CN209014557U - 一种浮标抽水在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种浮标抽水在线监测系统包括供电单元、浮标、上位机单元和抽蓄水单元；所述抽蓄水单元包括蓄水池、抽水泵以及输水管，所述蓄水池下端设置有排污阀门，所述检测单元包括浮标检测单元和蓄水池检测单元，所述的浮标检测单元设置在浮标里，所述蓄水池检测单元设置在蓄水池内侧壁上；所述的浮标内部还设有主控制器单元、存储器单元及通讯单元，所述供电单元分别与主控制器单元、抽蓄水单元、检测单元以及通讯单元电连接，所述主控制器单元分别与存储器单元、通讯单元以及抽蓄水单元电连接；所述上位机单元与所述通讯单元通讯连接。本系统间歇式的运行可以大大减少系统的功耗并延长浮标的使用寿命，具有很好的应用前景。

Description

一种浮标抽水在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及海洋水质监测技术领域，具体而言，涉及一种浮标抽水在线监测系统。

背景技术

海水水质的变化会给沿海水产养殖带来难以预期的影响，海水水质的变化不仅与海洋的气候变化有关外，还受到近海工业污水排放的影响，环境的变化或人为的影响会导致沿海水产养殖经济物种的大量死亡或减产，因此进行海水质量监测对水产养殖行业具有实际意义，能够带来显著的经济效益。

中国专利，公开号：CN202547980U，公开日：2012年11月21日，公开了一种用于水质监测浮标上的水样自动采集控制系统，本水样自动采集控制系统安装在浮标内部，包括水样采集系统、水样存储分配系统和控制单元，水样采集系统包括由抽水管路连接的抽水控制阀和抽水泵，水样存储分配系统包括样品存储容器、水样分配阀，样品存储容器分别与抽水泵和水样分配阀连通，水样分配阀同时与水质监测浮标的水质检测仪器连接，且抽水控制阀、水样分配阀与控制单元连接。本系统没有考虑浮标应对给中待测水体的能力，浮标需要定期进行人工维护，且该系统没有实现联网通讯，自动化程度不高，技术人员难以直观的监控待测水域的水质情况。

中国专利，公开号：CN104062415A，公开日：2014年9月24日，公开了一种海洋水质自动监测浮标系统，包括浮标体、上部支架和底部支架，上部支架顶部设置有标灯，上部支架上设置有太阳能电池板，底部支架下端两侧分别设置有连接环，浮标体内部在竖直方向上设置有仪器保护管，其上下两端均伸出到浮标体之外，本装置能够满足当前我国海洋水质监测的需求。该发明将浮标放置在海洋、湖泊等待检测区域，由于外界环境复杂，系统所面对的风险增大，需要定期维护，增加了劳动力成本。

传统的水质监测浮标是将水质监测仪器设备直接投放在海水中，因海洋中的含盐量以及浮游生物偏高对设备具有较强的腐蚀性，所以为了提高水质监测的效率而增加对仪器设备维护的频率因此对人力物力造成了极大的浪费。

实用新型内容

本实用新型所要解决的现实问题是针对传统的水质监测浮标是将水质监测仪器设备直接投放在海水中，因海洋中的含盐量以及浮游生物偏高对设备具有较强的腐蚀性，导致水质监测的效率低和设备仪器维护的频率高的问题，提供一种延长了系统的使用寿命，降低了系统的维护成本，提高了监测效率的浮标抽水在线监测系统。

