自动浮标1的底部内凹开设圆形的仪器容纳舱15，卷扬机5的牵引绳6从上向下贯穿自动浮标1进入仪器容纳舱15，仪器容纳舱15内设置有与牵引绳6连接的集成式多参数水质监测仪，仪器容纳舱15的舱顶设置有与蓄电池4电连接的无线充电板8，集成式多参数水质监测仪包括圆形的基座9，基座9内嵌设可充电电池10、数据存储器11以及由可充电电池10供电的水质监测元件。
所述蓄电池4至少2块，蓄电池4以自动浮标1的中轴线为中心呈中心对称布局，蓄电池4串联连接。
所述卷扬机5由电机驱动，电机由所述蓄电池4供电，卷扬机5的安装基础13位于所述自动浮标1的上表面的几何中心。
所述水质监测元件包括用于监测水温、溶解氧、pH、浊度、水深和营养盐的传感器；集成式多参数水质监测仪收回到仪器容纳舱15时，可充电电池10与无线充电板8位置相对；所述可充电电池10和数据存储器11封闭嵌设在所述基座9内，数据存储器11的顶部配设有与基座9密封连接的密封盖12。
所述无线充电板8表面设置防水膜。
所述自动浮标1的中心纵向设置穿线管7，所述卷扬机5的牵引绳6穿过穿线管7。
单独参看图2，所述基座9底部开设圆筒形的用于安装水质监测元件的圆形槽14，圆形槽14内壁设有内螺纹，所述水质监测元件通过螺纹连接器16固定在圆形槽14内，螺纹连接器16为中空的圆柱形，螺纹连接器16外壁设有与内螺纹匹配的外螺纹17，螺纹连接器16内部设置至少1层橡胶固定件21，橡胶固定件21中间开设十字形夹缝18，水质监测元件从十字形夹缝18穿入得到固定。水质监测元件穿入十字形夹缝18，依靠橡胶固定件21的弹力将水质监测元件夹紧，再将螺纹连接器16通过螺纹安装到圆形槽14内，水质监测元件的监测探头裸露在外，对水质数据进行实时监测。
具体实施方式二
参看图1和图3，所述基座9底部开设圆筒形的用于安装水质监测元件的圆形槽14，圆形槽14内壁设有内螺纹，所述水质监测元件通过螺纹连接器16限定在圆形槽14内，螺纹连接器16为镂空开设通孔19的圆盘形，螺纹连接器16底部设置有扭动助力条20，螺纹连接器16外壁设有与内螺纹匹配的外螺纹17，水质监测元件放入圆形槽14内以后再将螺纹连接器16安装在圆形槽14的下端口。螺纹连接器16的通孔19能够与外界水互通，扭动助力条20能够便于拧动螺纹连接器16。
本发明的工作原理是：自动浮标1漂浮在水面，锥桶2上的太阳能发电板3发电并将电能存储在蓄电池4中，以供卷扬机5和可充电电池8使用。卷扬机5按照固定的时间规律释放和收回牵引绳6，使集成式多参数水质监测仪在一段时间内自动完成对该水域深水区水质数据的常态化实时监测，监测的水质数据存储在数据存储器11内。工作人员经过一定周期，打开密封盖，取出数据存储器11，将水质数据转出。多种水质数据同步监测，降低数据转出频率，大大降低工作量，提高工作效率。
本发明的可充电电池8、数据存储器11与集成式多参数水质监测仪同步运动，无需拖着笨重的电缆，降低了卷扬机5的能耗。
上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。

Claims (8)

1.一种浮标式深水水质自动监测装置，包括自动浮标，自动浮标上部设置锥桶，其特征在于：所述锥桶的外表面搭载太阳能发电板，自动浮标内部嵌设有与太阳能发电板连接的蓄电池，锥桶内部设置卷扬机；自动浮标的底部内凹开设圆形的仪器容纳舱，卷扬机的牵引绳从上向下贯穿自动浮标进入仪器容纳舱，仪器容纳舱内设置有与牵引绳连接的集成式多参数水质监测仪，仪器容纳舱的舱顶设置有与蓄电池电连接的无线充电板，集成式多参数水质监测仪包括圆形的基座，基座内嵌设可充电电池、数据存储器以及由可充电电池供电的水质监测元件。
2.根据权利要求1所述的浮标式深水水质自动监测装置，其特征在于：所述蓄电池至少2块，蓄电池以自动浮标的中轴线为中心呈中心对称布局，蓄电池串联连接。
3.根据权利要求1所述的浮标式深水水质自动监测装置，其特征在于：所述卷扬机由电机驱动，电机由所述蓄电池供电，卷扬机的安装基础位于所述自动浮标的上表面的几何中心。
4.根据权利要求1所述的浮标式深水水质自动监测装置，其特征在于：所述水质监测元件包括用于监测水温、溶解氧、pH、浊度、水深和营养盐的传感器；集成式多参数水质监测仪收回到仪器容纳舱时，可充电电池与无线充电板位置相对；所述可充电电池和数据存储器封闭嵌设在所述基座内，数据存储器的顶部配设有与基座密封连接的密封盖。
5.根据权利要求4所述的浮标式深水水质自动监测装置，其特征在于：所述基座底部开设圆筒形的用于安装水质监测元件的圆形槽，圆形槽内壁设有内螺纹，所述水质监测元件通过螺纹连接器固定在圆形槽内，螺纹连接器为中空的圆柱形，螺纹连接器外壁设有与内螺纹匹配的外螺纹，螺纹连接器内部设置至少1层橡胶固定件，橡胶固定件中间开设十字形夹缝，水质监测元件从十字形夹缝穿入得到固定。
6.根据权利要求4所述的浮标式深水水质自动监测装置，其特征在于：所述基座底部开设圆筒形的用于安装水质监测元件的圆形槽，圆形槽内壁设有内螺纹，所述水质监测元件通过螺纹连接器限定在圆形槽内，螺纹连接器为镂空开设通孔的圆盘形，螺纹连接器底部设置有扭动助力条，螺纹连接器外壁设有与内螺纹匹配的外螺纹，水质监测元件放入圆形槽内以后再将螺纹连接器安装在圆形槽的下端口。
7.根据权利要求1所述的浮标式深水水质自动监测装置，其特征在于：所述无线充电板表面设置防水膜。
8.根据权利要求1所述的浮标式深水水质自动监测装置，其特征在于：所述自动浮标的中心纵向设置穿线管，所述卷扬机的牵引绳穿过穿线管。
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