CN115959250B - 太阳能水质检测浮岛 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水质检测技术领域，尤其涉及太阳能水质检测浮岛，包括浮台、检测组件和外部调节部件，所述浮台的上方设置有中控室，中控室的外部设置有多个太阳能电板，且其底部设置有电机舱，检测组件包括防护罩和底盘，防护罩安装在电机舱的底部，底盘上分布有若干个不同功能的检测传感器，且底盘沿竖直方向升降调节设置，外部调节部件包括第一侧板、第二侧板以及尾摆机构，第一侧板弹性设置于浮台的另一侧，第二侧板设置有两个且其相对分布于浮台的两侧，第二侧板弹性设置于浮台的外部但不局限于弹性运动，第二侧板的一侧连接有第二活塞杆。与现有技术相比，本发明不仅可以实现浮岛定向的移动，而且还可以降低外界作用对浮岛的冲击力。

Description

太阳能水质检测浮岛

技术领域

本发明涉及水质检测技术领域，尤其涉及太阳能水质检测浮岛。

背景技术

水质浮标监测运用传感器技术，结合浮标体、电源供电系统、数据传输设备组成的放置于水域内的小型水质监测系统可全天候、连续、定点地观测水质，并实时将数据传输到环境物联网云平台。主要用于河道沿岸水域、湖泊水库的水质监测，自动实时监测目标水域中的水质状况，形成河道水质监测趋势网格化后，有助于形成健全的河道长效管理机制，实现对该水域或下游进行水质污染预报，达到掌握水质和污染物通量，防治水污染事故。同时，安装实时监控装置，对河道的液位，温度进行监控，对汛期及极端恶劣天气可能造成的影响进行预估，并提提前做出响应。此外，因水质浮标监测设备远离陆地、无水面供电条件，所以也大多会采用太阳能供电的方式。

目前的水质浮标监测平台主要由浮标体及锚系、监测仪器（摄像头、温度、溶解氧、浊度、电导率、PH、氨氮、UV COD、叶绿素等）、数据采集传输模块、无线传输模块、供电单元、报警、GPS、远程监测平台组成，无需铺设电缆，可迅速方便地投放在需要监控的地方进行无线监控，但是，在日常使用中我们发现如下几个问题：

1、将水质浮标监测平台送向目的地时，通常都是由工作人员驾驶船只送往，或是通过一根导轨线进行输送，后者虽然方便，但是在水平面上架设一根专门用于输送平台的导轨线成本相对较大；

2、由于水质浮标监测平台的位置离岸边、路面较远，而水面上的情况也不容易及时地被发现，例如，水平面上的一些漂浮物会随着水流而冲向平台，对平台造成损坏，影响使用寿命。

因此，针对上述这些问题，我们提出了一种太阳能水质检测浮岛用以解决所述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供太阳能水质检测浮岛，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

太阳能水质检测浮岛，包括浮台、检测组件和外部调节部件，所述浮台的上方设置有中控室，中控室的外部设置有多个太阳能电板，且其底部设置有电机舱，检测组件包括防护罩和底盘，防护罩安装在电机舱的底部，底盘上分布有若干个不同功能的检测传感器，且底盘沿竖直方向升降调节设置；

外部调节部件包括第一侧板、第二侧板以及尾摆机构，第一侧板弹性设置于浮台的另一侧，第二侧板设置有两个且其相对分布于浮台的两侧，第二侧板弹性设置于浮台的外部但不局限于弹性运动，第二侧板的一侧连接有第二活塞杆，浮台上与第二侧板相对的位置处均设置有固定套，固定套内设置有与第二侧板相接触的推杆，第二活塞杆贯穿固定套设置；

浮台内设置有水平的固定管，固定管上及其下方设置有驱动机构，且固定管的两端上均安装有固定器，驱动机构的底部对称设置有两个连接板，连接板的一侧在浮台外部连接有尾摆机构。

在一个实施例中，所述浮台的下方还设置有定位机构，定位机构包括链管和定位锚，链管安装在电机舱的底部，且其内部设置有可以收卷于电机舱内的链锁，定位锚安装在链锁的底部。

在一个实施例中，所述浮台上开设有对称的两个活动孔，连接板与尾摆机构之间焊接有连接轴，连接轴滑动在活动孔的内壁之间，且活动孔的两端处均嵌有第一接触传感器，在浮台的底部还开设有若干个与活动孔相连通的滤水孔。

