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CN205353069U - 一种利用风光互补新能源供电的浮标式水质在线监测装置 - Google Patents

一种利用风光互补新能源供电的浮标式水质在线监测装置 Download PDF

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张国华
邹跃洲
吴洪俊
魏礼开
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Abstract

本实用新型涉及一种利用风光互补新能源供电的浮标式水质在线监测装置，包括风光互补电源供电系统、钢结构支架、球形浮体、水质采样及在线分析系统、传感通讯系统和锚固系统，所述钢结构支架的外侧安装有三个球形浮体，所述的三个球形浮体依次为第一球形浮体、第二球形浮体和第三球形浮体，所述的第一球形浮体、第二球形浮体和第三球形浮体内都开设有仪器仓，所述的风光互补电源供电系统和传感通讯系统固定安装在钢结构支架的上方，所述的锚固系统连接在钢结构支架的底部。本设计通过风光互补提供的能源达到全天候不间断的对水质进行监测，大大提高了浮标式水质在线监测装置的工作效率。

Description

一种利用风光互补新能源供电的浮标式水质在线监测装置
技术领域
本实用新型涉及一种水质监测装置，特别是一种利用风光互补新能源供电的浮标式水质在线监测装置。
背景技术
随着工业技术的发展，人们在大规模工业生产的同时排放了大量的工业废弃物，这些工业废弃物已经对人类生存环境构成极大的威胁。环境保护尤其是淡水资源的保护是世界各国面临的紧迫问题。
目前常用的水质在线监测系统采用的是在测量技术上针对水质中各个参数分别购买相应设备，采样并与标准试剂对比进行单独测量，再通过转换设备将测量值转换成数字信号送到通信设备，由通信设备集中将各个参数统一上报。
上述方法的缺陷在于：第一，整个系统设备众多，对野外数据采集设备的管理不便，建设和运维成本高；第二，采集数据不实时，监测过程被动，没有利用监测数据进行水质预警；第三，监测结果的地理位置显示不直观，不利于大规模监测系统的管理。
发明内容
本实用新型需要解决的技术问题是通过风光互补提供的能源达到全天候不间断的对水质进行监测，大大提高了浮标式水质在线监测装置的工作效率；提供一种利用风光互补新能源供电的浮标式水质在线监测装置。
为解决上述的技术问题，本实用新型的结构包括风光互补电源供电系统、钢结构支架、球形浮体、水质采样及在线分析系统、传感通讯系统和锚固系统，所述钢结构支架的外侧安装有三个球形浮体，所述的三个球形浮体依次为第一球形浮体、第二球形浮体和第三球形浮体，所述的第一球形浮体、第二球形浮体和第三球形浮体内都开设有仪器仓，所述的风光互补电源供电系统和传感通讯系统固定安装在钢结构支架的上方，所述的锚固系统连接在钢结构支架的底部，所述的水质采样及在线分析系统包括数据采集控制器、湿度传感器、温度传感器和水质监测仪，所述的数据采集控制器与风光互补电源供电系统电连接，所述的湿度传感器、温度传感器和水质监测仪分别与传感通讯系统和数据采集控制器电连接，所述的水质监测仪安装在第一球形浮体的仪器仓内，所述的数据采集控制器安装在第二球形浮体的仪器仓内，所述的第一球形浮体上设置有进水管和出水管，所述的进水管和出水管分别穿过第一球形浮体与水质监测仪相连接。
进一步：所述的风光互补电源供电系统包括风轮带动的风力发电机、太阳能发电板和蓄电池，所述的风力发电机、太阳能发电板分别安装在钢结构支架的上方，所述的蓄电池安装在第三球形浮体的仪器仓内，所述的蓄电池与数据采集控制器电连接，所述的风轮带动的风力发电机、太阳能发电板分别通过MPPT能源管理控制器与蓄电池电连接。
又进一步：所述的传感通讯系统包括综合气象传感器、航标灯、GPRS天线、摄像头和数据远程传输模块，所述的综合气象传感器、航标灯、GPRS天线和摄像头安装在钢结构支架的上方。
又进一步：所述的数据远程传输模块可以是GPRS数据采集传输，或可以是3G/4G无线通信传输。
又进一步：所述的第一球形浮体、第二球形浮体和第三球形浮体内仪器仓的底部中央位置放置有配重块。
