CN117382811A - 一种新型水文测验浮标装置及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型水文测验浮标，包括：所述球体包括活动连接的上半球和下半球，在球体中间位置固定安装有测验浮标控制单元，所述测验浮标控制单元包括移动通信模块，在所述上半球中间位置开设多个第一孔位，每个第一孔位固定所述测验浮标控制单元中的一模块，在所述下半球中间位置开设多个第二孔位，每个第二孔位固定所述测验浮标控制单元中的一模块，以使所述球体的重心与所述测验浮标控制单元的重心重合。本申请的水文测验浮标抗外界复杂环境影响小，操作简单且适合大量使用。

Description

一种新型水文测验浮标装置及***

技术领域

本发明属于水文勘测浮标技术领域，具体涉及一种新型水文测验浮标装置及***。

背景技术

水位、流量、降水量、泥沙、蒸发量、下渗量、水温、冰情、水化学、地下水等，统称为水文资料，水文资料是各种水文分析工作的基础，水文资料的主要来源是水文测站对各项水文要素的长期观测，对各项水文要素的观测，称为水文测验。

在水文测验过程中会使用到浮标，浮标，指浮于水面的一种航标，是锚定在指定位置，用以标示航道范围、指示浅滩、碍航物或表示专门用途的水面助航标志。

目前的水文测验浮标主要有以下二类：

1.功能单一的固定式浮标，此浮标需要人工将其布放在需要测量的水域，用户端无法实时接收到浮标所测得的数据，且操作繁琐困难，不适合大量使用。

2.现有的部分浮标还存在稳定性较差的问题，在使用过程中，遇到恶劣天气或者在水流湍急的河道运行时，造成水文测验浮标在测量时测量结果不准确。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型水文测验浮标装置及***，用以解决现有技术中存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种新型水文测验浮标，包括：

球体，所述球体包括活动连接的上半球和下半球，在球体中间位置固定安装有测验浮标控制单元，所述测验浮标控制单元包括移动通信模块，在所述上半球中间位置开设多个第一孔位，每个第一孔位固定所述测验浮标控制单元中的一模块，在所述下半球(4)中间位置开设多个第二孔位，每个第二孔位固定所述测验浮标控制单元中的一模块，以使所述球体(1)的重心与所述测验浮标控制单元的重心重合。

一些实施例中，在所述球体表面开设有多个凹槽，在每个所述凹槽处固定有一发光带和一LED灯珠，所述LED灯珠位于所述发光带下方，所述球体采用绝缘且轻量材质，在球体中间位置固定安装有测验浮标控制单元，所述测验浮标控制单元包括电源模块、定位模块、电源变压稳压模块、报警声控模块和LED灯闪模块。

一些实施例中，所述上半球和所述下半球的端部采用螺纹连接或卡合连接，并在连接处固定有防水胶条。

一些实施例中，所述球体表面为荧光橘色，球体表面以半球的极点为起点向下分布有多条发光带，所述多条发光带中的任一发光带从上半球的极点位置延长至上半球与下半球连接处的位置，或从下半球的极点位置延长至下半球与上半球连接处的位置。

一些实施例中，所述任一发光带与球体通过防水胶进行固定。

一些实施例中，所述电源模块、定位模块、电源变压稳压模块、报警声控模块和LED灯闪模块通过高效低电阻导线进行连接。

相应的，本申请还提供了一种新型水文测验浮标***，

包括用户终端、数据查询与维护平台以及权利要求 1-6任意一项所述的水文测验浮标，且水文测验浮标上设置有LED灯珠、发声器和移动通信模块，所述用户终端用于接收发声器发送的报警信号；

