CN211206257U - 水面监测装置及水面监测系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及水面监测装置及水面监测系统，其中水面监测装置，包括漂浮部、监测部、支架、定位通信模块、电池模块和控制模块。所述漂浮部用于为整个所述水面监测装置提供浮力，所述支架用于将所述监测部支撑出水面，以实现所述监测部内的所述监测器对水面污染物的探测功能。所述定位通信模块用于实时定位和收发数据，所述电源模块用于维持整个所述水面检测装置的工作。所述控制模块分别与所述监测器和所述定位通信模块电性连接，用于处理所述监测器获取的监测数据，以及控制所述定位通信模块的定位和通信功能。本申请水面检测装置可以对水面污染物进行实时有效的监测，且同时具备定位监测和追踪监测的功能。

Description

水面监测装置及水面监测系统

技术领域

本申请涉及环保监测领域，尤其涉及一种用于水面污染物监测的水面监测装置。

背景技术

当前对于水域污染，特别是海洋污染的监测工作，大多还处于人工样本采集的阶段。特别是海洋上的污染监测，因为污染物种类较多，既包括油类物质污染物，也包括赤潮、水体富营养化等非油类物质。这些污染物质多跟随洋流不断流动并稀释。要想对固定海域进行实时的污染物探测，或实时对污染物进行追踪，都存在较大的成本消耗问题。

实用新型内容

本申请提出一种可监测多种污染物的水面监测装置，且保证监测数据的实时传输。本申请具体包括如下技术方案：

一种水面监测装置，包括：

漂浮部，用于为所述水面监测装置提供浮力；

监测部，包括密封罩和包覆于所述密封罩中的监测器，所述密封罩间隔设置于所述漂浮部顶部，所述密封罩底部包括透明区域，所述监测器透过所述透明区域监测水面污染物；

支架，固定连接于所述漂浮部和所述监测器之间；

定位通信模块，用于实时对所述水面监测装置定位，并向外传输定位信息和接收控制指令；

电池模块，用于为所述水面监测装置供电；

控制模块，分别与所述监测器和所述定位通信模块电性连接，用于处理所述监测器获取的监测数据，以及控制所述定位通信模块的定位和通信功能。

其中，所述监测器包括紫外脉冲LED和接收器，所述紫外脉冲LED用于朝向水面发射紫外脉冲光，所述接收器用于接收水面反射回的所述紫外脉冲光。

其中，所述漂浮部包括镂空区和围设于镂空区外围的漂浮区，所述监测部沿竖直方向位于所述镂空区的上方。

其中，所述水面监测装置还包括配重仓，所述电池模块设置于所述配重仓内，所述配重仓位于所述漂浮部远离所述监测部一侧，所述配重仓用于拉低所述水面监测装置的重心以防止倾覆。

其中，所述密封罩底面与所述漂浮部的顶面距离大于或等于1m。

其中，所述密封罩底面采用石英玻璃制备。

其中，所述水面监测装置还包括太阳能模块，所述太阳能模块设置于所述密封罩内或所述漂浮部顶部，所述太阳能模块与所述电池模块电性连接，用于为所述电池模块充电。

其中，所述水面监测装置还包括指示灯，所述指示灯设置于所述密封罩内或所述漂浮部顶部内，所述指示灯与所述控制模块电性连接，所述控制模块用于控制所述指示灯的发光时间和颜色。

其中，所述水面监测装置还包括摄像头，所述摄像头设置于所述密封罩内或所述漂浮部顶部，所述摄像头与所述控制模块电性连接，所述摄像头用于采集水面图像。

本申请还涉及一种水面监测系统，包括服务器和至少一个上述的水面监测装置，所述服务器与至少一个所述水面监测装置通信连接。

本申请水面监测装置，通过所述漂浮部提供浮力，并通过所述支架将所述监测部支撑于水面上，形成了所述监测部内的所述监测器对水面污染物进行监测的基础。然后通过所述密封罩对所述监测器的保护、所述定位通信模块对所述水面检测装置的定位和通信传输、所述电池模块的电能维持、以及所述控制模块对监测数据的处理以及对所述定位通信模块的控制，使得所述水面监测装置能够实现独立运行，并实时将监测得到的数据向外界进行传输的功能。通过固定所述水面监测装置于特定水面区域，或放逐所述水面监测装置随污染物漂流进行跟踪监测，都能够实时有效的实现水面的污染物监测工作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本申请一种实施例中水面监测装置的示意图；

