CN113049745A - 用于气态污染物监测的浮标 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于气态污染物监测的浮标，所述浮标包括：主浮体、海事浮标监测装置、污染物监测装置、第一载台、支撑装置、第二载台以及航指示灯。本发明通过将所述污染物监测装置设置于主浮体上，可以近距离监测船舶污染排放情况，有效解决了船舶气态污染物排放监测距离远，监测结果不准确的问题。此外，本发明通过数据通信模块能够远程控制监测设备，并通过电池组模块以及太阳能发电装置给设备供电，保证设备具有足够的电量时开启监测设备；在电量不足或者监测设备覆盖的范围内没有船舶时，可以关闭监测设备节约电源，用以保证在任何需要监测的时间段都能监测船舶气态污染物的排放情况。

Description

用于气态污染物监测的浮标
技术领域
本发明涉及海洋环境气态污染物监测领域，具体涉及一种用于气态污染物监测的浮标。
背景技术
船舶污染主要是指船舶在航行、停泊港口、装卸货物的过程中对周围水环境和大气环境产生的污染，主要污染物有含油污水、生活污水、船舶垃圾有三类，另外，也将产生粉尘、化学物品、废气等，但总的说来，对环境影响较小。政府间海洋委员会(IOC)把海洋污染定义为：人类直接或间接的把一些物质或能量引入海洋环境，以至于产生损害生物资源，危及人类健康，妨碍包括渔业活动在内的各种海洋活动，破坏海水的使用等。
对于日益严苛的排放法规，船舶气态污染物排放监测日益迫切，但是目前船舶气态污染物监测系统采用单一监测装置，很难准确地监测船舶排放情况，而且市面上很少有一整套成熟的船舶气态污染物排放监测系统。
因此，有必要提供一种用于气态污染物监测的浮标，用以监测船舶气态污染物的排放。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于气态污染物监测的浮标，可以近距离监测船舶污染排放情况，有效解决了船舶气态污染物排放监测距离远，监测结果不准确的问题。
根据本发明的目的提供一种用于气态污染物监测的浮标，所述浮标包括：主浮体、海事浮标监测装置以及污染物监测装置；所述主浮体用作漂浮和载体；所述海事浮标监测装置安装至所述主浮体上，所述海事浮标监测装置包括太阳能发电装置；所述污染物监测装置用来近距离监测船舶排放的污染物，所述污染物监测装置安装至所述主浮体上，所述污染物监测装置包括气体分析模块和数据通信模块；其中所述污染物监测装置与所述海事浮标监测装置相连接。
进一步地，所述污染物监测装置还包括：控制模块，连接所述气体分析模块和所述数据通信模块，用以控制所述气体分析模块和所述数据通信模块进行工作；所述数据通信模块将监测气体数据上传至云端服务器，并且接收所述云端服务器的指令发送至所述控制模块，用以完成对所述气体分析模块的控制。
进一步地，所述污染物监测装置还包括：定位模块，连接所述控制模块，用以获取所述浮标的位置数据定位所述浮标；气象模块，连接所述控制模块，用以获取气象数据；以及方向模块，连接所述控制模块，用以确定所述浮标的航向和方位；其中，所述数据通信模块将所述位置数据、所述气象数据以及所述浮标的航向和方位上传至所述云端服务器，并且接收所述云端服务器的指令发送至所述控制模块，用以完成对所述定位模块、所述气象模块以及所述方向模块的控制。
进一步地，所述定位模块包括北斗定位系统。
进一步地，所述气体分析模块包括气体分析仪，用以完成多种气态污染物浓度的测定。
进一步地，所述海事浮标监测装置还包括：标定模块，用以检测所述污染物监测装置的传感器的精度。
进一步地，所述标定模块包括零气、标气系统，用来标定且校准所述传感器的精度。
进一步地，所述海事浮标监测装置还包括：电池组模块，连接所述气态污染物监测装置。
进一步地，所述浮标还包括：锚链，其一端连接所述主浮体侧面的固定环，其另一端连接一定位锚。
进一步地，所述浮标还包括：第一载台；所述第一载台设置于所述主浮体上。
进一步地，所述海事浮标监测装置的太阳能发电装置安装于所述第一载台上。
进一步地，所述海事浮标监测装置包括标定模块与电池组模块，所述标定模块与所述电池组模块设置于所述第一载台中。
进一步地，所述污染物监测装置安装于所述第一载台上。
进一步地，所述主浮体为圆切结构，所述主浮体的顶面为一圆切面；所述第一载台设置于所述圆切面上。
