CN219869683U - 一种基于风电浮标的海洋实时监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于风电浮标的海洋实时监测系统，包括浮标，还包括：数据采集模块：包括采集模块和通讯模块，用于采集数据并进行通讯；传感器模块：与采集模块连接，用于监测海洋数据；传输定位模块：与通讯模块连接，用于传输数据，同时反馈浮标的位置信息；供电模块：与数据采集模块和传输定位模块连接，包含太阳能电池板和免维护蓄电池。通过在浮标上搭载各类传感器，获取海洋水质、气象等各项数据，并通过数据采集模块对数据进行采集、处理、存储和传输，便于观测人员能够实时的掌握海洋环境的变化。实现了智能化、模块化于一体的高性能海洋监测系统，具有高度自动化的特点。

Description

一种基于风电浮标的海洋实时监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种海洋数据监测领域，尤其是涉及一种基于风电浮标的海洋实时监测系统。

背景技术

我国的海域面积具有分布广、海洋资源丰富等特点，对海洋进行全方位的实时监测，是人们保护海洋环境、研究海洋资源的必要手段。详细有效的海洋数据，有利于合理地开发和利用海洋资源。现有技术中，海洋水质监测通常分为间接观测技术和直接观测技术。间接观测技术是通过潜水器或者水面运载工具，对海水采样或者进行离线观测，将样品或者数据取回到实验室，再进行分析，获得观测结果。而直接观测技术是通过浮标搭载传感器件，以及信号传输通道，在线实时获取海洋观测数据结果。海洋监测浮标，是直接观测技术中获取实时的海洋观测数据的基础手段，浮标可锚定在海域的各个位置，能够实时的获取海洋的各项数据。

中国专利文献CN201821880064.5公开了一种“水质监测设备和系统”，包括：浮标本体、锚系架、主控器、水质传感器、通信器；所述锚系架所述水质传感器设置在所述浮标本体的靠近水体的一侧，所述主控器和通信器设置在所述浮标本体的远离水体的一侧；所述水质传感器与所述主控器相连；所述主控器与所述通信器相连；所述水质传感器用于监测水体的情况；所述主控器用于将所述水体的情况通过所述通信器发送给地面控制中心，以使所述地面控制中心能够及时了解水体的情况。本公开的使用的海洋浮标检测系统智能化、自动化的程度较低，且供电模块单一，无法为浮标及监测系统提供长期有效的电源支持。除此之外，本公开未提供浮标的防破坏及防撞措施。随着对海洋领域的深入研究，如何进行长期、连续的实时海洋数据监测是亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型主要解决原有的海洋监测系统数据智能化、自动化程度较低等技术问题，提供一种基于风电浮标的海洋实时监测系统，通过在浮标上搭载各类传感器，获取海洋水质、气象等各项数据，并通过数据采集模块对数据进行采集、处理、存储和传输，便于观测人员能够实时的掌握海洋环境的变化。实现了智能化、模块化于一体的高性能海洋监测系统，具有高度自动化的特点。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括浮标，还包括：数据采集模块：包括采集模块和通讯模块，用于采集数据并进行通讯；传感器模块：与采集模块连接，用于监测海洋数据；传输定位模块：与通讯模块连接，用于传输数据，同时反馈浮标的位置信息；供电模块：与数据采集模块和传输定位模块连接，包含太阳能电池板和蓄电池。数据采集模块采用采集和通讯分行的结构，采集模块外接各类传感器，将接收到的信号处理为数字化规范格式，通信模块采用总线方式和多个采集模块通信，获取数据并进行存储与数据发送等。该结构系统扩展性强，各采集模块独立运行工作，任务简单固定，当遇到新功能时只需要开发单独采集模块即可，无需整体修改。供电模块采用太阳能电池板和免维护蓄电池，可以确保在阴雨天气中，系统仍然能正常作业，保证浮标可以长期在恶劣的海洋环境下连续运行。传感器模块包括但不限于ADCP、气象站、波浪传感器，传感器无需人工干预，可以采集多项数据。本实用新型实现了智能化、模块化于一体的高性能海洋监测系统，具有高度自动化的特点。

作为优选，所述传输定位模块包含传输模块和定位模块，所述传输模块与服务器相连接。所述传输模块通过无线网络向服务器传输数据，所述定位模块通过北斗获取浮标位置信息。当浮标的经纬度与设定的位置信息出现大的偏差时，定位模块将及时发送报警信息，从而确保浮标的安全，防止被恶意破坏。所述定位模块还包含AIS防碰撞设备，AIS防碰撞设备可以将浮标的位置信息发送给附件的船舶，避免碰撞，提高浮标的安全性。

