CN218617141U - 一种用于海上风电桩基水下环境监测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种用于海上风电桩基水下环境监测机器人,包括框架、垂直推进器、转向推进器、控制组件、无线通信装置和供电电源，垂直推进器设置于框架，转向推进器设置于框架，控制组件设置于框架，无线通信装置设置于框架，供电电源设置于框架，框架上设置水质检测仪、微处理器和摄像头，水质检测仪与微处理器电连接，垂直推进器、转向推进器、微处理器、摄像头均与控制组件电连接，垂直推进器、转向推进器、水质检测仪、微处理器、摄像头均与供电电源电连接，控制组件通过无线通信装置与岸基服务器通信连接。本实用新型能够使工作人员及时了解风电桩基的腐蚀程度，及早对风电桩基做出针对措施，延长风电桩基的使用寿命。

Description

一种用于海上风电桩基水下环境监测机器人

技术领域

本实用新型涉及水质监测技术领域，尤其涉及一种海上风电桩基水下环境监测机器人。

背景技术

海上风电场是指水深10米左右的近海风电。与陆上风电场相比，海上风电场的优点主要是不占用土地资源，基本不受地形地貌影响，风速更高，风能资源更丰富，风电机组单机容量更大，年利用小时数更高。

目前，风电桩基通常位于30米左右的浅水海域，周边的海水流速高，风电桩基长时间使用后存在腐蚀老化情况，影响设备使用寿命。而海风场只有在选址建设前做可行性评估，在海风场建成投产运行后，没有专门的监测风电桩基的手段。因此，有必要针对现有技术做出改进。

实用新型内容

本实用新型提出一种海上风电桩基水下环境监测机器人，主要解决目前海上风电桩基投产使用后无法监测腐蚀程度的问题。

本实用新型通过以下技术方案实现的：

一种用于海上风电桩基水下环境监测机器人,包括：

框架；

垂直推进器，设置于所述框架；

转向推进器，设置于所述框架；

控制组件，设置于所述框架；

无线通信装置，设置于所述框架；和

供电电源，设置于所述框架；

其中，所述框架上设置水质检测仪、微处理器和摄像头；

所述水质检测仪与所述微处理器电连接；

所述垂直推进器、所述转向推进器、所述微处理器、所述摄像头均与所述控制组件电连接；

所述垂直推进器、所述转向推进器、所述水质检测仪、所述微处理器、所述摄像头均与所述供电电源电连接；

所述控制组件通过无线通信装置与岸基服务器通信连接。

进一步的技术方案是，所述框架上设置第一卡箍和第二卡箍，所述第一卡箍与所述水质检测仪可拆卸连接，所述第二卡箍与所述微处理器可拆卸连接。

进一步的技术方案是，所述水质检测仪包括：

壳体；

压力传感器，设置于所述壳体上；

四个湿拔插接头，设置于所述壳体的一端；和

电源插头，设置于所述壳体的另一端，用于电连接所述压力传感器和四个所述湿拔插接头；

其中，四个所述湿拔插接头分别安装电导传感器、水温传感器、PH传感器和溶解氧传感器；

所述电导传感器、所述水温传感器、所述PH传感器、所述溶解氧传感器均与所述微处理器电连接。

进一步的技术方案是，位于所述湿拔插接头一端的所述壳体上设置保护筒，所述保护筒上设置若干凹槽，所述保护筒上设置可拆卸的保护套。

进一步的技术方案是，位于所述湿拔插接头一端的所述壳体上设置电动清洁刷，所述电动清洁刷用于清洗所述电导传感器、所述水温传感器、所述PH传感器和所述溶解氧传感器的探头表面，所述电动清洁刷与所述微处理器电连接。

进一步的技术方案是，所述框架设置照明灯，所述照明灯与所述供电电源电连接，所述照明灯与所述控制组件电连接。

进一步的技术方案是，所述框架上设置深度传感器，所述深度传感器与所述供电电源电连接，所述深度传感器与所述控制组件电连接。

进一步的技术方案是，所述框架上设置流速检测装置，所述流速检测装置与所述供电电源电连接，所述流速检测装置与所述控制组件电连接。

进一步的技术方案是，所述框架上设置定位声呐，所述定位声呐与所述供电电源电连接，所述定位声呐与所述控制组件电连接。

进一步的技术方案是，所述框架上设置惯性导航模块，所述惯性导航模块与所述供电电源电连接，所述惯性导航模块与所述控制组件电连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型使用时，岸基服务器通过无线通信装置远程操作控制组件，控制组件控制转向推进器和垂直推进器使本装置潜入风电桩基所在的海底位置，水质检测仪采集风电桩基周边的海水样本，摄像头拍摄风电桩基的实时图像，并通过控制组件以及无线通信装置实时反馈给岸基服务器的工作人员，便于工作人员了解风电桩基的腐蚀程度，及时对风电桩基做出针对措施，延长风电桩基的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的水质检测仪的结构示意图；

