CN111724579A - 一种基于LoRa技术的浮标海洋环境参数自动采集*** - Google Patents
一种基于LoRa技术的浮标海洋环境参数自动采集*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于LoRa技术的浮标海洋环境参数自动采集***，包括无线传输模块、数据分析模块、数据转化模块、储存模块、加密模块、数据采集模块、支撑柱、第一箱体、太阳能板、浮力舱、绳索、钢球、固定块、轴承座、安装块、弹簧、齿条、第一齿轮、传动轴、保护罩、第二齿轮、发电机、第三齿轮、蓄电池、第二挡块和第二固定杆，该发明通过加密模块的设计，极大地保护了数据传输的安全，通过波浪带动齿条和齿轮的运动，从而带动发电机的运转发电来给***供电，同时配合太阳能板的发电，实现了该浮标海洋环境参数自动采集***的多途径供电，通过在数据采集模块***加装保护罩，有利于避免海洋垃圾和海洋生物对数据采集模块的破坏。
Description
技术领域
本发明涉及环境数据采集技术领域，具体为一种基于LoRa技术的浮标海洋环境参数自动采集***。
背景技术
环境数据采集***的任务是对环境各种参数进行采集，送入计算机，由计算机根据需要进行相应计算和处理，得到所需要的数据，同时将数据按要求进行显示或打印。该***分为两部分：客户端(终端)，服务器。客户端实现环境数据的采集并无线传输，服务器则对客户端上传的数据进行保存并实现对多客户的并发服务。
海洋环境数据采集过程中多采用船只和浮标进行数据采集，浮标体积小不需要人为操作，现在被广泛的运用在海洋环境数据采集行业中，浮标海洋环境参数自动采集***在进行海洋环境参数自动采集过程中，一般利用太阳能板发电给***供电，在没有太阳时只能靠蓄电池储存的电能供电，当碰到恶劣天气，蓄电池电量无法保证***长时间工作，从而严重影响了数据的自动采集，当***采集完数据之后，在传输过程中没有加密措施，容易被窃取数据，极大地降低了数据传输的安全性，并且海洋中存在大量的海洋垃圾和海洋生物，当海洋垃圾和海洋生物碰到浮标的数据采集模块，会造成数据采集模块的失灵和损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于LoRa技术的浮标海洋环境参数自动采集***，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于LoRa技术的浮标海洋环境参数自动采集***，包括无线传输模块、数据分析模块、数据转化模块、储存模块、加密模块、数据采集模块、支撑柱、第一箱体、第二箱体、太阳能板、浮力舱、绳索、钢球、固定块、轴承座、安装块、密封圈、弹簧、齿条、第一齿轮、传动轴、保护罩、第一密封舱、第二齿轮、发电机、底座、第三齿轮、第二密封舱、蓄电池、第一固定杆、第一挡块、第二挡块和第二固定杆，所述无线传输模块底部与支撑柱顶端焊接，所述支撑柱底端与第一箱体顶部中心焊接，所述第一箱体内部顶面中心两侧分别设置有数据分析模块和加密模块，所述第一箱体内部底面中心两侧设置有数据转化模块和储存模块，所述数据分析模块位于数据转化模块的正上方，所述加密模块位于储存模块的正上方，所述第一箱体底部与第二箱体顶部固定连接，所述第二箱体内部顶面中心与固定块顶部焊接，所述固定块底部中心与第一固定杆顶端焊接，所述第一固定杆底端与第一挡块顶部中心固定连接，所述第一固定杆***套接有弹簧，所述弹簧顶端与固定块底部焊接，且弹簧顶部一侧与第一挡块顶部贴合，所述弹簧底端与齿条顶部焊接，所述齿条顶部中心与第二固定杆底端焊接，所述第二固定杆顶端与第二挡块底端焊接，所述弹簧底端套接在第二固定杆***，所述第二挡块底部与弹簧底端一侧贴合，所述齿条两侧分别与两个第一齿轮啮合，所述第一齿轮套接在传动轴一端外圆周，所述传动轴与第一齿轮固定连接，所述传动轴中心套接有轴承座，所述轴承座与传动轴通过轴承转动连接，所述轴承座底部与安装块顶部一侧固定连接，所述安装块顶部另一侧与蓄电池底部固定连接，所述蓄电池***设置有第二密封舱，所述第二密封舱分别与安装块顶部和第二箱体一侧固定连接，所述传动轴另一端套接有第三齿轮，所述第三齿轮与传动轴固定连接，所述第三齿轮与第二齿轮啮合，所述第二齿轮中心套接在发电机输出端，所述发电机底部与底座顶部焊接，所述发电机***设置有第一密封舱，所述第一密封舱分别与底座顶部与第二箱体另一侧固定连接，所述底座底部与第二箱体内部底面另一侧焊接。