数据查询与维护平台实时接收到水文测验浮标的测量数据，所述测量数据至少包括水文测验浮标实时的运动状态、当前的水流流速和历史水文测验浮标的移动轨迹；

数据查询与维护平台基于所述测量数据发送控制指令至水文测验浮标，以至少控制LED灯珠闪光频率、发声器分贝大小和移动通信模块的网络切换。

一些实施例中，还包括：

电源模块：用于提供电源；

定位模块：所述定位模块用于定位水文测验浮标的位置，并将水文测验浮标的位置信号传输至数据查询与维护平台；

报警声控模块：所述报警声控模块为发声器，当所述发声器通过蓝牙模块与用户端进行配对后，所述发声器将其报警信号传输至用户端；

LED灯闪模块：用于控制LED灯珠的光闪频次和光闪亮度。

一些实施例中，移动通信模块：用于根据现场的信号强度情况，进行信号波段频率的切换；

电源变压稳压模块：用于确保所述电源模块、定位模块、报警声控模块和LED灯闪模块的稳定运行。

一些实施例中，数据查询与维护平台根据接收到的所述测量数据进行测量数据汇总，以通过数据列表和矢量地图的形式传输至用户端。

有益效果：

球体重心居中，球体在水中漂流时不会因为重心偏低而被外界复杂环境影响而止步不前，便于球体可以通过障碍物或水流较缓河段等情况，可以以任意姿态随意倒伏，且球形通过性强，抗外界复杂环境影响小，球体材质为高强度材质，抗冲撞能力强，对北方山区山洪情况适应性强，操作简单且适合大量使用；

2.白天球体通过荧光橙和荧光绿产生的视觉反差被人眼识别，便于追踪和被发现。夜间，荧光绿盖板下面的高亮LED开始闪烁，光线通过荧光绿盖板透传出来，以达到补充光线和易被发现的功能；

3.本申请提供的新型水文测验浮标***，可以实时展现浮标的实时运动状态、当前流速、历史移动轨迹等，可精确测量各种数据。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本申请实施例提供的一种新型水文测验浮标装置的结构示意图；

图2本申请实施例提供的一种新型水文测验浮标装置的左视图、前视和俯视图；

图3是本申请实施例提供的一种新型水文测验浮标装置的填充面图；

图4是本申请实施例提供的一种新型水文测验浮标***的结构示意图。

附图标记说明：

1、球体，3、上半球，4、下半球，5、发光带。

具体实施方式

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，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。

应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

实施例：

如图1所示本发明实施例提出的一种型水文测验浮标的结构示意图，包括

球体1，所述球体包括活动连接的上半球3和下半球4，在所述球体1表面开设有多个凹槽，在每个所述凹槽处固定有一发光带5和一LED灯珠，所述LED灯珠位于所述发光带5下方，所述球体1采用绝缘且轻量材质，在球体1中间位置固定安装有测验浮标控制单元，所述控制单元包括电源模块、定位模块、电源变压稳压模块、报警声控模块、LED灯闪模块和移动通信模块。本球体1产品采用高强度PVC材质球形外壳（此材质易于按要求加工成型，可塑性强，且材质轻，可浮于水面以上，且材质强度高，受外力不易变形，可以很好保护内部元器件完整正常运行），球体1分对称上下两个半球，即上半球3和下半球4，所述上半球3和所述下半球4端部螺纹连接或卡合连接，并在连接处固定有防水胶条。所述球体1表面为荧光橘色，球体1表面以半球的极点为起点向下分布有多条发光带，所述多条发光带中的任一发光带5从上半球3的极点位置延长至上半球3与下半球4连接处的位置，或从下半球(4)的极点位置延长至下半球4与上半球3连接处的位置。这样球体1四周较多的分布了荧光绿发光带，较好的提升了球体1的可辨识度，荧光橙色和荧光绿色可以较好的区别于自然界各种物质的颜色，光线反差较大。

在球体1中间位置固定安装有测验浮标控制单元，在所述上半球3中间位置开设多个第一孔位，每个第一孔位固定所述测验浮标控制单元中的一模块，在所述下半球4中间位置开设多个第二孔位，每个第二孔位固定所述测验浮标控制单元中的一模块，以使所述球体1的重心与所述测验浮标控制单元的重心重合。在本申请的一种实施例中，在所述上半球3中间位置开设3个第一孔位，每一第一孔位固定所述测验浮标控制单元中的一模块，在所述下半球4中间位置开设3个第二孔位，每一第二孔位固定所述测验浮标控制单元中的一模块。

