CN214622585U - 一种用于水质监测的浮标体结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于水质监测的浮标体结构，涉及水生态装备领域，包括舱体、平台、探头盒、水质分析仪单元、供电单元以及置于舱体中的管理服务器、控制单元和数采仪，控制单元分别与管理服务器、供电单元和数采仪相连，水质分析仪单元分别连接供电单元和数采仪；平台包括台面以及位于台面下方的固定支脚和活动支脚，舱体设置在台面的头部，台面的尾部作为人员登舱端设有配重盒，固定支脚设于舱体下方，可折叠收纳的活动支脚设于人员登舱端下方，探头盒贯穿台面设置，水质分析仪单元设于探头盒中，用于采集监测水域的环境参数，该浮标体结构能够实时获取水生态环境状况指数，通过供电单元实现稳定可靠运行。

Description

一种用于水质监测的浮标体结构

技术领域

本实用新型涉及水生态装备领域，尤其是一种用于水质监测的浮标体结构。

背景技术

水生态环境质量监测一般依托于浮标体结构，传统的浮标体结构由圆形舱体组成，水质探头直接设于圆形舱体下端，没有考虑水质探头的防护装置，在浅水区搁浅容易损坏水质探头；同时由于其结构为标准圆形浮标体，人员登录时操作不便且倾斜严重，存在一定安全隐患。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种用于水质监测的浮标体结构。浮标体结构适用于各种水生态环境，该平台保证了人员的作业安全，且探头盒能够保护仪器探头不受损，提升维护便利性。

本实用新型的技术方案如下：

一种用于水质监测的浮标体结构，包括舱体、平台、探头盒、水质分析仪单元、供电单元以及置于舱体中的管理服务器、控制单元和数采仪，控制单元分别与管理服务器、供电单元和数采仪相连，水质分析仪单元分别连接供电单元和数采仪；平台包括台面以及位于台面下方的固定支脚和活动支脚，舱体设置在台面的头部，台面的尾部作为人员登舱端设有配重盒，固定支脚设于舱体下方，可折叠收纳的活动支脚设于人员登舱端下方，探头盒贯穿台面设置，水质分析仪单元设于探头盒中，用于采集监测水域的环境参数。

其进一步的技术方案为，舱体的上表面为四边形、下表面为八边形，且上表面的面积小于下表面的面积，上表面的四边分别与相对应的下表面相间隔的四边平行，平行边与相交的两个侧边形成四边斜面，每两个四边斜面之间形成三角斜面，将第一三角斜面作为舱体的侧开门，与相邻的四边斜面连接，用于打开舱体。

其进一步的技术方案为，供电单元包括光伏控制器以及与光伏控制器相连的太阳能板和蓄电池组，光伏控制器和蓄电池组放置在舱体中，太阳能板通过支架对称安装在四边斜面上，支架用于调节太阳能板面向太阳的角度，光伏控制器分别连接控制单元和水质分析仪单元；在日照充足时，光伏控制器给控制单元和水质分析仪单元太阳能供电，在无日照时，蓄电池组放电为浮标体结构提供电能，当无日照天数超过预定天数时，采用市电充电器给蓄电池组充电维持电能。

其进一步的技术方案为，水质分析仪单元包括pH水质分析仪、溶解氧水质分析仪、氧化还原电位水质分析仪、叶绿素水质分析仪和浊度水质分析仪。

其进一步的技术方案为，浮标体结构还包括分别与供电单元和数采仪相连的摄像单元，摄像单元包括水上摄像头和水下摄像头，水上摄像头安装在舱体的顶部，且位于航标灯安装杆上，水下摄像头通过安装架安装在台面的尾部，且安装高度低于台面下表面，摄像单元用于全方位采集环境信息。

其进一步的技术方案为，浮标体结构还包括防雷单元以及与控制单元相连的防盗单元，防雷单元包括避雷针和直流避雷器，避雷针安装在舱体的顶部，且安装高度高于航标灯安装杆，直流避雷器放置在舱体中，直流避雷器的输入端连接太阳能板，直流避雷器的输出端连接光伏控制器，直流避雷器的地端和避雷针均接地；