作为优选，所述浮标包含饼状浮体，所述饼状浮体上方设置有支架，所述支架与饼状浮体的连接脚上设有起吊环。所述饼状浮体的上半部分为圆柱状圆台，饼状浮体的下班部分为锥形的尾座，即下表面面积小于上表面面积，该结构有利于饼状浮体在水中稳定漂浮。饼状浮体表层采用耐腐蚀、耐撞击的聚脲弹性材料，内部采用PE弹性闭孔泡沫和聚氨酯泡沫填充，并采用不锈钢型材制作支撑骨架。饼状浮体采用聚脲高分子弹性材料，具有无磁性，不会对ADCP等仪器造成罗经影响。支架采用不锈钢型材焊接制作，支架底部设置有连接板，连接板和饼状浮体上表面内嵌的不锈钢螺栓连接。支架的四个连接板上分别焊接起吊环，起吊环便于饼状浮体与支架的拼接安装和拆卸，支架内部的中间部位设置有转接箱，转接箱内放置有转接的线缆。

作为优选，所述支架整体为长方体，所述支架的四个侧面上均设置有太阳能电池安装架。每块太阳能电池安装架与水平面成70~80°夹角，可以保证较好的光照效能。支架在垂直方向上的四个连接脚上，分别设置有斜向外的副支撑脚，副支撑脚与饼状浮体连接处同样设置有起吊环。

作为优选，所述支架上方设置有护圈，所述护圈四周设置有太阳能电池安装架，所述太阳能电池板位于太阳能电池安装架上。太阳能电池板和太阳能电池安装架之间设置有玻璃钢背板，可以减小金属材料的电化学腐蚀，并保护太阳能电池板免受飞溅波浪的侵蚀。所述护圈和支架的四周均可安装太阳能电池板，增加太阳能的利用率，为系统提供可靠的供电来源。护圈内还安装有航标灯，风速仪、温湿度仪等传感器。

作为优选，所述饼状浮体中心设有凸起的仪器舱，所述仪器舱外层设置有圆弧盖板，所述免维护蓄电池位于仪器舱内部。仪器舱为凸起的圆台，外层有圆弧盖板。仪器舱内部放置有免维护蓄电池和其他仪器。

作为优选，所述饼状浮体内部设有仪器井，所述仪器井下端延伸突出饼状浮体底部，所述仪器井上端设有仪器井盖，所述传感器位于仪器井内。仪器井均匀分布在饼状浮体的四周，仪器井的直径包含320mm和280mm，满足安装ADCP流速仪和其他水质仪器的需求。仪器井盖采用钥匙开闭，可以防止被盗。仪器井的内部设置仪器固定支架，采用抱箍方式固定仪器探头，不会随波浪晃动，减小磕碰损坏仪器的风险。仪器井底部突出饼状浮体底部，仪器井的下端内侧设置凸起防止仪器和固定支架的意外掉落。

作为优选，所述饼状浮体下方设置有底座，所述底座中间设置有锚链卸扣。底座采用不锈钢型材焊接制作，底座上部设置有连接板，连接板和饼状浮体下表面内嵌的不锈钢连接螺栓连接。

本实用新型的有益效果是：（1）本浮标实现智能化、模块化于一体的高性能海洋监测系统，能保证监测数据实时传输、数据准确、系统可靠；（2）数据采集模块设计为采集和通信分行的结构，各采集模块独立工作，运行可靠，需要新增功能时只需单独开发采集模块即可，某一模块故障不影响整体工作；（3）供电系统采用太阳能电池板和免维护蓄电池，太阳能电池板分布在支架和护圈的四周，提高太阳能的采集和转换效率，免维护蓄电池位于仪器舱内部，避免海水侵蚀影响，为监测系统提供可靠的电源支持。

