CN212007965U - 一种吸入式水质检测浮标 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种吸入式水质检测浮标，具体地说是涉及一种吸入式(呼吸式)采样方案的浮标，水泵采集水体样本，通过传感器检测对应水质参数。一种吸入式水质检测浮标包含两组传感器，当浮标漂浮在水环境表面工作时，一组传感器所检测到的水质数据为浮标附近水质数据，另一组传感器采用智能变频水泵吸入水样本，该水泵采用嵌入式电路作为控制电路，可以实现变速吸水、自动切换进水管不同深处水阀的功能。本发明设计在传感器选择上，采用可拆卸模块化设计方案。浮标对外有多个接口，且接口标准统一(传感器采用航空插座，接口统一)。在浮标内部，设置译码器，传感器模块上设置编码器，通过航空插座实现连接。

Description

一种吸入式水质检测浮标

技术领域

本实用新型涉及水质检测领域，尤其涉及一种吸入式水质检测浮标。

背景技术

水资源尤其海洋是地球上最大的资源宝库，目前海洋科技已经成为现代科技的重要发展领域。海洋环境物理参数的检测是对海洋开发的关键技术，而海洋浮标系统是目前应用于海洋水质检测的综合性设备平台。同时也是构成全天候海洋环境立体观测系统不可或缺的组成部分。我国具有大陆海岸线约1.8万公里，然而目前能够对海岸线内浅海域进行海洋环境监测的设备还相当匮乏，尤其缺少能够实现长时间、浅海域、定点监测的浮标设备，这也导致我国近海浅海域只能依靠传统的监测方法进行监测，不仅人力和物力耗费较大，而且还无法准确、长期、连续的对浅海域海洋环境状况资料进行统计，甚至在水质数据上还存在数据误差严重的现象。

浮标是海上或者河流上的一种航标，其应用广泛，功能多样。最初的浮标是用于锚定在指定位置，用以标示航道范围、指示浅滩、碍航物或表示专门用途的水面助航标志。装有灯具的浮标称为灯浮标，在日夜通航水域用于助航。另外目前世界范围内广泛应用浮标壳体都是采用一体化设计，浮标设计完成后，其结构功能和应用场景就确定固化，在很大程度上限制了浮标功能的多样性，并且一旦浮标出现故障，维修和再升级也十分不便。随着技术的发展，浮标功能变得多种多样，有的浮标还装雷达应答器、无线电指向标、雾警信号和海洋调查仪器等设备，其技术也日益成熟。如今的浮标更是功能多样化，比如水质检测，风速检测等。

传统水质检测浮标，其传感器往往都是安装在浮标内部，传感器探头部分裸露以检测水质，这种设计方案的弊端是：第一传感器不能实现模块化，不便于拆卸或者加装；第二，尤其是当浮标处于静水(水基本不流动)工作时，其水质检测数据往往是浮标周围的水质参数(而且浮标腐蚀生锈也会影响浮标周围水质)，不能作为水域水质指标评估参考数据。

如今的浮标主要是固定工作的，检测水质时，其检测范围具有局限性，这使得水质数据误差较大，若遇到污染源污染水体时，不能做到迅速响应。综上所述，目前浮标水质检测主要存在以下技术问题：(1)传感器固定安装导致采集物理量不够灵活；(2)结构复杂；(3)水样本的采集深度具有局限性；(4)数据误差大。

发明内容

针对以上问题，本实用新型提出一种吸入式水质检测浮标。

为实现本实用新型的目的，提供一种吸入式水质检测浮标，包括：浮标主体，透明罩，水质传感器，水箱，水槽，出水管控制阀，水箱出水管，送水管，变频吸水泵，蓄电池，进水阀，采样进水管，太阳能板，中央处理器开发板，航空插座区，第一操作面板，第二操作面板，传感器孔位，盖板，配重。

