CN203100734U

CN203100734U - 海洋生态浮标远程监测系统

Info

Publication number: CN203100734U
Application number: CN 201320023486
Authority: CN
Inventors: 韩志国; 王阳阳; 顾群
Original assignee: SHANGHAI ZEALQUEST SCIENTIFIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Zealquest Scientific Technology Co ltd
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2023-01-16

Abstract

本实用新型提供一种海洋生态浮标远程监测系统，包括海洋生态浮标、太阳能供电系统、传感器系统和数据采集传输系统；其中，太阳能供电系统、传感器系统和数据采集传输系统集成在海洋生态浮标上。本实用新型通过将各种水质、气象传感器集成在浮标上，通过太阳能供电，并且无线传输数据到岸上基站，及时、准确、全面的传递监测信息，做到自动、长期、连续的监测海洋生态环境要素的变化。

Description

海洋生态浮标远程监测系统

技术领域

本实用新型涉及海洋环境监测技术领域，具体来说，本实用新型涉及一种海洋生态浮标远程监测系统。

背景技术

经济发展和人类活动对近岸海域的影响越来越大，海洋污染日趋严重。常规海洋监测主要是通过现场取样和在实验室内进行化学分析的方法监测各种有害物质，大部分的海洋环境监测资料仍然依靠海洋监测站周期性采集海洋要素数据的方式获取。但是面对海洋污染现状的复杂性，为了能更好的保护海洋环境，我们必须对海洋水质污染的重要参数如温度、pH、溶解氧、盐度、浊度及营养盐浓度等进行现场综合的自动、长期、连续的监测，才能研究它们之间的函数关系，探索海水的细微结构及海洋污染程度。

最理想的连续监测装置就是监测浮标。各种水质、气象传感器集成在浮标上，通过太阳能供电，并且无线传输数据到岸上基站。监测浮标的核心控制模块是电子舱，相关数据采集装置、路由器、供电装置等安装在电子舱中，为传感器供电、控制传感器工作、获取测量信号数据并且传输到岸上基站，可以说电子舱就是监测浮标的心脏。

20世纪末，美国、挪威、俄罗斯等国家已发展了水质污染监测浮标来监测港口、海湾及河流入海口等区域的污染状况。如美国的EB52型浮标、挪威的TOB IS浮标、俄罗斯ACK-300浮标都进行了水质要素方面的改进，水文气象浮标上也加装了水质监测传感器。ARGO计划(Array for Real-time Geotropic Oceanography)俗称“ARGO全球海洋观测网”，是全球海洋观测业务系统中的一个针对深海区温盐结构观测的子计划。其浮标配有多个传感器，可在上浮过程中进行剖面测量，每隔10～14天通过定位与数据传输卫星系统自动将测量数据传输到地面接收站。但其局限性在于难以获取大范围海洋表层和浅层长期变化的环境观测数据，且一般只能携带低成本的传感器，很多原位检测技术的应用都受到限制。

专利公告号为CN 20149507 U的实用新型专利《一种海洋要素全剖面监测装置》，主要解决了现有浮标存在传感器难以固定造成的近海海底出现测量盲区的问题，但仅仅是从测量海区的水层范围对已有浮标进行了改善，并未涉及水质环境要素的全面性及数据通讯的即时性；专利公告号为201555854U的实用新型专利《一种海洋浮标传感监测网》，在浮标之间采用了无线射频通信的方式，通过浮标传感器节点之间的无线多跳数据转发，极大的延长了通信距离，提高通信速率，但其浮标所能容纳的传感器数量及种类相对较少，仅限于海洋物理参数的测量，仍未解决水质要素的实时监测。

因此，改进现有的监测方法，将各种水质、气象传感器集成在浮标上，通过太阳能供电，并且无线传输数据到岸上基站，及时、准确、全面的传递监测信息，是当前亟待解决的主要问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种海洋生态浮标远程监测系统，能够自动、长期、连续的监测海洋生态环境要素的变化。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种海洋生态浮标远程监测系统，包括海洋生态浮标、太阳能供电系统、传感器系统和数据采集传输系统；

其中，所述太阳能供电系统、所述传感器系统和所述数据采集传输系统集成在所述海洋生态浮标上。

可选地，所述太阳能供电系统包括：

太阳能板，采集太阳能并将其转化为电能；

蓄电池组，存储所述电能；以及

太阳能电池控制器，分别与所述太阳能板和所述蓄电池组相连接，将所述太阳能板转化的电能存储到所述蓄电池组上，或将所述蓄电池组输出的电力稳压后向所述传感器系统和/或所述数据采集传输系统输送供电。

可选地，所述传感器系统包括气象传感器子系统、GPS系统和水质传感器子系统，分别与所述数据采集传输系统相连接。

可选地，所述气象传感器子系统包括超声风速风向传感器、温湿度传感器和气压传感器。

可选地，所述水质传感器子系统包括温度传感器、pH传感器、电导率传感器、溶解氧传感器、浊度传感器、叶绿素传感器、氨氮测量仪、硝酸盐测量仪、磷酸盐测量仪和硅酸盐测量仪。