进一步地，所述浮标还包括：第二载台，位于所述第一载台的上方；支撑装置，所述支撑装置的一端固定于所述第一载台，另一端固定于所述第二载台；以及航指示灯，固定于所述第二载台的上表面，所述航指示灯电连接至所述太阳能发电装置。
进一步地，所述太阳能发电装置为太阳能发电板，其借助所述支撑装置固定至所述第一载台上。
相较于现有技术，本发明提出了使用浮标作为船舶气态污染物监测的载体，可以近距离船舶排放情况，有效解决了船舶气态污染物排放监测距离远，监测结果不准确的问题。此外，本发明通过浮标监测设备的自动标定系统以及由电池组模块和太阳能发电装置组成的电源管理系统可以有效保证设备的工作状态，提高了监测系统的智能化程度，提高了监测精度的同时降低了维护成本。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本发明一实施例中的一种用于气态污染物监测的浮标的结构示意图。
图2为本发明一实施例中的浮标的工作示意图。
图3为本发明一实施例中的海事浮标监测装置的功能模块图。
图4为本发明一实施例中的污染物监测装置的功能模块图。
浮标100；主浮体110；海事浮标监测装置120；
支撑装置130；污染物监测装置140；第二载台150；
航指示灯160；锚链171；定位锚172；
太阳能发电装置121；标定模块122；电池组模块123；
主支撑杆1301；固定杆1302；气体分析模块131；
数据通信模块132；定位模块134；气象模块133；
方向模块135；控制模块136；固定环111。
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。
具体的，请参阅图1以及图4所示，本发明提供一种用于气态污染物监测的浮标100，所述浮标100包括：主浮体110、海事浮标监测装置120以及污染物监测装置140。所述主浮体110用作漂浮和载体。所述海事浮标监测装置120安装至所述主浮体110上，包括太阳能发电装置121。所述污染物监测装置140用来近距离监测船舶排放的污染物，所述污染物监测装置140安装至所述主浮体110上，包括气体分析模块131和数据通信模块132。所述污染物监测装置140与所述海事浮标监测装置120相连接。本发明浮标100能够很好的解决目前船舶气态污染物监测精度不高，监测难度大的问题。
下面将详细描述本发明浮标的其中一实施例。
参照图1以及图2所示，所述浮标100包括：主浮体110、海事浮标监测装置120以及污染物监测装置140。在本实施例中，所述浮标100还包括：第一载台180、支撑装置130、第二载台150以及航指示灯160。
继续参照图1所示，所述主浮体110用作漂浮和载体。所述主浮体110为圆切结构，其顶面为一圆切面。
同时参照图2以及图3所示，所述浮标100还包括：锚链171以及定位锚 172。
所述锚链171的一端连接所述主浮体110侧面的固定环111，其另一端连接一定位锚172。当所述浮标100工作时，所述定位锚172带动所述锚链171 向下沉入水流的底部，进而实现对所述浮标100的固定。
所述第一载台180设置于所述主浮体110上。更具体地讲，所述第一载台 180设置于所述主浮体110的顶面，即圆切面上。
所述第二载台150位于所述第一载台180的上方。在本实施例中，所述第二载台150沿竖直方向远离所述主浮体110的顶面，同时也远离所述第一载台 180，从而在所述第一载台180与所述第二载台150之间形成一个竖直间隔，用来供所述支撑装置130安装于其间。
所述支撑装置130的一端固定于所述第一载台180的上表面。所述支撑装置130的另一端固定于所述第二载台150的下表面。在本实施例中，所述支撑装置130包括多根主支撑杆1301以及多根固定杆1302。
参照图1以及图4所示，所述海事浮标监测装置120安装至所述主浮体110 上，所述海事浮标监测装置120包括太阳能发电装置121。在本实施例中，所述海事浮标监测装置120还包括标定模块122与电池组模块123。
所述太阳能发电装置121为太阳能发电板。在本实施例中，所述太阳能发电装置121安装于所述第一载台180的上表面，并且所述太阳能发电装置121 借助所述支撑装置130固定于所述第一载台180上。
所述标定模块122用以检测所述污染物监测装置140的传感器精度。所述标定模块122采用零气、标气系统。在本实施例中，所述标定模块122设置于所述第一载台150中，例如：所述标定模块122可以是设置于所述第一载台150 的内部容纳空间中。
