CN116605355A - 用于海洋环境监测的浮标装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于海洋环境监测的浮标装置，涉及海洋浮标装置技术领域，包括中心浮筒，中心浮筒上固定有一监测支架，中心浮筒的底部通过锚链连接有一固定锚，中心浮筒的外侧包围设置有若干个辅助浮筒，每一辅助浮筒均与中心浮筒固定连接，每一辅助浮筒的底部均安装有一用于将海水通入辅助浮筒内的第一进水管，每一第一进水管上均安装有一进水阀，全部辅助浮筒和中心浮筒内共同设置有一稳定机构，监测支架上还设置有一监测***，本发明实现了对浮标装置的自平衡以及入水深度的自动调节，提高了浮标装置的稳固效果，有效减小了浮标装置发生侧翻的几率，保证了海洋环境数据收集工作的正常进行。

Description

用于海洋环境监测的浮标装置

技术领域

本发明涉及海洋浮标装置技术领域，尤其是涉及一种用于海洋环境监测的浮标装置。

背景技术

为了满足国家海洋环境管理需求，形成海洋生态一海域实现一环境综合检测的能力，加深研究人员对海洋要素现场的观测研究，需要在海洋各处布设海洋环境监测平台。目前，最常用的海洋环境监测平台是安装有海洋监测仪器的浮标装置。

传统浮标装置中存在的问题是：传统浮标装置中虽然安装了稳定装置，但是只能应对海洋中的小浪潮，面对海洋中较大的浪潮时，浮标装置非常容易发生侧翻，使得浮标装置的稳固效果不佳，而且浮标装置发生侧翻后，非常容易出现因进水、被海水腐蚀而导致出现故障的情况，影响了浮标装置的正常运行，使其无法正常进行数据收集。

因此，需要一种能够解决上述问题的用于海洋环境监测的浮标装置。

发明内容

本发明提出一种用于海洋环境监测的浮标装置，实现了对浮标装置的自平衡以及入水深度的自动调节，提高了浮标装置的稳固效果，有效减小了浮标装置发生侧翻的几率，保证了海洋环境数据收集工作的正常进行。

本发明的技术方案是这样实现的：

用于海洋环境监测的浮标装置，包括中心浮筒，所述中心浮筒上固定有一监测支架，所述中心浮筒的底部通过锚链连接有一固定锚，所述中心浮筒的外侧包围设置有若干个辅助浮筒，每一所述辅助浮筒均与所述中心浮筒固定连接，每一所述辅助浮筒的底部均安装有一用于将海水通入所述辅助浮筒内的第一进水管，每一所述第一进水管上均安装有一进水阀，全部所述辅助浮筒和中心浮筒内共同设置有一稳定机构，所述稳定机构用于对所述中心浮筒进行自平衡；

所述监测支架上还设置有一监测***。

作为一种优选的技术方案，所述稳定机构包括设置于所述中心浮筒内部的连通腔，所述连通腔设置于所述中心浮筒的重心位置处，所述连通腔的底部安装有第一出水管，所述第一出水管上安装有排水阀，每一所述辅助浮筒内部均连通有第二进水管和第二出水管，每一所述第二进水管的进水端和第二出水管的出水端均与所述连通腔内部相连通，每一所述第二进水管上均安装有一第一海水泵，所述第一海水泵用于将所述连通腔内的海水通入到所述辅助浮筒内，每一所述第二出水管上均安装有一第二海水泵，所述第二海水泵用于将所述辅助浮筒内的海水通入到所述连通腔内。

作为一种优选的技术方案，所述监测***包括处理器，所述监测支架的顶部固定有信号发射器、气象监测器和信号灯，所述中心浮筒的底部固定有一海质监测器，每一所述辅助浮筒上均固定有一用于监测所述辅助浮筒入水深度的第一液位计，所述信号发射器、气象监测器、信号灯、海质监测器、第一液位计、进水阀、排水阀、第一海水泵和第二海水泵均与所述处理器电性连接。

作为一种优选的技术方案，每一所述辅助浮筒的内部均设有一吃水腔，每一所述第一进水管均与对应所述吃水腔内部相连通，每一所述第二进水管的出水端和第二出水管的进水端均与所述吃水腔内部相连通，每一所述吃水腔的内壁上均固定有一第二液位计，每一所述第二液位计均与所述处理器电性连接。

作为一种优选的技术方案，每相邻两所述辅助浮筒之间均共同固定有一呈弧形设置的第一浮板，每一所述第一浮板均与所述中心浮筒同轴设置，每一所述第一浮板均通过第二浮板与所述中心浮筒固定连接。