防盗单元包括放置在舱体中的GPS防盗器，用于检测浮标体结构的地理位置。

其进一步的技术方案为，浮标体结构还包括分别与供电单元和数采仪相连的水位仪，水位仪设于探头盒中，用于采集监测水域的水位信息。

其进一步的技术方案为，控制单元还分别与水质分析仪单元、摄像单元和水位仪的电源端控制连接。

其进一步的技术方案为，平台还包括位于台面下方的万向轮，万向轮设于舱体下方。

其进一步的技术方案为，控制单元基于ARM920T芯片实现，太阳能板基于SZGD040-36P型多晶硅40W组件实现，光伏控制器基于MPPT型实现，直流避雷器基于DXH06-MP/12型号实现。

本实用新型的有益技术效果是：

该浮标体结构用于水质监测，通过水位仪、水质分析仪单元、摄像单元获取监测水域的多项指标，并通过数采仪传输至管理服务器以实时获取水生态环境状况指数；浮标体结构的平台使登舱人员登入时不会发生大幅度倾斜问题，保证了人员的作业安全，且水位仪和水质分析仪单元均置于探头盒中，能够保护仪器探头不受损，提升维护便利性；整个浮标体结构通过太阳能供电，在无光照时可以通过蓄电池组进行应急供电，水位仪、水质分析仪单元、摄像单元的电源端均由控制单元独立控制，当无需采样测试时可以关闭仪器电源，在保证仪器正常、稳定测试的同时能够最大程度节省运行功耗；为了使浮标体结构稳定运行，还设有防盗单元和防雷单元，使浮标体结构适用于各种水生态环境。

附图说明

图1是本申请提供的浮标体结构的正视图。

图2是本申请提供的浮标体结构的侧视图。

图3是本申请提供的浮标体结构的舱内结构图。

图4是本申请提供的浮标体结构的原理连接图。

图5是本申请提供的直流避雷器的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

结合图1-图4所示，浮标体结构包括舱体1、平台2、探头盒3、水质分析仪单元、供电单元以及置于舱体1中的管理服务器、控制单元4和数采仪5，可选的，还包括水位仪、摄像单元、防雷单元、防盗单元以及GPRS通讯单元，水位仪用于采集监测水域的水位信息。本申请的控制单元4基于ARM920T芯片实现，控制单元4分别与管理服务器、供电单元、数采仪5和防盗单元相连，供电单元还分别连接水质分析仪单元、摄像单元和水位仪进行供电，数采仪5分别连接水质分析仪单元、摄像单元和水位仪，获取监测水域的多项指标通过数采仪5传输至管理服务器以实时获取水生态环境状况指数。可选的，控制单元4还分别与水位仪、摄像单元、水质分析仪单元的电源端控制连接，当无需采样测试时可以关闭仪器电源，在保证仪器正常、稳定测试的同时能够最大程度节省运行功耗。GPRS通讯单元与管理服务器相连，用于浮标体结构与外部设备通讯交互。

平台2包括台面201以及位于台面201下方的固定支脚202和活动支脚203，可选的，还包括位于台面201下方的万向轮（图中未示出）。本实施例的台面201优选为U型，台面201位于舱体1外的长度为1.2m，解决了传统圆形浮标体人员登入时倾斜严重的问题，保证了人员的作业安全。舱体1设置在台面201的头部，台面201的尾部作为人员登舱端设有配重盒6，可选的，在人员登舱端还设有前扶手和侧扶手，用于辅助人员登舱。固定支脚202设于舱体1下方，起到固定支撑的作用；可折叠收纳的活动支脚203设于人员登舱端下方，在地面检修时，下放活动支脚203保证浮标体结构稳固，置于水中时，将活动支脚203收纳至台面201底部（水平状态），使其不会絮积水草而影响摄像单元的拍摄；万向轮设于舱体1下方，便于安装调试环节浮标体结构在地面上的移动。探头盒3贯穿台面201设置，水质分析仪单元和水位仪均设于探头盒3中，用于采集监测水域的环境参数。传统的圆形浮标体的探头支杆较长，因此校准及日常维护操作极为不便，本申请的探头盒3缩短了仪器探头支杆的长度，提升维护便利性，又能保护仪器探头安全。