在一个实施例中，所述浮台的外壁上设置有三组弹性部件，每组弹性部件均包括固定座和弧形的弹片，弹片与固定座之间焊接有弹簧，固定座通过螺丝固定在浮台的外壁上。

在一个实施例中，所述驱动机构包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，以及相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一齿轮与第二锥齿轮连接为一个整体，且第一齿轮和第二锥齿轮的中间键连接有转轴，第二齿轮的中间键连接有输出轴。

在一个实施例中，所述尾摆机构包括拨板、连接柄和推板，拨板的顶部处设置有套环，且拨板和推板的其中相对的两端均设置有斜面，套环转动设置在连接柄的一端上，连接柄的另一端与连接轴的一端焊接固定，推板的侧壁上设置有导块，导块滑动在拨板的内壁之间，且拨板内安装有沿其长度方向设置的螺杆，螺杆贯穿导块并与之通过螺纹传动设置。

在一个实施例中，所述固定器的中间开设有与第二活塞杆相适配的通孔，通孔的外部在固定器内分布设置有多个定位销，定位销的一侧在固定器的内壁上通过螺丝安装有电动推杆，并且定位销的一端上还嵌有第二接触传感器。

在一个实施例中，当所述推杆向外伸出至其最长距离时，第二侧板与弹片不接触，固定器内的定位销与第二活塞杆相接触，此时的固定管与第二侧板可同步转动调节。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、在本发明中，在浮台的两侧设置第二侧板，并在浮台的另外两侧分别设置第一侧板和尾摆机构，当第二侧板所连接的第二活塞杆与固定管之间处于相对滑动的状态时，第一侧板和第二侧板可以依靠弹性部件的作用起到抗外物冲击的效果，而当第二侧板所连接的第二活塞杆与固定管之间处于固定的状态时，两侧的第二侧板又可以单独的作为导向部件，利用来回的摆动辅助控制浮台的运动方向，使得该浮台可以向指定的位置进行移动。

2、在本发明中，通过设置包括第一齿轮、第二齿轮、第一锥齿轮和第二锥齿轮的驱动机构，以输出轴作为单一输出动力，在其转动的同时可以同步控制两侧的尾摆机构做弧形运动，同时，也可以带动两侧的第二侧板同步转动，使得尾摆机构在向前推进的时候，能够保证路线的方向性。

3、在本发明中，将尾摆机构上的拨板与环套之间、环套与连接柄之间以及推板与导块之间均设置成可以转动调节的方式连接，一来可以减少拨板在向外打开状态下向前侧方排水获得水的后侧方的反作用力即阻力的影响，二来可以利用拨板的可调性来矫正该装置的前进方向。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其他有益效果显而易见。

在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1的俯视示意图；

图3是图1的仰视示意图；

图4是本发明的驱动机构、第一侧板和第二侧板的连接俯视示意图；

图5是本发明的驱动机构示意图；

图6是本发明的固定器示意图；

图7是本发明的尾摆机构示意图；

图8为图7中拨板、连接柄以及套环之间的连接示意图。

图中：1、浮台；2、中控室；3、太阳能电板；4、电机舱；5、防护罩；51、底盘；6、链管；61、定位锚；7、第一侧板；71、第一活塞杆；8、第二侧板；81、第二活塞杆；9、固定套；91、推杆；10、固定管；11、第一锥齿轮；12、第二锥齿轮；121、第一齿轮；13、第二齿轮；14、连接板；141、连接轴；15、尾摆机构；151、拨板；152、连接柄；153、推板；154、螺杆；155、转动件；16、活动孔；17、固定座；18、弹片；19、固定器；20、定位销。

具体实施方式

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

实施例

请参阅图1-3，本发明提供技术方案：太阳能水质检测浮岛，包括浮台1、检测组件和外部调节部件，浮台1呈圆台状，在其上方通过螺丝安装有中控室2，中控室2的外壁上通过螺丝安装有4个12V/15W的太阳能电板3（阴雨天间歇工作可达7天以上），并且还安装有可开启的维修窗口，中控室2内组装有12VDC 60AH的锂电池和PLC控制器（图中未示出），且数据采集模块通过RS-485（Modbus/RTU协议）总线采集和处理各检测传感器测量得到的数据，并将数据无线传送到云端，同时根据用户需求可以在手机APP等多平台上获取传感器测量值，在中控室2的顶壁上还通过螺丝固定安装有警示灯，依照光线定时开启，用于基站定位，并且在中控室2的外圈还安插有防护栏，浮台1的底壁上通过螺丝安装有电机舱4，电机舱4的底壁中间焊接有链管6，链管6内设置有链锁，链锁可以通过电机舱4的收卷设备（未示出）进行收放，在链锁的底部上连接有固定浮台1位置的定位锚61，并且在电机舱4的底壁上还焊接有滤筒状的防护罩5，在防护罩5的内壁之间滑动有底盘51，底盘51上连接有升降电机，升降电机的电机端安装在电机舱4中（未示出），利用升降电机的输出效果来带动底盘51在水中上下运动，从而可以检测不同水深处水源的信息，在底盘51上分布有用于检测不同功能的检测传感器；