为解决上述问题本实用新型提供的一种技术方案是，一种浮标抽水在线监测系统包括供电单元、浮标、上位机单元和抽蓄水单元；所述抽蓄水单元包括蓄水池、抽水泵以及输水管，所述抽水泵用于将海水抽进蓄水池供检测单元检测，所述蓄水池下端设置有排污阀门，所述检测单元包括浮标检测单元和蓄水池检测单元，所述的浮标检测单元设置在所述浮标里，所述浮标设置在所述蓄水池中，所述蓄水池检测单元设置在蓄水池内侧壁上；所述的浮标内部还设有主控制器单元、存储器单元及通讯单元，所述供电单元分别与主控制器单元、抽蓄水单元、检测单元以及通讯单元电连接，所述主控制器单元分别与存储器单元、通讯单元以及抽蓄水单元电连接；所述上位机单元与所述通讯单元通讯连接。系统增加一个抽蓄水单元，使得浮标不再长时间的处于海水中浸泡，大大延长了系统的使用寿命，同时设置分水阀使水体分流进入不同的蓄水池，分别对多参数及营养盐参数进行检测，设置水位检测仪对蓄水池的水位进行检测，反馈的数据传送到主控制器，经过主控制器的分析处理，发送控制命令用于控制抽水泵的启停，该套系统能够定时抽送海水样本到蓄水池，进行实时检测，可以检测海水各参数的动态变化过程；对海水定时抽放，避免了检测设备在海水中浸水时间过长对装置的腐蚀损耗。与传统水质监测浮标相比，本实用新型的一种浮标抽水在线监测系统是将海水抽取到固定的水池中检测完毕后将海水排出水槽减少水质监测仪器设备与海水接触时间以此降低维护频率同时延长设备使用寿命。

作为优选，所述抽蓄水单元还包括有分水阀，所述分水阀与所述主控制器单元电连接，所述分水阀设置在蓄水池和抽水泵之间，所述分水阀用输水管分别与所述蓄水池和抽水泵连接；所述蓄水池包括营养盐蓄水池和多参数蓄水池，所述的营养盐蓄水池和多参数蓄水池下端均设有所述排污阀门；所述主控制器单元分别与所述分水阀的控制端、抽水泵的控制端以及排污阀门的控制端电连接。本优选方案，设置两个蓄水池用于对海水中的油及营养盐分别进行测量，蓄水池下端均设有排污阀门，所述的排污阀门与主控制器单元电性连接，接收主控制器的控制命令，执行阀门的开闭，用于测量完的液体排出，从而避免了所述浮标在海水中长时间浸泡，延长了浮标的使用寿命。

作为优选，所述浮标检测单元包括营养盐检测仪和多参数检测仪，所述营养盐检测仪设置在所述营养盐蓄水池中，所述多参数检测仪设置在多参数蓄水池中；蓄水池检测单元包括水位检测仪；所述的水位检测仪分别设置在营养盐蓄水池和多参数蓄水池的内侧壁上。本优选方案，多参数检测仪（2b）为水质多参数检测仪，水位检测仪设置在蓄水池的内侧壁上用于检测水池水位并把水位数据传送给主控制器单元，发送控制命令用于控制所述抽水泵的启停。

作为优选，所述的主控制器单元电连接有时钟电路，时钟电路由晶体振荡器、晶震控制芯片和电容电性连接组成，用于主控制器对抽水泵、水质监测单元和通讯单元定时控制。本优选方案，设置时钟电路，使得浮标抽水在线监测系统具有定时功能，系统可以进行间歇式启停工作，大大降低系统的功耗。

作为优选，所述存储器单元为用于对主控制器单元处理的数据进行储存和备份的存储器单元。本优选方案，采用系统自带SD卡对检测单元测量的历史数据进行备份，所述SD卡容量为8G，所述SD卡数据存储和传输稳定，主控制器对SD卡中的历史数据进行分析处理并将数据通过所述无线模块传送至上位机单元，实现数据的在线处理和显示，方便技术维护人员的远程监管。

作为优选，所述供电单元为太阳能发电模块，所述太阳能发电模块输出为直流电。本优选方案，所述太阳能发电模块为12V太阳能模组，主控制器单元采用12V供电，抽水泵采用24V供电，通讯单元和监测单元采用5V供电，供电单元中通过电源变换器对12V电压进行升降压处理，输出电压为：12V、24V、5V；针对沿海地区取电困难问题，利用沿海开阔地带丰富的太阳能资源，采用太阳能发电模组为系统提供直流电，满足系统各元器件的正常协同工作，大大节省了系统需要铺设用电线路的成本。

作为优选，所述通讯单元包括3G通讯模块和无线wifi模块；所述3G通信模块通过指令方式获取历史数据并下载，所述无线wifi模块可近距离下载浮标数据与调试浮标参数。本优选方案，所述3G通讯模块用于数据的下载并将数据远程发送给上位机单元，所述的无线WiFi模块用于现场移动智能手机设备对系统参数的设置和监控。

