CN113324588A - 一种适用于北极恶劣环境条件下的溢油污染监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及北极监测技术领域，且公开了一种适用于北极恶劣环境条件下的溢油污染监测装置，包括保护框，所述保护框为两端开口且中空的长方体结构，所述保护框的左侧固定连接有多个底柱，所述底柱的内部设有伸缩柱，所述伸缩柱的外侧壁固定连接有齿条，通过第一电机带动钻头转动，从而对冰面进行破冰处理，通过温度传感器、流速传感器和SS传感器测量北极下方水的温度、流速及悬浮物的情况，通过二氧化碳传感器、电导率检测仪和PH检测仪测量水的数据，通过温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、一氧化碳传感器和PM传感器测量空气中的具体数据，再通过PLC模块将数据传递给网络模块进而传递给工作人员的电脑中。

Description

一种适用于北极恶劣环境条件下的溢油污染监测装置

技术领域

本发明涉及北极监测技术领域，具体为一种适用于北极恶劣环境条件下的溢油污染监测装置。

背景技术

北极具有特殊的地理位置，通常指北极圈（约北纬66度34分）以北的陆海兼备的区域，总面积约2100万平方公里。过去30多年间，北极地区温度上升，使北极夏季海冰持续减少。全球气候变暖为北极资源开发带来了机遇，北极航道的商业性试航也逐年增加。近年来，世界各国不断加强对北极地区的研究开发，极地航行活动日益频繁，船舶航行过程中的突发性溢油污染事故风险日益增加。

由于北极地区独特的地理位置与恶劣的气候条件，导致其自然生态环境非常脆弱，一旦受到破坏即很难修复，因此对于北极环境的监测尤为重要。目前对于污染监测的仪器具有单一性，不能同时检测水质和空气质量，且检测需要通过采样的方式。由于北极航道主要以冰川为主，如发生溢油事故，泄漏的污染物可能悬浮或下沉，因此在北极的环境监测中，冰川下方水体监测也尤为重要，需要可监测北极冰川下水质的设备。北极地土辽阔，人类活动较少，因此设备在监测北极的环境情况时会采用多点分布采集数据，但由于动物的不确定性可能导致监测设备破坏，从而造成数据缺失和经济损害。此外，由于北极常年低温，采集的水体样品会在一定时间内凝固从而造成采集设备损坏。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种适用于北极恶劣环境条件下的溢油污染监测装置，解决了上述背景中提到的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于北极恶劣环境条件下的溢油污染监测装置，包括保护框，所述保护框为两端开口且中空的长方体结构，所述保护框的左侧固定连接有多个底柱，所述底柱的内部设有伸缩柱，所述伸缩柱的外侧壁固定连接有齿条，所述底柱的内部固定连接有第二电机，所述第二电机的输出轴固定连接有齿轮，所述齿轮与所述齿条啮合连接，所述伸缩柱的左端固定连接有支撑板，所述支撑板的内部固定连接有第一电机，所述第一电机的输出轴贯穿所述支撑板的左侧，且固定连接有钻头，所述支撑板的右侧固定连接有第一监测盒，所述保护框的内部从左到右固定连接有第二监测盒与第三监测盒，所述保护框的内部位于所述第二监测盒的左侧固定有吸水泵，所述吸水泵通过进水管与所第二监测盒的内部相连通，所述第二监测盒的下表面固定连接有出水管，所述出水管的底端贯穿所述保护框的下表面，且所述出水管的底端固定连接有第三电磁阀，所述进水管的内部固定连接有第二电磁阀，所述保护框的内部位于所述第三监测盒的右侧固定有吸风扇，所述吸风扇通过通风管与所述第三监测盒的内部相连通，所述第三监测盒的内部固定连接有排风扇，所述保护框的下表面固定连接有第一电磁阀，所述保护框的内部位于所述第二监测盒和所述第三监测盒之间固定连接有PLC模块、网络模块，所述PLC模块与所述第一电机、所述第二电机、所述第一监测盒、所述第二监测盒、所述第三监测盒、所述吸水泵、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀、所述吸风扇、所述第一电磁阀、所述网络模块均信号连接。

