CN208842581U - 一种海洋环境数据监测浮标 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种海洋环境数据监测浮标，属于海洋环境监测技术领域，解决了现有技术中稳定性差、抗冲击能力弱、持续作业能力差的技术问题。本实用新型公开的海洋环境数据监测浮标，包括浮体，所述浮体的密度在纵向上由下向上逐渐变小，在横向上由浮体中心向四周逐渐变小；所述浮体内置多层浮体单元，所述浮体单元设置有中心对称的网格槽，所述网格槽充填不同密度的弹性闭孔泡沫。实现了全天候持续作业，抗波浪冲击能力强，节能环保。

Description

一种海洋环境数据监测浮标

技术领域

本实用新型涉及海洋环境监测技术领域，尤其涉及一种海洋环境数据监测浮标。

背景技术

海洋环境监测是海洋开发与保护的重要手段，海洋环境状况及其变化趋势备受关注。海洋浮标是海洋环境监测的常用平台，是海洋监测仪器布放的载体。我国是海洋大国，海洋监测是关系海洋测量、海洋环境、海洋灾害预警、海洋安全和海洋资源开发的重要任务。

现有大多数海洋浮标由于漂浮在水面上，面临抗风浪、长时间连续作业、海洋生物附着等问题：1)浮标体浮在水面，波浪尤其是大风浪天气下的风浪对浮标体稳定性的要求很高，稳定性一般或者较差的浮标难以抗击大风浪，存在很大的安全隐患；2)目前海洋浮标利用波浪能或者太阳能供电，但单一的供电方式难以满足浮标长时间持续不间断作业；3)浮标体中的仪器长期浸泡在海水中，容易附着生物，导致仪器使用寿命缩短，维护周期缩短，维护成本增加。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种海洋环境数据监测浮标，用以解决现有海洋监测浮标稳定性差、抗冲击能力弱、持续作业能力差的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种海洋环境数据监测浮标，包括浮体，浮体的密度在纵向上由下向上逐渐变小，在横向上由浮体中心向四周逐渐变小；浮体内置有多层浮体单元，浮体单元设置中心对称的网格槽，网格槽充填不同密度的弹性闭孔泡沫。

在上述方案的基础上，本实用新型还做了如下改进：

进一步地，还包括设置于浮体上的数据监测装置，浮体包括浮体夹板，浮体单元安装在浮体夹板之间，浮体夹板上设有多个螺孔，数据监测装置通过螺孔与浮体夹板螺接。

进一步地，浮体夹板包括浮体顶板和浮体底板，浮体顶板的重量小于浮体底板的重量。

进一步地，浮体为圆柱体，浮体单元可拆卸地连接在一起。

进一步地，浮体上还设有电力装置，电力装置包括波浪能采集转化装置和蓄电池，波浪能采集转化装置设置于浮标底部，蓄电池设置于浮体顶板上，波浪能采集转化装置与蓄电池导线连接，将电能储存在蓄电池中，由蓄电池向海洋环境数据监测浮标供电。

进一步地，电力装置还包括太阳能光伏板，太阳能光伏板设置于浮体顶板上，与蓄电池导线连接。

进一步地，浮体底板下端外周处固定或铰接有多根长度相同的支撑管，支撑管的另一端均固定连接在吊环上，波浪能采集转化装置与吊环固定连接。

进一步地，支撑管、浮体夹板和浮体单元侧壁的外表面涂有防污涂料。

进一步地，在浮体顶板中心竖直设置一根支架，太阳能光伏板设置于支架外侧，太阳能光伏板为上窄下宽的等腰梯形结构，太阳能光伏板的上端固定于支架上，下端固定于浮体顶板上表面，形成锥形空间结构。

进一步地，浮体的外部设有防护网。

与现有技术相比，本实用新型有益效果如下：

a)本实用新型提供的海洋环境数据监测浮标，浮体的密度在纵向上由下向上逐渐变小，在横向上由浮体中心向四周逐渐变小，改变了浮体密度分布，降低数据监测浮标的重心，明显提高了数据监测浮标的稳定性，抗风浪冲击能力更强。浮体夹板上设有多个螺孔，不同数据监测装置通过螺孔与浮体夹板螺接，可选用不同类型数据监测装置满足各种数据指标的检测需求，同时可根据数据监测装置的重量分布调整其位置，防止出现因数据监测数据重量分布不均导致浮标侧翻。

b)本实用新型提供的海洋环境数据监测浮标，采用太阳能或波浪能的供能方式，无论在何种恶劣环境下均能够持续供电，海洋环境数据监测浮标监测持续性得到保障。

c)本实用新型提供的海洋环境数据监测浮标，在支撑管和浮体夹板表面涂有防污涂料，能够避免海洋生物的附着，从而延长了数据监测装置的使用寿命和维护周期，降低了维护成本。