图2是本申请一种实施例中水面监测装置的框架示意图；

图3是本申请一种实施例中定位通信模块的框架示意图；

图4是本申请一种实施例中监测器的框架示意图；

图5是本申请一种实施例中水面监测系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

请参看图1和图2所示的本申请水面监测装置100，包括漂浮部10、监测部20、支架30、定位通信模块40、电池模块50以及控制模块60。其中漂浮部 10为轻质材料制作，或漂浮部10的内部填充有轻质材料、空气等，以使得漂浮部10能够稳定的漂浮于水面。同时，漂浮部10还用于为整个水面监测装置100 提供浮力，使得水面监测装置100能够露出水面。监测部20通过支架30与漂浮部10间隔固定，且监测部20通过支架30的支撑位于漂浮部10的竖直方向上方。监测部20包括密封罩21和包覆于密封罩21中的监测器22。密封罩21 用于保护监测器22免受环境内水气或杂质的侵袭，保证监测器22的有效工作。密封罩21间隔设置于漂浮部10的顶部，即监测器22从漂浮部10的上方朝向水面进行污染物的检测。因为漂浮部10能够稳定的漂浮于水面，因此可以保证监测器22在有效的监测距离内对水面进行污染物监测。可以理解的，密封罩21 底部包括透明区域211，监测器22透过透明区域211对水面的污染物进行监测。

监测器22可以将监测数据自行进行处理，也可以将监测数据传输给控制模块60进行数据处理，进而达到对水面污染物识别的功能。控制模块60分别与监测器22以及定位通信模块40电性连接。在控制模块60通过监测器22获取到水面的监测数据后，控制模块60可以通过定位通信模块40与外界实时通信，将本申请水面监测装置100监测获得的数据实时发送给服务器200。以构成本申请所述涉及的水面监测系统300(参见图5)。可以理解的，服务器200需要与定位通信模块40进行通信连接。关于服务器200与定位通信模块40的通信连接方式，一种实施例，定位通信模块40采用北斗系统进行通信和定位。因为北斗系统具备同时定位和通信的功能，因此采用北斗系统的定位通信模块40可以同时利用北斗系统定位，并利用北斗系统将定位信息反馈给服务器200。当然，用户也可以操作服务器200，利用北斗系统将控制指令发送给控制模块60，进而控制水面监测装置100。控制指令可以包括启停机、设定监测或定位的时长与间隔等内容。进一步的，通过服务器200还可以实时查看当前水面监测装置100 的位置和高度、速度及传感器采集的参数数值，以及查看水面监测装置100的电压，实时对电压进行监控等操作。进一步的，还可以同时通过服务器200进行轨迹回放、数据导出等操作。

另一种实施例方式请参见图3，定位通信模块40可以包括定位模块41和通信模块42。其中定位模块41可以采用GPS定位。通信模块42可以采用铱星通信和/或移动网络通信。因为GPS不具备通信功能，因此在利用GPS系统进行定位后，还需要利用铱星系统或移动网络系统与服务器进行通信联络。其中移动网络系统可以采用当前普遍应用的2G、3G和4G网络，或者正逐步开展商用的5G网络等，都属于本申请水面监测装置100可以利用到的移动通信网络系统。