浮台1上开设有对称的两个活动孔16，活动孔16的两端上均嵌有与PLC控制器无线连接的第一接触传感器，数据经传输至PLC控制器后传出，外部调节部件包括第一侧板7、第二侧板8以及尾摆机构15，与活动孔16位置相对的一侧设置有弧形的第一侧板7，第一侧板7主要用于抗外物冲击的作用，而在浮台1的底壁上开设有环形分布的若干个滤水孔，滤水孔与活动孔16相通，第一侧板7的凹面侧壁上焊接有“T”型结构的第一活塞杆71，第一活塞杆71沿浮台1的内壁滑动设置，第一侧板7与浮台1之间设置有两个对称的弹性部件，弹性部件包括固定座17和弹片18，弹片18与固定座17之间焊接有弹簧，固定座17通过螺丝固定在浮台1的外壁上，在浮台1的另外两侧也均设置有弧形的第二侧板8，第二侧板8的凹面侧壁上焊接有“T”型结构的第二活塞杆81，第二活塞杆81的长度大于第一活塞杆71的长度，以保证第二活塞杆81的一端始终能够位于固定管10内，在与第二侧板8相对的浮台1的外壁上也设置有弹性部件，在第二活塞杆81无其他因素影响下，其与固定管10之间是处于相对滑动的状态，也就是说此状态下的第二侧板8与第一侧板7一样，当受到外力作用于浮台1时，其分别向弹性部件的一侧运动，在与弹性部件接触后抵消掉部分的外力作用，从而以降低浮台1受到的损坏力度。

在本实施例中，检测传感器包括但不限于：溶解氧传感器、浊度传感器、电导率传感器、pH传感器、ORP传感器、氨氮传感器、叶绿素传感器、蓝绿藻传感器、COD传感器、余氯传感器、温度传感器以及氯离子传感器，并且中控室2内设置有GPS定位系统，用于装置的移动定位。

工作原理：

浮台1到达指定位置后，通过抛出定位锚61，使得浮台1的位置保持稳定，当有外物撞向浮台1时，与浮台1外部的第一侧板7和第二侧板8接触，推动其向弹片18一侧运动，弹片18受挤压后对一侧的弹簧同步挤压，而第一活塞杆71和第二活塞杆81分别向浮台1内滑动，当弹簧的势能达到极大值时，对弹片18施加反向作用力（即推力），从而使得外力与反向的推力相互抵制，以减少浮台1实际受到的冲击力。

实施例

请参阅图4-8，在实施例1的基础上，我们还提出了以下的方案技术：

浮台1内设置有驱动机构，驱动机构包括竖直设置的第一锥齿轮11和水平设置的第二锥齿轮12，以及水平设置且相互啮合的第一齿轮121和第二齿轮13，第一锥齿轮11与第二锥齿轮12之间相互啮合，并且第一齿轮121与第二锥齿轮12之间通过螺丝固定连接为一个整体，第一齿轮121和第二锥齿轮12的中间键连接有转轴，转轴的底端转动设置在浮台1的内底壁中，第二齿轮13的中间键连接有输出轴，输出轴的下方在浮台1的内底壁上通过螺丝安装有旋转电机，且输出轴安装于旋转电机的输出端上（图中未示出，常规设置）；

第一锥齿轮11的中间贯穿有固定管10，且其之间焊接为一体，在固定管10的两端上均通过螺丝固定安装有固定器19，固定器19的中间开设有与第二活塞杆81相适配的通孔，通孔的外部在固定器19内分布设置有多个定位销20，定位销20的一侧在固定器19的内壁上通过螺丝安装有电动推杆，并且定位销20的一端上还嵌有与PLC控制器无线连接的第二接触传感器，数据经传输至PLC控制器后传出，可利用定位销20来对第二活塞杆81的状态进行夹紧固定，使得其能够与固定管10同步化；