本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中浮体单元的俯视图；

图3为图1中浮体夹板的俯视图。

附图标记：

1、浮体；11、浮体单元；111、网格槽；12、防护网；2、浮体夹板；20、螺孔；21、浮体顶板；22、浮体底板；3、数据采集装置；4、数据传输装置；5、数据存储装置；6、太阳能光伏板；7、波浪能采集转化装置；8、支架；9、支撑管。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

本实用新型的一个具体实施例，如图1～3所示，公开了一种海洋环境数据监测浮标，包括浮体1，浮体1的密度在纵向上由下向上逐渐变小，在横向上由浮体1中心向四周逐渐变小；浮体1内置多层浮体单元11，浮体单元11设置中心对称的网格槽111，在网格槽111中充填不同密度的弹性闭孔泡沫。

实施时，首先组装浮体1，根据实际需求选择浮体单元11的数量，在浮体单元11上呈中心对称的网格槽111内充填不同密度的泡沫，充填泡沫材料保证浮体1具有足够大的浮力，优选弹性闭孔泡沫，该材料的浮体1抗撞击能力强，耐腐蚀性好。网格槽111可以是大小相同的方槽，菱形槽或者圆槽，也可以是浮体单元11中心处等分的多个扇形槽，依次向径向方向排列的相同等分的多个弧形槽，如图2所示，网格槽111由直径对称分割，圆心为对称中心，相同径向处的多个弧形槽构成一个环形，不同径向处的弧形槽位置可以相对应，也可以相互错开。在充填泡沫时，遵循以下原则：下层浮体单元11网格槽111充填的泡沫密度大于上层浮体单元11对应位置网格槽111的泡沫密度，同一层浮体单元11 由中心位置向边缘网格槽111充填的泡沫密度逐渐减小，即整体使浮体1 的密度在纵向上由下向上逐渐变小，在横向上由浮体1中心向四周逐渐变小，从而改变了浮体1密度分布，降低了数据监测浮标的重心，明显提高了数据监测浮标的稳定性，大大降低浮标侧翻的可能性，抗风浪冲击能力更强。完成各浮体单元11的泡沫充填之后，组装浮体1，各浮体单元11叠置，并由浮体夹板2夹紧，浮体顶板21和浮体底板22可以通过螺栓螺母连接、插销连接等可拆卸方式将各浮体单元11夹紧，也可以是浮体顶板21和浮体底板22具有侧壁，侧壁相互扣接在一起，或者通过连接杆相互连接，浮体顶板21和浮体底板22也可以是一个整体的结构。其次，在浮体1上安装数据监测装置，数据监测装置包括数据采集装置3、数据传输装置4和数据存储装置5，数据采集装置3将采集的信息通过数据传输装置4传输到数据存储装置5中储存起来待用，数据传输采用目前常规数据线或者无线传输手段。在浮体顶板21中心竖直设置支架8，支架8与浮体顶板21采用螺栓连接，可根据需要更换不同长度的支架8，便于维护。数据采集装置3用来采集各种海洋环境数据，具体的，在支架8顶部设置风速传感器和风向传感器，在浮体底板22设置温度传感器、酸碱度传感器和重金属传感器，数据传输装置4将数据采集装置3采集的数据通过数据线连接数据采集装置3和数据存储装置5。海洋环境数据监测浮标还包括电力装置，供浮标的工作用电，供电装置与各监测装置的连接为常规导线连接方式。最后，海洋环境数据采集并存储完毕，将数据存储装置5存储的数据通过数据线或者无线传输的方式传输到轮船、陆地或者工作人员操作的数据分析设备上，最终得到海洋环境数据。需要说明的是，对于数据的传输、各监测设备之间的连接方式不是本申请发明点所在，本实用新型不再详细描述，利用现有技术可以实现，如现有技术已公开的一种海洋环境数据浮标，其数据存储装置通过数据线与数据采集部件相连，数据采集部件还与无线传输模块相连，数据采集部件将采集的数据传输至无线传输模块，然后通过无线传输模块将采集的数据传输至监控终端，用户根据监控终端即可阅读采集的数据，获知海水的水质情况，数据采集部件的输出端与无线传输模块的输入端连接；又如，公开的另一种海洋环境监测浮标，其集线器与信息接收器电性连接，信息接收器与信息处理器电性连接，信息处理器与控制中心电性连接。

