一種缺氧區(qū)海域連續(xù)原位監(jiān)測平臺裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種缺氧區(qū)海域連續(xù)原位監(jiān)測平臺裝置，屬于缺氧區(qū)海域連續(xù)監(jiān)測和采樣技術(shù)領(lǐng)域；所述采樣圓管與固定基座固定連接；所述保護框固定在采樣圓管的上端；隔板固定在保護框中部，將保護框分成兩層，密封艙固定在保護框的下層，單片機、電池和電機驅(qū)動器均密封于密封艙的內(nèi)部；所述水下電機通過兩個固定塊固定在隔板上；所述集線器固定在與水下電機相連的旋轉(zhuǎn)軸上；監(jiān)測艙與監(jiān)測繩的末端相連，監(jiān)測繩的另一端與集線器相連；若干傳感器均設(shè)置在監(jiān)測艙內(nèi)。本實用新型通過在單片機內(nèi)設(shè)置中斷的時間，控制電機的定時旋轉(zhuǎn)，可以進行對監(jiān)測的缺氧海域定時定點的連續(xù)原位監(jiān)測和采樣，具有結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)可靠，抗干擾性強。
【專利說明】
一種缺氧區(qū)海域連續(xù)原位監(jiān)測平臺裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及缺氧區(qū)海域連續(xù)監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種缺氧區(qū)海域連續(xù)原位監(jiān)測平臺裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]沿海地區(qū)是全球最重要的現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展區(qū)域。據(jù)統(tǒng)計，世界人口的50%以上聚集在離岸60公里之內(nèi)的地區(qū)。在我國，占全國陸地面積13%的沿海地區(qū)承載著40%以上的人口，創(chuàng)造60%以上的國家生產(chǎn)總值。但是，目前近海面臨海洋環(huán)境污染、生態(tài)環(huán)境破壞、生物資源枯竭、生物多樣性急劇下降、水體缺氧、有害赤潮頻發(fā)等問題，使沿海地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展面臨嚴峻考驗。
[0003]其中，水體“缺氧”(hypoxia)是指水體的含氧量低于2mg/L。缺氧水體也被稱為水生物的“死亡區(qū)”。隨著缺氧發(fā)生頻率的增加，缺氧使得大量生物活動區(qū)域受到限制，甚至引發(fā)海洋環(huán)境災(zāi)害。目前，全球已報道的缺氧區(qū)超過470個，我國東海長江口及其鄰近海域是其中之一。自20世紀50年代末就已經(jīng)觀測到長江口外近底層水體有缺氧現(xiàn)象，缺氧區(qū)面積約為1000km2?，F(xiàn)已基本探明，長江口外存在一個南北走向的橢圓形低氧分布區(qū)，其核心在31.5°N, 123°Ε區(qū)域附近，溶解氧(Dissolved Oxygen，D0)濃度小于2mg/L的缺氧區(qū)面積大約為3000?4000km2。長江口缺氧區(qū)形成的原因及其生態(tài)響應(yīng)復(fù)雜多變:長江沖淡水的擴散為該區(qū)域水體的缺氧提供了營養(yǎng)鹽支持，中國臺灣暖流水入侵和上升流為缺氧水體提供了較小的溶解氧背景值，而強烈的水體層化阻止了底層氧和上層高氧帶的垂直交換。迄今為止，對于長江口外海域缺氧區(qū)及其長期演變狀況缺乏科學(xué)觀測和認識?？紤]到赤潮加劇等因素的影響，該海域的缺氧現(xiàn)象會進一步惡化。因此，非常有必要進行高效、原位和長期地實施缺氧區(qū)環(huán)境監(jiān)測及科學(xué)研究，掌握該區(qū)域海洋環(huán)境自身規(guī)律，以便于有效開展海洋綜合管理，維護海洋環(huán)境的正常狀態(tài)，保證海洋資源開發(fā)的良性發(fā)展。