在浮台1的外壁上固定嵌有两个固定套9，固定套9的内部内置有电机（未示出），推杆91为电机的输出部件（两者的组合即为推杆电机），且其实现的是往复直线输出，并且该电机每次启动后，会在推杆91达到最远距离或完全复位时停止，当推杆91达到最远距离时，会触发固定器19对第二活塞杆81的夹紧固定，当推杆91完全复位时，推杆91与第二侧板8之间不接触，且推杆91完全位于固定套9内；

在浮台1的一侧还设置有尾摆机构15，尾摆机构15包括拨板151、连接柄152和推板153，拨板151的顶部处设置有套环，且套环内置有旋转马达，旋转马达的输出轴端部与拨板151的顶端连接设置，并且拨板151和推板153的其中相对的两端均设置有斜面，以减少水对其的阻力效果，套环转动设置在连接柄152的一端上，连接柄152的内壁之间设置有与套环连接为一体的转动件155，转动件155呈“Y”型结构设置，且在转动件155的一侧还连接有驱动其旋转的马达，马达嵌于连接柄152的内壁上，实现以转动件155的旋转来带动套环与拨板151的同步旋转效果，连接柄152的另一端与连接轴141的一端焊接固定，连接轴141的另一端上焊接有连接板14，两个连接板14通过螺丝分别固定在第一齿轮121和第二齿轮13的底壁上，且两个连接板14对称安装，推板153的侧壁上设置有导块，推板153与导块之间可转动调节，通过导块内置的电机实现（图中未示出），拨板151上开设有滑槽，滑槽的底部呈网孔结构设置以便将流入滑槽内的水排出，导块滑动在滑槽的内壁之间，滑槽位于水面上方，且拨板151内安装有沿其长度方向设置的螺杆154，螺杆154的一端上也安装有电机（图中未示出），螺杆154贯穿导块并与之通过螺纹传动设置。

工作原理：

输出轴在PLC控制器的无线控制下随旋转电机启动，并带动第二齿轮13转动，同时，第一齿轮121随着第二齿轮13的转动而同步转动，且第一齿轮121和第二齿轮13的转动方向相反，由于第二锥齿轮12与第一齿轮121为一个整体，从而第二锥齿轮12也随着同步转动，继而驱使第一锥齿轮11带动固定管10同步旋转，而在此之前，PLC控制器先无线控制推杆91伸至最远距离，此时的第二侧板8被顶至该处，同时，在达到最远距离后，PLC控制器同步控制固定器19内的定位销20向中间一侧移动，至第二接触传感器被触发后停止，此时的第二活塞杆81即被紧紧夹持在固定器19的中间，相当于与固定管10连接为一体，随后，在第一锥齿轮11转动后，同步带动固定管10、第二活塞杆81以及第二侧板8转动，此时的第二侧板8就相当于船桨在浮台1的两侧拍打，而浮台1后方的拨板151不断向外撑开后再靠拢中间，当触发第一接触传感器接触时，PLC控制器会控制改变输出轴的旋转方向，以使得拨板151往复地摆动，具体过程如下：

当两侧的拨板151由外向中间一侧转动时，PLC控制器通过控制转动件155一侧的电机启动，控制拨板151由水平向外的位置转动至与连接柄152的长度所在直线方向垂直的状态，从而配合推板153的向后排水动作，使得装置获得向前运动的动力，反之，当两侧的拨板151由中间向外侧转动时，其由垂直状态转动90°至水平向外的状态，使得此时的拨板151脱离水面，减少拨板151以原状态向外打开时向前侧方排水获得水的后侧方的反作用力即阻力的影响，从而使得装置能够始终获得合力向前进方向的动力；

同时，在拨板151向中间一侧转动90°后（即其垂直与水面接触），PLC控制器立即控制螺杆154随其一侧的电机旋转，使得推板153向图7的后方移动，推板153到达设定位置后立即通过导块内的电机转动至水平方向（即回程复位过程中推板153的长度方向是与拨板151的长度方向平行的）并向反方向移动复位（只需设定好电机顺时针输出和逆时针输出的时间，即可控制推板153在达到指定位置后返回复位），在移动复位过程中，推板153的斜面部分与水面接触，减少了与水面之间的接触面积，从而降低水对推板153产生的阻力，复位后，导块内的电机则再次启动将推板153转动至与拨板151的长度方向相垂直的位置上，令该装置在尾摆机构15不断工作的过程中随之向前移动，重复循环多次，直至浮台1达到目的地后停止即可。

在本实施例中，当发现装置的前进方向因外力（风、水流等）因素发生偏移时，进行适当的调整，使其保持向终点方向前进，具体过程如下：

在拨板151处于垂直并与水面接触的状态下，由PLC控制器启动环套内的旋转马达，使其带动拨板151转动调节，使得该装置的前进方向矫正至正确的方位，然后，复位拨板151并停止，然后继续上述前进驱动的过程即可。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的含义。

