CN212722860U

CN212722860U - 自发电式海洋水质检测平台

Info

Publication number: CN212722860U
Application number: CN202021735351.4U
Authority: CN
Inventors: 张峰; 刘庆玉; 李克轩; 古芯源; 庄涵颖; 郑勇; 李佳鑫; 马茗山; 孟凡华; 牛正然; 刘润
Original assignee: Qingdao University of Technology
Current assignee: Qingdao University of Technology
Priority date: 2020-08-18
Filing date: 2020-08-18
Publication date: 2021-03-16
Anticipated expiration: 2030-08-18

Abstract

本实用新型公开了一种自发电式海洋水质检测平台，包括自发电系统和水质检测传感器；其中，自发电系统包括固定架、第一挡板、第一连杆、第一棘爪、第一棘轮、第一大齿轮、小齿轮和发电机，固定架安装在检测平台上，第一挡板与固定架铰接，第一连杆的一端与第一挡板铰接，另一端与第一棘爪连接，第一棘爪与第一棘轮配合，第一棘轮与第一大齿轮共轴设置，第一大齿轮与小齿轮啮合，小齿轮与发电机输入端连接；水质检测传感器设置于检测平台上，与发电机的输出端连接。通过利用海浪能进行自发电，直接对水质监测传感器进行供电，可以避免陆地输电或更换蓄电池等方式的繁琐，使水质监测系统更加简洁、方便。

Description

自发电式海洋水质检测平台

技术领域

本实用新型属于自发电水质监测领域，具体涉及一种自发电式海洋水质检测平台。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着科技的高速发展和陆地能源的日益短缺，各国的开发眼光纷纷落到了海洋身上，这使得开发利用海洋资源、发展海洋经济逐渐成为许多国家经济的重要支撑。但近年来，海洋环境污染日趋严重，海洋生态环境受到了严重的破坏，海洋环境正在恶化的事实警示了海洋环境可持续发展的重要性。

海洋环境监测是海洋环境事业的基础，做好海洋环境监测工作对促进海洋环境事业健康发展、建设生态文明强国有着至关重要的意义。海洋垃圾对海洋生物和人类造成负面的影响不容忽视，因此水质监测也显得尤为重要。水质监测是水资源保护最重要的工作基础和技术支撑，准确、及时、可靠的水质监测数据是水资源保护依法行政的基础。

近年来，水质自动监测技术在许多国家地表水监测中得到了广泛的应用，但是实用新型人发现，水质监测过程中，一般是采用陆地输电或者更换蓄电池等方式进行供电，供电较为繁琐，且难以保证水质的持续监测。此外，由于海洋中海水腐蚀以及生物附着的影响，装置的完整度也是发电是否高效的关键影响因素，现有技术中的水质检测装置没有对该种因素进行检测的功能。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种自发电式海洋水质检测平台。通过利用海浪能进行自发电，直接对水质监测传感器进行供电，可以避免陆地输电或更换蓄电池等方式的繁琐，使水质监测系统更加简洁、方便。

为解决以上技术问题，本实用新型的以下一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种自发电式海洋水质检测平台，包括自发电系统和水质检测传感器；

其中，自发电系统包括固定架、第一挡板、第一连杆、第一棘爪、第一棘轮、第一大齿轮、小齿轮和发电机，固定架安装在检测平台上，第一挡板与固定架铰接，第一连杆的一端与第一挡板铰接，另一端与第一棘爪连接，第一棘爪与第一棘轮配合，第一棘轮与第一大齿轮共轴设置，第一大齿轮与小齿轮啮合，小齿轮与发电机输入端连接；

水质检测传感器设置于检测平台上，与发电机的输出端连接；

第一挡板的侧面均设置有超声波传感器；

固定架上设置有第一限位块，第一限位块设置于第一挡板的最大行程处。

与现有技术相比，本实用新型的以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：

基于棘轮机构的自发电式海洋水质检测平台，将产生的电能对水质传感器进行直接输送，不仅使得水质传感器达到了高度自动化的目的，减少了水质检测对环境的要求，而且避免了陆上输电或者更换蓄电池的步骤，降低了对环境的需求，扩大了应用范围。

超声波传感器通过检测挡板表面粗糙度，来检测装置的海水腐蚀程度和海洋生物附着的情况，实现了实时监测，避免装置受损造成发电效率过低等问题。

棘轮机构采用两个挡板，将正反两方向海浪能分开收集，避免了四杆机构需旋转360°，易产生死角情况，使装置卡死、倒转等问题。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型实施例的基于棘轮机构的自发电式海洋水质检测平台主视图结构示意图；