所述电源模块、定位模块、电源变压稳压模块、报警声控模块、LED灯闪模块和移动通信模块通过高效低电阻导线进行连接。球体1重心居中（由于各模块质量和形状各不相同，为了使各模块能够合理的固定在球体1内部，采用将两个半球各开一半孔位，便于测验浮标控制单元安装在球体1中部，这样测验浮标控制单元的重量集中下球体1中部，便于球体1重心与模块总体重心重合，使得球体1不管翻转滚动到什么位置，不管以什么姿态出现，球体1总体重心都是居中的，这样球体1在水中漂流时不会因为重心偏低而被外界复杂环境影响而止步不前，便于球体1可以通过障碍物或水流较缓河段等情况），可以以任意姿态随意倒伏，且球形通过性强，抗外界复杂环境影响小，材质为高强度材质，抗冲撞能力强，对北方山区山洪情况适应性强。内部采用多模块化设计，后期可以根据需求随时增加模块，产品适应性和扩展性强。各模块根据体积和形状在聚乙烯泡沫上量身定做开模，各模块固定牢固便于存取。

本申请的新型水文测验浮标为PVC材质球形外壳，其球体1内部填充聚乙烯泡沫材料（可以但不局限于聚乙烯泡沫材质，可以是一些新型的轻质、绝缘材质，可以在材质上根据模块的形状和大小进行挖孔，便于模块较好的嵌入孔位并完美贴合包裹），实现轻量化，具有一定缓冲能力，保证设备稳固和消除震动，保证设备之间信息和电流传输稳定。

相应的，本申请提供了一种新型水文测验浮标***，包括用户终端、数据查询与维护平台以及水文测验浮标，且水文测验浮标上设置有LED灯珠、发声器和移动通信模块，所述用户终端用于接收发声器发送的报警信号。

数据查询与维护平台实时接收到水文测验浮标的测量数据，所述测量数据至少包括水文测验浮标实时的运动状态、当前的水流流速和历史水文测验浮标的移动轨迹；

数据查询与维护平台基于所述测量数据发送控制指令至水文测验浮标，以至少控制LED灯珠闪光频率、发声器分贝大小和移动通信模块的网络切换。

具体的，本申请提供的数据查询与维护平台将水文测验浮标各种测量数据和工况信息进行集合，实时接收到水文测验浮标的测量数据，所述测量数据至少包括水文测验浮标实时的运动状态、当前的水流流速和历史水文测验浮标的移动轨迹，基于所述测量数据发送控制指令至水文测验浮标，以至少控制LED灯珠闪光频率、发声器分贝大小和移动通信模块的网络切换。

新型水文测验浮标***还包括

电源模块：用于提供电源；

定位模块：所述定位模块用于定位水文测验浮标的位置，并将水文测验浮标的位置信号传输至数据查询与维护平台；

报警声控模块：所述报警声控模块为发声器，当所述发生器通过蓝牙模块与用户端进行配对后，所述发生器将其报警信号传输至用户端。

LED灯闪模块：用于控制LED灯珠的光闪频次和光闪亮度；

移动通信模块：用于根据现场的信号强度情况，进行信号波段频率的切换；

电源变压稳压模块：用于确保所述电源模块、定位模块、报警声控模块和LED灯闪模块的稳定运行。

具体的，电源模块：负责为其他模块提供电力支持和适应不同设备不同电压需求。采用18650三元锂电池组，该电池区别于其他化学电池，充放电过程的反应是可逆的，即锂离子可以在正极和负极间来回移动，不会出现无法逆转的化学反应，具有自由充放电，使用寿命长，体积小，待机时间长，受外界温度等恶劣环境影响小，与球体1使用场景相匹配。

定位模块：模块内置卫星定位接收装置，该模块可以通过GPS、GLONASS、北斗、通信基站和WiFi等方式进行定位，而且模块可以在各定位方式间自由切换和互相校核，以保证设备定位及时性和准确性，定位模块可以同时与多颗卫星进行地理信息数据交互从而确定自身位置的作用。利用卫星传播时间信号，根据信号发射时间和本地时间计算信号传输时间，再结合光速获得卫星到设备的距离，从实现水流速度监测、水流历史轨迹存储等功能。

电源变压稳压模块：通过对功能模块供电，可以实现电压的稳定持续输出，保证各模块的稳定运行。也可以动态监测各模块的工况，动态调整电压使各模块得到最为及时的电力需求，保障用电设备工作状态延长设备使用寿命。