图3为本实用新型的水质检测仪的局部结构示意图；

图4为本实用新型的电路连接原理框图。

附图标记说明：

1、框架；2、电源舱；3、保护套；4、照明灯；5、浮块；6、垂直推进器；7、控制舱；8、定位声呐；9、摄像头；10、转向推进器；11、处理舱；12、凹槽；13、保护筒；14、第一卡箍；15、把手；16、水质检测仪；17、电动清洁刷；18、湿拔插接头；19、压力传感器；20、惯性导航模块；21、深度传感器；22、流速检测装置；23、微处理器；24、控制组件；25、供电电源；26、电导传感器；27、水温传感器；28、PH传感器；29、溶解氧传感器；30、无线通信装置；31、岸基服务器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

目前，风电桩基通常位于30米左右的浅水海域，周边的海水流速高，风电桩基长时间使用后存在腐蚀老化情况，影响设备使用寿命。而海风场只有在选址建设前做可行性评估，在海风场建成投产运行后，没有专门的监测风电桩基的手段。

因此，发明人针对以上问题做出改进，该方案如下：

参见图1，一种用于海上风电桩基水下环境监测机器人,包括框架1、垂直推进器6、转向推进器10、控制组件24、无线通信装置30和供电电源25，垂直推进器6设置于所述框架1，转向推进器10设置于所述框架1，控制组件24设置于所述框架1，无线通信装置30设置于所述框架1，供电电源25设置于所述框架1，其中，所述框架1上设置水质检测仪16、微处理器23和摄像头9，所述水质检测仪16与所述微处理器23电连接，所述垂直推进器6、所述转向推进器10、所述微处理器23、所述摄像头9均与所述控制组件24电连接，所述垂直推进器6、所述转向推进器10、所述水质检测仪16、所述微处理器23、所述摄像头9均与所述供电电源25电连接，所述控制组件24通过无线通信装置30与岸基服务器31通信连接。

在上述方案中，框架1由两个侧板和底板组成，侧板焊接固定在底板的两端，底板的中间安装电源舱2，电源舱2内放置供电电源25，电源舱2的顶部安装控制舱7以及摄像头9，摄像头9位于控制舱7的前面，控制舱7内安装控制组件24以及无线通信装置30，无线通信装置30为蓝牙通信，底板的两侧分别安装水质检测仪16与处理舱11，处理舱11内安装微处理器23，水质检测仪16与处理舱11分别固定在底板上能使框架1保持一定的平衡性，避免底板的一端过重倾斜；微处理器23用于存储水质检测仪16采集的海水样本数据。侧板上安装垂直推进器6和转向推进器10，更加具体的，垂直推进器6和转向推进器10的数量均为4个，框架1、垂直推进器6、转向推进器10、供电电源25和控制组件24组装成潜水机器人，由岸基服务器31通过无线通信装置30远程通信控制。此外，侧板上还可安装四个浮块5，当安装浮块5时，垂直推进器6安装在其中的两个浮块5上，转向推进器10安装在另外的两个浮块5的下方，并且框架1、电源舱2以及控制舱7均采用耐腐蚀材质制成，例如铝合金或者钛金属等。

在实际使用时，岸基服务器31通过无线通信装置30远程操作控制组件24，控制组件24控制转向推进器10和垂直推进器6使本装置潜入风电桩基所在的海底位置，水质检测仪16采集风电桩基周边的海水样本数据输入至微处理器23存储，摄像头9拍摄风电桩基的实时图像，两者均通过控制组件24以及无线通信装置30实时反馈给岸基服务器31的工作人员，便于工作人员了解风电桩基的腐蚀程度，及时对风电桩基做出针对措施，延长风电桩基的使用寿命。其次，工作人员还可将采集的海水样本数据以及拍摄的实时图像做分别对比，例如将不同时间采集的风电桩基海水样本数据做一一对比，拍摄的实时图像之间也做一一对比，以使工作人员了解风电桩基的腐蚀规律，并通过研究风电桩基周围水环境变化规律与风电桩基腐蚀规律两者之间的联系，为后续的海上风电场投入时，风电桩基的防腐蚀使用设计提供决策参考。