优选的，所述保护框的后表面嵌设有透明玻璃，所述保护框的内部下表面位于所述第三监测盒的右侧固定连接有限位板，所述第三监测盒的右侧固定连接有第三电机，所述第三电机的输出轴固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆的右端与所述限位板的左侧转动连接，所述第三监测盒和所述限位板之间固定连接有限位杆，所述螺纹杆的外侧壁螺纹连接有清洁板，所述限位杆贯穿所述清洁板，所述保护框的内部位于所述透明玻璃的前方固定连接有摄像头，所述保护框的上表面固定连接有警示盒，所述警示盒的内部固定连接有峰鸣器，所述PLC模块与所述第三电机、所述摄像头、所述峰鸣器均信号连接。

优选的，所述保护框的外侧壁套设有绝缘框，所述绝缘框的内部固定连接有加热板。

优选的，所述保护框的右侧设有光伏控制器和太阳能电池板，所述保护框与所述光伏控制器之间固定连接有连接杆，所述保护框的内部固定有主电池，所述太阳能电池板、所述光伏控制器和所述主电池依次电性连接。

优选的，所述第一监测盒的内部固定有温度传感器、第二蓄电池、流速传感器和SS传感器，所述第二监测盒的内部固定有二氧化碳传感器、电导率检测仪和PH检测仪，所述第三监测盒的内部固定有所述温度传感器、湿度传感器、所述二氧化碳传感器、一氧化碳传感器、PM传感器和所述排风扇，所述光伏控制器的下表面固定连接有风速传感器。

优选的，所述保护框的上表面与下表面均固定连接有固定板，所述固定板的内部螺纹连接有螺栓，所述螺栓贯穿所述固定板。

优选的，所述支撑板的内部固定连接有第一蓄电池。

优选的，所述保护框的外侧壁固定连接有把手。

（三）有益效果

本发明提供了一种适用于北极恶劣环境条件下的溢油污染监测装置，具备以下有益效果：

（1）、本发明通过第一电机带动钻头转动，从而对冰面进行破冰处理，通过底柱和伸缩柱测量冰的厚度，将第一监测盒放入冰下的水中，通过温度传感器、流速传感器和SS传感器测量北极下方水的温度、流速及悬浮物的情况，通过吸水泵将水吸入第二监测盒，进而通过二氧化碳传感器、电导率检测仪和PH检测仪测量水的数据，通过吸风扇将空气吸入第三监测盒内，进而通过温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、一氧化碳传感器和PM传感器测量空气中的具体数据，再通过PLC模块将数据传递给网络模块进而传递给工作人员的电脑中。

（2）、本发明通过在保护框后表面嵌设透明玻璃，在保护框内部固定摄像头，通过摄像头透过透明玻璃监测设备外情况，当有动物试图触碰设备时，通过PLC模块启动蜂鸣器来驱赶动物，保护设备不受损坏。

（3）、本发明通过在保护框外侧壁固定加热板及加热框，对保护框内部进行温度控制，避免因为北极温度过低造成第二监测盒内水凝固，进行损坏设备。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为本发明的系统结构示意图；

图4为本发明中图2的A处放大结构示意图；

图5为本发明中图2的B处放大结构示意图。

图中：1、保护框；2、支撑板；3、底柱；4、伸缩柱；5、齿条；6、第二电机；7、齿轮；8、钻头；9、第一电机；10、第一监测盒；11、第二监测盒；12、第三监测盒；13、吸水泵；14、进水管；15、出水管；16、第二电磁阀；17、第三电磁阀；18、吸风扇；19、通风管；20、排风扇；21、第一电磁阀；22、PLC模块；23、网络模块；24、第一蓄电池；25、透明玻璃；26、限位板；27、第三电机；28、螺纹杆；29、限位杆；30、清洁板；31、摄像头；32、警示盒；33、峰鸣器；34、绝缘框；35、加热板；36、光伏控制器；37、太阳能电池板；38、连接杆；39、主电池；40、第二蓄电池；41、固定板；42、螺栓；43、把手。