报警声控模块：其内部集成了高分贝低功耗的发声器，声音达到90分贝以上。模块还内置了蓝牙装置，当发生器与手机端的模块蓝牙“配对”后，两者之间可实现自动搜索和互联，即在空旷环境下当模块与手机距离达到50米以内，二者可以实现自动互联。发生器将发出短促的声音，以实现搜寻定位的作用。当蓝牙装置探测到二者距离继续接近时，发生器将发出更高分贝和更加急促的声音，以表示目前二者越来越接近对方，从而实现找回和重复利用的目的。但二者距离不足2米时，模块发出最后一次声音而停止报警。但当二者距离再次扩大后，报警机制再次被激活重复上述环节。该模块提高了视野受遮挡等复杂地形情况下设备的找回概率。

LED灯闪模块：LED灯闪模块可以根据不同场景进行设置，通过远程控制或现场调参等形式进行设置，以满足不同场景下的LED灯珠的光闪频次和光闪亮度，从而实现跟踪和找回的目的。LED灯闪模块可以根据水流速度（定位模块的监测功能）实现不同频率的闪烁，以提醒监测人员水体表面流速。而且闪光有助于在夜间或光线不足情况下的视觉追踪，其中包括岸上监测人员、流域查勘用无人机以及沿途布设的视频监控可视化设备等，是定位功能的有一个有效补充。针对光线不足和夜间测验场景，LED灯闪模块通过给高亮度LED提供信号指令，LED灯珠实现有规律的频闪，已提供浮标投放初期视野范围内的视线跟踪、下一个浮标投放的位置校核及补充以、后续搜寻时的找回成功率和配合无人机或沿途预警摄像头的跟踪易发现程度。）

移动通信模块：该模块负责收发各类雨水情即工况信息，向各模块传达工作指令和修改相关参数，并时刻保持与移动基站沟通，辅助定位，并可以兼容2G、3G、4G（可以扩展为5G）等信号波段频率，实现联通、移动、电信三大主流通讯运营商信号全兼容，对山地、偏远地区和信号较弱的野外环境适应性强，信号实现全频全波段搜索，根据信号强度优先选择和主动切换的能力，延迟短切换速度快，设备在线保证率高等优点。

数据查询与维护平台：该平台实现了浮标球各种测量数据和工况信息的集合，可以通过数据列表和矢量地图的形式呈现给给使用者，以展示浮标球的实时运动状态、当前流速、历史移动轨迹等。平台通过后台数据库接收的各类信息通过直观形式展现给操作人员，弥补了浮标超出视野范围后的监视盲区，可以通过移动网络实行将各类信息及时回传，实时更新展示，保持信息互通互联。另外，平台可以给浮标球下达控制指令，以满足使用者的个性化和多场景需求，例如控制闪光频率，声音分贝大小，移动通信模块接哪个网络，定位模块选择哪个卫星定位***或者自由切换等。

实施例2

本新型水文测验浮标采用高强度PVC材质球形外壳，分对称上下两个半球通过螺口旋转锁紧或分解，连接处有防水胶条。球体1表面采用荧光橘色已达到醒目便于搜寻和视线范围内跟踪的目的。球体1表面以半球的极点为起点向下分布有4条荧光绿的发光带5，发光带5可以一直延长到接近半球连接处的位置，对侧的2条发光带5连线相互垂直，发光带5下方布设有高亮频闪LED灯珠，发光带5是通 过再PVC球体1上按照对称要求进行开孔后在原孔位安装荧光绿色盖板，盖板下面安装有高亮led灯珠，盖板与球体1通过防水胶进行固定，保证内部原器件和LED灯珠不会被渗水浸泡而失灵或损坏，盖板颜色与PVC球体1颜色为对比色，增加了球体1的可辨识度。白天球体1通过荧光橙和荧光绿产生的视觉反差被人眼识别，便于追踪和被发现。夜间，荧光绿盖板下面的高亮LED开始闪烁，光线通过荧光绿盖板透传出来，以达到补充光线和易被发现的功能）。球体1内部填充聚乙烯泡沫材料，实现轻量化，具有一定缓冲能力，保证设备稳固和消除震动，保证设备之间信息和电流传输稳定。球体1重心居中，可以以任意姿态随意倒伏，且球形通过性强，抗外界复杂环境影响小，材质为高强度材质，抗冲撞能力强，对北方山区山洪情况适应性强。内部采用多模块化设计，后期可以根据需求随时增加模块，产品适应性和扩展性强。各模块根据体积和形状在聚乙烯泡沫上量身定做开模，各模块固定牢固便于存取，各模块间通过高效低电阻导线路连接。LED灯闪模块：针对不足和夜间测验场景，灯闪模块通过给高亮度LED提供信号指令，LED灯珠实现有规律的频闪，已提供浮标投放初期视野范围内的视线跟踪、下一个浮标投放的位置校核及补充以、后续搜寻时的找回成功率和配合无人机或沿途预警摄像头的跟踪易发现程度。报警声控模块：通过有频率的高频震动声波，视线外界感知的关注，在跟踪和找回环节提供成功概率，通过手机端与模块的蓝牙“配对”互联，加强定位和近距离搜寻指明方位，当手机和设备处于有效范围，蓝牙自动“配对”，手机端和模块都发出更高频次的报警提示音，随着距离进一步靠近报警声音的强度和频次进一步提高，给搜寻人员提供更高信心，提高找回的时效性和成功率。