[0004]現(xiàn)階段國內(nèi)外對于缺氧區(qū)域的研究主要通過設(shè)立監(jiān)測站點，定期對某一海域進行采樣觀測，通過航測實際數(shù)據(jù)繪圖得到，其工作量大，危險系數(shù)高，難于實施。而缺氧現(xiàn)象本身分布廣，變化長，使用常規(guī)方法只能獲取間斷短期的數(shù)據(jù)斷點。當前先進的海洋衛(wèi)星遙感技術(shù)雖具有實時性、大尺度、快速和長時間連續(xù)等優(yōu)點，但無法獲得缺氧水體垂直剖面觀測數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供缺氧區(qū)海域連續(xù)原位監(jiān)測平臺裝置，可以在監(jiān)測過程中，控制監(jiān)測的時間和位置，且裝置結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便。
[0006]為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案如下:一種缺氧區(qū)海域連續(xù)原位監(jiān)測平臺裝置，包括保護框、采樣圓管、固定基座、固定塊、水下電機、集線器、旋轉(zhuǎn)軸、定位擋板、隔板、水密封插件、密封艙、滾動軸承、導(dǎo)線輪、監(jiān)測繩、監(jiān)測艙、導(dǎo)線輪支架、聯(lián)軸器、電池、單片機、電機驅(qū)動器、溶解氧傳感器、PH傳感器、溫度傳感器、鹽度傳感器、葉綠素傳感器;其中，所述采樣圓管與固定基座固定連接;所述保護框固定在采樣圓管的上端；隔板固定在保護框中部，將保護框分成兩層，密封艙固定在保護框的下層，單片機、電池和電機驅(qū)動器均密封于密封艙的內(nèi)部;所述水下電機通過兩個固定塊固定在隔板上;所述集線器固定在與水下電機相連的旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)軸的一端通過聯(lián)軸器與水下電機的轉(zhuǎn)動軸相連，旋轉(zhuǎn)軸的另一端通過滾動軸承支撐在定位擋板上，定位擋板固定在隔板上;所述導(dǎo)線輪支架固定在采樣圓管內(nèi)部上端，所述導(dǎo)線輪安裝在導(dǎo)線輪支架上;所述監(jiān)測艙與監(jiān)測繩的末端相連，監(jiān)測繩的另一端與集線器相連;所述溶解氧傳感器、PH傳感器、溫度傳感器、鹽度傳感器和葉綠素傳感器均設(shè)置在監(jiān)測艙內(nèi)；
[0007]所述密封艙內(nèi)的電池與單片機的電源接口相連;電機驅(qū)動器的輸入端與單片機的I/o輸出端口相連，電機驅(qū)動器的輸出端口通過水密封插件與水下電機的控制輸入端口 ；電池也通過水密封插件與單片機的電源接口相連。
[0008]進一步的，所述底層基座、采樣圓管的材料為混泥土。
[0009]進一步的，所述保護框、固定擋板、隔板、導(dǎo)線輪的材料均為316不銹鋼。
[0010]進一步的，所述固定塊和集線器的材料均為塑料。
[0011 ]進一步的，所述監(jiān)測繩的材料為玻璃絲。
[0012]進一步的，所述定位擋板焊接在隔板上。
[0013]進一步的，所述所述溶解氧傳感器、PH傳感器、溫度傳感器、鹽度傳感器和葉綠素傳感器均為自容式傳感器。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0015]1、通過在單片機內(nèi)設(shè)置中斷的時間，控制電機的定時旋轉(zhuǎn)，可以控制監(jiān)測的時間和監(jiān)測點的位置。
[0016]2、單片機的電源檢測模塊可以實時反映電源的情況。
[0017]3、裝置的模塊化便于安裝與拆卸。
[0018]4、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)可靠，抗干擾性強。
[0019]5、本裝置設(shè)置好參數(shù)后可以自動進行工作，無需持續(xù)操作。
[0020]6、本裝置自容式傳感器的使用可以直接讀取數(shù)據(jù)，無需相關(guān)的數(shù)據(jù)操作。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0022]圖2為本實用新型的全剖視圖；
[0023]圖3為圖2中的局部放大圖；
[0024]圖4為本實用新型的保護框內(nèi)部放大圖；
[0025]圖5為本實用新型的電路連接圖；
[0026]圖中，保護框1、采樣圓管2、固定基座3、螺栓4、固定塊5、水下電機6、集線器7、旋轉(zhuǎn)軸8、定位擋板9、隔板10、螺母11、水密封插件12、密封艙13、滾動軸承14、導(dǎo)線輪15、監(jiān)測繩16、監(jiān)測艙17、導(dǎo)線輪支架18。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明。
