CN203601529U - 一种利用太阳能的海水水质监测浮标装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属涉及一种利用太阳能的海水水质监测浮标装置。以太阳能为能源，壳体本身采用航标级高强塑料，内外舱上下方设计有吊钩，传感器引线接入口支持传感器更换和升级。因此，本实用新型不仅具有可高效利用太阳能、小巧灵活、部署方便和扩展性强的优点，而且也具有加工改装容易、性价比高和耐碰撞的特点。模块化设计，一体化成型。整体设计在保证高强度的基础上强调各部分的易用性，内置上下部吊钩、上下部支架使部署快速方便。创新使用可调式太阳能电池阵列设计，可以适应中国各地大部分纬度的近远岸海水监测项目。

Description

一种利用太阳能的海水水质监测浮标装置

技术领域

本实用新型属于海水水质自动监测浮标技术领域，涉及一种利用太阳能的海水水质监测浮标装置。

背景技术

海水水质监测仪器是现今遏制海水环境恶化现状和加大维护修复力度必需的工具。水文气象水质浮标是综合浮标,它的设计主要取决于观测海区的海洋环境条件和对观测要素的要求。一般来说,大型综合浮标能够测量的水文气象水质项目多,但投资大、研制和生产周期长、技术复杂、维护困难。海洋浮标今后的发展趋势是小型化、多功能。除非在海况特别恶劣的海区,一般不再建造大型浮标。另一方面,在获取相关的水文气象资料已经不再困难的今天,发展小型的污染监测专用浮标不但可取,而且对加快我国海洋环境污染监测网建设有现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：开发一种可以高效利用太阳能、具有较强开放性和扩展性的浮标壳体，本身具有较强经济性和易用性，可以应用于在近远海区域进行布设。

本发明的技术方案如下：

一种利用太阳能的海水水质监测浮标装置，主要由太阳能模块（2）、顶盖（3）、外舱（4）、内舱（5）、传感器引线接入口（10）和支撑架（9）六部分组成，以内部竖向支撑架（21）和外部横向支撑架（19）为框架，内外支撑架十字交接；竖向支撑架主要由4根贯穿浮标上下的钢管构成，钢管有两折弯处，形成头部、中部和下部，并在头部(17)和尾部(18)焊接融合；竖向支撑架上方头部设置有吊钩(7)和支架（8），颈部设置圆锥体型支架（12），连接中部是圆柱体型支架（13），下部是托盘支架（14），尾部是下部吊钩（6）；竖向支撑架颈部和中部外部设置包装层，构成内舱；横向支撑架（19）成十字型焊接与颈部连接，中部和下部与竖向支撑架（21）交叉处焊接为中部与颈部交接处（15）和中部与下部交接处（16），支架末端与钢管（22）焊接在一起，外部设置包装层，构成外舱；浮标顶盖位于内外舱之上，内壁紧靠上部吊钩与上部支架（8），向下在四角（24）与外舱顶面（25）相接，向上竖有钢制天线（1），顶盖四个面通过固定滑轮（23）与太阳能模块相连；内舱底面（27）镶嵌有传感器引线接入口（10），接入口四周有传感器引线接入口保护套（11）。

本发明新型特性在于以太阳能为能源，壳体本身采用航标级高强塑料，内外舱上下方设计有吊钩，传感器引线接入口支持传感器更换和升级。因此，本实用新型不仅具有可高效利用太阳能、小巧灵活、部署方便和扩展性强的优点，而且也具有加工改装容易、性价比高和耐碰撞的特点。

本发明与现有技术相比所具有的优点：

1.模块化设计，一体化成型。整体设计在保证高强度的基础上强调各部分的易用性，内置上下部吊钩、上下部支架使部署快速方便。

2.创新使用可调式太阳能电池阵列设计，可以适应中国各地大部分纬度的近远岸海水监测项目。

3.使用模块化可替换的传感器接入口，可以适应从温度、电导率等简单参数到COD等复杂参数的多种参数监测要求，方便了传感器的拆卸洗涤，极大地提高了仪器的附加值、扩展性和经济性，具有极大的推广意义。