再进一步：所述的锚固系统包括锚和缆绳，所述的锚通过缆绳连接在钢结构支架的底部。
采用上述结构后，本实用新型通过风光互补提供的能源达到全天候不间断的对水质进行监测，大大提高了浮标式水质在线监测装置的工作效率；而且通过在仪器仓底部中央位置放置配重块，使整个装置重心接近几何中心，配重块直接与水体充分接触，使装置内温度保持在适当水平，防止夏天高温损坏设备；并且本设计还具有结构简单、易于制造和实用高效的优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为第一球形浮体的结构示意图。
图3为第二球形浮体的结构示意图。
图4为第三球形浮体的结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2、图3和图4所示的一种利用风光互补新能源供电的浮标式水质在线监测装置，包括风光互补电源供电系统、钢结构支架1、球形浮体、水质采样及在线分析系统、传感通讯系统和锚固系统5，所述钢结构支架1的外侧安装有三个球形浮体，所述的三个球形浮体依次为第一球形浮体2、第二球形浮体3和第三球形浮体4，所述的第一球形浮体2、第二球形浮体3和第三球形浮体4内都开设有仪器仓，所述的风光互补电源供电系统和传感通讯系统固定安装在钢结构支架1的上方，所述的锚固系统5连接在钢结构支架1的底部，所述的水质采样及在线分析系统包括数据采集控制器6、湿度传感器、温度传感器和水质监测仪7，所述的数据采集控制器6与风光互补电源供电系统电连接，所述的湿度传感器、温度传感器和水质监测仪7分别与传感通讯系统和数据采集控制器6电连接，所述的水质监测仪7安装在第一球形浮体2的仪器仓内，所述的数据采集控制器6安装在第二球形浮体3的仪器仓内，所述的第一球形浮体2上设置有进水管和出水管，所述的进水管和出水管分别穿过第一球形浮体2与水质监测仪7相连接。所述的传感通讯系统包括综合气象传感器11、航标灯12、GPRS天线13、摄像头14和数据远程传输模块，所述的综合气象传感器11、航标灯12、GPRS天线13和摄像头14安装在钢结构支架1的上方。所述的锚固系统5包括锚和缆绳，所述的锚通过缆绳连接在钢结构支架1的底部。工作时先把浮标式水质在线监测装置运送到指定位置，然后放下锚固部件5对浮标式水质在线监测装置进行固定，保证整个装置固定在指定范围内，钢结构支架1在外侧三个球形浮体的作用下会浮在水面上，此时安装在不锈钢框架6上方的风光互补电源供电系统会自行启动对水质采样及在线分析系统进行供电，利用水质采样及在线分析系统对水质进行分析，水流从第一球形浮体2上的进水口流入，然后通过安装在第一球形浮体2仪器仓内水质监测仪7进行监测，采集到的信息再由传感通讯系统输送出去。本实用新型通过风光互补提供的能源达到全天候不间断的对水质进行监测，大大提高了浮标式水质在线监测装置的工作效率；并且其还具有结构简单、易于制造和实用高效的优点。
如图1所示的数据远程传输模块可以是GPRS数据采集传输，或可以是3G/4G无线通信传输；通信系统有两种工作模式：时控模式和遥控模式，平时设置固定的监测采样频率，在线分析后通过无线传输发送到中央服务器，也可根据需要通过遥控随时对水质进行在线分析和拍照取景等操作。
如图1和图3风光互补电源供电系统包括风轮带动的风力发电机8、太阳能发电板9和蓄电池10，所述的风力发电机8、太阳能发电板9分别安装在钢结构支架1的上方，所述的蓄电池10安装在第三球形浮体4的仪器仓内，所述的蓄电池10与数据采集控制器6电连接，所述的风轮带动的风力发电机8、太阳能发电板9分别通过MPPT能源管理控制器与蓄电池10电连接。工作时，安装在钢结构支架1上方的风轮带动的风力发电机8和太阳能发电板9会自行启动，分别利用风能和太阳能进行发电，产生的电量再由MPPT能源管理控制器输送进蓄电池10进行储藏，利用蓄电池10给水质采样及在线分析系统进行供电。本实用新型通过风光互补提供的能源达到全天候不间断的对水质进行监测，大大提高了浮标式水质在线监测装置的工作效率。
如图2、图3和图4所示的第一球形浮体2、第二球形浮体3和第三球形浮体4内仪器仓的底部中央位置放置有配重块15。本设计通过在仪器仓底部中央位置放置配重块，使整个装置重心接近几何中心，配重块直接与水体充分接触，使装置内温度保持在适当水平，防止夏天高温损坏设备。

