CN203623921U - 一种用于内河湖泊水质检测的小型漂流式浮标 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于内河湖泊水质检测的小型漂流式浮标，包括上盖，舱体外壳，内部电路板，水质传感器，所述舱体外壳下部安装有所述水质传感器，所述水质传感器的探头露出在所述舱体外壳外；所述上盖和舱体外壳构成防水的密封空间，所述上盖内安装有内部电路板，所述内部电路板分别与水质传感器和天线相连；所述小型漂流式浮标在自由状态下漂浮在水面上并且保持上盖向上，水质传感器的探头浸没在水中的状态。本实用新型可通过在河流中顺流漂浮的过程中自动采集水质数据，可节省数据采集过程中的人力成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及水质监测领域，特别是涉及一种用于内河湖泊水质检测的小型漂流式浮标。
背景技术
内河湖泊的水质监测是水域监管的重要内容，目前内河水质监测主要方式是通过设置观测点站进行定点测量或者利用测量船定期测量，这种测量方法投入较大，需要有专门的人员进行测量，特别是比较偏远的内河水域，由于成本原因，监管不是很到位。
对于大面积水域例如湖面或者海面，一般采用锚系浮标进行连续观测，目前市上所售水质检测浮标一般为大型浮标，如YSI公司的EMM700型浮标，特点直径为122公分，水中浮力318公斤。其他各公司的浮标情况也大抵如此，直径一般为1～3米，这类浮标测量数据种类多，价格不菲，一般价格在几万至上百万不等，采用锚系的方式固定在某一区域，用于大型水域的水质水文监测。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于内河湖泊水质检测的小型漂流式浮标，用于浮标放入河流后可以在漂流的过程中根据设置的时间间隔自动采集水质数据，并将采集到的水质数据与采集时间、采集地理位置存储，待无线通讯链路畅通时发送到服务器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于内河湖泊水质检测的小型漂流式浮标，包括上盖，舱体外壳，内部电路板，水质传感器，所述舱体外壳下部安装有所述水质传感器，所述水质传感器的探头露出在所述舱体外壳外；所述上盖和舱体外壳构成防水的密封空间，所述上盖内安装有内部电路板，所述内部电路板分别与水质传感器和天线相连；所述小型漂流式浮标在自由状态下漂浮在水面上并且保持上盖向上，水质传感器的探头浸没在水中的状态。
所述内部电路板上包括单片机控制电路、无线通讯电路、水质数据采集电路、数据存储电路、定位电路；所述单片机控制电路分别与无线通讯电路、水质数据采集电路、数据存储电路、定位电路相连；所述无线通讯电路和定位电路与各自的天线相连。
所述舱体外壳内设有蓄电池，所述蓄电池与所述供电电路相连。
所述上盖采用透明材质制成，所述上盖内还设有太阳能电池；所述太阳能电池与所述供电电路相连。
所述无线通讯电路为卫星通讯电路、GSM通讯电路、GPRS通讯电路或3G通讯电路。
所述定位电路为GPS定位模块电路、北斗卫星定位模块电路、或通讯基站定位模块电路。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本实用新型利用无线定位和数据传输技术，制作一种可沿河流顺流漂浮而下，沿途采集水质数据的小型漂流浮标，采集的数据有地理位置信息可精确指示采集点，该标志具有体积小，重量轻，造价低的特点，可用于较浅的河流水域。
附图说明
图1是本实用新型的外部结构示意图；
图2是本实用新型的内部电路示意图；
图3是本实用新型的工作流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本实用新型的实施方式涉及一种用于内河湖泊水质测量的小型漂流式浮标，其外形俯视为圆形，剖面图如图1所示，外部结构包括上盖1，舱体外壳2。所述上盖1为透明材料制成，以便于阳光入射，所述舱体外壳2与上盖1结合，构成一个密封的空间。密封空间内由上向下分别安装有天线5、太阳能电池3、内部电路板4、蓄电池6和水质传感器7。舱体外壳的底部还有向下伸出的保护圈8，用于保护伸出底面的水质传感器7。其中，电路板4上包括单片机控制电路、无线通讯电路、水质数据采集电路、数据存储电路、定位电路、供电电路。天线5、太阳能电池3、蓄电池6和水质传感器7与电路板4内相应的电路部分相连，所述浮标内设有配重，使得浮标在水中能够自由浮起且保持上盖1向上的漂浮状态。为使浮标能顺利通过较浅的水域，浮标的直径控制在40cm，高度30cm以内。