作为一种优选的技术方案，所述监测支架上固定安装有若干块太阳能发电板，每一所述太阳能发电板均与一蓄电池相连接，所述蓄电池与所述信号发射器、气象监测器、信号灯、海质监测器、第一液位计、进水阀、排水阀、第一海水泵、第二海水泵和处理器均为电性连接。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：

由于用于海洋环境监测的浮标装置包括中心浮筒，中心浮筒的外侧包围设置有若干个辅助浮筒，在本发明中，中心浮筒和辅助浮筒均可漂浮于海面上，浮标装置的漂浮范围越大稳定性越强，因此本发明中辅助浮筒的设置增大了浮标装置的漂浮范围，从而提高了浮标装置的稳定性。

由于每一辅助浮筒的底部均安装有一第一进水管，每一第一进水管上均安装有一进水阀，在本发明中，当监测到浮标装置会遇到较大浪潮时，通过打开进水阀，将海水通过第一进水管通入到辅助浮筒内，通过增加重力来增大浮标装置的入水深度，使浮标装置在海域内的稳固效果更好，从而减小了浮标装置在遇到较大浪潮时产生的晃动，进而提高了浮标装置的稳固效果，降低了浮标装置发生侧翻的几率。

由于全部辅助浮筒和中心浮筒内共同设置有一稳定机构，稳定机构包括连通腔、第二进水管、第二出水管、第一海水泵和第二海水泵，每一辅助浮筒上均固定有一第一液位计，在本发明中，第一液位计用于对辅助浮筒的入水深度进行实时监测，当其中一个或者几个辅助浮筒与其他辅助浮筒的入水深度差超过预设值时，入水深度大的辅助浮筒对应的第二海水泵启动，将该辅助浮筒内的海水通入到连通腔内，使该辅助浮筒内的海水量减少而浮力增加，从而使该辅助浮筒的入水深度减小，反之入水深度小的辅助浮筒对应的第一海水泵启动，使连通腔内的海水被抽入到该辅助浮筒内，该辅助浮筒内的海水量增加而浮力减小，从而使该辅助浮筒的入水深度增大，进而实现了对各个辅助浮筒浮力的自动调整。

在本发明中，稳定机构的设置能够对发生晃动或者有侧翻倾向的浮标装置快速回到直立状态下，实现了对浮标装置的自平衡，从而极大地提高了浮标装置的稳固效果，降低了浮标装置发生侧翻的几率，进而避免了因浮标装置侧翻而导致监测工作无法正常进行的情况发生，保证了海洋数据收集工作的正常进行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A-A向的剖视示意图；

图3为本发明中监测***的连接示意图。

其中：1、中心浮筒；2、监测支架；3、锚链；4、固定锚；5、辅助浮筒；6、第一进水管；7、进水阀；8、连通腔；9、第一出水管；10、排水阀；11、第二进水管；12、第二出水管；13、第一海水泵；14、第二海水泵；15、处理器；16、信号发射器；17、气象监测器；18、信号灯；19、海质监测器；20、第一液位计；21、吃水腔；22、第二液位计；23、第一浮板；24、第二浮板；25、太阳能发电板；26、蓄电池。

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作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。

实施例一

如图1和图2共同所示，用于海洋环境监测的浮标装置，包括中心浮筒1，中心浮筒1上固定有一监测支架2，中心浮筒1的底部通过锚链3连接有一固定锚4，中心浮筒1的外侧包围设置有若干个辅助浮筒5，在本发明中，辅助浮筒5的设置增大了浮标装置的漂浮范围，从而有效提高了浮标装置的稳固效果，使浮标装置足以应对海域内的小浪潮。

每一辅助浮筒5均与中心浮筒1固定连接，每一辅助浮筒5的底部均安装有一用于将海水通入辅助浮筒5内的第一进水管6，每一第一进水管6上均安装有一进水阀7，全部辅助浮筒5和中心浮筒1内共同设置有一稳定机构，稳定机构用于对中心浮筒1进行自平衡，在本实施例中，每一进水阀7均采用市面上能够采购到的海水电磁阀，进水阀7通电时开启，海水通过第一进水管6进入到辅助浮筒5内部，反之进水阀7断电时闭合，使辅助浮筒5内的海水保持相对恒定。