[0028]如圖1-5所示，本實用新型包括:保護框1、采樣圓管2、固定基座3、螺栓4、固定塊5、水下電機6、集線器7、旋轉(zhuǎn)軸8、定位擋板9、隔板1、螺母11、水密封插件12、密封艙13、滾動軸承14、導(dǎo)線輪15、監(jiān)測繩16、監(jiān)測艙17、導(dǎo)線輪支架18、聯(lián)軸器(圖中未示出)、電池(圖中未示出)、單片機(圖中未示出)、電機驅(qū)動器(圖中未示出)、溶解氧傳感器(圖中未示出)、PH傳感器(圖中未示出)、溫度傳感器(圖中未示出)、鹽度傳感器(圖中未示出)、葉綠素傳感器(圖中未示出)；其中，所述采樣圓管2插入固定基座3的圓孔內(nèi)，與固定基座3固定連接;所述固定基座3放置在水底，用于將采樣圓管2固定在水中；所述保護框I固定在采樣圓管2的上端;隔板10固定在保護框I中部，將保護框I分成兩層，密封艙13固定在保護框I的下層，單片機、電池和電機驅(qū)動器均密封于密封艙13的內(nèi)部;所述水下電機6通過兩個固定塊5用螺栓4和螺母11固定在隔板10上;所述集線器7固定在與水下電機6相連的旋轉(zhuǎn)軸8上，旋轉(zhuǎn)軸8的一端通過聯(lián)軸器與水下電機6的轉(zhuǎn)動軸相連，旋轉(zhuǎn)軸8的另一端通過滾動軸承14支撐在定位擋板9上，定位擋板9固定在隔板10上;所述導(dǎo)線輪支架18固定在采樣圓管2內(nèi)部上端，所述導(dǎo)線輪15安裝在導(dǎo)線輪支架18上;所述監(jiān)測艙17與監(jiān)測繩16的末端相連，所述溶解氧傳感器、PH傳感器、溫度傳感器、鹽度傳感器和葉綠素傳感器均設(shè)置在監(jiān)測艙17內(nèi)，監(jiān)測繩16的另一端通過導(dǎo)線輪15和集線器7相連；
[0029]所述密封艙13內(nèi)的電池與單片機的電源接口相連;電機驅(qū)動器的輸入端與單片機的I/O輸出端口相連，電機驅(qū)動器的輸出端口通過水密封插件12與水下電機6的控制輸入端口；電池也通過水密封插件12與電源接口相連。
[0030]所述電機驅(qū)動器可以采用型號為AQMD3630NS的產(chǎn)品，但不限于此;所述單片機可以采用型號為MSP430F169的產(chǎn)品，但不限于此;所述溶解氧傳感器可以采用型號為MF 39的產(chǎn)品，但不限于此;PH傳感器可以采用型號為WQ201的產(chǎn)品，但不限于此;溫度傳感器可以采用型號為RHS1010的產(chǎn)品，但不限于此;鹽度傳感器可以采用型號為WATER-SLT-VN的產(chǎn)品，但不限于此;葉綠素傳感器可以采用型號為CHL-30的產(chǎn)品，但不限于此。
[0031]所述定位擋板5焊接在隔板10上。
[0032]所述保護框1、固定擋板5、隔板10、螺栓4、螺母11、導(dǎo)線輪15的材料均為316不銹鋼。固定塊5、集線器7的材料均為塑料。底層基座3、采樣圓柱2的材料由混泥土澆筑而成。監(jiān)測繩16的材料為玻璃絲。所述溶解氧傳感器、PH傳感器、溫度傳感器、鹽度傳感器和葉綠素傳感器均為自容式傳感器。
[0033]本實用新型的工作過程如下:
[0034]在將缺氧區(qū)海域連續(xù)原位測量平臺裝置放置到海中前，首先將整個裝置初始化，監(jiān)測繩16通過導(dǎo)線輪15連接到集線器7上。根據(jù)監(jiān)測周期初始化單片機，設(shè)置單片機定時器的初始值和比較值，選擇定時器的計數(shù)模式，本實施例采用向上計數(shù)模式。
[0035]用海上吊機將裝置放置到缺氧海域即可，固定基座3和采樣圓管2將整個裝置固定在缺氧海域，采樣圓管2可以屏蔽水流對監(jiān)測艙17的影響，使之能原位監(jiān)測。定時器的定時時間到，單片機進入中斷，發(fā)出電脈沖信號控制水下電機轉(zhuǎn)動，帶動集線器旋轉(zhuǎn)使監(jiān)測艙上升到下一個采樣點；當監(jiān)測艙17到達最高或者最低監(jiān)測點時，單片機進入中斷，發(fā)出電脈沖信號控制水下電機反向轉(zhuǎn)動，使監(jiān)測艙到達下一監(jiān)測點。然后等待下一次周期，完成此循環(huán)，從而控制對缺氧海域原位連續(xù)的監(jiān)測。