可选地，所述数据采集传输系统包括：

数据采集器，分别与所述太阳能电池控制器和所述传感器系统相连接，采集所述传感器系统中各个传感器或者测量仪的数据信号形成监测数据；

数据采集扩展端口，分别与所述数据采集器和所述传感器系统相连接；

无线通讯模块，分别与所述数据采集器和所述太阳能电池控制器相连接，通过天线将所述监测数据经由一无线通讯网络发送到岸上客户端。

可选地，所述海洋生态浮标包括防护圈、航标灯、支架、浮体、电子舱、传感器筒和尾管；

其中，在所述防护圈上装有所述超声风速风向传感器、所述GPS系统和所述天线；在所述支架上装有所述航标灯、所述太阳能板和一隔板；在所述隔板上装有一百叶箱，其内放置有所述温湿度传感器和所述气压传感器；在所述浮体上部装有所述电子舱，其内放置有所述太阳能电池控制器、所述蓄电池组、所述数据采集器、所述数据采集扩展端口和所述无线通讯模块；在所述浮体上还装有多个所述传感器筒，其内放置有所述水质传感器子系统的各种传感器或者测量仪。

可选地，所述电子舱是整体可拆卸的。

可选地，在所述浮体上端还装有浮体吊耳，下端装有锚链吊耳。

可选地，所述尾管连接在所述浮体下端，所述尾管的下端设置有平衡压重。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型除了能够测量常规气象指标(风速、风向、温度、湿度和气压等)、常规水质指标(温度、pH、电导率、溶解氧、浊度和叶绿素等)外，还可以测量氨氮、硝酸盐、磷酸盐和硅酸盐等营养盐指标，能够更科学的判断水体的富营养化水平。

本实用新型采用无线通讯和太阳能供电的工作方式，可以在野外无人值守的情况下长期、连续、在线监测海洋环境变化，不需要监测人员到现场去采样分析，可以每天多次进行监测，避免了由于人力监测频次不够而导致的漏报现象发生，并且整个监测过程不受人工干扰，避免了由监测人员手工测量引起的误差。

本实用新型电子舱体为不锈钢材质，密封设计，可以非常方便的整体从浮标上拆卸下来进行维护。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为本实用新型一个实施例的海洋生态浮标远程监测系统的模块结构图；

图2为本实用新型一个实施例的海洋生态浮标远程监测系统的立体结构图；

图3为图2所示实施例的海洋生态浮标远程监测系统的上部侧视结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。

本实用新型的海洋生态浮标远程监测系统包括海洋生态浮标、太阳能供电系统、传感器系统和数据采集传输系统。其中，太阳能供电系统、传感器系统和数据采集传输系统集成在海洋生态浮标上。

图1为本实用新型一个实施例的海洋生态浮标远程监测系统的模块结构图，其仅示出了太阳能供电系统100、传感器系统200和数据采集传输系统300及其内部模块组成，未示出作为集成载体的海洋生态浮标。如图1所示，太阳能供电系统100为整套海洋生态浮标远程监测系统的正常运转提供电力，传感器系统200用于测量各种水质和气象要素，而数据采集传输系统300用于采集传感器数据并通过无线通讯网络传输到岸上客户端。

在本实施例中，太阳能供电系统100包括：太阳能板101、太阳能电池控制器102和蓄电池组103。其中，太阳能板101采集太阳能并将其转化为电能；蓄电池组103存储电能；太阳能电池控制器102则分别与太阳能板101和蓄电池组103相连接，通过其将太阳能板101转化的电能存储到蓄电池组103上，或者将蓄电池组103输出的电力稳压后向航标灯2、传感器系统200和/或数据采集传输系统300输送供电。

传感器系统200包括气象传感器子系统210、GPS系统8和水质传感器子系统220，分别与数据采集传输系统300相连接。其中，气象传感器子系统210包括超声风速风向传感器211、温湿度传感器212和气压传感器213。水质传感器子系统220包括温度传感器221、pH传感器222、电导率传感器223、溶解氧传感器224、浊度传感器225、叶绿素传感器226、氨氮测量仪227、硝酸盐测量仪228、磷酸盐测量仪229和硅酸盐测量仪230。

数据采集传输系统300主要包括：数据采集器301、数据采集扩展端口302和无线通讯模块303。其中，数据采集器301分别与太阳能电池控制器102和传感器系统200相连接，采集传感器系统200中各个传感器或者测量仪的数据信号形成监测数据。数据采集扩展端口302分别与数据采集器301和传感器系统200相连接。无线通讯模块303分别与数据采集器301和太阳能电池控制器102相连接，通过天线304将监测数据经由一无线通讯网络发送到岸上客户端(未示出)。本实施例中的数据采集扩展端口302用于扩展数据采集器301的信号通道，数据采集器301可以接入模拟信号和数字信号。

图2为本实用新型一个实施例的海洋生态浮标远程监测系统的立体结构图；图3为图2所示实施例的海洋生态浮标远程监测系统的上部侧视结构图。需要注意的是，这些附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。另外，本实施例还沿用了前述实施例的一些元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且选择性地省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照前述实施例，本实施例不再重复赘述。

