CN112623119B - 一种海洋监测浮标 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种海洋监测浮标，包括浮体，浮体内设有立柱，立柱的顶端伸出浮体的顶面并连接有风力发电装置，立柱上穿设有配重壳，配重壳内设有防水壳，防水壳内设有控制系统、与控制系统电性连接的海洋监测系统、与控制系统电性连接的水泵。本发明由水泵通过吸水管将海水引入到配重壳内，对引入的海水进行检测，当海水引入量达到预定值时，则压力传感器发出电信号给集控中心，通过海洋监测系统对引入的海水进行温度、盐度的检测，将检测数据转为矩阵，并进行矢量压缩，降低数据冗余，与历史数据进行比较，在比较之前对历史数据进行同样的矩阵转换，并逐一进行归一化、逆变换处理，同步配合下节省传输码长以及传输次数，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及浮标技术领域，特别是涉及一种海洋监测浮标。
背景技术
近年来，随着业务领域的不断拓展，监测中心以发展监测与评价技术为基础，以监测业务化为核心，以满足国家海洋环境管理需求为导向，形成了海洋生态一海域使用一环境综合监测的能力，监测中心编制的各类监测产品为国家或区域海洋经济发展规划、海洋功能区划、重点海域环境保护规划的制定，海洋环境灾害减轻对策的提出，以及应对全球气候变化行动的决策等均提供了有力的技术支撑，监测浮标是海洋环境监测的常用平台，是海洋监测仪器布放的载体，但目前的海洋监测浮标技术空白较大，功能性单一且结构简单，无法满足使用需求，因此目前亟需一种新型的海洋监测浮标。
发明内容
本发明的目的是提供一种海洋监测浮标，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种海洋监测浮标，包括浮体，所述浮体内设有立柱，所述立柱的顶端伸出所述浮体的顶面并连接有风力发电装置，所述立柱上穿设有配重壳，所述配重壳位于所述浮体内，所述配重壳内设有防水壳，所述防水壳内设有控制系统、与所述控制系统电性连接的水泵，所述控制系统电性连接有海洋监测系统；
所述海洋监测系统包括盐度传感器和温度传感器，所述盐度传感器和温度传感器的探头端设置在所述防水壳的外侧；
所述水泵与所述配重壳的内腔连通，所述立柱内穿设有若干个吸水管，所述吸水管的一端与所述配重壳的内腔连通，所述吸水管的另一端伸出立柱并与外界连通，所述吸水管靠近所述配重壳的一端安装有单向阀。
优选的，所述控制系统包括集控中心，所述集控中心电性连接有供电系统，所述集控中心与所述水泵电性连接，所述集控中心电性连接有数据处理模块，所述数据处理模块电性连接有压力传感器，所述压力传感器的探头端设置在所述防水壳的外侧，所述盐度传感器和温度传感器与所述数据处理模块电性连接。
优选的，所述供电系统包括蓄电池，所述蓄电池与所述集控中心电性连接，所述蓄电池电性连接有电机，所述电机与所述风力发电装置驱动连接，所述风力发电装置电性连接有供电电路，所述供电电路与所述蓄电池电性连接，所述蓄电池嵌设在所述立柱内。
优选的，所述数据处理模块电性连接有集线器，所述集线器与所述盐度传感器和温度传感器电性连接，所述集线器电性连接有数据采集模块，所述数据采集模块电性连接有北斗用户机，所述北斗用户机电性连接有BD/GPS导航定位模块，所述BD/GPS导航定位模块设置在所述浮体的顶端。
优选的，所述数据处理模块包括两个矩阵转换器，任一所述矩阵转换器与所述集线器电性连接，且所述矩阵转换器电性连接有矢量压缩模块，所述矢量压缩模块电性连接有霍夫曼编码模块，所述霍夫曼编码模块电性连接有比较单元，所述比较单元电性连接有逆变换模块，所述逆变换模块电性连接有归一化模块，所述归一化模块电性连接有另一所述矩阵转换器，且所述矩阵转换器电性连接有历史数据存储模块，所述历史数据存储模块与所述比较单元电性连接，所述比较单元电性连接有数据传输模块，所述数据传输模块分别与所述集控中心、所述压力传感器电性连接。