电池模块50用于为水面监测装置100供电，以保证控制模块60、定位通信模块40、监测器22等组件的正常工作。由此，本申请水面监测装置100具备了自行监测水面污染物，并实时与外界通信传输监测数据的能力。本申请水面监测系统300也因此能够实时对水面情况进行监测。其中本申请水面监测系统300 可以利用一个服务器200同时与多个水面监测装置100进行通信，从而达到对更大面积水域的污染情况实时进行监测的效果。而本申请水面监测装置100，因为其自行漂浮监测，并具备通信的功能，可以作用于固定水域的污染物监测任务，也可以作用于随洋流漂浮，跟踪监测污染物的任务。通过对漂浮部10的定位牵引与否即可实现相关任务的切换。

一种实施例请参见图4，监测器22包括紫外脉冲LED221和接收器222，所述紫外脉冲LED221用于朝向水面发射紫外脉冲光，紫外脉冲LED221发出的光线会在目标区域从复杂的有机混合物中激发出某单一成分的特定分子，如油分子等，诱导其产生荧光效应。接收器222会对水面反射回的经激发产生的荧光进行接收，根据不同物质内特定分子的荧光效应差异，监测器22可以对接收器222接收的荧光信号转化为电信号，并进行数据处理，从而实现对水面上是否存在污染物的监测功能。当然，监测器22与可以在完成电信号的转换后，将电信号发送给电性连接的控制模块60来完成数据处理工作，也能达到污染物监测的功能。一种实施例，监测器22可以采用ROW传感器来实现，ROW具备较高的监测灵敏度，可以对水面上1um厚的油膜等物质进行精确的探测，进而获得更好的监测效果。

因为监测器22需要发射光线并对反射的光线进行接收，因此宜设置监测器 22垂直于水面发射光线，以便于接收器222的反射光线接收。由此，在图1的实施例中，漂浮部10设置了镂空区11和围设于镂空区11外围的漂浮区12，监测部20沿竖直方向位于镂空区11的上方。将漂浮区12设置于镂空区11的外围，可以保证水面监测装置100的漂浮结构更稳定。此时监测部20也可以垂直于镂空区11进行监测，保证接收器222对反射光的有效接收。

一种实施例，为了保持水面监测装置100在水面上的姿态，使得监测部20 能稳定的漂浮于水面以上的位置，即水面监测装置100不会产生侧翻等情况，水面监测装置100还包括配重仓101。水面监测装置100中重量较大的物体可以置于配重仓101内，例如电池模块50。配重仓101位于漂浮部10远离监测部 20一侧，即配重仓101位于水面以下，将电池模块50设置于配重仓101内，可以拉低水面监测装置100的重心，以防止水面监测装置100因为重心不稳而倾覆，无法实施监测工作。

一种实施例，监测器20需要一定的工作距离才能有效开展监测工作，因此设置密封罩21的底面与漂浮部10的顶面距离大于或等于1m，以保证监测器20 处于有效工作距离内。而为了降低密封罩21对光束穿透的影响，透明区域211 宜采用石英玻璃制备。进一步的，电池模块50可以采用四组12V锂电池来实现，以满足水面监测装置100的用电需求。

一种实施例，水面监测装置100还包括太阳能模块70。太阳能模块70设置于密封罩21内或漂浮部10的顶部，太阳能模块70与电池模块50电性连接。太阳能模块70用于采集太阳能，并将采集到的太阳能转化为电能，供水面监测装置100的其余组件工作使用。电池模块50与太阳能模块70电性连接，电池模块50可用于存储太阳能模块70采集到的电能，并将该电能提供给其余组件进行供电。可以理解的，因为太阳能模块70用于采集太阳能，当太阳能模块70 置于密封罩21或漂浮部10的顶部时，需要同步设置密封罩21的顶部或漂浮物 10的顶部也为透明材质制备，以便于太阳光的透过。