附图说明

图1壳体整体结构正视图；

图2浮体俯视图；

图3浮体断面剖视图；

图4壳体仰视图；

图5传感器主视图；

其中：

1-天线、2-太阳能模块、3-顶盖、4-外舱、5-内舱、6-下部吊钩、7-上部吊钩、8-上部支架、9-支撑架、10-传感器引线接入口、11-传感器引线接入口保护套、12-圆锥体型支架、13-圆柱体型支架、14-托盘支架、15-钢管折上部弯处/中部与颈部交接处、16-钢管下部折弯处/中部与下部交接处、17-竖向支撑架头部焊接处、18-竖向支撑架尾部焊接处、19-外部横向支撑架、20-内部竖向支撑架尾部、21-内部竖向支撑架、22-外部竖向支撑架、23-固定滑轮、24-顶盖与外舱的法兰连接处、25-外舱顶面、26-外舱底面、27-内舱底面。

具体实施方式

下面结合具体实施方案方式详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，并且通过以下实施例，本领域的技术人员即可以实现本发明权利要求的全部内容。

如图1～5所示：以内部竖向支撑架（21）和外部横向支撑架（19）为核心，内外支撑架十字交接。竖向支撑架主要由4根贯穿浮标上下的钢管构成，钢管有两折弯处，并在头部(17)和尾部(18)焊接融合。竖向支撑架头部是上部吊钩(7)和上部支架（8），颈部是圆锥体型支架（12），中部是圆柱体型支架（13），下部是托盘支架（14），尾部（20）下面连接下部吊钩（6）。竖向支撑架颈部和中部外部由航标级高强塑料密封包装，构成内舱（5）。横向支撑架（19）主要成十字型穿越竖向支撑架颈部，中部与颈部交接处（15）和中部与下部交接处（16），支架末端借助4根钢管（22）焊接在一起，外部同样由航标级高强塑料密封包装，加上底面（26），构成外舱（4）。浮标顶盖位于内外舱之上，主要呈四棱锥形状，内壁紧靠上部吊钩与上部支架（8），向下在四角（24）用小型法兰与外舱顶面相接（25），向上竖有钢制天线（1），顶盖（3）四个面通过固定滑轮（23）与太阳能模块（2）相连。内舱底面（27）镶嵌有传感器引线接入口（10），接入口四周有传感器引线接入口保护套（11）。

下面根据附图将各个部件详细说明：

1.太阳能模块,如图2所示。

所述浮标外壳的太阳能电池模块为四块3W多晶太阳能电池板串并联而成，表面采用铝框玻璃磨砂设计和高效透明钢化玻璃和防腐蚀EVA，机械刮擦造成龟裂不影响太阳能板正常工作。单个太阳能板尺寸为：200*185*18mm。相对的两个电池串联，再与相邻的两个电池并联。本太阳能模块的太阳能板电池阵列倾角为30°～80°，可以通过调节顶盖上的太阳能阵列转轴结构进行倾角调整。

2.浮标顶盖，如图3所示。

浮标顶盖位于内外舱之上，主要呈四棱锥形状，内壁紧靠上部吊钩与颈部支架，向下在四角用小型法兰与外舱相接，向上竖有钢制天线，如图部件1，用以加强信号强度。顶盖采用一体化成型以保证其薄厚度和高强度。在内部看，每个面上的电池板通过防腐蚀螺栓和顶盖相接，旁边留有小孔便于走线，边缘套上保护套后加附保护膜，以保护内部环境在海水环境下不受腐蚀影响正常供电。

顶盖在正常海水监测模式下呈闭合状，保证电源和天线信号，当浮标进行非常规的监测任务或者监测任务完成后，顶盖被打开仍可以保证整体强度没有过大的损失。

3.外舱，如图1、图3的部件4所示。

外舱主要依靠横向支撑架以及外部竖向支撑架，整个外舱的外壳是由航标级高强塑料制成，四角进行圆滑处理以减少摩擦，并醒目涂装，以示航行警告。航标级高强塑料在保证强度的基础上最大程度地降低了自重，并且避免了金属外壳对信号传输的屏蔽作用。外舱起到了外保护、增强平衡和增大浮力的作用，避免了碰撞对内舱的直接作用，使得浮标不易侧翻，并且通过增加体积重量比来提高浮力大小，与钢质支撑架起到很好的互补作用。