优选的，所述吸水管设置为两个，两个所述吸水管对称设置，海平面与所述吸水管的连接处安装有流量调节阀。
优选的，所述配重壳为弧形壳体结构。
优选的，所述防水壳为环形壳体结构，所述立柱贯穿所述防水壳的中心孔，所述防水壳固定在所述配重壳的内侧壁上。
优选的，所述浮体包括两个可拆卸连接的半圆形浮球，所述半圆形浮球的开口端周向固定有固定环，两个所述固定环之间可拆卸连接有螺栓，所述半圆形浮球的内侧壁上铺设有防撞垫。
优选的，两个所述固定环的连接处过盈配合有密封垫片，所述密封垫片位于所述浮体的内侧，所述密封垫片的外表面设有防滑纹。
本发明公开了以下技术效果：通过风力发电装置为本装置的蓄电池充电，蓄电池为本装置提供电源，通过配重壳的设计可以使得浮体平稳置于海面上，降低海风干扰，防水壳对各电器元件充分保护，由水泵通过吸水管将海水引入到配重壳内，对引入的海水进行检测，降低外界因素干扰，当海水引入量达到预定值时，引入海水的压力挤压压力传感器，则压力传感器发出电信号给集控中心，集控中心立即停止供水，通过海洋监测系统对引入的海水进行温度、盐度的检测，将检测数据进行数据处理，将检测数据转为矩阵，并进行矢量压缩，降低数据冗余，与历史数据进行比较，在比较之前对历史数据进行同样的矩阵转换，并逐一进行归一化、逆变换处理，同步配合下节省传输码长以及传输次数，提高工作效率，并实时将检测数据存入历史数据存储模块。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明海洋监测浮标的结构示意图；
图2为本发明海洋监测浮标的截面图；
图3为本发明防水壳的结构示意图；
图4为本发明密封垫片外表面的结构示意图；
图5为本发明控制系统、海洋监测系统、供电系统的结构示意图；
图6为本发明数据处理模块的结构示意图；
其中，1为浮体，2为立柱，3为风力发电装置，4为配重壳，5为防水壳，6为水泵，7为吸水管，8为单向阀，9为蓄电池，10为流量调节阀，11为固定环，12为螺栓，13为防撞垫，14为密封垫片，15为防滑纹。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。
参照图1-6，本发明提供一种海洋监测浮标，包括浮体1，所述浮体1内设有立柱2，立柱2垂直固定在浮体1内，所述立柱2的顶端伸出所述浮体1的顶面并连接有风力发电装置3，风力发电装置3置于浮体1顶部，利用海风为本装置供电，所述立柱2上穿设有配重壳4，配重壳4配合立柱2能够使得浮体1稳定地漂浮在海面上，所述配重壳4位于所述浮体1内，所述配重壳4内设有防水壳5，所述防水壳5内设有控制系统、与所述控制系统电性连接的水泵6，所述控制系统电性连接有海洋监测系统，防水壳5用于保护电器元件；
所述海洋监测系统包括盐度传感器和温度传感器，所述盐度传感器和温度传感器的探头端设置在所述防水壳5的外侧；
所述水泵6与所述配重壳4的内腔连通，所述立柱2内穿设有若干个吸水管7，所述吸水管7的一端与所述配重壳4的内腔连通，所述吸水管7的另一端伸出立柱2并与外界连通，所述吸水管7靠近所述配重壳4的一端安装有单向阀8，由水泵6通过吸水管7将海水引入到配重壳4内腔中，海洋监测系统用于检测引入海水中的盐度和温度，其中一个单向阀8防止引入海水回流，另一个吸水管7的单向阀使得海水通过吸水管7流回至海内。
进一步优化方案，所述控制系统包括集控中心，所述集控中心电性连接有供电系统，所述集控中心与所述水泵6电性连接，所述集控中心电性连接有数据处理模块，所述数据处理模块电性连接有压力传感器，所述压力传感器的探头端设置在所述防水壳5的外侧，所述海洋监测系统包括盐度传感器和温度传感器，所述盐度传感器和温度传感器的探头端设置在所述防水壳5的外侧，所述盐度传感器和温度传感器与所述数据处理模块电性连接，当引入的海水在配重壳4内腔中形成一定的水压时，压力传感器的探头端受到挤压，压力传感器发出电信号至集控中心，集控中心停止水泵6吸水，同时盐度传感器和温度传感器分别检测海洋的温度和盐度，将检测数据通过数据处理后进行储存。