作为优选，根据权利1或5所述的一种浮标抽水在线监测系统，其特征在于：所述的上位机单元包括PC机和智能手机，PC机和智能手机通讯连接。本优选方案，采用PC机对数据进行显示和监控，方便操作人员远程监控，采用移动智能手机设备，利用自主开发的系统软件，对系统参数进行现场调控。

作为优选，所述的浮标水位检测仪在所需防护部位均涂有一层防水膜。本优选方案，在浮标和水位检测仪的人工设定防护部位均涂有一层防水膜，减少海水对浮标的腐蚀时间，有效延长了浮标he 水位测量仪的使用寿命，同时降低了系统的维护成本。

本实用新型的有益效果：1、系统增加抽蓄水单元，用于海水的抽样间歇式测量，在满足对海水中的成分参数不间断监测的同时，降低了系统的功耗；2、系统设有定时功能，用于数据采集单元各采集模块和抽水泵的启停，这样大大减低了功耗，同时蓄水池设有排污口可以对海水间歇性的蓄水和排水，大大减少了设置在蓄水池中的浮标和和水位测量仪的俯视，延长了系统的使用寿命；3、采用太阳能发电模组对系统各元器件供电，克服了沿海地区取点难得问题，降低了系统的运行成本；4、采用3G和无线wifi模块对数据进行下载和传输，数据传输稳定，有效提高了系统的稳定性，大大降低了人工成本。

附图说明

图1是本实用新型的一种浮标抽水在线监测系统结构框图。

图2是本实用新型的抽蓄水单元结构示意图。

图中：1-抽蓄水单元，2-检测单元，3-主控制器单元，4-供电单元，5-存储器单元，6-通讯单元，7-上位机单元，8-浮标，1a-抽水泵，1b-分水阀，1c-营养盐蓄水池，1d-输水管，1e-排污阀门，1f-多参数蓄水池2a-营养盐检测仪、2b-多参数检测仪、2c-水位检测仪。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本实用新型的一种最佳实施例，仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-2所示，一种浮标抽水在线监测系统包括供电单元4、浮标8、上位机单元7和抽蓄水单元1；所述抽蓄水单元1包括蓄水池、抽水泵1a以及输水管1d，所述抽水泵1a用于将海水抽进蓄水池供检测单元2检测，所述蓄水池下端设置有排污阀门，所述检测单元2包括浮标检测单元（未标出）和蓄水池检测单元（未标出），所述的浮标检测单元设置在所述浮标里，所述浮标设置在所述蓄水池中，所述蓄水池检测单元设置在蓄水池内侧壁上；所述的浮标内部还设有主控制器单元3、存储器单元5及通讯单元6，所述供电单元4分别与主控制器单元3、抽蓄水单元1、检测单元2以及通讯单元电连接，所述主控制器单元3分别与存储器单元5、通讯单元6以及抽蓄水单元1电连接；所述上位机单元7与所述通讯单元6通讯连接。系统增加一个抽蓄水单元1，使得浮标8不再长时间的处于海水中浸泡，大大延长了系统的使用寿命，同时设置分水阀1b使水体分流进入不同的蓄水池（任意一个），分别对多参数及营养盐参数进行检测，设置水位检测仪对蓄水池的水位进行检测，反馈的数据传送到主控制器，经过主控制器的分析处理，发送控制命令用于控制抽水泵的启停。与传统水质监测浮标相比，本实用新型的一种浮标抽水在线监测系统是将海水抽取到固定的水池中检测完毕后将海水排出水槽减少水质监测仪器设备与海水接触时间以此降低维护频率同时延长设备使用寿命。

所述抽蓄水单元1还包括有分水阀1b，所述分水阀1b与所述主控制器单元3电连接，所述分水阀1b设置在蓄水池和抽水泵1a之间，所述分水阀1b用输水管1d分别与所述蓄水池和抽水泵1a连接；所述蓄水1f下端均设有所述排污阀门1e；所述主控制器单元5分别与所述分水阀1b的控制端、抽水泵1a的控制端以及排污阀门1e的控制端电连接。本实时例中，本实时例中，设置两个蓄水池用于对海水中的油及营养盐分别进行测量，蓄水池下端均设有排污阀门1e，所述的排污阀门1e与主控制器单元3电性连接，接收主控制器的控制命令，执行排污阀门1e的开闭，使得蓄水池3间歇式的进行抽水和排水工序，从而避免了所述浮标8在海水中长时间浸泡，延长了浮标8的使用寿命。