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。

如图1-5所示，本发明提供一种技术方案：一种适用于北极恶劣环境条件下的溢油污染监测装置，包括保护框1，保护框1为两端开口且中空的长方体结构，保护框1的左侧固定连接有多个底柱3，底柱3的内部设有伸缩柱4，伸缩柱4的外侧壁固定连接有齿条5，底柱3的内部固定连接有第二电机6，第二电机6的输出轴固定连接有齿轮7，齿轮7与齿条5啮合连接，伸缩柱4的左端固定连接有支撑板2，支撑板2的内部固定连接有第一电机9，第一电机9的输出轴贯穿支撑板2的左侧，且固定连接有钻头8，支撑板2的右侧固定连接有第一监测盒10，保护框1的内部从左到右固定连接有第二监测盒11与第三监测盒12，保护框1的内部位于第二监测盒11的左侧固定有吸水泵13，吸水泵13通过进水管14与所第二监测盒11的内部相连通，第二监测盒11的下表面固定连接有出水管15，出水管15的底端贯穿保护框1的下表面，且出水管15的底端固定连接有第三电磁阀17，进水管14的内部固定连接有第二电磁阀16，保护框1的内部位于第三监测盒12的右侧固定有吸风扇18，吸风扇18通过通风管19与第三监测盒12的内部相连通，第三监测盒12的内部固定连接有排风扇20，保护框1的下表面固定连接有第一电磁阀21，保护框1的内部位于第二监测盒11和第三监测盒12之间固定连接有PLC模块22、网络模块23，PLC模块22与第一电机9、第二电机6、第一监测盒10、第二监测盒11、第三监测盒12、吸水泵13、第二电磁阀16、第三电磁阀17、吸风扇18、第一电磁阀21、网络模块23均信号连接,在使用时，通过第一蓄电池24启动第一电机9从而使钻头8转动，可以对冰面进行破冰处理，方便将支撑板2放入冰下的水中，通过伸缩柱4和底柱3的长度调节可以测量该地区的冰的厚度，当支撑板2放入水中后，可以通过温度传感器、流速传感器和SS传感器测量该点的水的温度、流速和悬浮物的情况，打开第二电磁阀16，通过吸水泵13将水抽取一定的量注入第二监测盒11内，关闭第二电磁阀16，通过通过二氧化碳传感器、电导率检测仪和PH检测仪测量水的二氧化碳含量、导电率情况和PH数值，完毕后打开第三电磁阀17，将第二监测盒11内的水排出，当需要监测空气情况时，通过风速传感器测量该点的风速情况，然后通过温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、一氧化碳传感器和PM传感器测量空气中的潮湿度、二氧化碳含量、一氧化碳含量及PM数值。

进一步的，保护框1的后表面嵌设有透明玻璃25，保护框1的内部下表面位于第三监测盒12的右侧固定连接有限位板26，第三监测盒12的右侧固定连接有第三电机27，第三电机27的输出轴固定连接有螺纹杆28，螺纹杆28的右端与限位板26的左侧转动连接，第三监测盒12和限位板26之间固定连接有限位杆29，螺纹杆28的外侧壁螺纹连接有清洁板30，限位杆29贯穿清洁板30，保护框1的内部位于透明玻璃25的前方固定连接有摄像头31，保护框1的上表面固定连接有警示盒32，警示盒32的内部固定连接有峰鸣器33，PLC模块22与第三电机27、摄像头31、峰鸣器33均信号连接，当设备固定在一个点位后，会保持长时间的不换位置，而北极动物可能会对设备造成损坏，因此通过摄像头31透过透明玻璃25监测附近情况，当有动物靠近时，数据传递给PLC模块22，PLC模块22启动峰鸣器33驱赶动物，而警示盒32可以保护峰鸣器33，保护框1可以保护摄像头31，当透明玻璃25由于温差有水雾时，通过第三电机27带动螺纹杆28转动，从而使清洁板30左右移动，清洁板30与透明玻璃25前表面相接触，对其进行擦洗。