如图1所示，监测支架2上还设置有一监测***。

其中，稳定机构包括设置于中心浮筒1内部的连通腔8，连通腔8设置于中心浮筒1的重心位置处，连通腔8的底部安装有第一出水管9，第一出水管9上安装有排水阀10，每一辅助浮筒5内部均连通有第二进水管11和第二出水管12，每一第二进水管11的进水端和第二出水管12的出水端均与连通腔8内部相连通，每一第二进水管11上均安装有一第一海水泵13，第一海水泵13用于将连通腔8内的海水通入到辅助浮筒5内，每一第二出水管12上均安装有一第二海水泵14，第二海水泵14用于将辅助浮筒5内的海水通入到连通腔8内，在本实施例中，每一排水阀10均采用市面上能够采购到的海水电磁阀，排水阀10通电时开启，连通腔8内的海水通过第一出水管9排出，使中心浮筒1和辅助浮筒5的浮力增大。

在本发明中，一旦浮标装置发生倾斜角度过大的情况时，稳定机构总能通过调节各个辅助浮筒5内的海水量，来调节辅助浮筒5的浮力和入水深度，从而对浮标装置的状态进行自动平衡和纠正，避免了浮标装置发生倾斜就容易出现侧翻的情况，进而降低了浮标装置发生侧翻的几率。

而且，监测***包括处理器15，监测支架2的顶部固定有信号发射器16、气象监测器17和信号灯18，中心浮筒1的底部固定有一海质监测器19，每一辅助浮筒5上均固定有一用于监测辅助浮筒5入水深度的第一液位计20，信号发射器16、气象监测器17、信号灯18、海质监测器19、第一液位计20、进水阀7、排水阀10、第一海水泵13和第二海水泵14均与处理器15电性连接，在本实施例中，处理器15采用西门子的S7-1200型号PLC控制器，信号发射器16采用北京天通中星科技有限公司的HTDM1612型号的数据传输模块，气象监测器17包括温湿度传感器、风向传感器和风速传感器等，用于对海洋环境中的温度、湿度、风速、风向等气象因素进行实时监测；海质监测器19可以采用联测仪表的SIN-DV2100型号的多参数水质自动监测仪。

此外，每一辅助浮筒5的内部均设有一吃水腔21，每一第一进水管6均与对应吃水腔21内部相连通，每一第二进水管11的出水端和第二出水管12的进水端均与吃水腔21内部相连通，每一吃水腔21的内壁上均固定有一第二液位计22，在本实施例中，第一液位计20和第二液位计22均可采用星纵物联的EM500-SWL型号投入式液位传感器；每一第二液位计22均与处理器15电性连接，在本发明中，当监测到浮标装置出现较大晃动时，通过打开进水阀7，将海水通过第一进水管6通入到吃水腔21内，来使辅助浮筒5和中心浮筒1进行下沉，从而通过增大浮标装置的入水深度来提高浮标装置的稳固效果，有效减小了浮标装置的晃动，进而降低了浮标装置发生侧翻的几率。

实施例二

本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于：

如图1所示，每相邻两辅助浮筒5之间均共同固定有一呈弧形设置的第一浮板23，每一第一浮板23均与中心浮筒1同轴设置，每一第一浮板23均通过第二浮板24与中心浮筒1固定连接，在本实施例中，第一浮板23和第二浮板24均采用聚乙烯材料制成，具有一定的浮力，从而能够漂浮在海面上。

其中，监测支架2上固定安装有若干块太阳能发电板25，每一太阳能发电板25均与一蓄电池26相连接，蓄电池26与信号发射器16、气象监测器17、信号灯18、海质监测器19、第一液位计20、进水阀7、排水阀10、第一海水泵13、第二海水泵14和处理器15均为电性连接，在本实施例中，太阳能发电板25采用ZDNY-100D型号的太阳能板。

使用本发明进行海洋环境监测的方法如下：

第一步，将浮标装置投放到指定的海域中，固定锚4在重力作用下不断下沉，来对浮标装置的位置进行锚定，同时在中心浮筒1和辅助浮筒5的浮力作用下，浮标装置漂浮在海面上；

第二步，浮标装置的监测***启动，太阳能发电板25对太阳能进行收集，并将太阳能转化成浮标装置需要的电能，而后将产生的电能储存在蓄电池26内，利用蓄电池26来为监测***的各个电气元件供电，同时信号灯18能够在夜晚或光线较暗时进行发光，来为人们进行提示，海质监测器19对海水进行采集监测和分析，并可将分析得到的数据传递到处理器15进行储存，气象监测器17对空气的温湿度、风速、风向等进行监测，并将监测到的数据传递到处理器进行储存，处理器接收到的数据信息通过信号发射器16传输到数据监测平台，以使研究人员对海洋环境监测数据进行实时查看；