所述浮标检测单元2包括营养盐检测仪2a和多参数检测仪2b，所述营养盐检测仪2a设置在所述营养盐蓄水池中，所述多参数检测仪2b设置在多参数蓄水池1f中；蓄水池检测单元包括水位检测仪2c；所述的水位检测仪2c分别设置在营养盐蓄水池1c和多参数蓄水池1f的内侧壁上。本实施例中，多参数检测仪2b为水质多参数检测仪，在蓄水池的内侧壁上设置水位检测仪2a，水位检测仪2a与主控制器单元3电性连接，用于检测水池水位并把水位数据传送给主控制器单元，随后主控制器发送控制命令用于控制所述抽水泵的启停，设置水位检测仪提高了系统的自动化程度，减少了人工成本。

所述的主控制器单元3电连接有时钟电路，时钟电路由晶体振荡器、晶震控制芯片和电容电性连接组成，用于主控制器对抽水泵1a、水质监测单元和通讯单元6定时控制。本实施例中，设置时钟电路，使得浮标抽水在线监测系统具有定时功能，系统可以预先设定各参数的变化范围，然后设定具体的工序流程，定时电路可以很好的按既定方案来协调各元器件的工作，实现完全的自动化检测与控制，同时系统可以进行间歇式启停工作，大大降低系统的功耗。

所述存储器单元5用于对主控制器单元3处理的数据进行储存和备份，然后通过所述通讯模块传送给所述上位机单元7。本实施例中，采用系统自带SD卡对检测单元测量的历史数据进行备份，所述SD卡容量为8G，所述SD卡数据存储和传输稳定，主控制器对SD卡中的历史数据进行分析处理并将数据通过所述无线模块传送至上位机单元，实现数据的在线处理和显示，方便技术维护人员的远程监管。

所述供电单元4为太阳能发电模块，所述太阳能发电模块设置在蓄水池的外部边缘上部，所述太阳能发电模块输出为直流电。本实施例中，所述太阳能发电模块为12V太阳能模组，主控制器单元3采用12V供电，抽水泵1a采用24V供电，通讯单元6和监测单元采用5V供电，供电单元4中通过电源变换器对12V电压进行升降压处理，输出电压为：12V、24V、5V。针对沿海地区取电困难问题，利用沿海开阔地带丰富的太阳能资源，采用太阳能发电模组为系统提供直流电，满足系统各元器件的正常协同工作，大大节省了系统需要铺设用电线路的成本。

所述通讯单元6包括3G通讯模块和无线wifi模块；所述4G或3G或通信模块为通过指令方式获取历史数据并下载历史数据的4G或3G或通信模块，所述无线wifi模块为用于下载浮标（8）数据与调试浮标（8）参数的无线wifi模块。本实施例中，所述3G通讯模块用于数据的下载并将数据远程发送给上位机单元，所述的无线wifi模块用于现场移动智能手机设备对系统参数的设置和监控。

所述的上位机单元7包括PC机和智能手机，PC机和智能手机通讯连接。本实施例中，采用PC机对数据进行显示和监控，方便操作人员远程监控，采用移动智能手机设备，利用自主开发的系统软件，对系统参数进行现场调控。

所述的浮标8水位检测仪2c在人工设定的防护部位均涂有一层防水膜。本实施例中，在浮标8和水位检测仪2c的所需防护部位均涂有一层防水膜，减少海水对浮标的腐蚀时间，有效延长了浮标he 水位测量仪的使用寿命，同时降低了系统的维护成本。

具体的，系统按照默认半小时工作频率进行周期测量，系统可设置频率0.5h、1h、2h、4h；多参数蓄水池if每小时14、44分打开抽水泵1a进行抽水；系统在每小时22、52分钟时对蓄水池进行水位检查，如果水位不满则对其进行补水工作；系统测量结束后，发送排水指令，多参数蓄水1f池排水时间为每小时的1、31分。营养盐数据4小时测量一次；系统为2、6、10、14、18、22小时第34分进行抽水；系统在营养盐蓄水池1c抽水结束5分钟左右对其进行补水操作，补水在1分钟左右完成；系统测量结束后，营养盐蓄水池1c为4、8、12、16、20、24小时第2分钟进行排水。另外，系统1个星期自动对蓄水池，其任意一个进行冲洗，冲洗过程持续10分钟。