根据上述技术方案，所述第二箱体底部外圆周与浮力舱内圆周固定连接，所述浮力舱顶部均匀设置有若干太阳能板，所述浮力舱底部安装有数据采集模块，所述数据采集模块***套接有保护罩，所述保护罩顶部与浮力舱以及第二箱体底部固定连接。
根据上述技术方案，所述齿条中下部贯穿第二箱体底部中心，所述第二箱体底部中心与密封圈顶部固定连接，所述齿条贯穿密封圈，所述齿条底端中心与绳索顶端固定连接，所述绳索底端与钢球顶部固定连接。
根据上述技术方案，所述数据采集模块、太阳能板和保护罩均有四个，且呈对称分布，所述轴承座、安装块、第一齿轮、传动轴和第三齿轮均有两个，且呈对称分布。
根据上述技术方案，所述齿条和第一齿轮啮合处、轴承座和传动轴转动连接处以及第二齿轮和第三齿轮啮合处均涂有润滑油。
根据上述技术方案，所述太阳能板和发电机均通过导线与蓄电池相连。
根据上述技术方案，所述蓄电池正负极与数据采集模块正负极相连，且数据采集模块正负极与数据分析模块正负极相连，所述数据分析模块正负极与储存模块正负极相连，且储存模块正负极与数据转化模块正负极相连，所数据转化模块正负极与加密模块正负极相连，且加密模块正负极与无线传输模块正负极相连。
根据上述技术方案，所述发电机为三相交流发电机。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1.该发明通过加密模块的设计，极大地保护了数据传输的安全，防止采集的数据被窃取，提高了该发明的安全性。
2.该发明通过波浪能带动齿条和齿轮的运动，从而带动发电机的运转发电来给***供电，同时配合太阳能板的发电，实现了该浮标海洋环境参数自动采集***的多途径供电，避免了恶劣天气造成的***无法供电的问题，极大地提高了装置的实用性。
3.该发明通过在数据采集模块***加装保护罩，有效避免了海洋垃圾和海洋生物对数据采集模块的破坏，延长了数据采集模块的使用寿命。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的整体立体结构示意图；
图2是本发明的整体结构正视剖视图；
图3是本发明的整体结构侧视剖视图；
图4是本发明的图2中A区域局部放大图；
图5是本发明的图3中B区域局部放大图；
图6是本发明的***流程图；
图中：1、无线传输模块；2、数据分析模块；3、数据转化模块；4、储存模块；5、加密模块；6、数据采集模块；7、支撑柱；8、第一箱体；9、第二箱体；10、太阳能板；11、浮力舱；12、绳索；13、钢球；14、固定块；15、轴承座；16、安装块；17、密封圈；18、弹簧；19、齿条；20、第一齿轮；21、传动轴；22、保护罩；23、第一密封舱；24、第二齿轮；25、发电机；26、底座；27、第三齿轮；28、第二密封舱；29、蓄电池；30、第一固定杆；31、第一挡块；32、第二挡块；33、第二固定杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种基于LoRa技术的浮标海洋环境参数自动采集***，包括无线传输模块1、数据分析模块2、数据转化模块3、储存模块4、加密模块5、数据采集模块6、支撑柱7、第一箱体8、第二箱体9、太阳能板10、浮力舱11、绳索12、钢球13、固定块14、轴承座15、安装块16、密封圈17、弹簧18、齿条19、第一齿轮20、传动轴21、保护罩22、第一密封舱23、第二齿轮24、发电机