在其中一个实施例中，参见图2，所述框架1上设置第一卡箍14和第二卡箍，所述第一卡箍14与所述水质检测仪16可拆卸连接，所述第二卡箍与所述微处理器23可拆卸连接。在本申请中，第一卡箍14和第二卡箍结构相同，均由两个半圆环构成，其中一个半圆环固定安装在框架1上，另外一个半圆环通过螺栓与其固定连接，用于分别固定水质检测仪16和微处理器23安装的处理舱11，使得水质检测仪16和微处理器23便于拆卸和固定。

在其中一个实施例中，参见图2至图4，所述水质检测仪16包括壳体、压力传感器19、四个湿拔插接头18以及电源插头，壳体呈圆筒状结构，压力传感器19安装在壳体上，与微处理器23电连接，用于检测海水的压力，避免本装置潜入海水中时压力过大使装置损伤；壳体的一端安装四个湿拔插接头18，壳体的另一端安装电源插头，电源插头与压力传感器19、四个湿拔插接头18电连接，电源插头电连接供电电源25；其中，四个湿拔插接头18分别安装电导传感器26、水温传感器27、PH传感器28和溶解氧传感器29，电导传感器26、水温传感器27、PH传感器28、溶解氧传感器29均与微处理器23电连接。其次，壳体采用钛金属材质制成，具有良好的防腐蚀性。此外，本方案的壳体上还可安装把手15，把手15便于拿取本装置。本方案通过采集海水的电导率、水温、PH值以及溶解氧，以便后续的对比分析。

在其中一个实施例中，参见图2，位于所述湿拔插接头18一端的所述壳体上设置保护筒13，所述保护筒13上设置若干凹槽12，所述保护筒13上设置可拆卸的保护套3。在本申请中，保护筒13以及保护套3均为圆筒状，保护套3套设在保护筒13上，保护套3与保护筒13采用普通的螺栓方式连接固定，两者均为钛金属材质制成；更加具体的，保护筒13上设置多个凹槽12，凹槽12沿着保护筒13均匀布置；在实际使用时，先将保护套3取下，再将本装置放入海水中使用，保护筒13上的凹槽12可以使海水能够较快流入，又可以避免湿拔插接头18上的传感器直接触碰大型礁石或其他硬质杂质等，防止传感器损伤，提高装置的可靠性；使用完毕之后，在使用普通的螺栓拧上保护套3，从而在不使用状态下也能给予各种传感器保护，防止长期放置积灰影响传感器的探头使用精度。

在其中一个实施例中，参见图3，位于所述湿拔插接头18一端的所述壳体上设置电动清洁刷17，所述电动清洁刷17用于清洗所述电导传感器26、所述水温传感器27、所述PH传感器28和所述溶解氧传感器29的探头表面，所述电动清洁刷17与所述微处理器23电连接。在本申请中，四个湿拔插接头18环形排列安装在壳体端部，在实际使用时，将电动清洁刷17安装至壳体的中间位置，通过岸基服务器31控制控制组件24，控制组件24控制电动清洁刷17启动，使得电动清洁刷17可以清洗各种传感器的探头上的灰尘或杂质，使得各个传感器的探头更加灵敏，使用效果更好。

在其中一个实施例中，参见图1，所述框架1设置照明灯4，所述照明灯4与所述供电电源25电连接，所述照明灯4与所述控制组件24电连接。在本申请中，照明灯4的数量为2个，分别安装在框架1的两侧，更加具体的，通过支架安装至侧板的外侧，以使本装置在较暗的海水中也能够照明，使得摄像头9拍摄的图像信息更加清晰。

在其中一个实施例中，参见图4，所述框架1上设置深度传感器21，所述深度传感器21与所述供电电源25电连接，所述深度传感器21与所述控制组件24电连接。在本申请中，深度传感器21用于检测本装置在海水中的深度，以便将风电桩基分为中上下三层监测，有利于收集更加详细的海水样本数据信息。

在其中一个实施例中，参见图4，所述框架1上设置流速检测装置22，所述流速检测装置22与所述供电电源25电连接，所述流速检测装置22与所述控制组件24电连接。在本申请中，流速检测装置22具体的是指声学多普勒流苏剖面仪，声学多普勒流苏剖面仪是一种用于检测水体流速的现有仪器，本装置通过将声学多普勒流苏剖面仪安装至框架1上，并电连接控制组件24，用于检测海水的流速，观察海水流速对风电桩基腐蚀程度的影响。

