CN112285309A - 一种大型浮标监测装置 - Google Patents

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Abstract

一种大型浮标监测装置，包括浮标主体和锚定机构，浮标主体包括环形舱和中心浮台；环形舱中部设有中心容置部，环形舱的内环的环形侧壁外设有内环形磁壁，内环形磁壁与环形侧壁之间设有压力传感器；环形舱内设有设备舱，设备舱内设置有电源、检测仪器以及控制平台，控制平台上设有数据采集发送装置；电源、检测仪器和压力传感器与控制平台信号连接；环形舱的上部设有浮标平台，浮标平台覆盖在中心容置部上方；中心浮台容置于中心容置部内，中心浮台的外侧壁上设有外环形磁壁；中心浮台的顶部及浮标平台底部之间连接有安全绳；锚定机构连接所述环形舱底部。本发明的大型浮标监测装置能够有效提高水体监测的准确度和监测的效率。

Description

一种大型浮标监测装置
技术领域
本发明涉及一种浮标监测装置，尤其是涉及一种具有更高测量精度的大型浮标检测装置。
背景技术
浮标监测装置是一种用于在水面上漂浮并进行水质情况和水体属性等多方面参数监测的设备，其广泛应用于水池、湖泊、江河和海洋等具有大量水体的而且需要实时监测的露天区域，借此为科研考察、气象预报、航行指引和环境保护等方面的工作提供重要和及时的监测数据。
然而，现有的浮标监测装置在固定于某个位置后，会受到锚和连接链条的拉力的影响，在检测流体流动数据时，会造成测量值偏差较大的问题，需要一段时间的监测数据之后方可得到所需的相对准确的测量数据。在做其它的水质检测时，浮标需要通过各个检测仪器上的泵来泵取水样品，长时间的使用，一般仪器上的泵电机容易出现因为环境恶劣而损坏等情况。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种大型浮标监测装置，提高水体监测的准确度和监测的效率。
本发明的技术解决方案是：
一种大型浮标监测装置，其中，包括浮标主体和锚定机构，所述浮标主体包括环形舱和中心浮台；所述环形舱中部设有内径大于所述中心浮台的外径的中心容置部，所述环形舱的内环的环形侧壁外设有由永磁铁和/或电磁铁制成的内环形磁壁，所述内环形磁壁与所述环形侧壁之间设有均匀分布的压力传感器；所述环形舱内设有密封的设备舱，所述设备舱内设置有电源、检测仪器以及控制平台，所述控制平台上设有数据采集发送装置；所述电源、检测仪器和压力传感器与所述控制平台信号连接；所述环形舱的上部设有浮标平台，所述浮标平台覆盖在所述中心容置部上方；所述中心浮台容置于所述中心容置部内，所述中心浮台的外侧壁上设有由永磁铁和/或电磁铁制成的外环形磁壁；所述中心浮台的顶部及所述浮标平台底部之间连接有安全绳，所述安全绳长度大于所述安全绳两端固定的连接部之间的最大距离；
所述锚定机构连接所述环形舱底部，所述锚定机构包括连接部件及锚。
如上所述的大型浮标监测装置，其中，所述内环形侧壁及外环形磁壁上均设有永久磁铁及电磁铁，所述内环形磁壁与外环形磁壁的永久磁铁极性相反。
如上所述的大型浮标监测装置，其中，所述浮标平台下表面设有磁性板，所述磁性板为电磁铁；所述中心浮台顶面设有多个电磁体。
如上所述的大型浮标监测装置，其中，所述中心浮台内设有取样机构，所述取样机构包括设置于所述中心浮台内的取样舱，所述取样舱底部设有取样单向阀，所述取样单向阀连通所述中心浮台底部的内外两侧；所述取样舱内连接有取样管道，所述取样管道穿过所述中心浮台顶部后穿入所述环形舱与所述检测仪器的取样口连接。