第三步，当气象监测器17监测到海面上的风速过大时，海域内可能会出现较大风浪，此时处理器控制进水阀7打开，海水通过第一进水管6进入到吃水腔21内，当第二液位计22监测到吃水腔21内水位达到预定值后，进水阀7关闭，从而增大了辅助浮筒5的重力，使辅助浮筒5和中心浮筒1的入水深度增加，以提高浮标装置的稳定性，使其能够应对较大的海浪；

第四步，当第一液位计20监测到辅助浮筒5的入水深度与其他辅助浮筒5的入水深度差别较大时，入水深度大的辅助浮筒5对应的第二海水泵14启动，将该辅助浮筒5内的海水通入到连通腔8内，使该辅助浮筒5内的海水量减少而浮力增加，以减小该辅助浮筒5的入水深度，反之，入水深度小的辅助浮筒5对应的第一海水泵13启动，使连通腔8内的海水被抽入到该辅助浮筒5内，使该辅助浮筒5内的海水量增加而浮力减小，以增大该辅助浮筒5的入水深度，从而将发生倾斜的浮标装置调整回到直立状态下，实现了浮标装置的自平衡。

综上，本发明提出的用于海洋环境监测的浮标装置，实现了对浮标装置的自平衡以及入水深度的自动调节，提高了浮标装置的稳固效果，有效减小了浮标装置发生侧翻的几率，保证了海洋环境数据收集工作的正常进行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (6)

1.用于海洋环境监测的浮标装置，包括中心浮筒，所述中心浮筒上固定有一监测支架，所述中心浮筒的底部通过锚链连接有一固定锚，其特征在于，所述中心浮筒的外侧包围设置有若干个辅助浮筒，每一所述辅助浮筒均与所述中心浮筒固定连接，每一所述辅助浮筒的底部均安装有一用于将海水通入所述辅助浮筒内的第一进水管，每一所述第一进水管上均安装有一进水阀，全部所述辅助浮筒和中心浮筒内共同设置有一稳定机构；

所述监测支架上还设置有一监测***。

2.根据权利要求1所述的用于海洋环境监测的浮标装置，其特征在于，所述稳定机构包括设置于所述中心浮筒内部的连通腔，所述连通腔设置于所述中心浮筒的重心位置处，所述连通腔的底部安装有第一出水管，所述第一出水管上安装有排水阀，每一所述辅助浮筒内部均连通有第二进水管和第二出水管，每一所述第二进水管的进水端和第二出水管的出水端均与所述连通腔内部相连通，每一所述第二进水管上均安装有一第一海水泵，所述第一海水泵用于将所述连通腔内的海水通入到所述辅助浮筒内，每一所述第二出水管上均安装有一第二海水泵，所述第二海水泵用于将所述辅助浮筒内的海水通入到所述连通腔内。

3.根据权利要求2所述的用于海洋环境监测的浮标装置，其特征在于，所述监测***包括处理器，所述监测支架的顶部固定有信号发射器、气象监测器和信号灯，所述中心浮筒的底部固定有一海质监测器，每一所述辅助浮筒上均固定有一用于监测所述辅助浮筒入水深度的第一液位计，所述信号发射器、气象监测器、信号灯、海质监测器、第一液位计、进水阀、排水阀、第一海水泵和第二海水泵均与所述处理器电性连接。

4.根据权利要求3所述的用于海洋环境监测的浮标装置，其特征在于，每一所述辅助浮筒的内部均设有一吃水腔，每一所述第一进水管均与对应所述吃水腔内部相连通，每一所述第二进水管的出水端和第二出水管的进水端均与所述吃水腔内部相连通，每一所述吃水腔的内壁上均固定有一第二液位计，每一所述第二液位计均与所述处理器电性连接。

5.根据权利要求4所述的用于海洋环境监测的浮标装置，其特征在于，每相邻两所述辅助浮筒之间均共同固定有一呈弧形设置的第一浮板，每一所述第一浮板均与所述中心浮筒同轴设置，每一所述第一浮板均通过第二浮板与所述中心浮筒固定连接。

6.根据权利要求5所述的用于海洋环境监测的浮标装置，其特征在于，所述监测支架上固定安装有若干块太阳能发电板，每一所述太阳能发电板均与一蓄电池相连接，所述蓄电池与所述信号发射器、气象监测器、信号灯、海质监测器、第一液位计、进水阀、排水阀、第一海水泵、第二海水泵和处理器均为电性连接。