所述中央处理器开发板安装在所述浮标主体的上表面。

所述太阳能板安装在所述中央处理器开发板的四周。

所述透明罩为半圆形的罩子，安装在所述太阳能板的外面，且将所述太阳能板完全罩在里面。

所述第一操作面板安装在所述浮标主体的上表面。

所述第一操作面板上安装有所述航空插座区和所述传感器孔位。

所述第二操作面板安装在所述浮标主体的上表面。

所述第二操作面板上安装有所述航空插座区和所述传感器孔位。

所述水质传感器的数据线通过防水航空插座跟所述航空插座区连接，所述水质传感器的探针部分插入所述传感器孔位跟水质接触。

所述第一操作面板表面盖合着所述第一盖板。

所述第二操作面板表面盖合着所述第二盖板。

所述水槽为在所述浮标主体的侧面一体成型的一个凹槽，所述水槽位于所述第一操作面板的正下方，所述水质传感器的探针部分跟所述凹槽中的水质接触以便检测。

所述蓄电池安装在所述浮标主体的内部底面。

所述水箱安装在所述第二操作面板的正下方，所述水质传感器的探针部分跟所述水箱中的水质接触以便检测。

所述水箱出水管的一端连接在所述水箱的下方，所述水箱出水管的另一端向外延伸到所述浮标主体外面的水质中。

所述出水管控制阀安装在所述水箱出水管上，并且位于所述浮标主体的内部。

所述送水管的一端跟所述水箱连接，所述送水管的另一端跟所述变频吸水泵连接。

所述变频吸水泵安装在所述浮标主体的内部底面。

所述采样进水管的一端穿过所述浮标主体的底部跟所述变频吸水泵连接，所述采样进水管的另一端连接所述配重并放置于水质中。

所述采样进水管上安装多个所述进水阀。

所述太阳能板跟所述蓄电池通过排线连接，所述蓄电池跟所述中央处理器开发板通过排线连接，所述中央处理器开发板跟所述水质传感器、所述变频吸水泵、所述出水管控制阀和所述进水阀都分别通过排线连接。

在一个实施例中，所述透明罩跟所述浮标主体的接触面用防水胶倒灌封住。

在本实施例中，所述传感器孔位安装气密橡胶圈。

在一个实施例中，所述第一操作面板跟所述第二操作面板分别对称地位于所述浮标主体的两侧。

在本实施例中，所述采样进水管采用软材质的进水管。

在上述实施例中，所述采样进水管是由多段进水管单元组装成的。

在一个实施例中，所述进水阀是可拆卸和再安装的。

上述吸水式水质检测浮标，吸入式方案采水结构简单，没有复杂的机械结构沉入水中，采水的可靠性高浮标内部加装水泵，其进水管可以延长，即可以采集到更广水域水样本，同时浮标本体上面的传感器检测数据作为参照数据。将水泵采集样本水质数据与本体数据对比，结合误差理论，即可评估出更精确数据。本发明采用模块化设计，且接口统一，各传感器均可简单操作达到更换或者改装目的，灵活性、便携性更高。本实用新型在吸水管上设置了多个电磁阀，工作时可采取不同深度的水，确保了采取水样的多样性，并且在采集水样后无需另置容器存放水样，只需将上一次采水排出即可。

附图说明

图1是一个实施例的吸入式水质检测浮标的主视图；

图2是一个实施例的吸入式水质检测浮标的俯视图；

图3是一个实施例的吸入式水质检测浮标的立体模型图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参考图1所示，图1为一个实施例的吸入式水质检测浮标的主视图，包括：浮标主体1，透明罩2，水质传感器3，水箱4，水槽5，出水管控制阀6，水箱出水管7，送水管8，变频吸水泵9，蓄电池10，进水阀11，采样进水管12，太阳能板13，中央处理器开发板14，航空插座区15，第一操作面板160，第二操作面板161，传感器孔位17，第一盖板180，第二盖板181，配重19。

所述中央处理器开发板14安装在所述浮标主体1的上表面。

所述太阳能板13安装在所述中央处理器开发板14的四周。

太阳能板朝外安装，围成一个圈，内部围出一个腔体，用来安装所述中央处理器开发板14，如图3所述，为一个实施例的吸入式水质检测浮标的立体模型图，太阳能板安装在浮标顶部，多块太阳能板朝向不同方向，以更好地采集阳光。在太阳能板组的外面加以一个透明保护罩，以保护太阳能板。