如上所述的大型浮标监测装置，其中，所述取样机构包括设置于所述取样舱内的抽样活塞，所述抽样活塞与所述取样舱形成密封的活塞结构，所述取样管道经由所述抽样活塞上部穿入所述抽样活塞下部的活塞腔中，所述取样管道内设有抽取单向阀；所述抽样活塞的顶部设有活塞杆，所述活塞杆的上端穿出所述中心浮台顶部与所述电磁体固定连接，所述电磁体为与所述磁性板平行的平板状结构。
如上所述的大型浮标监测装置，其中，所述中心浮台内部设有多个所述取样机构，各所述取样机构顶部分别固定连接有平板状结构的电磁体，各所述取样机构的取样管道分别连接至所述环形舱内的检测仪器的取样口。
如上所述的大型浮标监测装置，其中，所述环形舱的底部为镂空架体，所述镂空架体上沿圆周方向均匀设有八个流体流动检测管道，各流体流动检测管道沿所述环形舱的径向设置，所述流体流动检测管道内安装有流体流动检测器，所述流体流动检测器与所述控制平台信号连接。
如上所述的大型浮标监测装置，其中，所述流体流动检测器为安装于所述流体流动检测管道内的叶轮检测装置。
如上所述的大型浮标监测装置，其中，所述锚定机构的连接部件为金属链条，所述金属链条由多个金属环首位相连组成，各所述金属环首位两端分别设有万向母头和万向公头，所述万向母头圆形碗装结构，且其高度大于万向母头的半径，所述万向公头为与所述万向母头配合的圆球结构。
如上所述的大型浮标监测装置，其中，所述环形舱底部沿圆周均匀设置了至少三个锚定机构。
由以上说明得知，本发明确实具有如下的优点：
本发明的大型浮标监测装置，其较佳的实施例中，通过内外组合式的相互不接触的结构，提供了中心浮台一个自由活动的空间，使其能够在中心容置部中随着水流的运动而运动。由于中心浮台的外环形磁壁和环形腔的内环形磁壁的相互作用只是由水流运动而引起，同时，内环形磁壁和外环形磁壁能够准确定获得中心浮台的作用力数据，通过受力分析，能够准确地获得水流作用在中心浮台上的作用力数据，从而获得水流的状态参数。本发明的大型浮标监测装置，在通过中心浮台和环形舱顶部的浮标平台的设置，能够实现中心浮台中利用磁力作用来实现样品的获取，并且可以实现不同高度取样的功能。利用磁力的作用，使得环形舱和中心浮台经常性地交换极性，可以达到保持环形舱和中心浮台接触液体部分保持干净，减少附着物的吸附。
附图说明
图1为本发明的较佳实施例的截面结构示意图。
主要元件标号说明：
本发明：
1：环形舱 11：中心容置部 12：设备舱
13：镂空架体 14：保护栏 15：压力传感器
16：内环形磁壁 2：中心浮台 21：外环形磁壁
22：电磁体 23：取样管道 25：取样单向阀
26：取样舱 27：抽样活塞 3：锚定机构
4：浮标平台 41：磁性板 5：流体流动检测管道
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
本发明的一种大型浮标监测装置，其较佳的实施例中，请参阅图1所示，本发明的大型浮标监测装置包括浮标主体和锚定机构3，所述浮标主体包括环形舱1和中心浮台2；所述环形舱1中部设有内径大于所述中心浮台2的外径的中心容置部11，所述环形舱1的内环的环形侧壁外设有由永磁铁和/或电磁铁制成的内环形磁壁16，所述内环形磁壁16与所述环形侧壁之间设有均匀分布的压力传感器15；所述环形舱1内设有密封的设备舱12，所述设备舱12内设置有电源、检测仪器以及控制平台，所述控制平台上设有数据采集发送装置；所述电源、检测仪器和压力传感器15与所述控制平台信号连接；所述环形舱1的上部设有浮标平台4，所述浮标平台4覆盖在所述中心容置部11上方；所述中心浮台2容置于所述中心容置部11内，所述中心浮台2的外侧壁上设有由永磁铁和/或电磁铁制成的外环形磁壁21；所述中心浮台2的顶部及所述浮标平台4底部之间连接有安全绳，所述安全绳长度大于所述安全绳两端固定的连接部之间的最大距离；所述锚定机构3连接所述环形舱1底部，所述锚定机构3包括连接部件及锚。