25、底座26、第三齿轮27、第二密封舱28、蓄电池29、第一固定杆30、第一挡块31、第二挡块32和第二固定杆33，无线传输模块1底部与支撑柱7顶端焊接，支撑柱7底端与第一箱体8顶部中心焊接，第一箱体8内部顶面中心两侧分别设置有数据分析模块2和加密模块5，第一箱体8内部底面中心两侧设置有数据转化模块3和储存模块4，数据分析模块2位于数据转化模块3的正上方，加密模块5位于储存模块4的正上方，第一箱体8底部与第二箱体9顶部固定连接，第二箱体9底部外圆周与浮力舱11内圆周固定连接，浮力舱11顶部均匀设置有若干太阳能板10，浮力舱11底部安装有数据采集模块6，数据采集模块6***套接有保护罩22，保护罩22顶部与浮力舱11以及第二箱体9底部固定连接，第二箱体9内部顶面中心与固定块14顶部焊接，固定块14底部中心与第一固定杆30顶端焊接，第一固定杆30底端与第一挡块31顶部中心固定连接，第一固定杆30***套接有弹簧18，弹簧18顶端与固定块14底部焊接，且弹簧18顶部一侧与第一挡块31顶部贴合，弹簧18底端与齿条19顶部焊接，齿条19顶部中心与第二固定杆33底端焊接，第二固定杆33顶端与第二挡块32底端焊接，弹簧18底端套接在第二固定杆33***，第二挡块32底部与弹簧18底端一侧贴合，齿条19两侧分别与两个第一齿轮20啮合，第一齿轮20套接在传动轴21一端外圆周，传动轴21与第一齿轮20固定连接，传动轴21中心套接有轴承座15，轴承座15与传动轴21通过轴承转动连接，轴承座15底部与安装块16顶部一侧固定连接，安装块16顶部另一侧与蓄电池29底部固定连接，蓄电池29正负极与数据采集模块6正负极相连，且数据采集模块6正负极与数据分析模块2正负极相连，数据分析模块2正负极与储存模块4正负极相连，且储存模块4正负极与数据转化模块3正负极相连，数据转化模块3正负极与加密模块5正负极相连，且加密模块5正负极与无线传输模块1正负极相连，有利于***各模块的正常工作，蓄电池29***设置有第二密封舱28，第二密封舱28分别与安装块16顶部和第二箱体9一侧固定连接，传动轴21另一端套接有第三齿轮27，第三齿轮27与传动轴21固定连接，数据采集模块6、太阳能板10和保护罩22均有四个，且呈对称分布，轴承座15、安装块16、第一齿轮20、传动轴21和第三齿轮27均有两个，且呈对称分布，有利于保证***的正常工作，第三齿轮27与第二齿轮24啮合，齿条19和第一齿轮20啮合处、轴承座15和传动轴21转动连接处以及第二齿轮24和第三齿轮27啮合处均涂有润滑油，有利于保证齿条19、第一齿轮20、传动轴21、第二齿轮24和第三齿轮27的正常运转，第二齿轮24中心套接在发电机25输出端，发电机25底部与底座26顶部焊接，发电机25为三相交流发电机，发电机25正反转均可发电，太阳能板10和发电机25均通过导线与蓄电池29相连，有利于将太阳能板10和发电机25发的电传到蓄电池29内储存起来，发电机25***设置有第一密封舱23，第一密封舱23分别与底座26顶部与第二箱体9另一侧固定连接，底座26底部与第二箱体9内部底面另一侧焊接，齿条19中下部贯穿第二箱体9底部中心，第二箱体9底部中心与密封圈17顶部固定连接，齿条19贯穿密封圈17，齿条19底端中心与绳索12顶端固定连接，绳索12底端与钢球13顶部固定连接；该发明在使用过程中，首先将浮标海洋环境参数自动采集***放入海中，钢球13沉入海底，保证浮标不会被海水冲走，随后打开开关，蓄电池29开始给数据采集模块6供电，继而数据采集模块6采集海水中的环境数据，随后将数据传输到数据分析模块2，数据分析模块2分析处理后，将数据传输到储存模块4，储存模块4将数据储存起来备用，随后数据传输到数据转化模块3，数据转化模块3将数据转化成电信号，随后数据传输到加密模块5，加密模块5将数据加密之后通过无线传输模块1发送出去，通过加密模块5的安装，有利于保证数据传输过程中的安全，避免了被窃取数据，极大地