图2为本实用新型实施例的基于棘轮机构的自发电式海洋水质检测平台的局部装配区域俯视图结构示意图；

图3为本实用新型实施例的基于棘轮机构的自发电式海洋水质检测平台的挡板结构示意图；

图4为本实用新型实施例的第一大齿轮、第二大齿轮以及小齿轮的相互啮合的结构示意图。

其中，1、无线串口；2、第一连杆；3、单片机；4、水压传感器；5、马达；6、齿轮；7、固定架；8、超声波传感器；9、棘爪；10、发电机；11、第一大齿轮；12、第一挡板；13、固定平台；14、水质检测传感器；15、第一棘轮；16、小轴；17、第二棘轮；18、小齿轮；19、第二大齿轮；20、第二挡板；21、螺旋导轨；22、第二大轴；23、第一大轴。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

第一挡板的侧面均设置有超声波传感器；

在一些实施例中，自发电系统还包括第二挡板、第二连杆、第二棘爪、第二棘轮和第二大齿轮，第二挡板与固定架铰接，且与第一挡板相对设置，第二连杆的一端与第二挡板铰接，另一端与第二棘爪连接，第二棘爪与第二棘轮配合，第二棘轮与第二大齿轮共轴设置，第二大齿轮与第一大齿轮啮合。

设置第二组发电装置，第一挡板与第二挡板相对设置，将正反两方向海浪能分开收集，避免了四杆机构需旋转360°，易产生死角，使装置卡死、倒转等问题的产生。

进一步的，第二挡板的侧面均设置有超声波传感器。

超声波传感器用于检测第一挡板和第二挡板表面的粗糙度和海洋生物的附着情况。

进一步的，第二大齿轮与小齿轮啮合。

进一步的，所述固定架上设置有第二限位块，第二限位块设置于第二挡板的最大行程处。

第一限位块和第二限位块可以保证发电系统的安全稳定工作，避免第一挡板和第二挡板在较大冲击作用下的过运动。

在一些实施例中，所述固定架的两侧分别通过螺旋导轨安装在检测平台上，螺旋导轨可旋转地安装于检测平台上，且螺旋导轨与马达的输出端配合。

马达工作，带动螺旋导轨旋转，进而带动固定架上移或下移，以适应涨潮退潮时的海面高度，以更好地实现发电。

进一步的，还包括单片机和水压传感器，单片机和水压传感器均设置于检测平台上，水压传感器和马达均与单片机信号连接。

水压传感器可以实时测量其所处位置的水压，进而判定发电系统所处的位置，当海面液位上升时，发电系统的挡板位于海面以下，海浪对其冲击作用较小，此时，单片机控制马达动作，将固定架上移；海面液位下降时，挡板露出海面，海浪对其冲击作用较小，此时，单片机控制马达动作，将固定架下移。

更进一步的，所述超声波传感器与单片机连接。用于将第一挡板和第二挡板表面的腐蚀情况以及海洋生物的附着情况的信号传递给单片机，由单片机控制报警装置报警，以便及时清理挡板或更换挡板。

第二方面，本实用新型提供一种自发电式海洋水质检测平台的自发电检测方法，包括如下步骤：

海洋水质检测过程中，海浪脉冲冲击第一挡板，第一挡板发生周期性转动-复位，转动时，通过第一导杆带动第一棘爪运动，使第一棘轮发生转动，第一棘轮带动第一大齿轮旋转，通过小齿轮带动发电机工作，为水质检测传感器供电。

在一些实施例中，还包括海浪脉冲冲击第二挡板，第二挡板发生周期性转动-复位，转动时，通过第二导杆带动第二棘爪运动，使第二棘轮发生转动，第二棘轮带动第二大齿轮旋转，通过小齿轮带动发电机工作，为水质检测传感器供电的步骤。

进一步的，还包括对第一挡板和第二挡板的表面腐蚀情况及海洋生物附着情况进行实时监控的步骤。以便对挡板进行及时清理或更换，保证自发电的顺利进行。

在一些实施例中，还包括根据海洋液位的变化，对固定架的高度进行调节的步骤。

实施例

如图1所示，一种自发电式海洋水质检测平台，包括无线串口1、连杆2、单片机3、水压传感器4、马达5、齿轮6、固定架7、超声波传感器8、第一棘爪9、发电机10、第一大齿轮11、第一挡板12、固定平台13、水质检测传感器14、第一棘轮15、小轴16、第二棘轮17、小齿轮18、第二大齿轮19、第二挡板20、螺旋导轨21、第二大轴22和第一大轴23。

固定平台13的两端分别连接架体，架体直接固定在检测平台上，使固定平台13位置固定。

固定架7通过铰链来固定第一挡板12与第二挡板20，两个挡板相对设置，使两个挡板绕固定架7能前后摆动，固定架7上设置的限位块起到限位作用，使两个挡板都只能摆动到一定角度。