在本实施例中，浮体顶板21和浮体底板22上均设有多个螺孔20，不同数据监测装置通过不同位置螺孔20与浮体夹板2螺接，可选用不同类型数据监测装置满足各种数据指标的检测需求，同时可根据数据监测装置的重量分布调整其位置，防止出现因数据监测数据重量分布不均导致浮标侧翻。优选地，浮体顶板21的重量小于浮体底板22的重量，具体而言，浮体顶板21和浮体底板22的材质可以不同，例如，浮体顶板 21密度小于浮体底板22的密度；或者浮体顶板21和浮体底板22的材质相同，而浮体顶板21尺寸小于浮体底板22的尺寸，或者浮体顶板21厚度小于浮体底板22的厚度。采用此结构的浮体夹板2，有助于降低浮体 1的重心，从而进一步提高了监测浮标的稳定性和抗风浪冲击能力，另外，数据监测设备的种类和数量可选，适用范围更广。

在本实施例中，浮体1为规则的柱体，优选为圆柱体，也可以是横截面为轮胎形的柱体，即柱体的外周处具有圆弧，能够降低海浪对浮体1 的冲击；并且可以根据监测设备重量、海洋环境等条件，通过增减浮体单元11的数量改变浮体1的总厚度，以满足对浮标的多种需求，适用范围更广。优选地，浮体1为圆柱体，横截面为圆形，如图3所示。浮体单元11上设置有供螺栓穿过的孔，各个浮体单元11之间通过螺栓串接在一起，各浮体单元11之间也可以粘结在一起。优选地，浮体1侧面设有防护网12，防护网12紧密包裹在浮体1的外周，防护网12可以为一张单网，防护网12包住浮体1后，防护网12的边缘收拢并集中在顶层浮体单元11和浮体顶板21之间，浮体顶板21和浮体底板22压紧浮体单元11的同时将防护网12固定；或者，防护网12为一侧开口的网兜，网兜开口处设置能够打开或者闭合网兜口的拉链或者绳扣，网兜状防护网12套住浮体1，拉合拉链或者收紧绳扣将网兜口闭合，浮体顶板21和浮体底板22压紧浮体单元11的同时将防护网12固定。防护网12的网眼小于网格槽111大小，能够保证浮体单元11破损的情况下，泡沫材料仍在防护网12内，还能够提供足够的浮力，从而提高了浮标的工作安全性。考虑到防护网12耐用性和防腐蚀性，防护网12的材质可以是尼龙棕丝或锦纶尼龙丝编织而成，也可以是钢丝结构编制而成。

在本实施例中，浮体1上还设有电力装置，电力装置包括1波浪能采集转化装置7和蓄电池，波浪能采集转化装置7设置于浮标底部，蓄电池设置于浮体顶板21上，波浪能采集转化装置7与蓄电池导线连接，将电能储存在蓄电池中，由蓄电池向海洋环境数据监测浮标供电。考虑到供电持续性，电力装置还包括设置于浮体顶板21上的太阳能光伏板，与蓄电池导线连接，将太阳能光伏板6采集并转化的电能储存在蓄电池中，具体的，在浮体顶板21中心竖直设置一根支架8，太阳能光伏板6 设置于支架8外侧，太阳能光伏板6为上窄下宽的等腰梯形结构，多块上窄下宽的等腰梯形结构的太阳能光伏板6实现拼接，太阳能光伏板6 之间无空隙或者空隙很小，从而降低了风浪阻力，提高了浮标的稳定性；太阳能光伏板6的上端固定于支架8上，太阳能光伏板6的下端固定于浮体顶板21上表面，形成对称锥形空间结构，对称设置保证了浮标整体重量的均衡分布，还能提高对风浪的抗冲击能力。考虑到浮标体积对浮标稳定性的影响，数据监测装置如数据存储装置5、数据传输装置4，以及蓄电池安装在太阳能光伏板6形成的锥形空间内，浮标整体结构更加紧凑，节省了空间。浮标上部为锥形结构，降低了风浪的冲击阻力，侧翻可能性也随之降低，稳定性随之增加。

本实施例中，可以采用太阳能和波浪能同时向海洋数据监测装置供电的供能方式，无论在何种恶劣环境下均能够持续供电，海洋环境数据监测浮标监测持续性得到保障，连续工作时间更长、更稳定。需要说明的是，本实用新型的监测浮标如何利用太阳能或波浪能供电以及与监测设备连接方式等不是本实用新型发明点所在，利用现有技术能够实现太阳能和波浪能的供电，如已公开的一种波浪能发电装置，主要由发电机、滑动轴承、曲轴、连杆、浮子组成，通过波浪促使两个浮子相对的上升和下降运动，带动曲轴转动，进而带动发电机发电。