进一步的，保护框1的外侧壁套设有绝缘框34，绝缘框34的内部固定连接有加热板35，通过加热板35对保护框1内部温度进行调节，进而保证第二监测盒11内部的水不会结冰，从而对第二监测盒11内部的仪器造成损坏，且保证对透明玻璃25处进行加热，避免积雪遮挡透明玻璃25，造成摄像头31不能正常工作。

进一步的，保护框1的右侧设有光伏控制器36和太阳能电池板37，保护框1与光伏控制器36之间固定连接有连接杆38，保护框1的内部固定有主电池39，太阳能电池板37、光伏控制器36和主电池39依次电性连接，通过太阳能电池板37吸收太阳能，并经过光伏控制器36将电能储存在主电池39内，给设备进行供电处理。

进一步的，第一监测盒10的内部固定有温度传感器、第二蓄电池40、流速传感器和SS传感器，第二监测盒11的内部固定有二氧化碳传感器、电导率检测仪和PH检测仪，第三监测盒12的内部固定有温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、一氧化碳传感器、PM传感器和排风扇20，光伏控制器36的下表面固定连接有风速传感器，通过各类检测传感器和仪器对北极冰下的水进行数据监测和北极中的空气进行监测，实时的测量北极变化。

进一步的，保护框1的上表面与下表面均固定连接有固定板41，固定板41的内部螺纹连接有螺栓42，螺栓42贯穿固定板41，通过将固定板41固定在冰面上，且通过螺栓42进行稳固，保证设备的稳定性。

进一步的，支撑板2的内部固定连接有第一蓄电池24，第一蓄电池24给予第一电机9提供电能，从而进行破冰处理。

进一步的，保护框1的外侧壁固定连接有把手43，方便使用者把控。

综上可得，本发明的工作流程：确定好分布的探测点，将设备通过把手43移动到指定探测点，通过PLC模块22控制第一电机9启动，带动钻头8转动，从而进行破冰处理，将支撑板2放入冰下的水中，将第一监测盒10充分接触水，然后通过温度传感器、流速传感器和SS传感器测量该点的水的温度、流速和悬浮物的情况，打开第二电磁阀16，和加热板35，通过吸水泵13将水抽取一定的量注入第二监测盒11内，关闭第二电磁阀16，通过通过二氧化碳传感器、电导率检测仪和PH检测仪测量水的二氧化碳含量、导电率情况和PH数值，完毕后打开第三电磁阀17，将第二监测盒11内的水排出，同时，风速传感器测量处该点的风向数据，且吸风扇18将空气吸入进入到第三监测盒12的内部，通过温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、一氧化碳传感器和PM传感器测量空气中的潮湿度、二氧化碳含量、一氧化碳含量及PM数值，最终将测量出的数据传递给PLC模块22，且PLC模块22将数据通过网络模块23传递给工作人员，进行记录。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种适用于北极恶劣环境条件下的溢油污染监测装置，包括保护框（1），其特征在于：所述保护框（1）为两端开口且中空的长方体结构，所述保护框（1）的左侧固定连接有多个底柱（3），所述底柱（3）的内部设有伸缩柱（4），所述伸缩柱（4）的外侧壁固定连接有齿条（5），所述底柱（3）的内部固定连接有第二电机（6），所述第二电机（6）的输出轴固定连接有齿轮（7），所述齿轮（7）与所述齿条（5）啮合连接，所述伸缩柱（4）的左端固定连接有支撑板（2），所述支撑板（2）的内部固定连接有第一电机（9），所述第一电机（9）的输出轴贯穿所述支撑板（2）的左侧，且固定连接有钻头（8），所述支撑板（2）的右侧固定连接有第一监测盒（10），所述保护框（1）的内部从左到右固定连接有第二监测盒（11）与第三监测盒（12），所述保护框（1）的内部位于所述第二监测盒（11）的左侧固定有吸水泵（13），所述吸水泵（13）通过进水管（14）与所第二监测盒（11）的内部相连通，所述第二监测盒（11）的下表面固定连接有出水管（15），所述出水管（15）的底端贯穿所述保护框（1）的下表面，且所述出水管（15）的底端固定连接有第三电磁阀（17），所述进水管（14）的内部固定连接有第二电磁阀（16），所述保护框（1）的内部位于所述第三监测盒（12）的右侧固定有吸风扇（18），所述吸风扇（18）通过通风管（19）与所述第三监测盒（12）的内部相连通，所述第三监测盒（12）的内部固定连接有排风扇（20），所述保护框（1）的下表面固定连接有第一电磁阀（21），所述保护框（1）的内部位于所述第二监测盒（11）和所述第三监测盒（12）之间固定连接有PLC模块（22）、网络模块（23），所述PLC模块（22）与所述第一电机（9）、所述第二电机（6）、所述第一监测盒（10）、所述第二监测盒（11）、所述第三监测盒（12）、所述吸水泵（13）、所述第二电磁阀（16）、所述第三电磁阀（17）、所述吸风扇（18）、所述第一电磁阀（21）、所述网络模块（23）均信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于北极恶劣环境条件下的溢油污染监测装置，其特征在于：所述保护框（1）的后表面嵌设有透明玻璃（25），所述保护框（1）的内部下表面位于所述第三监测盒（12）的右侧固定连接有限位板（26），所述第三监测盒（12）的右侧固定连接有第三电机（27），所述第三电机（27）的输出轴固定连接有螺纹杆（28），所述螺纹杆（28）的右端与所述限位板（26）的左侧转动连接，所述第三监测盒（12）和所述限位板（26）之间固定连接有限位杆（29），所述螺纹杆（28）的外侧壁螺纹连接有清洁板（30），所述限位杆（29）贯穿所述清洁板（30），所述保护框（1）的内部位于所述透明玻璃（25）的前方固定连接有摄像头（31），所述保护框（1）的上表面固定连接有警示盒（32），所述警示盒（32）的内部固定连接有峰鸣器（33），所述PLC模块（22）与所述第三电机（27）、所述摄像头（31）、所述峰鸣器（33）均信号连接。