所述电池组模块123连接所述气态污染物监测装置140。在本实施例中，所述电池组模块123设置于所述第一载台150中，例如：所述电池组模块123 可以是设置于所述第一载台150的内部容纳空间中。所述电池组模块123用以给所述标定模块122供电。
在本实施例中，下文提及的污染物浓度分析仪属于精密的测量仪器，其传感器部分随着测量时间的增长，测量精度以及零点飘零会产生较大的误差，因此通过零气和标准浓度气体进行标定，使分析仪工作在最佳性能状态，所述海事浮标监测装置120使用零气、标气系统完成污染物浓度分析仪的远程自动标定。
所述污染物监测装置140用来近距离监测船舶排放的污染物，所述污染物监测装置140安装至所述主浮体110上。在本实施例中，所述污染物监测装置 140安装至所述第一载台180上。
参照图1以及图4所示，所述污染物监测装置140与所述海事浮标监测装置120相连接。所述污染物监测装置140包括：气体分析模块131和数据通信模块132。在本实施例中，所述污染物监测装置140还包括：定位模块134、气象模块133、方向模块135以及控制模块136。
所述控制模块136连接所述气体分析模块131和所述数据通信模块132，用以控制所述气体分析模块131和所述数据通信模块132进行工作。
所述气体分析模块131包括气体分析仪，用以完成对多种气态污染物(例如：NOx、SO2、CO2)浓度的测定。所述数据通信模块132将监测气体数据上传至云端服务器，并且接收云端服务器的指令发送至所述控制模块136，用以完成对所述气体分析模块131的控制。
所述定位模块134连接所述控制模块136，用以定位所述浮标的位置；所述定位模块134包括北斗定位系统。所述数据通信模块132将位置数据上传至云端服务器，并且接收云端服务器的指令发送至所述控制模块136，用以完成对所述定位模块134的控制。
所述气象模块133连接所述控制模块136，用以获取气象数据。所述数据通信模块132将气象数据上传至云端服务器，并且接收云端服务器的指令发送至所述控制模块136，用以完成对所述气象模块133的控制。
所述方向模块135连接所述控制模块136，用以确定所述浮标100的航向和方位。所述数据通信模块132将航向和方位上传至云端服务器，并且接收云端服务器的指令发送至所述控制模块136，用以完成对所述方向模块135的控制。所述方向模块135包括罗经，罗经是一种测定方向基准的仪器，用于确定航向和观测物标方位。罗经分为磁罗经和电罗经两种，一般船舶通常都装有这两种罗经。
所述航指示灯160固定于所述第二载台150的上表面，所述航指示灯160 电连接至所述太阳能发电装置121。
本发明提供用于气态污染物监测的浮标100，所述浮标100固定在航道旁，通过将污染物监测装置140固定在浮标100上，并且在浮标100上加装太阳能电池板用以给污染物监测装置140供电。
本发明在海事浮标监测装置120内安装标定模块122供分析仪标定，用以检测所述污染物监测装置140的传感器精度，通过蓄电池组模块123以及控制模块136对海事浮标监测装置120进行供电。
本发明的污染物监测装置140中的气体分析模块131通过进气口探测周围空气中的污染物气体浓度，并将测得的污染物浓度信息通过数据通信模块132 上传到云端平台。
此外，所述污染物监测装置140将气象信息上传到云端平台，由于浮标100 的位置随着风、浪、流的影响发生变化，因此气态污染物监测系统配置了罗经，通过罗经的角度以及气象模块133的相对风向计算出真风向，供决策算法调整所述浮标100。污染物监测装置140还配备了定位模块134，可以将整个监测设备的位置通过数据通信系统上传到云端平台。
所述污染物监测装置140的数据通信系统和控制系统接收云端平台下发的指令，并依据指令完成NOx、SO2、CO2分析仪的标定，大功率用电设备的切除，加载功能。
整个浮标100由太阳光伏发电系统供电，由于海上环境复杂，太阳能发电装置121的转换效率较低，所以本监测设备通过数据通信模块132和控制模块 136对电池组模块123以及太阳能发电装置121完成远程控制监测设备，通过控制模块136控制电池组模块123以及太阳能发电装置121给设备供电，保证设备具有足够的电量时开启监测设备；在电量不足或者监测设备覆盖的范围内没有船舶时，可以关闭监测设备节约电源，用以保证在任何需要监测的时间段都能监测船舶气态污染物的排放情况。