[0036]本實用新型可實現(xiàn)缺氧區(qū)海水的自動監(jiān)測;進行海域現(xiàn)場試驗研究，獲得溶解氧、海流、葉綠素、營養(yǎng)鹽、溫度和鹽度等多個海洋環(huán)境要素的長時間立體監(jiān)測數(shù)據(jù)。所獲得數(shù)據(jù)，可為海洋科學(xué)家反演該區(qū)域底層水體溶解氧狀況的發(fā)展變化，進而深入分析缺氧問題與海洋生態(tài)系統(tǒng)變化、大規(guī)模赤潮、富營養(yǎng)鹽之間地關(guān)系提供科學(xué)依據(jù)。所研制系統(tǒng)能在長江口外缺氧區(qū)海洋環(huán)境監(jiān)測、赤潮預(yù)警預(yù)報、海洋污損事件應(yīng)急監(jiān)測、海洋生態(tài)環(huán)境和漁業(yè)資源保護方面發(fā)揮積極的作用，具有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。
【主權(quán)項】
1.一種缺氧區(qū)海域連續(xù)原位監(jiān)測平臺裝置，其特征在于，包括保護框(I)、采樣圓管(2)、固定基座(3)、固定塊(5)、水下電機(6)、集線器(7)、旋轉(zhuǎn)軸(8)、定位擋板(9)、隔板(10)、水密封插件(12)、密封艙(13)、滾動軸承(14)、導(dǎo)線輪(15)、監(jiān)測繩(16)、監(jiān)測艙(17)、導(dǎo)線輪支架(18)、聯(lián)軸器、電池、單片機、電機驅(qū)動器、溶解氧傳感器、PH傳感器、溫度傳感器、鹽度傳感器、葉綠素傳感器;其中，所述采樣圓管(2)與固定基座(3)固定連接;所述保護框(I)固定在采樣圓管(2)的上端;隔板(10)固定在保護框(I)中部，將保護框(I)分成兩層，密封艙(13)固定在保護框(I)的下層，單片機、電池和電機驅(qū)動器均密封于密封艙(13)的內(nèi)部;所述水下電機(6)通過兩個固定塊(5)固定在隔板(10)上;所述集線器(7)固定在與水下電機(6)相連的旋轉(zhuǎn)軸(8)上，旋轉(zhuǎn)軸(8)的一端通過聯(lián)軸器與水下電機(6)的轉(zhuǎn)動軸相連，旋轉(zhuǎn)軸(8)的另一端通過滾動軸承(14)支撐在定位擋板(9)上，定位擋板(9)固定在隔板(10)上;所述導(dǎo)線輪支架(18)固定在采樣圓管(2)內(nèi)部上端，所述導(dǎo)線輪(15)安裝在導(dǎo)線輪支架(18)上;所述監(jiān)測艙(17)與監(jiān)測繩(16)的末端相連，監(jiān)測繩(16)的另一端與集線器(7)相連;所述溶解氧傳感器、PH傳感器、溫度傳感器、鹽度傳感器和葉綠素傳感器均設(shè)置在監(jiān)測艙(17)內(nèi)； 所述密封艙(13)內(nèi)的電池與單片機的電源接口相連；電機驅(qū)動器的輸入端與單片機的I/O輸出端口相連，電機驅(qū)動器的輸出端口通過水密封插件(12)與水下電機(6)的控制輸入端口；電池也通過水密封插件(12)與單片機的電源接口相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的缺氧區(qū)海域連續(xù)原位監(jiān)測平臺裝置，其特征在于，所述固定基座(3)、采樣圓管(2)的材料為混泥土。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的缺氧區(qū)海域連續(xù)原位監(jiān)測平臺裝置，其特征在于，所述保護框(I)、定位擋板(9)、隔板(10)、導(dǎo)線輪(15)的材料均為316不銹鋼。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的缺氧區(qū)海域連續(xù)原位監(jiān)測平臺裝置，其特征在于，所述固定塊(5)和集線器(7)的材料均為塑料。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的缺氧區(qū)海域連續(xù)原位監(jiān)測平臺裝置，其特征在于，所述監(jiān)測繩(16)的材料為玻璃絲。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的缺氧區(qū)海域連續(xù)原位監(jiān)測平臺裝置，其特征在于，所述定位擋板(9)焊接在隔板(10)上。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的缺氧區(qū)海域連續(xù)原位監(jiān)測平臺裝置，其特征在于，所述溶解氧傳感器、PH傳感器、溫度傳感器、鹽度傳感器和葉綠素傳感器均為自容式傳感器。
【文檔編號】G01N33/18GK205449969SQ201521132617
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月30日
【發(fā)明人】樊煒, 徐峰, 王奎, 徐馳騁, 強永發(fā), 潘依雯, 陳鷹
【申請人】浙江大學(xué)