一種近海環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種近海環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋的面積占地球表面積的71%，海洋里含有豐富的醫(yī)藥資源和礦產(chǎn)資源，同時海洋對于整個地球的生態(tài)平衡扮演著一個極其重要的角色。
[0003]21世紀(jì)是“海洋世紀(jì)”，在全球陸地資源日趨緊張和環(huán)境不斷惡化的今天，世界各國紛紛將目光轉(zhuǎn)向海洋。近海環(huán)境立體監(jiān)測和信息服務(wù)，可以提高對災(zāi)害性近海環(huán)境的監(jiān)測能力，提高對海上工程的作業(yè)保障能力。通過對近海環(huán)境要素的監(jiān)測，可以掌握海域中污染物的種類數(shù)量和濃度，污染物在近海環(huán)境中的迀移轉(zhuǎn)化規(guī)律，提高防治污染的技術(shù)和措施，為實現(xiàn)近海環(huán)境保護監(jiān)督管理科學(xué)化、定量化奠定基礎(chǔ)?？傊?，近海環(huán)境監(jiān)測對于沿海經(jīng)濟區(qū)的社會經(jīng)濟發(fā)展、海洋科學(xué)研宄、減輕近海環(huán)境災(zāi)害損失以及提高沿海的海上防御能力都有重大意義。
[0004]近海環(huán)境監(jiān)測包括水上部分的氣象要素監(jiān)測和水下部分的水文、水質(zhì)要素監(jiān)測，通過對近海環(huán)境要素的檢測，可掌握海域中污染物的種類、濃度以及污染物在近海環(huán)境中的迀移轉(zhuǎn)化規(guī)律，從而提出防治污染的技術(shù)與措施，近海環(huán)境監(jiān)測對于沿海經(jīng)濟的發(fā)展、海洋科學(xué)研宄以及減少近海環(huán)境災(zāi)害、提高沿海的海上防御能力有著十分重要的意義。但目前，我國海洋水質(zhì)監(jiān)測仍面臨著只能測量特定水深的水質(zhì)參數(shù)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何測量不同水深的水質(zhì)參數(shù)。
[0006]為此目的，本發(fā)明提出了一種能夠測量不同水深的水質(zhì)參數(shù)的近海環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)和系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明提供一種近海環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)，其特征在于，包括:浮標(biāo)體、水下密封艙和配重塊，
[0008]所述浮標(biāo)體通過升降纜連接所述配重塊；
[0009]所述浮標(biāo)體通過系留纜固定于海底；
[0010]所述水下密封艙與所述升降纜活動連接；
[0011]所述升降纜還包括密封艙升降裝置；
[0012]所述水下密封艙在所述密封艙升降裝置的作用下沿所述升降纜上下移動。
[0013]可選地，所述升降裝置包括絞盤和鉸鏈，
[0014]其中，
[0015]所述絞盤設(shè)置在所述水下密封艙的下方，所述鉸鏈的一端纏繞在所述絞盤上，另一端固定在所述配重塊上，所述鉸鏈的長度大于所述水下密封艙的豎直移動的預(yù)設(shè)距離，微控制器利用測量的水深，對當(dāng)前測量的水深和設(shè)定水深的比較，控制絞盤轉(zhuǎn)動，使水下密封艙達到設(shè)定的水深。
[0016]可選地，所述水下密封艙與所述升降纜通過單向鎖定開關(guān)連接。
[0017]可選地，所述水下密封艙內(nèi)包括水下數(shù)據(jù)采集存儲單元、步進電機、傳感器組、探頭和微控制器；
[0018]其中，
[0019]所述水下數(shù)據(jù)采集存儲單元，用于存儲所述微控制器發(fā)送的海洋水質(zhì)參數(shù)；
[0020]所述步進電機，用于打開或關(guān)閉所述單向鎖定開關(guān)，以使所述水下密封艙在所述密封艙升降裝置的作用下沿所述升降纜上下移動；
[0021]所述探頭，與所述傳感器組相連，用于檢測海洋水質(zhì)數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述傳感器組；
[0022]所述傳感器組，用于采集所述海洋水質(zhì)數(shù)據(jù)并發(fā)送給所述微控制器；
[0023]所述微控制器，與所述傳感器組、所述步進電機和所述水下數(shù)據(jù)采集單元相連，用于向所述傳感器組發(fā)出測量當(dāng)前水深的指令，和向所述步進電機發(fā)出打開或閉合所述單向鎖定開關(guān)的指令，和對所述海洋水質(zhì)數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，和對所述海洋水質(zhì)數(shù)據(jù)進行預(yù)處理得到海洋水質(zhì)參數(shù)，并對所述海洋水質(zhì)參數(shù)進行數(shù)據(jù)融合后發(fā)送給所述水下數(shù)據(jù)采集存儲單元。
[0024]可選地，所述浮標(biāo)體內(nèi)部設(shè)置有風(fēng)光能互補電源控制器、太陽能電池板、射頻收發(fā)單元/衛(wèi)星通訊單元、蓄電池組、水上數(shù)據(jù)采集存儲單元、GPS傳感器和霍爾傳感器；
[0025]其中，
[0026]所述風(fēng)光能互補電源控制器，用于向所述風(fēng)力發(fā)電單元和太陽能電池板發(fā)出向蓄電池組充電的指令；