具体的，舱体1有八个侧面，舱体1的上表面为四边形、下表面为八边形，且上表面的面积小于下表面的面积，上表面的四边分别与相对应的下表面相间隔的四边平行，平行边与相交的两个侧边形成四边斜面101，每两个四边斜面101之间形成三角斜面，将第一三角斜面作为舱体1的侧开门102，与相邻的四边斜面101连接，用于打开舱体1。可选的，除了侧开门102外，舱体1的上表面可以作为舱体1的上掀门103（图中未示意出把手），扩展了人员的维护操作空间。

具体的，供电单元包括光伏控制器701以及与光伏控制器701相连的太阳能板702和蓄电池组703，光伏控制器701和蓄电池组703放置在舱体1中，本实施例采用四块太阳能板702，通过支架两两对称安装在四边斜面101上，支架用于调节太阳能板702面向太阳的角度，光伏控制器701分别连接控制单元4、水质分析仪单元、摄像单元和水位仪。在日照充足时，光伏控制器701利用太阳能板702给蓄电池组703充电，并给控制单元4、水质分析仪单元、摄像单元和水位仪太阳能供电；在无日照时，光伏控制器701控制蓄电池组703放电为浮标体结构提供电能；当无日照天数超过预定天数时，比如超过15天时，蓄电池组703过放保护，供电单元自动切断，采用市电充电器给蓄电池组703充电维持电能。本申请的光伏控制器701选用130W、12V的MPPT型实现，太阳能板702基于SZGD040-36P型多晶硅40W组件实现，蓄电池组703采用12V的胶体蓄电池，市电充电器采用NFA 纽福克斯数显充电器全自动/手动6814N充电器。

水质分析仪单元包括pH水质分析仪、溶解氧水质分析仪、氧化还原电位水质分析仪、叶绿素水质分析仪和浊度水质分析仪，用于采集并分析水样的pH、溶解氧、氧化还原电位、叶绿素a和浊度。摄像单元包括水上摄像头801和水下摄像头802，水上摄像头801安装在舱体1的顶部，且位于航标灯安装杆9上，水下摄像头802通过安装架安装在台面201的尾部，且安装高度低于台面201下表面，考虑水下光线不足可能会影响图像的画质，水下摄像头802抓拍时还会开启LED补光灯进行光照补偿。浮标体结构水上作业时通过起重机放在监测水域中，通过平台2漂浮在水面上，此时探头盒3和水下摄像头802均没过水面，摄像单元用于全方位采集环境信息，可选的，水上摄像头801基于海康威视的DS-2AE7123TI-D型号实现，水下摄像头802基于索尼的DY-811DY型号实现，防水、耐寒、防腐蚀、抗拉力。

防雷单元包括避雷针111和直流避雷器112，避雷针111安装在舱体1的顶部，且安装高度高于航标灯安装杆9，本申请的航标灯采用高亮度的LED频闪警示灯，在夜间作业时，用于提醒其他船舶避让。本申请的直流避雷器112基于DXH06-MP/12型号实现，且放置在舱体1中，其连接示意图如图5所示，直流避雷器112的输入端IN连接太阳能板702，直流避雷器的输出端OUT连接光伏控制器701，直流避雷器的地端和避雷针111均接地。可选的，防雷单元还包括与控制单元1相连的配置电压检测装置，用于对浮标体结构中的仪器供电进行监测，当出现电压异常时控制单元1自动判别和关闭浮标体结构现场的供电，起到自我保护的功能，大大减少现场电力事故的发生和降低事故的损害程度。当管理服务器监测浮标体结构出现断电时，会自动进行数据备份，避免出现数据丢失的现象。