第一挡板12与第一连杆2铰接，第一连杆2的端部连接第一棘爪9，第一棘爪9插入第一棘轮15的棘轮齿中，以推动第一棘轮15同向转动，使海浪对挡板的推力带动棘轮机构旋转。

第一棘轮15与第一大齿轮11通过键连接固定到第一大轴23；使第一棘轮15与第一大齿轮11同轴转动，带动齿轮机构旋转。

相对设置的第二挡板20与第二连杆铰接，第二连杆的端部连接第二棘爪，第二棘爪插入第二棘轮的棘轮齿中，以推动第二棘轮同向转动，使海浪对挡板的推力带动棘轮机构旋转。

第二棘轮与第二大齿轮通过键连接固定到第二大轴；使第二棘轮与第二大齿轮19同轴转动，带动齿轮机构旋转。第二大齿轮19与小齿轮18啮合，小齿轮18通过键连接固定到小轴16。

小轴16两侧分别与发电机10相连。通过小轴16旋转带动发电机10发电，将海浪能转化为机械能传递到发电机10，从而进行发电。

水压传感器4在退潮涨潮时将电信号传递给单片机，进而控制螺旋导轨21，螺旋导轨21旋转带动装个装置进行上升或下降，从而可使装置在退潮涨潮时做出及时调节，提高了装置对海浪能的利用率，同时可防止装置受海水的侵蚀。

第一挡板12和第二挡板20的侧面设置有超声波传感器8，可对挡板表面海洋生物附着程度及挡板表面的腐蚀程度进行检测，将数据通过无线串口共享至计算机终端，当附着过多时发出警报。

水质检测传感器14可对水质进行检测，将数据通过无线串口共享至计算机终端，当水质污染时发出警报。

具体工作过程为：

(1)海浪正向冲击第一挡板12使其倾倒，通过推动第一连杆2摆动。

(2)铰接在第一连杆2上的第一棘爪9插入第一棘轮15的齿内，使第一棘轮15顺时针转过一定角度。

(3)第一棘轮15与第一大齿轮11并联，且安装在第一大轴23上，第一棘轮15转动时带动第一大齿轮11同时转动。

(4)第一大齿轮11与第而大齿轮19啮合使第一大齿轮19逆时针转动。

(5)第二大齿轮19啮合小齿轮18带动发电机10转动。

(6)当海浪回流时，同样带动第二挡板20倾倒，相同原理带动第二大齿轮19逆时针转动。

(7)第二大齿轮19与小齿轮18啮合，通过小齿轮18带动电机10转动。

(8)此时，第一大齿轮11和第一棘轮15会跟随第二大齿轮齿轮19顺时针转动。第一棘爪9在第一棘轮15的齿上滑过，不会造成卡死，第一挡板12也可自动复位。

(9)水压传感器感4受水面压力，将电信号传递给与齿轮6相连的马达，当水压上升时，马达带动齿轮6逆时针传动，与齿轮6同轴的螺旋导轨21旋转带动上部平台上升；反之，当水压下降时，螺旋导轨21逆时针旋转带动上部平台下降。

(10)超声波传感器8通过检测挡板表面粗糙度和挡板表面海洋生物的附着程度，以PM波形式传输至无线串口，再共享至计算机终端，当海洋附着过多时或挡板腐蚀严重时发出警报。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种自发电式海洋水质检测平台，其特征在于：包括自发电系统和水质检测传感器；

第一挡板的侧面均设置有超声波传感器；

2.根据权利要求1所述的自发电式海洋水质检测平台，其特征在于：自发电系统还包括第二挡板、第二连杆、第二棘爪、第二棘轮和第二大齿轮，第二挡板与固定架铰接，且与第一挡板相对设置，第二连杆的一端与第二挡板铰接，另一端与第二棘爪连接，第二棘爪与第二棘轮配合，第二棘轮与第二大齿轮共轴设置，第二大齿轮与第一大齿轮啮合。

3.根据权利要求1所述的自发电式海洋水质检测平台，其特征在于：第二挡板的侧面设置有超声波传感器。

4.根据权利要求2所述的自发电式海洋水质检测平台，其特征在于：第二大齿轮与小齿轮啮合。

5.根据权利要求1所述的自发电式海洋水质检测平台，其特征在于：所述固定架上设置有第二限位块，第二限位块设置于第二挡板的最大行程处。

6.根据权利要求1所述的自发电式海洋水质检测平台，其特征在于：所述固定架的两侧分别通过螺旋导轨安装在检测平台上，螺旋导轨可旋转地安装于检测平台上，且螺旋导轨与马达的输出端配合。

7.根据权利要求3所述的自发电式海洋水质检测平台，其特征在于：还包括单片机和水压传感器，单片机和水压传感器均设置于检测平台上，水压传感器和马达均与单片机信号连接。

8.根据权利要求7所述的自发电式海洋水质检测平台，其特征在于：所述超声波传感器与单片机连接。