提高了***的安全性，数据采集模块6底部套接有保护罩22，有效的降低了数据采集模块6被海洋垃圾和海洋生物损坏的风险，极大地提高了装置的实用性，当有太阳的时候太阳能板10发电给蓄电池29充电来保证***的正常工作，当天气恶劣没有太阳的时候，利用发电机25发电，当波浪向上的时候，由于浮力的作用，带动浮力舱11向上运动，继而带动第二箱体9向上运动，从而带动轴承座15和安装块16向上运动，从而带动传动轴21和第一齿轮20向上运动，由于钢球13在海底固定不动，从而绳索12保持不动，从而齿条19保持不动，继而齿条19与第一齿轮20向相反方向运动，从而拉伸弹簧18，由于齿条19与第一齿轮20啮合，从而第一齿轮20开始逆时针转动，继而带动传动轴21逆时针转动，继而带动第三齿轮27逆时针转动，然后带动第二齿轮24顺时针转动，继而带动发电机25转动，从而发出电能传到蓄电池29中储存起来，当波浪过去之后，由于弹簧18的弹力作用，带动浮力舱11向下运动，然后带动第二箱体9向下运动，随后带动轴承座15和安装块16向下运动，继而带动传动轴21和第一齿轮20向下运动，由于齿条19保持不动，从而齿条19与第一齿轮20向相反方向运动，继而带动传动轴21顺时针运动，继而带动第三齿轮27顺时针运动，然后带动第二齿轮24逆时针运动，从而带动发电机25反转，从而发出电能储存到蓄电池29，通过太阳能板10和发电机25双重发电，有利于该浮标海洋环境参数自动采集***的多途径供电，避免了恶劣天气造成的***无法供电的问题，极大地提高了装置的实用性，第二箱体9、固定块14、轴承座15、安装块16、弹簧18、齿条19、第一齿轮20、传动轴21、保护罩22、第一密封舱23、第二齿轮24、底座26、第三齿轮27、第二密封舱28、第一固定杆30、第一挡块31、第二挡块32和第二固定杆33均是不锈钢制作而成，有效的避免了进水生锈的情况。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于LoRa技术的浮标海洋环境参数自动采集***，包括无线传输模块（1）、数据分析模块（2）、数据转化模块（3）、储存模块（4）、加密模块（5）、数据采集模块（6）、支撑柱（7）、第一箱体（8）、第二箱体（9）、太阳能板（10）、浮力舱（11）、绳索（12）、钢球（13）、固定块（14）、轴承座（15）、安装块（16）、密封圈（17）、弹簧（18）、齿条（19）、第一齿轮（20）、传动轴（21）、保护罩（22）、第一密封舱（23）、第二齿轮（24）、发电机（25）、底座（26）、第三齿轮（27）、第二密封舱（28）、蓄电池（29）、第一固定杆（30）、第一挡块（31）、第二挡块（32）和第二固定杆（33），其特征在于：所述无线传输模块（1）底部与支撑柱（7）顶端焊接，所述支撑柱（7）底端与第一箱体（8）顶部中心焊接，所述第一箱体（8）内部顶面中心两侧分别设置有数据分析模块（2）和加密模块（5），所述第一箱体（8）内部底面中心两侧设置有数据转化模块（3）和储存模块（4），所述数据分析模块（2）位于数据转化模块（3）的正上方，所述加密模块（5）位于储存模块（4）的正上方，所述第一箱体（8）底部与第二箱体（9）顶部固定连接，所述第二箱体（9）内部顶面中心与固定块（14）顶部焊接，所述固定块（14）底部中心与第一固定杆（30）顶端焊接，所述第一固定杆（30）底端与第一挡块（31）顶部中心固定连接，所述第一固定杆（30）***套接有弹簧（18），所述弹簧（18）顶端与固定块（14）底部焊接，且弹簧（18）顶部一侧与第一挡块（31）顶部贴合，所述弹簧（18）底端与齿条（19）顶部焊接，所述齿条（19）顶部中心与第二固定杆（33）底端焊接，所述第二固定杆（33）顶端与第二挡块（32）底端焊接，所述弹簧（18）底端套接在第二固定杆（33）***，所述第二挡块（32）底部与弹簧（18）底端一侧贴合，所述齿条（19）两侧分别与两个第