一种实施例，水面监测装置100还包括指示灯80。指示灯80设置于密封罩 21内或漂浮部10顶部。指示灯80与控制模块60电性连接，控制模块60可以用于控制指示灯80的发光时间和颜色。根据监测到的污染物不同，控制模块60 可以控制指示灯80以不同的颜色发光。例如当监测到污染物为油类污染物时，控制模块60控制指示灯80发出红光；当监测到污染物为非油类污染物时，控制模块60控制指示灯80发出蓝光；当未监测到污染物时，控制模块60控制指示灯80发出绿光。同时，控制模块60还可以根据监测到的污染物浓度或描述为污染物膜层厚度，来控制指示灯80的闪烁频率和时长。此外，指示灯80还可以为符合海事相关标准的警示灯，用以指示航线、有效的预防船的撞击，给航海安全带来安全保障。对于本申请水面监测系统300，还可以通过或服务器 200来控制指示灯80，远程给水面监测装置100发送指令，更改发光间隔、关闭或打开指示灯80等功能。

一种实施例，水面监测装置100还包括摄像头90，摄像头同样设置于密封罩21内或漂浮部10的顶部，摄像头90与控制模块60电性连接，摄像头90用于采集水面图像。可以理解的，当监测器22探测到水面出现污染物时，可以通过控制模块60打开摄像头90，对监测区域内的水面进行拍照或摄像，以获得监测区域内的水面图像信息。再通过定位通信模块40将图像信息发送给服务器200，可以更全面的反映到监控水域的具体情况。本申请水面监控系统300通过一个服务器200同时对多个水面监测装置100的控制，可以组成一个区域内的海洋环境污染监测网络，对该海域的海洋环境进行更全面的监控。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水面监测装置，其特征在于，包括：

漂浮部，用于为所述水面监测装置提供浮力；

监测部，包括密封罩和包覆于所述密封罩中的监测器，所述密封罩间隔设置于所述漂浮部顶部，所述密封罩底部包括透明区域，所述监测器透过所述透明区域监测水面污染物；

支架，固定连接于所述漂浮部和所述监测器之间；

定位通信模块，用于实时对所述水面监测装置定位，并向外传输定位信息和接收控制指令；

电池模块，用于为所述水面监测装置供电；

控制模块，分别与所述监测器和所述定位通信模块电性连接，用于处理所述监测器获取的监测数据，以及控制所述定位通信模块的定位和通信功能。

2.根据权利要求1所述的水面监测装置，其特征在于，所述监测器包括紫外脉冲LED和接收器，所述紫外脉冲LED用于朝向水面发射紫外脉冲光，所述接收器用于接收水面反射回的所述紫外脉冲光。

3.根据权利要求2所述的水面监测装置，其特征在于，所述漂浮部包括镂空区和围设于镂空区外围的漂浮区，所述监测部沿竖直方向位于所述镂空区的上方。

4.根据权利要求2所述的水面监测装置，其特征在于，所述水面监测装置还包括配重仓，所述电池模块设置于所述配重仓内，所述配重仓位于所述漂浮部远离所述监测部一侧，所述配重仓用于拉低所述水面监测装置的重心以防止倾覆。

5.根据权利要求1所述的水面监测装置，其特征在于，所述密封罩底面与所述漂浮部的顶面距离大于或等于1m。

6.根据权利要求1所述的水面监测装置，其特征在于，所述密封罩底面采用石英玻璃制备。

7.根据权利要求1所述的水面监测装置，其特征在于，所述水面监测装置还包括太阳能模块，所述太阳能模块设置于所述密封罩内或所述漂浮部顶部，所述太阳能模块与所述电池模块电性连接，用于为所述电池模块充电。

8.根据权利要求1所述的水面监测装置，其特征在于，所述水面监测装置还包括指示灯，所述指示灯设置于所述密封罩内或所述漂浮部顶部内，所述指示灯与所述控制模块电性连接，所述控制模块用于控制所述指示灯的发光时间和颜色。

9.根据权利要求1所述的水面监测装置，其特征在于，所述水面监测装置还包括摄像头，所述摄像头设置于所述密封罩内或所述漂浮部顶部，所述摄像头与所述控制模块电性连接，所述摄像头用于采集水面图像。

10.一种水面监测系统，其特征在于，包括服务器和至少一个如权利要求1-9所述的水面监测装置，所述服务器与至少一个所述水面监测装置通信连接。

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