如图1所示，所述环形舱1为一个环形管体，其内舱用于安装设置各种仪器设备，满足浮标平台4的设备的安装要求；而环形舱1的中间部分则设有中心容置部11，该中心容置部 11相当于为所述中心浮台2提供了一个被限定范围的自由活动区域，所述中心浮台2可以在该中心容置部11的范围内随着水流的驱动而自由移动，由于环形舱1作为整个大型浮标监测装置的外部主架体，其通过锚定机构3定位至一个固定的位置。一般情况下，由于所在位置的水流的作用会因为锚定机构3的固定原因，导致对于水流的各种参数的检测出现较大的误差，或者是需要较长时间的统计数据后进行特殊的计算方可获得准确的参数数值，降低了室外监测装置的实时性。而本发明的通过环形舱1和中心浮台2的巧妙的组合设置，使得中心浮台2在所述环形舱1内部的中心容置部11中处于一种自由移动的状态，不受锚定机构3 的直接作用力的影响。同时，通过中心浮台2的外环形磁壁21和环形舱1的内环形磁壁16 的对应相互作用，能够使得中心浮台2在受到水流的作用时，不仅可以根据水流的作用而自由移动，而且通过所述外环形磁壁21和内环形磁壁16的磁力互斥的作用，避免了中心浮台 2直接撞击所述环形舱1，而所述中心浮台2受水流作用在持续挤压所述环形舱1的过程中，通过设置在内环形磁壁16内的压力传感器15能够准确地测量出中心浮台2挤压所述环形舱 1的力的变化，记录挤压力的变化数值，通过相互作用力和运动方向变换的原理计算获得中心浮台2受水流的推送的力的大小，从而根据水流作用力的原理和经验比对数据的结合计算得到水流的流速等各种参数，依此获得的测量更加准确。中心浮台2在中心容置部11中的活动在接触到环形舱1内环形磁壁16之前，是一种没有受到锚定机构3或其他固定机构限制和影响的活动状态，其活动只受到水流作用和能被精确测量的内环形磁壁16排斥力的作用，其获得的测量结果相较于现有的浮台测量更加准确。
环形舱1的底部设有能够盖合至中心浮台2的下方的保护栏14，所述保护栏14向下延伸提供一个足够深的空间给中心浮台2的容置和活动，并且向中间弯折，保护中心浮台2不会从下方掉出。当然也可以通过打开保护栏14向下取出中心浮台2，便于多种操作的需要。中心浮台2设有内空气舱，当需要中心浮台2上升或下降时，可以通过手动或电动控制中心浮台2的内空气舱注入液体或者排除液体来控制中心浮台2的浮沉，以活动不同的检测条件。
如上所述，所述环形舱1上设置的浮标平台4上是用于设置太阳能电磁板、通讯天线等外置设备。在足够大的型号的浮标平台4上，可以设有供工作人员行走和活动的位置。另外，更进一步的，为了提高大型浮标监测装置在长期运行的过程中，提高对外的导航和提示等作用，除了在浮标平台4上设置灯光警示装置以外，还安装有水幕全息影像装置，包括安装在所述浮标平台4上的水幕发生器，所述水幕发生器包括管道和压力装置，所述压力装置抽取环形舱1下方的液体，并输送至管道末端的水幕喷头上，经由喷头向指定方向和范围喷出，形成水幕，在浮标平台4上于所述水幕的下方安装有全息影像发射器，将全息图像射在所述水幕上，形成可改变图像内容和范围大小的全息影像。较佳的，所述喷头还可以设置在一个旋转圆台上，喷出的水雾形成更加立体的水幕。