一齿轮（20）啮合，所述第一齿轮（20）套接在传动轴（21）一端外圆周，所述传动轴（21）与第一齿轮（20）固定连接，所述传动轴（21）中心套接有轴承座（15），所述轴承座（15）与传动轴（21）通过轴承转动连接，所述轴承座（15）底部与安装块（16）顶部一侧固定连接，所述安装块（16）顶部另一侧与蓄电池（29）底部固定连接，所述蓄电池（29）***设置有第二密封舱（28），所述第二密封舱（28）分别与安装块（16）顶部和第二箱体（9）一侧固定连接，所述传动轴（21）另一端套接有第三齿轮（27），所述第三齿轮（27）与传动轴（21）固定连接，所述第三齿轮（27）与第二齿轮（24）啮合，所述第二齿轮（24）中心套接在发电机（25）输出端，所述发电机（25）底部与底座（26）顶部焊接，所述发电机（25）***设置有第一密封舱（23），所述第一密封舱（23）分别与底座（26）顶部与第二箱体（9）另一侧固定连接，所述底座（26）底部与第二箱体（9）内部底面另一侧焊接。
2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的浮标海洋环境参数自动采集***，其特征在于：所述第二箱体（9）底部外圆周与浮力舱（11）内圆周固定连接，所述浮力舱（11）顶部均匀设置有若干太阳能板（10），所述浮力舱（11）底部安装有数据采集模块（6），所述数据采集模块（6）***套接有保护罩（22），所述保护罩（22）顶部与浮力舱（11）以及第二箱体（9）底部固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的浮标海洋环境参数自动采集***，其特征在于：所述齿条（19）中下部贯穿第二箱体（9）底部中心，所述第二箱体（9）底部中心与密封圈（17）顶部固定连接，所述齿条（19）贯穿密封圈（17），所述齿条（19）底端中心与绳索（12）顶端固定连接，所述绳索（12）底端与钢球（13）顶部固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的浮标海洋环境参数自动采集***，其特征在于：所述数据采集模块（6）、太阳能板（10）和保护罩（22）均有四个，且呈对称分布，所述轴承座（15）、安装块（16）、第一齿轮（20）、传动轴（21）和第三齿轮（27）均有两个，且呈对称分布。
5.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的浮标海洋环境参数自动采集***，其特征在于：所述齿条（19）和第一齿轮（20）啮合处、轴承座（15）和传动轴（21）转动连接处以及第二齿轮（24）和第三齿轮（27）啮合处均涂有润滑油。
6.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的浮标海洋环境参数自动采集***，其特征在于：所述太阳能板（10）和发电机（25）均通过导线与蓄电池（29）相连。
7.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的浮标海洋环境参数自动采集***，其特征在于：所述蓄电池（29）正负极与数据采集模块（6）正负极相连，且数据采集模块（6）正负极与数据分析模块（2）正负极相连，所述数据分析模块（2）正负极与储存模块（4）正负极相连，且储存模块（4）正负极与数据转化模块（3）正负极相连，所述数据转化模块（3）正负极与加密模块（5）正负极相连，且加密模块（5）正负极与无线传输模块（1）正负极相连。
8.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的浮标海洋环境参数自动采集***，其特征在于：所述发电机（25）为三相交流发电机。
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