进一步优化方案，所述供电系统包括蓄电池9，所述蓄电池9与所述集控中心电性连接，所述蓄电池9电性连接有电机，所述电机与所述风力发电装置3驱动连接，所述风力发电装置3电性连接有供电电路，所述供电电路与所述蓄电池9电性连接，所述蓄电池9嵌设在所述立柱2内，在受到海风影响时，风力发电装置3向供电电路供电，供电电路向蓄电池9充电，蓄电池9为风力发电装置3的电机进行供电，同时为整个系统的电器元件进行供电。
进一步优化方案，所述数据处理模块电性连接有集线器，所述集线器与所述盐度传感器和温度传感器电性连接，所述集线器电性连接有数据采集模块，所述数据采集模块电性连接有北斗用户机，所述北斗用户机电性连接有BD/GPS导航定位模块，具体为BD/GPS天线，所述BD/GPS导航定位模块设置在所述浮体1的顶端，通过BD/GPS导航定位模块接发收位置信号，将位置信号传递至北斗用户机终端，通过数据采集模块采集北斗用户机终端数据并通过集线器传输至集控中心，通过集控中心调整本装置的定位校准。
进一步优化方案，所述数据处理模块包括两个矩阵转换器，任一所述矩阵转换器与所述集线器电性连接，且所述矩阵转换器电性连接有矢量压缩模块，所述矢量压缩模块电性连接有霍夫曼编码模块，所述霍夫曼编码模块电性连接有比较单元，所述比较单元电性连接有逆变换模块，所述逆变换模块电性连接有归一化模块，所述归一化模块电性连接有另一所述矩阵转换器，且所述矩阵转换器电性连接有历史数据存储模块，所述历史数据存储模块与所述比较单元电性连接，所述比较单元电性连接有数据传输模块，所述数据传输模块分别与所述集控中心、所述压力传感器电性连接。将检测数据进行数据处理，将检测数据转为矩阵，并进行矢量压缩，降低数据冗余，与历史数据进行比较，在比较之前对历史数据进行同样的矩阵转换，并逐一进行归一化、逆变换处理，同步配合下节省传输码长以及传输次数，提高工作效率，并实时将检测数据存入历史数据存储模块。
进一步优化方案，所述吸水管7设置为两个，两个所述吸水管7对称设置，海平面与所述吸水管7的连接处安装有流量调节阀10，流量调节阀10用于控制进水量，吸水管7伸出立柱2的部分为L型管，直接插入至海平面内。
进一步优化方案，所述配重壳4为弧形壳体结构，采用弧形壳体的结构使得浮体1周向受力均匀。
进一步优化方案，所述防水壳5为环形壳体结构，所述立柱2贯穿所述防水壳5的中心孔，所述防水壳5固定在所述配重壳4的内侧壁上。
进一步优化方案，所述浮体1包括两个可拆卸连接的半圆形浮球，所述半圆形浮球的开口端周向固定有固定环11，两个所述固定环11之间可拆卸连接有螺栓12，所述半圆形浮球的内侧壁上铺设有防撞垫13，通过螺栓12即可将固定环11之间进行拆装，便于浮体1的检修工作，防撞垫13能够使得本装置撞击海上漂浮物时提供缓冲力。
进一步优化方案，两个所述固定环11的连接处过盈配合有密封垫片14，所述密封垫片14位于所述浮体1的内侧，所述密封垫片14的外表面设有防滑纹15，由于本装置的两个半圆形浮球是采用的螺栓12固定，其连接点处必然存在缝隙，在该缝隙处通过过盈配合的密封垫片14进行卡死固定，防滑纹15提高摩擦力，防止密封垫片14脱落。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“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，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。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种海洋监测浮标，其特征在于：包括浮体(1)，所述浮体(1)内设有立柱(2)，所述立柱(2)的顶端伸出所述浮体(1)的顶面并连接有风力发电装置(3)，所述立柱(2)上穿设有配重壳(4)，所述配重壳(4)位于所述浮体(1)内，所述配重壳(4)内设有防水壳(5)，所述防水壳(5)内设有控制系统、与所述控制系统电性连接的水泵(6)，所述控制系统电性连接有海洋监测系统；