防盗单元包括放置在舱体1中的GPS防盗器（图中未示出），用于检测浮标体结构的地理位置。当浮标体结构出现超出预设范围的地理位置偏移时，GPS防盗器反馈预警信号给控制单元4，并自动触发报警。或者，当控制单元4未收到连接仪器的反馈信号，默认相应的仪器信号掉线，并自动触发报警。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于水质监测的浮标体结构，其特征在于，所述浮标体结构包括舱体、平台、探头盒、水质分析仪单元、供电单元以及置于所述舱体中的管理服务器、控制单元和数采仪，所述控制单元分别与所述管理服务器、供电单元和数采仪相连，所述水质分析仪单元分别连接所述供电单元和数采仪；所述平台包括台面以及位于台面下方的固定支脚和活动支脚，所述舱体设置在所述台面的头部，所述台面的尾部作为人员登舱端设有配重盒，所述固定支脚设于舱体下方，可折叠收纳的活动支脚设于所述人员登舱端下方，所述探头盒贯穿所述台面设置，所述水质分析仪单元设于所述探头盒中，用于采集监测水域的环境参数。

2.根据权利要求1所述的用于水质监测的浮标体结构，其特征在于，所述舱体有八个侧面，所述舱体的上表面为四边形、下表面为八边形，且所述上表面的面积小于所述下表面的面积，所述上表面的四边分别与相对应的下表面相间隔的四边平行，平行边与相交的两个侧边形成四边斜面，每两个所述四边斜面之间形成三角斜面，将第一三角斜面作为所述舱体的侧开门，与相邻的所述四边斜面连接，用于打开所述舱体。

3.根据权利要求2所述的用于水质监测的浮标体结构，其特征在于，所述供电单元包括光伏控制器以及与所述光伏控制器相连的太阳能板和蓄电池组，所述光伏控制器和蓄电池组放置在所述舱体中，所述太阳能板通过支架对称安装在所述四边斜面上，所述支架用于调节所述太阳能板面向太阳的角度，所述光伏控制器分别连接所述控制单元和水质分析仪单元；在日照充足时，所述光伏控制器给所述控制单元和水质分析仪单元太阳能供电，在无日照时，所述蓄电池组放电为所述浮标体结构提供电能，当无日照天数超过预定天数时，采用市电充电器给所述蓄电池组充电维持电能。

4.根据权利要求1所述的用于水质监测的浮标体结构，其特征在于，所述水质分析仪单元包括pH水质分析仪、溶解氧水质分析仪、氧化还原电位水质分析仪、叶绿素水质分析仪和浊度水质分析仪。

5.根据权利要求1所述的用于水质监测的浮标体结构，其特征在于，所述浮标体结构还包括分别与所述供电单元和数采仪相连的摄像单元，所述摄像单元包括水上摄像头和水下摄像头，所述水上摄像头安装在所述舱体的顶部，且位于航标灯安装杆上，所述水下摄像头通过安装架安装在所述台面的尾部，且安装高度低于台面下表面，所述摄像单元用于全方位采集环境信息。

6.根据权利要求3所述的用于水质监测的浮标体结构，其特征在于，所述浮标体结构还包括防雷单元以及与所述控制单元相连的防盗单元，所述防雷单元包括避雷针和直流避雷器，所述避雷针安装在所述舱体的顶部，且安装高度高于航标灯安装杆，所述直流避雷器放置在所述舱体中，所述直流避雷器的输入端连接所述太阳能板，所述直流避雷器的输出端连接所述光伏控制器，所述直流避雷器的地端和避雷针均接地；

所述防盗单元包括放置在所述舱体中的GPS防盗器，用于检测所述浮标体结构的地理位置。

7.根据权利要求5所述的用于水质监测的浮标体结构，其特征在于，所述浮标体结构还包括分别与所述供电单元和数采仪相连的水位仪，所述水位仪设于所述探头盒中，用于采集监测水域的水位信息。

8.根据权利要求7所述的用于水质监测的浮标体结构，其特征在于，所述控制单元还分别与所述水质分析仪单元、摄像单元和水位仪的电源端控制连接。

9.根据权利要求1-8任一所述的用于水质监测的浮标体结构，其特征在于，所述平台还包括位于所述台面下方的万向轮，所述万向轮设于舱体下方。

10.根据权利要求6所述的用于水质监测的浮标体结构，其特征在于，所述控制单元基于ARM920T芯片实现，所述太阳能板基于SZGD040-36P型多晶硅40W组件实现，所述光伏控制器基于MPPT型实现，所述直流避雷器基于DXH06-MP/12型号实现。

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