3.根据权利要求1所述的一种适用于北极恶劣环境条件下的溢油污染监测装置，其特征在于：所述保护框（1）的外侧壁套设有绝缘框（34），所述绝缘框（34）的内部固定连接有加热板（35）。

4.根据权利要求1所述的一种适用于北极恶劣环境条件下的溢油污染监测装置，其特征在于：所述保护框（1）的右侧设有光伏控制器（36）和太阳能电池板（37），所述保护框（1）与所述光伏控制器（36）之间固定连接有连接杆（38），所述保护框（1）的内部固定有主电池（39），所述太阳能电池板（37）、所述光伏控制器（36）和所述主电池（39）依次电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种适用于北极恶劣环境条件下的溢油污染监测装置，其特征在于：所述第一监测盒（10）的内部固定有温度传感器、第二蓄电池（40）、流速传感器和SS传感器，所述第二监测盒（11）的内部固定有二氧化碳传感器、电导率检测仪和PH检测仪，所述第三监测盒（12）的内部固定有所述温度传感器、湿度传感器、所述二氧化碳传感器、一氧化碳传感器、PM传感器和所述排风扇（20），所述光伏控制器（36）的下表面固定连接有风速传感器。

6.根据权利要求1所述的一种适用于北极恶劣环境条件下的溢油污染监测装置，其特征在于：所述保护框（1）的上表面与下表面均固定连接有固定板（41），所述固定板（41）的内部螺纹连接有螺栓（42），所述螺栓（42）贯穿所述固定板（41）。

7.根据权利要求1所述的一种适用于北极恶劣环境条件下的溢油污染监测装置，其特征在于：所述支撑板（2）的内部固定连接有第一蓄电池（24）。

8.根据权利要求1所述的一种适用于北极恶劣环境条件下的溢油污染监测装置，其特征在于：所述保护框（1）的外侧壁固定连接有把手（43）。

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