所述海洋监测系统包括盐度传感器和温度传感器，所述盐度传感器和温度传感器的探头端设置在所述防水壳(5)的外侧；
所述水泵(6)与所述配重壳(4)的内腔连通，所述立柱(2)内穿设有若干个吸水管(7)，所述吸水管(7)的一端与所述配重壳(4)的内腔连通，所述吸水管(7)的另一端伸出立柱(2)并与外界连通，所述吸水管(7)靠近所述配重壳(4)的一端安装有单向阀(8)。
2.根据权利要求1所述的海洋监测浮标，其特征在于：所述控制系统包括集控中心，所述集控中心电性连接有供电系统，所述集控中心与所述水泵(6)电性连接，所述集控中心电性连接有数据处理模块，所述数据处理模块电性连接有压力传感器，所述压力传感器的探头端设置在所述防水壳(5)的外侧，所述盐度传感器和温度传感器与所述数据处理模块电性连接。
3.根据权利要求2所述的海洋监测浮标，其特征在于：所述供电系统包括蓄电池(9)，所述蓄电池(9)与所述集控中心电性连接，所述蓄电池(9)电性连接有电机，所述电机与所述风力发电装置(3)驱动连接，所述风力发电装置(3)电性连接有供电电路，所述供电电路与所述蓄电池(9)电性连接，所述蓄电池(9)嵌设在所述立柱(2)内。
4.根据权利要求2所述的海洋监测浮标，其特征在于：所述数据处理模块电性连接有集线器，所述集线器与所述盐度传感器和温度传感器电性连接，所述集线器电性连接有数据采集模块，所述数据采集模块电性连接有北斗用户机，所述北斗用户机电性连接有BD/GPS导航定位模块，所述BD/GPS导航定位模块设置在所述浮体(1)的顶端。
5.根据权利要求4所述的海洋监测浮标，其特征在于：所述数据处理模块包括两个矩阵转换器，任一所述矩阵转换器与所述集线器电性连接，且所述矩阵转换器电性连接有矢量压缩模块，所述矢量压缩模块电性连接有霍夫曼编码模块，所述霍夫曼编码模块电性连接有比较单元，所述比较单元电性连接有逆变换模块，所述逆变换模块电性连接有归一化模块，所述归一化模块电性连接有另一所述矩阵转换器，且所述矩阵转换器电性连接有历史数据存储模块，所述历史数据存储模块与所述比较单元电性连接，所述比较单元电性连接有数据传输模块，所述数据传输模块分别与所述集控中心、所述压力传感器电性连接。
6.根据权利要求1所述的海洋监测浮标，其特征在于：所述吸水管(7)设置为两个，两个所述吸水管(7)对称设置，海平面与所述吸水管(7)的连接处安装有流量调节阀(10)。
7.根据权利要求1所述的海洋监测浮标，其特征在于：所述配重壳(4)为弧形壳体结构。
8.根据权利要求1所述的海洋监测浮标，其特征在于：所述防水壳(5)为环形壳体结构，所述立柱(2)贯穿所述防水壳(5)的中心孔，所述防水壳(5)固定在所述配重壳(4)的内侧壁上。
9.根据权利要求1所述的海洋监测浮标，其特征在于：所述浮体(1)包括两个可拆卸连接的半圆形浮球，所述半圆形浮球的开口端周向固定有固定环(11)，两个所述固定环(11)之间可拆卸连接有螺栓(12)，所述半圆形浮球的内侧壁上铺设有防撞垫(13)。
10.根据权利要求9所述的海洋监测浮标，其特征在于：两个所述固定环(11)的连接处过盈配合有密封垫片(14)，所述密封垫片(14)位于所述浮体(1)的内侧，所述密封垫片(14)的外表面设有防滑纹(15)。
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