如上所述的本发明的大型浮标监测装置，其较佳的实施例中，所述内环形侧壁及外环形磁壁21上均设有永久磁铁及电磁铁，所述内环形磁壁16与外环形磁壁21的永久磁铁极性相反。所述内环形磁壁16和所述外环形磁壁21上为永久磁铁和电磁铁的组合，通过设置永久磁铁，可以保证中心浮台2和环形舱1之间不论是在有电或无电的状态下都不会发生硬接触，从根本上保证了中心浮台2和环形舱1之间的结构安全。在内环形侧壁及外环形磁壁21 均设有电磁铁，可以更精准地控制中心浮台2与环形舱1之间的排斥力和吸引力，应对不同的水流环境，达到最佳的测量效果。另外，在遇到特殊情况时，需要将中心浮台2停靠在环形舱1内时，可以通过控制电磁铁较大的吸引力而实现中心浮台2贴近环形舱1停靠的目的，避免遇到特殊的情况下，中心浮台2出现激烈的混乱的运动。
如上所述的本发明的大型浮标监测装置，其较佳的实施例中，所述浮标平台4下表面设有磁性板41，所述磁性板41为电磁铁；所述中心浮台2顶面设有多个电磁体22。所述浮标平台4的下表面设有磁性板41，中心浮台2顶面设有电磁体22，通过控制所述磁性板41以及中心浮台2的电磁体22的极性，可以实现磁性板41对电磁体22的吸引和推斥作用，当所述电磁体22在所述浮标平台4上为活动安装的状态时，通过控制磁性板41和电磁体22，可以实现电磁体22的上下活动。另外，当需要固定所述中心浮台2时，也可以通过控制磁性板41的磁力大小来实现对中心浮台2的吸附固定。
如上所述的本发明的大型浮标监测装置，其较佳的实施例中，所述中心浮台2内设有取样机构，所述取样机构包括设置于所述中心浮台2内的取样舱26，所述取样舱26底部设有取样单向阀25，所述取样单向阀25连通所述中心浮台2底部的内外两侧；所述取样舱26内连接有取样管道23，所述取样管道23穿过所述中心浮台2顶部后穿入所述环形舱1与所述检测仪器的取样口连接。如图所示，所述取样管道23连接了取样舱26和检测仪器，所述取样舱26底部设有单向阀控制液体的只进不出，借此能够通过中心浮台2来获得液体取样的功能。
如上所述的本发明的大型浮标监测装置，其较佳的实施例中，所述取样机构包括设置于所述取样舱26内的抽样活塞，所述抽样活塞27与所述取样舱26形成密封的活塞结构，所述取样管道23经由所述抽样活塞27上部穿入所述抽样活塞27下部的活塞腔中，所述取样管道23内设有抽取单向阀；所述抽样活塞27的顶部设有活塞杆，所述活塞杆的上端穿出所述中心浮台2顶部与所述电磁体22固定连接，所述电磁体22为与所述磁性板41平行的平板状结构。所述抽样活塞27与所述取样舱26形成密封的活塞结构，通过控制磁性板41与电磁体22之间的极性和磁力，能够控制电磁体22上下活动，从而推动所述抽样活塞27上下运动，由于抽样活塞27的上下运动，取样舱26中能够将底部的液体抽进取样舱26，并且将液体挤压输送至取样管道23中，送往检测仪器进行检测。所述磁性板41是一面覆盖在电磁体22上方的有效位置范围内的板件，因此，电磁体22运动至任何位置均可以受到磁性板 41的磁力控制。
如上所述的本发明的大型浮标监测装置，其较佳的实施例中，所述中心浮台2内部设有多个所述取样机构，各所述取样机构顶部分别固定连接有平板状结构的电磁体22，各所述取样机构的取样管道23分别连接至所述环形舱1内的检测仪器的取样口。根据不同的取样需求，可以在中心浮台2内设置多个取样机构，所述取样机构根据需要设置不同规格的取样舱 26，由于磁性板41的磁性作用，通过控制电磁体22的磁性和磁力的变化来实现各个取样机构的取样作业，可以单独取样，或者多个取样机构同时取样。通过磁性板41和电磁体22的控制，可以实现取样机构的液体抽取作业无需依赖于固定的水泵装置，基本上不会受到环境条件的影响，故障率极低，而且检修方便，如果出现问题，只需要对电磁体22进行维护即可。