4.内舱，如图3部件5所示。

内舱是蓄电池、监测仪器以及电子电路存放的场所，主要依靠内部竖向支撑架和横向支撑架的中间部分，同样使用航标级高强塑料封装。其外形由颈部和中部支撑架决定，主要是扁平的四棱椎加上四棱柱。

5.传感器引线接入口，如图5所示。

整个接入口主要由中部的圆槽，如图部件11所示、中间可插入的传感器口，如图部件10所示。圆槽与内舱一体，必要时可加装传感器探头吹扫装置以获得更长的传感器使用寿命和更好的使用精度。插入口深入内舱内部，与中心电板和数据模块相接。借口处用高弹性橡胶封装，阻止水分渗入。进入和拔出都由扳口开关控制，保证足够的机械强度抵住传感器柱筒不让其在大浪中滑落。

接入口使用传感器模块化的设计思想，使用中可以根据海况、需要测定的参数数量和经济情况选配传感器，支持多个传感器同时工作使用，并可以在很短时间内进行传感器更换和参数设定并投入参数监测。现今使用的传感器很多都是钢制圆管设计，一方面仪器内置是可靠性大大提高，另外一方面是其更换更加方便，浮标能够在设计寿命中发挥最大使用限度。本设计正是基于传感器发展的这一趋势。

6.支撑架，如图部件9所示。

浮标整体支撑架主要由上部支架、上部吊钩、颈部支架、中下部支架、下部吊钩和横向支架组成，材质为抗压钢。本部分是所述海水水质监测浮标的主要强度来源。竖向钢管结构源自顶部吊钩闯过外舱沿着内舱延伸到下部吊钩，整个是一体成型的。再加上横向的支撑钢管，使浮标架构更为完整，通过立体十字交叉焊接，使得结构连贯并且各方向抗压性更强。支撑架的上部吊钩框架主要为四棱锥设计，以和顶盖可以无缝隙地框接。下部吊钩由内舱延伸出的四根主钢管末端连接，可以向下加装锚链，以固定浮标位置和绑定深入海水的传感器。

在天津滨海地区进行近岸海水水质监测任务：

近岸海水水质由于人类渔业活动频繁，污染较为严重。船只穿行密集，所有浮标被误撞飘离指定海域的可能性较大。因此可以使用船锚拴住下部吊钩的模式进行近似固定的监测作业。天津的经度数117.1°，纬度为39.1°，最佳的太阳能板倾角是随着月份的变化而改变的。我们综合了各月份的太阳能板的最佳倾角，发现全年最佳的平均倾角是45°，也就是在45°的固定倾角下，电板所受的太阳能辐射最大。因此调整浮标太阳能倾角使其达到与水平面成135°，倾角调整效果图如图3部件2所示。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种利用太阳能的海水水质监测浮标装置，主要由太阳能模块（2）、顶盖（3）、外舱（4）、内舱（5）、传感器引线接入口（10）和支撑架（9）组成，其特征是：以内部竖向支撑架（21）和外部横向支撑架（19）为框架，内外支撑架十字交接；竖向支撑架主要由4根贯穿浮标上下的钢管构成，钢管有两折弯处，形成头部、中部和下部，并在头部(17)和尾部(18)焊接融合；竖向支撑架上方头部设置有吊钩(7)和支架（8），颈部设置圆锥体型支架（12），连接中部是圆柱体型支架（13），下部是托盘支架（14），尾部是下部吊钩（6）；竖向支撑架颈部和中部外部设置包装层，构成内舱，内舱是外舱将其包裹的舱体空间，里面主要盛装分析仪器设备电路元件，横向支撑架（19）成十字型焊接与颈部连接，中部和下部与竖向支撑架（21）交叉处焊接为中部与颈部交接处（15）和中部与下部交接处（16），支架末端与钢管（22）焊接在一起，外部设置包装层，构成外舱，外舱是浮标装置结构的外部主体，起着与外界水体接触的作用，浮标顶盖位于内外舱之上，内壁紧靠上部吊钩与上部支架（8），向下在四角（24）与外舱顶面（25）相接，向上竖有钢制天线（1），顶盖四个面通过固定滑轮（23）与太阳能模块相连；内舱底面（27）镶嵌有传感器引线接入口（10），接入口四周有传感器引线接入口保护套（11）。 

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