附图说明

图1是本实用新型的一种基于风电浮标的海洋实时监测系统原理框图；

图2是本实用新型的一种浮标结构示意图；

图3是本实用新型的一种饼状浮体结构示意图。

图中1.饼状浮体，11.仪器舱，12.仪器井，2.支架，21.护圈，22.太阳能电池安装架，23.起吊环，3.底座，31.锚链卸扣。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种基于风电浮标的海洋实时监测系统，如图1所示，本实用新型包括浮标，还包括：数据采集模块：包括采集模块和通讯模块，用于采集数据并进行通讯；传感器模块：与采集模块连接，用于监测海洋数据；传输定位模块：与通讯模块连接，用于传输数据，同时反馈浮标的位置信息；供电模块：与数据采集模块和传输定位模块连接，包含太阳能电池板和免维护蓄电池。传感器模块包含但不限于ADCP流速仪、波浪传感器、气象传感器。数据采集模块的采集模块主要完成数据的采集、处理、存储和过程控制，具有模块化、低功耗、快速度、高可靠的性能。采集模块与传感器模块相连，根据一定的时序控制主机和各类传感器的加断电，获取各类传感器的信号，并将信号处理为规范化的数据，采集到的实时数据及时存储于存储器中。通讯模块与传输定位模块相连，将采集模块处理后的数据发送到用户的接收站，将原始数据保存到存储器中。供电模块分别与数据采集模块、传输定位模块相连，为数据采集模块和传输定位模块提供电源支持。传输定位模块包含传输模块和定位模块，传输模块包含无线网络，可以将检测数据实时传输到服务器，也可以发布到网络上实现共享。定位模块包含北斗定位、AIS防碰撞、航标灯等模块。北斗获取浮标位置信息，当浮标的经纬度与设定的位置信息出现大的偏差时，定位模块将及时发送报警信息，从而确保浮标的安全，防止被恶意破坏。AIS防碰撞设备可以将浮标的位置信息发送给附件的船舶，避免碰撞，提高浮标的安全性。航标灯在夜间起到警示作用，防止船舶与浮标发生碰撞。

如图2所示，浮标包含饼状浮体1，饼状浮体1的上方设置有支架2，饼状浮体1的下方设置有底座3。饼状浮体1的上半部分为圆柱形圆台，下半部分为锥形尾座。饼状浮体1整体的下表面面积小于上表面面积，有助于饼状浮体1在海洋中稳定漂浮。饼状浮体1表层采用耐腐蚀、耐撞击的聚脲弹性材料，聚脲层采用模塑方法制作，外形尺寸准确；饼状浮体1具有一定弹性，能在外力撞击和挤压下变形并完全回复，抗撞性好、重量轻。聚脲高分子弹性材料，具有无磁性，不会对ADCP等仪器造成罗经影响。饼状浮体1内部采用PE弹性闭孔泡沫和聚氨酯泡沫填充，并采用不锈钢型材制作支撑骨架。饼状浮体1内部骨架具有高刚性和高强度，满足浮标在起吊和拖带时的受力要求，结构可靠。不锈钢支撑骨架和表层聚脲之间采用机械连接固定，连接强度高，和聚脲材料形成整体，密封效果好，不存在渗漏的风险。

支架2采用不锈钢型材焊接制作，支架2底部设置有连接板，连接板和饼状浮体1上表面内嵌的不锈钢螺栓连接。支架2的四个连接板上分别焊接起吊环23，起吊环23便于饼状浮体1与支架2的拼接安装和拆卸。支架2整体为长方体，支架2的四个侧面的中间位置上均设置有太阳能电池安装架22。支架2在垂直方向的四个连接脚上还设置有斜向外的四个副支撑脚，副支撑脚与饼状浮体1的连接处同样设置有起吊环23.四块60瓦的太阳能电池板分别安装在太阳能电池安装架22上，每块太阳能电池板与水平面呈75°夹角，可以保证较好的光照效应。支架2的上端设置有护圈21，护圈21内安装有航标灯和气象传感器。护圈21的四周方向也设置有太阳能电池安装架22，太阳能电池板安装在太阳能电池安装架22上，提高太阳能的吸收和转换效率。支架2内部的中间部位设置有转接箱，转接箱内放置有转接的线缆。转接箱底部中间插入不锈钢穿线管，穿线管的另一端内嵌在饼状浮体1内部。气象传感器的线缆和太阳能电池板的连接线缆连接在转接箱内，然后通过穿线管，与饼状浮体1仪器舱11内的数据采集模块连接，太阳能电池板为仪器舱11内部的检测仪器提供能源，气象传感器与采集模块连接，传输数据。