为了更进一步提升浮标稳定性，在浮体底板22下端外周处(即浮体底板22下端外沿处，或接近浮体底板22下端最大直径位置处)固定连接有多根长度相同的支撑管9，支撑管9的另一端均固定连接在吊环上，吊环位于浮体1中心正下方，支撑管9与竖直方向的夹角优选为45～ 60°，波浪能采集转化装置7与吊环固定连接，由于波浪能采集转化装置7具有一定的重量，连接在位于浮体1中心正下方的吊环上，进一步降低了浮标重心，防止浮标侧翻，从而提高了浮标稳定性。为了进一步增加波浪能采集转化装置7的转化能力，多根支撑管9可以铰接在浮体底板22的外周底部，这样支撑管9可以随着波浪摆动，进而增加了波浪能采集转化装置7的转化能力。

为了防止海洋生物的附着，在支撑管9、浮体夹板2和浮体单元11 侧壁的外表面涂有防污涂料，可选用目前市场上常用的防污涂料，如已公开的一种环保型防污剂材料，主要成分为N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)- 壬酸酰胺，其分子式：C17H27NO3，分子量：293.4，并通过在油漆涂料基材中加入0.05％(重量)以上的N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)-壬酸酰胺制成防污油漆涂料，利用N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)-壬酸酰胺释放出的强烈辛辣味抑制各种海洋污损生物的附着与生长。利用防污涂料的防污性能，能够延长数据监测装置的使用寿命和维护周期，降低了维护成本。

本实施例中，支架8的上部设有导航定位装置，内置了GPS模块和移动通信模块的终端，用于将GPS模块获得的海洋环境数据监测浮标的定位数据通过移动通信模块传至船舶、陆地或者岛屿上的电脑或手机等服务器上，从而可以实现可对海洋水质进行连续跟踪监测，监测更及时。支架8的顶部设有航标灯，为船舶指示航向，如何导航定位是利用现有成熟技术能够实现的。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海洋环境数据监测浮标，包括浮体，其特征在于，所述浮体的密度在纵向上由下向上逐渐变小，在横向上由浮体中心向四周逐渐变小；所述浮体内置多层浮体单元，所述浮体单元设置有中心对称的网格槽，所述网格槽充填不同密度的弹性闭孔泡沫。

2.根据权利要求1所述的海洋环境数据监测浮标，其特征在于，还包括设置于浮体上的数据监测装置，所述浮体包括浮体夹板，所述浮体单元安装在浮体夹板之间，所述浮体夹板上设有多个螺孔，所述数据监测装置通过螺孔与所述浮体夹板螺接。

3.根据权利要求2所述的海洋环境数据监测浮标，其特征在于，所述浮体夹板包括浮体顶板和浮体底板，所述浮体顶板的重量小于浮体底板的重量。

4.根据权利要求1所述的海洋环境数据监测浮标，其特征在于，所述浮体为圆柱体，所述浮体单元可拆卸地连接在一起。

5.根据权利要求3所述的海洋环境数据监测浮标，其特征在于，所述浮体上还设有电力装置，所述电力装置包括波浪能采集转化装置和蓄电池，所述波浪能采集转化装置设置于浮标底部，所述蓄电池设置于所述浮体顶板上，波浪能采集转化装置与蓄电池导线连接，将电能储存在蓄电池中，由蓄电池向所述海洋环境数据监测浮标供电。

6.根据权利要求5所述的海洋环境数据监测浮标，其特征在于，所述电力装置还包括太阳能光伏板，所述太阳能光伏板设置于所述浮体顶板上，与蓄电池导线连接。

7.根据权利要求5所述的海洋环境数据监测浮标，其特征在于，所述浮体底板下端外周处固定或铰接有多根长度相同的支撑管，所述支撑管的另一端均固定连接在吊环上，所述波浪能采集转化装置与所述吊环固定连接。

8.根据权利要求7所述的海洋环境数据监测浮标，其特征在于，所述支撑管、浮体夹板和浮体单元侧壁的外表面涂有防污涂料。

9.根据权利要求6所述的海洋环境数据监测浮标，其特征在于，在所述浮体顶板中心竖直设置一根支架，所述太阳能光伏板设置于支架外侧，所述太阳能光伏板为上窄下宽的等腰梯形结构，所述太阳能光伏板的上端固定于支架上，下端固定于浮体顶板上表面，形成锥形空间结构。

10.根据权利要求1～9任一权利要求所述的海洋环境数据监测浮标，其特征在于，所述浮体的外部设有防护网。