[0027]所述太陽能電池板，與所述風(fēng)光能互補電源控制器相連，用于向蓄電池組充電；
[0028]所述射頻收發(fā)單元/衛(wèi)星通訊單元，與水?dāng)?shù)據(jù)采集存儲單元相連，用于向監(jiān)測中心發(fā)送海洋水質(zhì)參數(shù)或接收指令；
[0029]所述蓄電池組，用于向所述浮標(biāo)體內(nèi)部的風(fēng)光能互補電源控制器、風(fēng)力發(fā)電單元、太陽能電池板、射頻收發(fā)單元/衛(wèi)星通訊單元、水上數(shù)據(jù)采集存儲單元、GPS傳感器和霍爾傳感器，以及所述水下密封艙內(nèi)包括水下數(shù)據(jù)采集存儲單元、步進電機、傳感器組和微控制器供電；
[0030]所述水上數(shù)據(jù)采集存儲單元，與所述微控制器相連，用于存儲所述水下密封艙發(fā)送的海洋水質(zhì)參數(shù)，并發(fā)送給所述射頻收發(fā)單元/衛(wèi)星通訊單元；
[0031]所述GPS傳感器，用于確定所述浮標(biāo)體的位置，以及為所述傳感器組提供統(tǒng)一時間；
[0032]所述霍爾傳感器，用于測量所述升降纜的輸出和方向。
[0033]可選地，所述升降纜的一端通過感應(yīng)耦合芯線與所述浮標(biāo)體內(nèi)部的射頻收發(fā)單元/衛(wèi)星通訊單元、GPS傳感器、霍爾傳感器、風(fēng)光能互補電源控制器和水上數(shù)據(jù)采集存儲單元相連，另一端與所述配重塊相連。
[0034]可選地，所述步進電機與所述單向鎖定開關(guān)相連，用于控制所述單向鎖定開關(guān)的閉合，使所述水下密封艙固定在處于預(yù)定水深的升降纜上。
[0035]可選地，所述浮標(biāo)體頂部設(shè)置有吸盤天線、航標(biāo)燈、風(fēng)力發(fā)電單元和風(fēng)向風(fēng)速傳感器；
[0036]所述吸盤天線與所述射頻收發(fā)單元/衛(wèi)星通訊單元相連；
[0037]所述風(fēng)力發(fā)電單元，與所述風(fēng)光能互補電源控制器相連，用于向所述蓄電池組充電。
[0038]本發(fā)明還提供一種近海環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括:監(jiān)測中心和至少上述近海環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)，所述監(jiān)測中心通過無線網(wǎng)絡(luò)與所述近海環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)通信；
[0039]所述近海環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)通過無線網(wǎng)絡(luò)向所述監(jiān)測中心傳輸海洋水質(zhì)參數(shù)和接收所述監(jiān)測中心發(fā)送的指令；
[0040]所述監(jiān)測中心還包括反饋模塊，用于當(dāng)接收到所述近海環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)發(fā)送的海洋水質(zhì)參數(shù)后，向所述近海環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)發(fā)送反饋，以確認收到海洋水質(zhì)參數(shù)；
[0041 ] 所述監(jiān)測中心還用于向所述浮標(biāo)發(fā)送設(shè)置預(yù)設(shè)水深的指令，并將指令通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給所述浮標(biāo)；
[0042]所述監(jiān)測中心還可以用于根據(jù)所述浮標(biāo)發(fā)送來的海洋水質(zhì)參數(shù)估算所述浮標(biāo)附近海域的海洋水質(zhì)參數(shù)。
[0043]可選地，所述監(jiān)測中心還包括:
[0044]計算模塊，用于根據(jù)由多個不同海域的所述近海環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)構(gòu)成的浮標(biāo)網(wǎng)絡(luò)所采集的海洋水質(zhì)參數(shù)，結(jié)合水質(zhì)變化的基本規(guī)律，采用插值運算的方法，建立該區(qū)域特有的水文參數(shù)模型，以推導(dǎo)出沒有設(shè)置所述近海環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)點的海域的不同水深的海洋水質(zhì)參數(shù)。
[0045]本發(fā)明公開了一種近海環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)和系統(tǒng)，該近海環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)包括浮標(biāo)體、水下密封艙和配重塊，通過使浮標(biāo)體和配重塊通過升降纜連接，該升降纜還包括絞盤和鉸鏈，鉸鏈的長度大于所述水下密封艙的豎直移動的預(yù)設(shè)距離。本發(fā)明可以監(jiān)測不同水深的水質(zhì)參數(shù)，為研宄海洋水質(zhì)變化規(guī)律提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。
【附圖說明】
[0046]通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)