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的保护范围。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 (10)

1.一种新型水文测验浮标，其特征在于，包括：

球体(1)，所述球体（1）包括活动连接的上半球(3)和下半球(4），在球体（1）中间位置固定安装有测验浮标控制单元，所述测验浮标控制单元包括移动通信模块，在所述上半球(3)中间位置开设多个第一孔位，每个第一孔位固定所述测验浮标控制单元中的一模块，在所述下半球(4)中间位置开设多个第二孔位，每个第二孔位固定所述测验浮标控制单元中的一模块，以使所述球体(1)的重心与所述测验浮标控制单元的重心重合。

2.根据权利要求1所述的新型水文测验浮标，其特征在于，

在所述球体（1）表面开设有多个凹槽，在每个所述凹槽处固定有一发光带（5）和一LED灯珠，所述LED灯珠位于所述发光带（5）下方，所述球体（1）采用绝缘且轻量的材质，在球体（1）中间位置固定安装有测验浮标控制单元，所述测验浮标控制单元包括电源模块、定位模块、电源变压稳压模块、报警声控模块和LED灯闪模块。

3.根据权利要求1所述的新型水文测验浮标，其特征在于，

所述上半球（3）和所述下半球（4）的端部采用螺纹连接或卡合连接，并在连接处固定有防水胶条。

4.根据权利要求1所述的新型水文测验浮标，其特征在于，

所述球体(1)表面为荧光橘色，球体(1)表面以半球的极点为起点向下分布有多条发光带，所述多条发光带中的任一发光带（5）从上半球(3)的极点位置延长至上半球(3)与下半球（4）连接处的位置，或从下半球(4)的极点位置延长至下半球(4)与上半球（3）连接处的位置。

5.根据权利要求4所述的新型水文测验浮标，其特征在于，

所述任一发光带（5）与球体（1）通过防水胶进行固定。

6.根据权利要求2所述的新型水文测验浮标，其特征在于，

所述电源模块、定位模块、电源变压稳压模块、报警声控模块和LED灯闪模块通过电源线进行连接。

7.一种新型水文测验浮标***，其特征在于，

包括用户终端、数据查询与维护平台以及权利要求 1-6任意一项所述的水文测验浮标，且水文测验浮标上设置有LED灯珠、发声器和移动通信模块，所述用户终端用于接收发声器发送的报警信号；

数据查询与维护平台实时接收到水文测验浮标的测量数据，所述测量数据至少包括水文测验浮标实时的运动状态、当前的水流流速和历史水文测验浮标的移动轨迹；

数据查询与维护平台基于所述测量数据发送控制指令至水文测验浮标，以至少控制水文测验浮标上的LED灯珠闪光频率、发声器分贝大小和移动通信模块的网络切换。

8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述水文测验浮标还包括：

电源模块：用于提供电源；

定位模块：所述定位模块用于定位水文测验浮标的位置，并将水文测验浮标的位置信号传输至数据查询与维护平台；

报警声控模块：当所述发声器通过蓝牙模块与用户终端进行配对后，所述发声器将其报警信号传输至用户终端；

LED灯闪模块：用于控制LED灯珠的光闪频次和光闪亮度。

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，还包括：

移动通信模块：用于根据现场的信号强度情况，进行信号波段频率的切换；

电源变压稳压模块：用于确保所述电源模块、定位模块、报警声控模块和LED灯闪模块的稳定运行。

10.根据权利要求7所述的***，其特征在于，

数据查询与维护平台根据接收到的所述测量数据进行测量数据汇总，以通过数据列表和矢量地图的形式传输至用户终端。