更进一步的，在取样单向阀25外，还可以连接对应的取样管道23，通向液面以下指定的距离，而短距离的调整，则可以通过中心浮台2顶部及浮标平台4的磁性板41的相互作用来控制中心浮台2的下沉深度。提高排斥力的作用，使其向下沉降，减少排斥力的作用来使其上升，借此实现一种新的取样多样化的功能。当然更进一步地，可以通过控制取样机构抽取至取样舱26中的液体的体积来控制中心浮台2的浮力大小，从而控制其升降的距离。
如上所述的本发明的大型浮标监测装置，在环形舱1和中心浮台2上设置多个磁性机构，可以通过固定时间段改变极性的方式来达到自动清洁大型浮标监测装置的目的，由于磁性的存在，一段时间后所吸附在表面上的污垢通过改变极性，可以达到推出吸附的污垢作用，再通过水流的作用，很容易就能够清除已吸附的污垢，使得本发明的大型浮标监测装置具有自我清洁的能力，延长了其使用寿命，保持设备长期的不附着污垢，也进一步提高了水质监测的准确度。当然所述环形舱1和中心浮台2接触液体的部分也可以设置有磁性板41件，来更进一步的实现磁性自清洁的作用。
如上所述的本发明的大型浮标监测装置，其较佳的实施例中，所述环形舱1的底部为镂空架体13，所述镂空架体13上沿圆周方向均匀设有八个流体流动检测管道5，各流体流动检测管道5沿所述环形舱1的径向设置，所述流体流动检测管道5内安装有流体流动检测器，所述流体流动检测器与所述控制平台信号连接。通过在环形舱1的底部设置有多个不同方向的检测管道，能够分别检测到不同方向上的水流的运动数据，更准确地获得水流的状态参数。
如上所述的本发明的大型浮标监测装置，其较佳的实施例中，所述流体流动检测器为安装于所述流体流动检测管道5内的叶轮检测装置。
如上所述的本发明的大型浮标监测装置，其较佳的实施例中，如图所示，所述锚定机构 3的连接部件为金属链条，所述金属链条由多个金属环首位相连组成，各所述金属环首位两端分别设有万向母头和万向公头，所述万向母头圆形碗装结构，且其高度大于万向母头的半径，所述万向公头为与所述万向母头配合的圆球结构。通过万向母头和万向公头连接额链条结构能够极大地减少由于链条的拉扯对环形舱1的受力的影响，不会因为链条的扭扯而容易将环形舱1向某个方向拉偏，导致某个方向上高度不同。借此，间接地进一步保证了中心浮台2受水流推动后与环形舱1之间的作用力的数据的准确性。
如上所述的本发明的大型浮标监测装置，其较佳的实施例中，所述环形舱1底部沿圆周均匀设置了至少三个锚定机构3。在环形舱1底部设置固定用的锚定机构3，至少由三条链条均匀分布连接底部的锚来固定本发明的大型浮标监测装置，不仅能够将大型浮标监测装置固定得更稳定，还可以使得环形舱1在液体表面受力更均匀。较佳的，可以是四个或者六个锚定机构3。
本发明的大型浮标监测装置，其较佳的实施例中，通过内外组合式的相互不接触的结构，提供了中心浮台2一个自由活动的空间，使其能够在中心容置部11中随着水流的运动而运动。由于中心浮台2的外环形磁壁21和环形腔的内环形磁壁16的相互作用只是由水流运动而引起，同时，内环形磁壁16和外环形磁壁21能够准确定获得中心浮台2的作用力数据，通过受力分析，能够准确地获得水流作用在中心浮台2上的作用力数据，从而获得水流的状态参数。本发明的大型浮标监测装置，在通过中心浮台2和环形舱顶部的浮标平台4的设置，能够实现中心浮台2中利用磁力作用来实现样品的获取，并且可以实现不同高度取样的功能。利用磁力的作用，使得环形舱和中心浮台2经常性地交换极性，可以达到保持环形舱和中心浮台2接触液体部分保持干净，减少附着物的吸附。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种大型浮标监测装置，其特征在于，包括浮标主体和锚定机构，所述浮标主体包括环形舱和中心浮台；