以上对本申请实施例所提供的太阳能水质检测浮岛进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请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申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (6)

1.太阳能水质检测浮岛，其特征在于，包括：

浮台（1），所述浮台（1）的上方设置有中控室（2），中控室（2）的外部设置有多个太阳能电板（3），且其底部设置有电机舱（4）；

检测组件，其包括防护罩（5）和底盘（51），防护罩（5）安装在电机舱（4）的底部，底盘（51）上分布有若干个不同功能的检测传感器，且底盘（51）沿竖直方向升降调节设置；

外部调节部件，其包括第一侧板（7）、第二侧板（8）以及尾摆机构（15），第一侧板（7）弹性设置于浮台（1）的一侧，第二侧板（8）设置有两个且其相对分布于浮台（1）的两侧，第一侧板（7）的凹面侧壁上焊接有“T”型结构的第一活塞杆（71），第一活塞杆（71）沿浮台（1）的内壁滑动设置，第二侧板（8）弹性设置于浮台（1）的外部但不局限于弹性运动，第二侧板（8）的一侧连接有第二活塞杆（81），浮台（1）上与第二侧板（8）相对的位置处均设置有固定套（9），固定套（9）内设置有与第二侧板（8）相接触的推杆（91），第二活塞杆（81）贯穿固定套（9）设置；

浮台（1）内设置有水平的固定管（10），固定管（10）上及其下方设置有驱动机构，且固定管（10）的两端上均安装有固定器（19），驱动机构的底部对称设置有两个连接板（14），连接板（14）的一侧在浮台（1）外部连接有尾摆机构（15）；

所述浮台（1）的外壁上设置有三组弹性部件，每组弹性部件均包括固定座（17）和弧形的弹片（18），弹片（18）与固定座（17）之间焊接有弹簧，固定座（17）通过螺丝固定在浮台（1）的外壁上；

当所述推杆（91）向外伸出至其最长距离时，第二侧板（8）与弹片（18）不接触，固定器（19）内的定位销（20）与第二活塞杆（81）相接触，此时的固定管（10）与第二侧板（8）可同步转动调节。

2.根据权利要求1所述的太阳能水质检测浮岛，其特征在于，所述浮台（1）的下方还设置有定位机构，定位机构包括链管（6）和定位锚（61），链管（6）安装在电机舱（4）的底部，且其内部设置有可以收卷于电机舱（4）内的链锁，定位锚（61）安装在链锁的底部。

3.根据权利要求2所述的太阳能水质检测浮岛，其特征在于，所述浮台（1）上开设有对称的两个活动孔（16），连接板（14）与尾摆机构（15）之间焊接有连接轴（141），连接轴（141）滑动在活动孔（16）的内壁之间，且活动孔（16）的两端处均嵌有第一接触传感器，在浮台（1）的底部还开设有若干个与活动孔（16）相连通的滤水孔。

4.根据权利要求3所述的太阳能水质检测浮岛，其特征在于，所述驱动机构包括相互啮合的第一齿轮（121）和第二齿轮（13），以及相互啮合的第一锥齿轮（11）和第二锥齿轮（12），第一齿轮（121）与第二锥齿轮（12）连接为一个整体，且第一齿轮（121）和第二锥齿轮（12）的中间键连接有转轴，第二齿轮（13）的中间键连接有输出轴。

5.根据权利要求4所述的太阳能水质检测浮岛，其特征在于，所述尾摆机构（15）包括拨板（151）、连接柄（152）和推板（153），拨板（151）的顶部处设置有套环，且拨板（151）和推板（153）的其中相对的两端均设置有斜面，套环转动设置在连接柄（152）的一端上，连接柄（152）的另一端与连接轴（141）的一端焊接固定，推板（153）的侧壁上设置有导块，导块滑动在拨板（151）的内壁之间，且拨板（151）内安装有沿其长度方向设置的螺杆（154），螺杆（154）贯穿导块并与之通过螺纹传动设置。

6.根据权利要求5所述的太阳能水质检测浮岛，其特征在于，所述固定器（19）的中间开设有与第二活塞杆（81）相适配的通孔，通孔的外部在固定器（19）内分布设置有多个定位销（20），定位销（20）的一侧在固定器（19）的内壁上通过螺丝安装有电动推杆，并且定位销（20）的一端上还嵌有第二接触传感器。

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