本实用新型采用太阳能发电为主，以波浪能发电为辅。蓄电采用常规蓄电池蓄电，发电和用电的支配由电源管理模块电路负责。

所述透明罩2为半圆形的罩子，安装在所述太阳能板13的外面，且将所述太阳能板13完全罩在里面。

所述第一操作面板160安装在所述浮标主体1的上表面。

所述第一操作面板160上安装有所述航空插座区15和所述传感器孔位17。

所述第二操作面板161安装在所述浮标主体1的上表面。

所述第二操作面板161上安装有所述航空插座区15和所述传感器孔位17。

所述航空插座区15和所述传感器孔位17内嵌安装在所述第一操作面板160和所述第二操作面板161上。

所述水质传感器3的数据线通过防水航空插座跟所述航空插座区15连接，所述水质传感器3的探针部分插入所述传感器孔位17跟水质接触。

防水航空插座的公端连接所述水质传感器3数据线上的插头，防水航空插座的母端连接所述航空插座区15。

所述第一操作面板160表面盖合着所述第一盖板180。

所述第二操作面板161表面盖合着所述第二盖板181。

所述水槽5为在所述浮标主体1的侧面一体成型的一个凹槽，所述水槽5位于所述第一操作面板160的正下方，所述水质传感器3的探针部分跟所述凹槽中的水质接触以便检测。

所述蓄电池10安装在所述浮标主体1的内部底面。

所述水箱4安装在所述第二操作面板161的正下方，所述水质传感器3的探针部分跟所述水箱4中的水质接触以便检测。

所述水箱出水管7的一端连接在所述水箱4的下方，所述水箱出水管7的另一端向外延伸到所述浮标主体1外面的水质中。

所述出水管控制阀6安装在所述水箱出水管7上，并且位于所述浮标主体1的内部。

所述送水管8的一端跟所述水箱4连接，所述送水管8的另一端跟所述变频吸水泵9连接。

所述变频吸水泵9安装在所述浮标主体1的内部底面。

所述采样进水管12的一端穿过所述浮标主体1的底部跟所述变频吸水泵9连接，所述采样进水管12的另一端连接所述配重19并放置于水质中。

所述采样进水管12上安装多个所述进水阀11。

所述太阳能板13跟所述蓄电池10通过排线连接，所述蓄电池11跟所述中央处理器开发板14通过排线连接，所述中央处理器开发板14跟所述水质传感器3、所述变频吸水泵9、所述出水管控制阀6和所述进水阀11都分别通过排线连接。

所述太阳能板13给所述蓄电池10蓄电，所述蓄电池10分别给所述中央处理器开发板14，所述水质传感器3，所述变频吸水泵9、所述出水管控制阀6和所述进水阀11供电。工作时，所述水质传感器3采集数据，将数据传输给所述中央处理器开发板14，所述中央处理器开发板14处理数据，并且所述中央处理器开发板14内部的驱动电路控制所述变频吸水泵9的进水量、所述出水管控制阀6和所述进水阀11，采用循环吸入式进水方案，即使用时程序控制所述出水管控制阀6和所述进水阀11打开与关闭，变频水泵一直工作，以实现循环水(流动水)。驱动电路包括核心微处理器和电路板电路，实验时基于stm32平台；驱动电路连接变频水泵，负责水泵工作；驱动电路连接传感器，负责数据采集处理；驱动电路连接数据回传装置。数据回传采用物联网卡方式，配合4g网络回传。

变频吸水泵9采用市面上现有的变频电机制作的水泵，在结构上，与现有水泵产品无差别；在功能上，变频电机需要配合预设程序，在微处理器控制下工作。最终达到控制水流速度，控制采集水样本深度，控制水泵工作与否的功能。

本实用新型设置了两组传感器，一组用于检测浮标周围水质参数(以下称组一)，另外一组用于检测深水区水质参数(以下称组二)。

当浮标漂浮在水环境表面工作时，组一传感器所检测到的水质数据(数据1)。在实际工作中，由于浮标生锈，漂浮物等因素影响，会使得该组传感器检测数据与实际值有较大差距。因此，在本发明中，组二所检测的深水区水质数据(数据2，3，4....n)与组一作为参考对照。

组二使用了智能变频水泵吸入水样本，该水泵采用嵌入式电路作为控制电路，可以实现变速吸水、自动切换进水管不同深处水阀的功能。优选地，我们会默认设置最上面个阀门(阀门1，自此往下依次为阀门2，3，4...n)打开，以下阀门关闭，此时变频吸水泵9将吸入水进入水箱4，水质传感器3开始检测水质参数，得到数据2。

数据2与数据1传回电脑，结合误差分析，若数据1与数据2相差较大，则视为数据不实，则启动阀门2，并关闭其他阀门，再一次采水检测,得出数据3。随后数据1，2，3继续比较，若数据仍有较大差距，则一次往下启动阀门，检测下一组数据。优选地，针对每个深度数据至少测量5次取平均值，此操作由电脑控制自动完成。

本设计在传感器选择上，采用可拆卸模块化设计方案。传感器采用航空插座，接口统一。在浮标内部，设置译码器，传感器模块上设置编码器，通过航空插座实现连接。因此，优选地，用户可以根据实际需求，自定义传感器硬件布局及其传感器种类。

在一个实施例中，所述透明罩2跟所述浮标主体1的接触面用防水胶倒灌封住。

浮标主体1内部不能进水，因此需要对透明罩2跟浮标主体1的接触面做密封性处理。

在一个实施例中，所述传感器孔位17安装气密橡胶圈。

安装气密橡胶圈是为了保持浮标本体1的密封性，水质传感器3的探针部分插入安装了气密橡胶圈的传感器孔位17，水就不会进入浮标本体1内部从而破坏其密封性。

在一个实施例中，所述第一操作面板160跟所述第二操作面板161分别对称地位于所述浮标主体)的两侧。

第一操作面板160跟所述第二操作面板161分别对称地安装，有利于保持浮标主体1的重力平衡。

在一个实施例中，所述采样进水管12采用软材质的进水管。

在进水管选用上，我们选用了较软材质进水管，避免了硬质管带来不便之处，且进水管可以根据实际深度需求可加长或者减短。在软质进水管末端，加上配重，可以使进水管在水中处于竖直状态。