所述环形舱中部设有内径大于所述中心浮台的外径的中心容置部，所述环形舱的内环的环形侧壁外设有由永磁铁和/或电磁铁制成的内环形磁壁，所述内环形磁壁与所述环形侧壁之间设有均匀分布的压力传感器；所述环形舱内设有密封的设备舱，所述设备舱内设置有电源、检测仪器以及控制平台，所述控制平台上设有数据采集发送装置；所述电源、检测仪器和压力传感器与所述控制平台信号连接；所述环形舱的上部设有浮标平台，所述浮标平台覆盖在所述中心容置部上方；
所述中心浮台容置于所述中心容置部内，所述中心浮台的外侧壁上设有由永磁铁和/或电磁铁制成的外环形磁壁；所述中心浮台的顶部及所述浮标平台底部之间连接有安全绳，所述安全绳长度大于所述安全绳两端固定的连接部之间的最大距离；
所述锚定机构连接所述环形舱底部，所述锚定机构包括连接部件及锚。
2.如权利要求1所述的大型浮标监测装置，其特征在于，所述内环形侧壁及外环形磁壁上均设有永久磁铁及电磁铁，所述内环形磁壁与外环形磁壁的永久磁铁极性相反。
3.如权利要求2所述的大型浮标监测装置，其特征在于，所述浮标平台下表面设有磁性板，所述磁性板为电磁铁；所述中心浮台顶面设有多个电磁体。
4.如权利要求3所述的大型浮标监测装置，其特征在于，所述中心浮台内设有取样机构，所述取样机构包括设置于所述中心浮台内的取样舱，所述取样舱底部设有取样单向阀，所述取样单向阀连通所述中心浮台底部的内外两侧；所述取样舱内连接有取样管道，所述取样管道穿过所述中心浮台顶部后穿入所述环形舱与所述检测仪器的取样口连接。
5.如权利要求4所述的大型浮标监测装置，其特征在于，所述取样机构包括设置于所述取样舱内的抽样活塞，所述抽样活塞与所述取样舱形成密封的活塞结构，所述取样管道经由所述抽样活塞上部穿入所述抽样活塞下部的活塞腔中，所述取样管道内设有抽取单向阀；所述抽样活塞的顶部设有活塞杆，所述活塞杆的上端穿出所述中心浮台顶部与所述电磁体固定连接，所述电磁体为与所述磁性板平行的平板状结构。
6.如权利要求5所述的大型浮标监测装置，其特征在于，所述中心浮台内部设有多个所述取样机构，各所述取样机构顶部分别固定连接有平板状结构的电磁体，各所述取样机构的取样管道分别连接至所述环形舱内的检测仪器的取样口。
7.如权利要求1至6任意一项所述的大型浮标监测装置，其特征在于，所述环形舱的底部为镂空架体，所述镂空架体上沿圆周方向均匀设有八个流体流动检测管道，各流体流动检测管道沿所述环形舱的径向设置，所述流体流动检测管道内安装有流体流动检测器，所述流体流动检测器与所述控制平台信号连接。
8.如权利要求7所述的大型浮标监测装置，其特征在于，所述流体流动检测器为安装于所述流体流动检测管道内的叶轮检测装置。
9.如权利要求1至6任意一项所述的大型浮标监测装置，其特征在于，所述锚定机构的连接部件为金属链条，所述金属链条由多个金属环首位相连组成，各所述金属环首位两端分别设有万向母头和万向公头，所述万向母头圆形碗装结构，且其高度大于万向母头的半径，所述万向公头为与所述万向母头配合的圆球结构。
10.如权利要求9所述的大型浮标监测装置，其特征在于，所述环形舱底部沿圆周均匀设置了至少三个锚定机构。
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