本实用新型的浮标采用透明的上盖和舱体外壳结合封装成一个密闭的整体。内部的密闭空间与外界隔绝，防止水汽进入内部，在这个空间内安装有浮标的电路部分。浮标采用太阳能电池加蓄电池供电，浮标投放前先将蓄电池充满电，在使用过程中，可以通过透明上盖的阳光照射太阳能电池补充充电。浮标电路部分采用低功耗措施，通过关闭暂时不用的模块节约电能，在使用过程中可以做到电能的自给，不至于因断电而停止工作。舱体外壳的底部有水质传感器，水质传感器露出壳体与外部水体接触，用于测量水质参数。整个浮标通过合理设计重量分布，保证在自由状态下可以漂浮在水面上并且保持透明的上盖向上，水质传感器浸没在水中。
浮标的电路部分原理如图2所示，主要包括单片机控制电路、无线通讯电路、水质数据采集电路、数据存储电路、定位电路、供电电路等几部分组成。单片机为其控制中心，各电路在单片机的控制下协同工作。其中无线通讯电路，根据需要和使用范围的不同，可为卫星传输、GSM、GPRS、3G或者其他无线传输方式。水质数据采集电路上有可根据不同需要安装不同种类的传感器如温度、盐度、PH值、氧化还原电位等。数据存储电路用于存储采集到的数据。定位电路可根据不同使用环境和需求选择不同的定位方式，可如卫星定位、GPS定位、基站定位等能确定其地理位置的任意定位方式，在某些定位方式中如卫星本身有定位功能或者基站定位则可省略此模块。供电电路用于给电路板各部分供电和管理太阳能电池和蓄电池，完成对蓄电池的充电管理。电路部分还包括一个时钟电路，为整个系统提供当前时间。
在浮标工作时，设定好数据采集时间间隔，然后将其放入监测河流的上游，浮标会随着水流漂浮顺流而下，并根据设定的时间间隔采集水质数据和位置信息及当前时间，然后存入数据存储电路。在通讯链路畅通时将上述数据及时上传到服务器。
基于无线通讯的单点定位式放流标志内部工作的具体流程如图3所示，具体描述如下：
a．上电，系统初始化：设置单片机为定时器A唤醒的休眠状态，设置定时器A的初值n工作方式为自动重装初值。定时器A的定时时间为单片机唤醒查询的时间间隔。校准时钟系统的当前时间。
b．设定水质数据采集间隔时间。
c．关闭水质采集电路、通讯电路和定位电路，单片机进入休眠状态，仅留有时钟电路正常工作，以节约电能。
d．定时器A计满中止，单片机被唤醒
e．单片机查询比较是否到达设定水质数据采集时间。如果没有，则转到步骤c单片机继续休眠；如果到达设定浮起时间，则转到步骤f。
f．唤醒定位模块，进行定位。
g．唤醒通讯模块，发送通讯信号，建立通讯链路。
h．唤醒水质数据采集模块采集水质数据。
i．将当前时间和采集到的位置和水质数据存储到数据存储模块。
j．判断通讯链路是否通畅，如不通畅则转到步骤c，系统再次进入休眠状态；如通讯链路畅通则转到步骤k。
k．上传存储电路中存储的数据到服务器。
l．转到步骤c，系统再次进入休眠状态。
不难发现，本实用新型的浮标，与普通的锚系浮标相比具有价格低、体积小、重量轻等特点，可通过在河流中顺流漂浮的过程中自动采集水质数据，可节省数据采集过程中的人力成本，特别适用于偏远人力不宜到达水域的数据采集。
Claims (7)
1.一种用于内河湖泊水质检测的小型漂流式浮标，包括上盖（1），舱体外壳（2），内部电路板（4），水质传感器（7），其特征在于，所述舱体外壳（2）下部安装有所述水质传感器（7），所述水质传感器（7）的探头露出在所述舱体外壳（2）外；所述上盖（1）和舱体外壳（2）构成防水的密封空间，所述上盖（2）内安装有内部电路板（4），所述内部电路板（4）分别与水质传感器（7）和天线（5）相连；所述小型漂流式浮标在自由状态下漂浮在水面上并且保持上盖向上，水质传感器（7）的探头浸没在水中的状态。
2.根据权利要求1所述的用于内河湖泊水质检测的小型漂流式浮标，其特征在于，所述内部电路板上包括单片机控制电路、无线通讯电路、水质数据采集电路、数据存储电路、定位电路和供电电路；所述单片机控制电路分别与无线通讯电路、水质数据采集电路、数据存储电路、定位电路和供电电路相连；所述无线通讯电路和定位电路与各自的天线相连。
3.根据权利要求2所述的用于内河湖泊水质检测的小型漂流式浮标，其特征在于，所述舱体外壳（2）内设有蓄电池（6），所述蓄电池（6）与所述供电电路相连。
4.根据权利要求2所述的用于内河湖泊水质检测的小型漂流式浮标，其特征在于，所述上盖（1）采用透明材质制成，所述上盖（1）内还设有太阳能电池（3）；所述太阳能电池（3）与所述供电电路相连。
5.根据权利要求2所述的用于内河湖泊水质检测的小型漂流式浮标，其特征在于，所述无线通讯电路为卫星通讯电路、GSM通讯电路、GPRS通讯电路或3G通讯电路。
6.根据权利要求2所述的用于内河湖泊水质检测的小型漂流式浮标，其特征在于，所述定位电路为GPS定位模块电路、北斗卫星定位模块电路、或通讯基站定位模块电路。
7.根据权利要求1所述的用于内河湖泊水质检测的小型漂流式浮标，其特征在于，所述舱体外壳（2）的底部还有向下伸出的保护圈（8）。
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