请结合图2和图3来理解，该海洋生态浮标主要包括防护圈1、航标灯2、支架3、浮体4、电子舱5、传感器筒6和尾管7。其中，在防护圈1上装有超声风速风向传感器211、GPS系统8和天线304。在支架3上装有航标灯2、太阳能板101和一隔板9。在隔板9上装有一百叶箱10，其内放置有温湿度传感器212和气压传感器213。在浮体4上部装有电子舱5，其内放置有太阳能电池控制器102、蓄电池组103、数据采集器301、数据采集扩展端口302和无线通讯模块303。在浮体4上还装有多个传感器筒6(优选两个)，其内放置有水质传感器子系统220的各种传感器或者测量仪。

在本实施例中，电子舱5的舱体可以为不锈钢材质，密封设计；另外其可以为整体可拆卸的(dismountable)，从而能非常方便的整体从浮标上拆卸下来进行维护。

在浮体4上端还装有浮体吊耳11，下端装有锚链吊耳12，以方便安装。另外，尾管7连接在浮体4下端，尾管7的下端设置有平衡压重13，用以增加浮标的平衡力。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims

1.一种海洋生态浮标远程监测系统，其特征在于，包括海洋生态浮标、太阳能供电系统(100)、传感器系统(200)和数据采集传输系统(300)；

其中，所述太阳能供电系统(100)、所述传感器系统(200)和所述数据采集传输系统(300)集成在所述海洋生态浮标上。

2.根据权利要求1所述的海洋生态浮标远程监测系统，其特征在于，所述太阳能供电系统(100)包括：

太阳能板(101)，采集太阳能并将其转化为电能；

蓄电池组(103)，存储所述电能；以及

太阳能电池控制器(102)，分别与所述太阳能板(101)和所述蓄电池组(103)相连接，将所述太阳能板(101)转化的电能存储到所述蓄电池组(103)上，或将所述蓄电池组(103)输出的电力稳压后向所述传感器系统(200)和/或所述数据采集传输系统(300)输送供电。

3.根据权利要求2所述的海洋生态浮标远程监测系统，其特征在于，所述传感器系统(200)包括气象传感器子系统(210)、GPS系统(8)和水质传感器子系统(220)，分别与所述数据采集传输系统(300)相连接。

4.根据权利要求3所述的海洋生态浮标远程监测系统，其特征在于，所述气象传感器子系统(210)包括超声风速风向传感器(211)、温湿度传感器(212)和气压传感器(213)。

5.根据权利要求3所述的海洋生态浮标远程监测系统，其特征在于，所述水质传感器子系统(220)包括温度传感器(221)、pH传感器(222)、电导率传感器(223)、溶解氧传感器(224)、浊度传感器(225)、叶绿素传感器(226)、氨氮测量仪(227)、硝酸盐测量仪(228)、磷酸盐测量仪(229)和硅酸盐测量仪(230)。

6.根据权利要求3所述的海洋生态浮标远程监测系统，其特征在于，所述数据采集传输系统(300)包括：

数据采集器(301)，分别与所述太阳能电池控制器(102)和所述传感器系统(200)相连接，采集所述传感器系统(200)中各个传感器或者测量仪的数据信号形成监测数据；

数据采集扩展端口(302)，分别与所述数据采集器(301)和所述传感器系统(200)相连接；

无线通讯模块(303)，分别与所述数据采集器(301)和所述太阳能电池控制器(102)相连接，通过天线(304)将所述监测数据经由一无线通讯网络发送到岸上客户端。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的海洋生态浮标远程监测系统，其特征在于，所述海洋生态浮标包括防护圈(1)、航标灯(2)、支架(3)、浮体(4)、电子舱(5)、传感器筒(6)和尾管(7)；

其中，在所述防护圈(1)上装有所述超声风速风向传感器(211)、所述GPS系统(8)和所述天线(304)；在所述支架(3)上装有所述航标灯(2)、所述太阳能板(101)和一隔板(9)；在所述隔板(9)上装有一百叶箱(10)，其内放置有所述温湿度传感器(212)和所述气压传感器(213)；在所述浮体(4)上部装有所述电子舱(5)，其内放置有所述太阳能电池控制器(102)、所述蓄电池组(103)、所述数据采集器(301)、所述数据采集扩展端口(302)和所述无线通讯模块(303)；在所述浮体(4)上还装有多个所述传感器筒(6)，其内放置有所述水质传感器子系统(220)的各种传感器或者测量仪。

8.根据权利要求7所述的海洋生态浮标远程监测系统，其特征在于，所述电子舱(5)是整体可拆卸的。

9.根据权利要求7所述的海洋生态浮标远程监测系统，其特征在于，在所述浮体(4)上端还装有浮体吊耳(11)，下端装有锚链吊耳(12)。

10.根据权利要求7所述的海洋生态浮标远程监测系统，其特征在于，所述尾管(7)连接在所述浮体(4)下端，所述尾管(7)的下端设置有平衡压重(13)。