以上所述仅是本实用新型一种浮标抽水在线监测系统的一种较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上的实施例所作的若干变形和改进，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种浮标抽水在线监测系统包括供电单元（4）、浮标（8）、上位机单元（7）和抽蓄水单元（1）；其特征在于：所述抽蓄水单元（1）包括蓄水池、抽水泵（1a）以及输水管（1d），所述抽水泵（1a）用于将海水抽进蓄水池供检测单元（2）检测，所述蓄水池下端设置有排污阀门（1e），所述检测单元（2）包括浮标检测单元和蓄水池检测单元，所述的浮标检测单元设置在所述浮标里，所述浮标设置在所述蓄水池中，所述蓄水池检测单元设置在蓄水池内侧壁上；所述的浮标内部还设有主控制器单元（3）、存储器单元（5）及通讯单元（6），所述供电单元（4）分别与主控制器单元（3）、抽蓄水单元（1）、检测单元（2）以及通讯单元电连接，所述主控制器单元（3）分别与存储器单元（5）、通讯单元（6）以及抽蓄水单元电连接；所述上位机单元（7）与所述通讯单元（6）通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种浮标抽水在线监测系统，其特征在于：所述抽蓄水单元（1）还包括有分水阀（1b），所述分水阀（1b）与所述主控制器单元（3）电连接，所述分水阀（1b）设置在蓄水池和抽水泵（1a）之间，所述分水阀（1b）用输水管（1d）分别与所述蓄水池和抽水泵（1a）连接；所述蓄水池包括营养盐蓄水池（1c）和多参数蓄水池（1f），所述的营养盐蓄水池（1c）和多参数蓄水池（1f）下端均设有所述排污阀门（1e）；所述主控制器单元（3）分别与所述分水阀（1b）的控制端、抽水泵（1a）的控制端以及排污阀门（1e）的控制端电连接。

3.根据权利要求2所述的一种浮标抽水在线监测系统，其特征在于：所述浮标检测单元包括营养盐检测仪（2a）和多参数检测仪（2b），所述营养盐检测仪（2a）设置在所述营养盐蓄水池中，所述多参数检测仪（2b）设置在多参数蓄水池（1f）中；蓄水池检测单元为水位检测仪（2c）；所述的水位检测仪（2c）分别设置在营养盐蓄水池（1c）和多参数蓄水池（1f）的内侧壁上。

4.根据权利要求1所述的一种浮标抽水在线监测系统，其特征在于：所述的主控制器单元（3）电连接有时钟电路，时钟电路由晶体振荡器、晶震控制芯片和电容电性连接组成，用于主控制器对抽水泵（1a）、水质监测单元和通讯单元（6）定时控制。

5.根据权利要求1所述的一种浮标抽水在线监测系统，其特征在于：所述存储器单元（5）为用于对主控制器单元（3）处理的数据进行储存和备份的存储器单元。

6.根据权利要求1所述的一种浮标抽水在线监测系统，其特征在于：所述供电单元（4）为太阳能发电模块，所述太阳能发电模块设置在蓄水池的外部边缘上部，所述太阳能发电模块输出为直流电。

7.根据权利要求1所述的一种浮标抽水在线监测系统，其特征在于：所述通讯单元（6）包括4G或3G通讯模块以及无线wifi模块；所述4G或3G或通信模块为通过指令方式获取历史数据并下载历史数据的4G或3G或通信模块，所述无线wifi模块为用于下载浮标（8）数据与调试浮标（8）参数的无线wifi模块。

8.根据权利要求1或5所述的一种浮标抽水在线监测系统，其特征在于：所述的上位机单元（7）包括PC机和智能手机，PC机和智能手机通讯连接。

9.根据权利要求1所述的一种浮标抽水在线监测系统，其特征在于：所述的浮标（8）水位检测仪（2c）在人工设定的防护部位均涂有一层防水膜。