在其中一个实施例中，参见图1和图4，所述框架1上设置定位声呐，所述定位声呐8与所述供电电源25电连接，所述定位声呐与所述控制组件24电连接。在本申请中，定位声呐可以采用现有任意一种声呐，安装至摄像头9的上方，用于对本装置进行定位，实时监控本装置在海水中的位置。

在其中一个实施例中，参见图4，还包括惯性导航模块20，所述惯性导航模块20与所述供电电源25电连接，所述惯性导航模块20与所述控制组件24电连接。在本申请中，通过在框架1设置惯性导航模块20，使得本装置组成的潜水机器人航行更加精确。

综上所述，本实用新型通过设置多个零部件组装成潜水机器人，在配合水质检测仪16、微处理器23、摄像头9、深度传感器21以及声学多普勒流苏剖面仪，将风电桩基分为中上下三层监控，实时采集风电桩基周围的海水样本数据、拍摄实时图像以及检测海水的流速，使得工作人员能够及时了解风电桩基的腐蚀状态，便于及早做出针对措施；并且工作人员还可通过将采集的海水样本数据以及拍摄的实时图像分别对比分析，为后续的海风场的风电桩基防腐蚀设计提供决策参考，提高风电桩基的使用安全性和可靠性。

当然，本实用新型还可有其它多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于海上风电桩基水下环境监测机器人,其特征在于，包括：

框架；

垂直推进器，设置于所述框架；

转向推进器，设置于所述框架；

控制组件，设置于所述框架；

无线通信装置，设置于所述框架；和

供电电源，设置于所述框架；

其中，所述框架上设置水质检测仪、微处理器和摄像头；

所述水质检测仪与所述微处理器电连接；

所述垂直推进器、所述转向推进器、所述微处理器、所述摄像头均与所述控制组件电连接；

所述垂直推进器、所述转向推进器、所述水质检测仪、所述微处理器、所述摄像头均与所述供电电源电连接；

所述控制组件通过无线通信装置与岸基服务器通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于海上风电桩基水下环境监测机器人，其特征在于，所述框架上设置第一卡箍和第二卡箍，所述第一卡箍与所述水质检测仪可拆卸连接，所述第二卡箍与所述微处理器可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于海上风电桩基水下环境监测机器人，其特征在于，所述水质检测仪包括：

壳体；

压力传感器，设置于所述壳体上；

四个湿拔插接头，设置于所述壳体的一端；和

电源插头，设置于所述壳体的另一端，用于电连接所述压力传感器和四个所述湿拔插接头；

其中，四个所述湿拔插接头分别安装电导传感器、水温传感器、PH传感器和溶解氧传感器；

所述电导传感器、所述水温传感器、所述PH传感器、所述溶解氧传感器均与所述微处理器电连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于海上风电桩基水下环境监测机器人，其特征在于，位于所述湿拔插接头一端的所述壳体上设置保护筒，所述保护筒上设置若干凹槽，所述保护筒上设置可拆卸的保护套。

5.根据权利要求4所述的一种用于海上风电桩基水下环境监测机器人，其特征在于，位于所述湿拔插接头一端的所述壳体上设置电动清洁刷，所述电动清洁刷用于清洗所述电导传感器、所述水温传感器、所述PH传感器和所述溶解氧传感器的探头表面，所述电动清洁刷与所述微处理器电连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于海上风电桩基水下环境监测机器人，其特征在于，所述框架设置照明灯，所述照明灯与所述供电电源电连接，所述照明灯与所述控制组件电连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于海上风电桩基水下环境监测机器人，其特征在于，所述框架上设置深度传感器，所述深度传感器与所述供电电源电连接，所述深度传感器与所述控制组件电连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于海上风电桩基水下环境监测机器人，其特征在于，所述框架上设置流速检测装置，所述流速检测装置与所述供电电源电连接，所述流速检测装置与所述控制组件电连接。

9.根据权利要求1所述的一种用于海上风电桩基水下环境监测机器人，其特征在于，所述框架上设置定位声呐，所述定位声呐与所述供电电源电连接，所述定位声呐与所述控制组件电连接。

10.根据权利要求1所述的一种用于海上风电桩基水下环境监测机器人，其特征在于，所述框架上设置惯性导航模块，所述惯性导航模块与所述供电电源电连接，所述惯性导航模块与所述控制组件电连接。

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