在一个实施例中，所述采样进水管12是由多段进水管单元组装成的。

采样进水管12使用多段进水管单元组装，使得采样进水管12可以根据实际深度需求可加长或者减短。

在一个实施例中，所述进水阀11可拆卸和再安装的。

所述进水阀11可拆卸和再安装，便于在实际工作中，踩水的深度可以根据实际要求做安装调节。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

需要说明的是，本申请实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二\第三”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本申请实施例的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种吸入式水质检测浮标，其特征在于，包括：浮标主体(1)，透明罩(2)，水质传感器(3)，水箱(4)，水槽(5)，出水管控制阀(6)，水箱出水管(7)，送水管(8)，变频吸水泵(9)，蓄电池(10)，进水阀(11)，采样进水管(12)，太阳能板(13)，中央处理器开发板(14)，航空插座区(15)，第一操作面板(160)，第二操作面板(161)，传感器孔位(17)，第一盖板(180)，第二盖板(181)，配重(19)；

所述中央处理器开发板(14)安装在所述浮标主体(1)的上表面；

所述太阳能板(13)安装在所述中央处理器开发板(14)的四周；

所述透明罩(2)为半圆形的罩子，安装在所述太阳能板(13)的外面，且将所述太阳能板(13)完全罩在里面；

所述第一操作面板(160)安装在所述浮标主体(1)的上表面；

所述第一操作面板(160)上安装有所述航空插座区(15)和所述传感器孔位(17)；

所述第二操作面板(161)安装在所述浮标主体(1)的上表面；

所述第二操作面板(161)上安装有所述航空插座区(15)和所述传感器孔位(17)；

所述水质传感器(3)的数据线通过防水航空插座跟所述航空插座区(15)连接，所述水质传感器(3)的探针部分插入所述传感器孔位(17)跟水质接触；

所述第一操作面板(160)表面盖合着所述第一盖板(180)；

所述第二操作面板(161)表面盖合着所述第二盖板(181)；

所述水槽(5)为在所述浮标主体(1)的侧面一体成型的一个凹槽，所述水槽(5)位于所述第一操作面板(160)的正下方，所述水质传感器(3)的探针部分跟所述凹槽中的水质接触以便检测；

所述蓄电池(10)安装在所述浮标主体(1)的内部底面；

所述水箱(4)安装在所述第二操作面板(161)的正下方，所述水质传感器(3)的探针部分跟所述水箱(4)中的水质接触以便检测；

所述水箱出水管(7)的一端连接在所述水箱(4)的下方，所述水箱出水管(7)的另一端向外延伸到所述浮标主体(1)外面的水质中；

所述出水管控制阀(6)安装在所述水箱出水管(7)上，并且位于所述浮标主体(1)的内部；

所述送水管(8)的一端跟所述水箱(4)连接，所述送水管(8)的另一端跟所述变频吸水泵(9)连接；

所述变频吸水泵(9)安装在所述浮标主体(1)的内部底面；

所述采样进水管(12)的一端穿过所述浮标主体(1)的底部跟所述变频吸水泵(9)连接，所述采样进水管(12)的另一端连接所述配重(19)并放置于水质中；

所述采样进水管(12)上安装多个所述进水阀(11)；

所述太阳能板(13)跟所述蓄电池(10)通过排线连接，所述蓄电池(10)跟所述中央处理器开发板(14)通过排线连接，所述中央处理器开发板(14)跟所述水质传感器(3)、所述变频吸水泵(9)、所述出水管控制阀(6)和所述进水阀(11)都分别通过排线连接。

2.根据权利要求1所述的吸入式水质检测浮标，其特征在于，所述透明罩(2)跟所述浮标主体(1)的接触面用防水胶倒灌封住。

3.根据权利要求1所述的吸入式水质检测浮标，其特征在于，所述传感器孔位(17)安装气密橡胶圈。

4.根据权利要求1所述的吸入式水质检测浮标，其特征在于，所述第一操作面板(160)跟所述第二操作面板(161)分别对称地位于所述浮标主体(1)的两侧。

5.根据权利要求1所述的吸入式水质检测浮标，其特征在于，所述采样进水管(12)采用软材质的进水管。

6.根据权利要求1所述的吸入式水质检测浮标，其特征在于，所述采样进水管(12)是由多段进水管单元组装成的。

7.根据权利要求1所述的吸入式水质检测浮标，其特征在于，所述进水阀(11)可拆卸和再安装的。

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