Claims (6)

1.一种利用风光互补新能源供电的浮标式水质在线监测装置，其特征在于：包括风光互补电源供电系统、钢结构支架(1)、球形浮体、水质采样及在线分析系统、传感通讯系统和锚固系统(5)，所述钢结构支架(1)的外侧安装有三个球形浮体，所述的三个球形浮体依次为第一球形浮体(2)、第二球形浮体(3)和第三球形浮体(4)，所述的第一球形浮体(2)、第二球形浮体(3)和第三球形浮体(4)内都开设有仪器仓，所述的风光互补电源供电系统和传感通讯系统固定安装在钢结构支架(1)的上方，所述的锚固系统(5)连接在钢结构支架(1)的底部，所述的水质采样及在线分析系统包括数据采集控制器(6)、湿度传感器、温度传感器和水质监测仪(7)，所述的数据采集控制器(6)与风光互补电源供电系统电连接，所述的湿度传感器、温度传感器和水质监测仪(7)分别与传感通讯系统和数据采集控制器(6)电连接，所述的水质监测仪(7)安装在第一球形浮体(2)的仪器仓内，所述的数据采集控制器(6)安装在第二球形浮体(3)的仪器仓内，所述的第一球形浮体(2)上设置有进水管和出水管，所述的进水管和出水管分别穿过第一球形浮体(2)与水质监测仪(7)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种利用风光互补新能源供电的浮标式水质在线监测装置，其特征在于：所述的风光互补电源供电系统包括风轮带动的风力发电机(8)、太阳能发电板(9)和蓄电池(10)，所述的风力发电机(8)、太阳能发电板(9)分别安装在钢结构支架(1)的上方，所述的蓄电池(10)安装在第三球形浮体(4)的仪器仓内，所述的蓄电池(10)与数据采集控制器(6)电连接，所述的风轮带动的风力发电机(8)、太阳能发电板(9)分别通过MPPT能源管理控制器与蓄电池(10)电连接。
3.根据权利要求1所述的一种利用风光互补新能源供电的浮标式水质在线监测装置，其特征在于：所述的传感通讯系统包括综合气象传感器(11)、航标灯(12)、GPRS天线(13)、摄像头(14)和数据远程传输模块，所述的综合气象传感器(11)、航标灯(12)、GPRS天线(13)和摄像头(14)安装在钢结构支架(1)的上方。
4.根据权利要求3所述的一种利用风光互补新能源供电的浮标式水质在线监测装置，其特征在于：所述的数据远程传输模块可以是GPRS数据采集传输，或可以是3G/4G无线通信传输。
5.根据权利要求1所述的一种利用风光互补新能源供电的浮标式水质在线监测装置，其特征在于：所述的第一球形浮体(2)、第二球形浮体(3)和第三球形浮体(4)内仪器仓的底部中央位置放置有配重块(15)。
6.根据权利要求1所述的一种利用风光互补新能源供电的浮标式水质在线监测装置，其特征在于：所述的锚固系统(5)包括锚和缆绳，所述的锚通过缆绳连接在钢结构支架(1)的底部。
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