本发明的主浮体110为浮标100提供海上固定点支撑载体。考虑到海上浮体会受洋流、风浪的影响其位置会发生变化，不能固定，本监测设备的浮标100 使用锚链171以及定位锚172的固定组合，将浮标100固定在某一固定地点，同时浮标100还搭载了船舶航行指示灯。
以上对本发明实施例所提供的一种用于气态污染物监测的浮标进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用以帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。

Claims (16)

1.一种用于气态污染物监测的浮标，其特征在于，所述浮标包括：主浮体、海事浮标监测装置以及污染物监测装置；
所述主浮体用作漂浮和载体；
所述海事浮标监测装置安装至所述主浮体上，所述海事浮标监测装置包括太阳能发电装置；
所述污染物监测装置用来近距离监测船舶排放的污染物，所述污染物监测装置安装至所述主浮体上，所述污染物监测装置包括气体分析模块和数据通信模块；
其中所述污染物监测装置与所述海事浮标监测装置相连接。
2.根据权利要求1所述的用于气态污染物监测的浮标，其特征在于，所述污染物监测装置还包括：
控制模块，连接所述气体分析模块和所述数据通信模块，用以控制所述气体分析模块和所述数据通信模块进行工作；
所述数据通信模块将监测气体数据上传至云端服务器，并且接收所述云端服务器的指令发送至所述控制模块，用以完成对所述气体分析模块的控制。
3.根据权利要求2所述的用于气态污染物监测的浮标，其特征在于，所述污染物监测装置还包括：
定位模块，连接所述控制模块，用以获取所述浮标的位置数据定位所述浮标；
气象模块，连接所述控制模块，用以获取气象数据；以及
方向模块，连接所述控制模块，用以确定所述浮标的航向和方位；
其中，所述数据通信模块将所述位置数据、所述气象数据以及所述浮标的航向和方位上传至所述云端服务器，并且接收所述云端服务器的指令发送至所述控制模块，用以完成对所述定位模块、所述气象模块以及所述方向模块的控制。
4.根据权利要求3所述的用于气态污染物监测的浮标，其特征在于，
所述定位模块包括北斗定位系统。
5.根据权利要求1所述的用于气态污染物监测的浮标，其特征在于，
所述气体分析模块包括气体分析仪，用以完成多种气态污染物浓度的测定。
6.根据权利要求1所述的用于气态污染物监测的浮标，其特征在于，所述海事浮标监测装置还包括：
标定模块，用以检测所述污染物监测装置的传感器的精度。
7.根据权利要求6所述的用于气态污染物监测的浮标，其特征在于，
所述标定模块包括零气、标气系统，用来标定且校准所述传感器的精度。
8.根据权利要求1所述的用于气态污染物监测的浮标，其特征在于，所述海事浮标监测装置还包括：
电池组模块，连接所述气态污染物监测装置。
9.根据权利要求1所述的用于气态污染物监测的浮标，其特征在于，所述浮标还包括：
锚链，其一端连接所述主浮体侧面的固定环，其另一端连接一定位锚。
10.根据权利要求1所述的用于气态污染物监测的浮标，其特征在于，所述浮标还包括：第一载台；
所述第一载台设置于所述主浮体上。
11.根据权利要求10所述的用于气态污染物监测的浮标，其特征在于，所述海事浮标监测装置的太阳能发电装置安装于所述第一载台上。
12.根据权利要求10所述的用于气态污染物监测的浮标，其特征在于，所述海事浮标监测装置包括标定模块与电池组模块，所述标定模块与所述电池组模块设置于所述第一载台中。
13.根据权利要求10所述的用于气态污染物监测的浮标，其特征在于，所述污染物监测装置安装于所述第一载台上。
14.根据权利要求10所述的用于气态污染物监测的浮标，其特征在于，所述主浮体为圆切结构，所述主浮体的顶面为一圆切面；所述第一载台设置于所述圆切面上。
15.根据权利要求10所述的用于气态污染物监测的浮标，其特征在于，所述浮标还包括：
第二载台，位于所述第一载台的上方；
支撑装置，所述支撑装置的一端固定于所述第一载台，另一端固定于所述第二载台；以及
航指示灯，固定于所述第二载台的上表面，所述航指示灯电连接至所述太阳能发电装置。
16.根据权利要求15所述的用于气态污染物监测的浮标，其特征在于，所述太阳能发电装置为太阳能发电板，其借助所述支撑装置固定至所述第一载台上。
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