饼状浮体1上表面的中心位置设置有仪器舱11，仪器舱11为玻璃钢舱体，仪器舱11上半部分为直径600mm的圆柱，中部为直径400mm的边缘，仪器舱11的内部可用空间不小于600mm*400mm*500mm，仪器舱11上表面为圆形玻璃舱盖，采用不锈钢螺栓压紧固定。仪器舱11内部可以放置4块100AH的免维护蓄电池，免维护蓄电池在舱内完全固定。仪器舱11外层的圆弧盖板可以防止仪器舱11被海浪直接冲击和大气暴晒。仪器舱11的密封可耐压2米水深。仪器舱11的周围设置有仪器井12，仪器井12上端设有仪器井盖，仪器井12盖采用钥匙开闭，可以防止被盗。仪器井12下端延伸突出饼状浮体1底部，所述传感器位于仪器井12内，可以测量海洋水质数据。仪器井12的内部设置仪器固定支架，采用抱箍方式固定仪器探头。进行仪器维护时只需用专用钥匙拧开仪器井盖，卸开固定支架的连接螺栓，就可以方便地把固定支架和仪器一起从仪器井12内提起来，在海中就可以完成布放或更换仪器的工作，不需要把浮标吊起或运回码头。对于仪器井12采用海洋耐腐蚀铜进行保护。铜在海水中会释放铜离子，造成局部有毒的环境，抑制了海生物的栖息和附着生长，铜离子电解后会在周边形成个小范围的保护圈，既对传感器进行了保护，又不会污染观测海域。

浮标的下方设置有底座3，底座3采用不锈钢型材焊接制作，底座3下部的中间设置有锚链卸扣31，用于固定浮标。饼状浮体1的外层涂刷防污漆，该防生物涂漆使用方便，有效期3-6个月。该防污漆利用强氧化活性来氧化分解各种有机物和无机物，从而达到杀死附着海洋生物的目的。具有反应速度快，氧化能力强，无环境污染的特点。

Claims (7)

1.一种基于风电浮标的海洋实时监测系统，包括浮标，其特征在于，还包括：数据采集模块：包括采集模块和通讯模块，用于采集数据并进行通讯；数据采集模块采用采集和通讯分行的结构，采集模块外接各类传感器，将接收到的信号处理为数字化规范格式，通信模块采用总线方式和多个采集模块通信，获取数据并进行存储与数据发送；

传感器模块：与采集模块连接，用于监测海洋数据；

传输定位模块：与通讯模块连接，用于传输数据，同时反馈浮标的位置信息；

供电模块：与数据采集模块和传输定位模块连接，包含太阳能电池板和蓄电池；

所述浮标包含饼状浮体（1），所述饼状浮体上方设置有支架（2），所述支架（2）上方设置有护圈（21），所述护圈四周设置有太阳能电池安装架（22），所述太阳能电池板位于太阳能电池安装架上，太阳能电池板和太阳能电池安装架之间设置有玻璃钢背板；

支架在垂直方向上的四个连接脚上，分别设置有斜向外的副支撑脚，副支撑脚与饼状浮体连接处同样设置有起吊环。

2.根据权利要求1所述的一种基于风电浮标的海洋实时监测系统，其特征在于，所述传输定位模块包含传输模块和定位模块，所述传输模块与服务器相连接，所述定位模块还包含AIS防碰撞设备，支架（2）内部的中间部位设置有转接箱，转接箱内放置有转接的线缆，转接箱底部中间插入不锈钢穿线管，穿线管的另一端内嵌在饼状浮体（1）内部。

3.根据权利要求1所述的一种基于风电浮标的海洋实时监测系统，其特征在于，所述浮标包含饼状浮体（1），所述饼状浮体上方设置有支架（2），所述支架与饼状浮体的连接脚上设有起吊环（23），所述饼状浮体的上半部分为圆柱状圆台，饼状浮体的下班部分为锥形的尾座。

4.根据权利要求3所述的一种基于风电浮标的海洋实时监测系统，其特征在于，所述支架（2）整体为长方体，所述支架的四个侧面上均设置有太阳能电池安装架（22）。

5.根据权利要求3所述的一种基于风电浮标的海洋实时监测系统，其特征在于，所述饼状浮体中心设有凸起的仪器舱（11），所述仪器舱外层设置有圆弧盖板，所述蓄电池位于仪器舱内部。

6.根据权利要求3或5所述的一种基于风电浮标的海洋实时监测系统，其特征在于，所述饼状浮体内部设有仪器井（12），所述仪器井下端延伸突出饼状浮体底部，所述仪器井上端设有仪器井盖，所述传感器位于仪器井内。

7.根据权利要求3所述的一种基于风电浮标的海洋实时监测系统，其特征在于，所述饼状浮体下方设置有底座（3），所述底座中间设置有锚链卸扣（31）。