一种极地水域用水体环境检测浮标的制作方法

本发明涉及极地探测装置领域，更具体地说，涉及一种极地水域用水体环境检测浮标。

背景技术：

全球气候是各种因素相互作用影响的统一体，而南北极的气候是地球上气候极为敏感的区域之一。海冰每年最多可以覆盖地球表面积大约7％左右，其中最大的部分分布在地球的南北极，显然海冰在南北极的研究中占有很大的比重。极地海冰的变化是极地气候变化的风向标，海冰浮标的观测研究及其成果应用在极地研究占有重要地位，利用海冰浮标观测海冰漂移位置、浮标所处位置的气压气温、海表温度等基本参数是常见的观测方法，对全球气候变化、天气和冰情的预报、卫星数据验证、数值气候模式的强迫、验证和同化，以及追踪海冰生长和消融的过程等具有重要的数据支撑作用。

极地海冰的气候因素与海冰形成的关系是相互作用的。长期以来，科学家在极地海—冰—气相互作用的机理和对世界气候的影响方面进行了大量的研究，但由于影响海—冰—气相互作用的因素较多，无法实现大面积和精细化的多参数实时监测，利用卫星照片和遥感可以获得气候数据，但仍然无法完全分析海-冰-气之间相互作用的机理。只有在极地海冰上大面积投放现场监测浮标，才可以获取到足够的海冰变化的实时数据。近年来，在“北极浮标计划”等国际项目的国际支持下，北极投放了大量的海洋浮标和海冰浮标。

但是目前一些漂浮在水面上的浮标质量较轻，受到水面上冰层撞击时容易受损，且受到撞击后容易产生长距离的位置偏移从而使装置偏移监测地点，从而导致检测数据误差。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种极地水域用水体环境检测浮标，它可以实现在通过装置上的表冷网对局部水面进行降温，使表冷网的表面结冰，从而使浮标主体的外侧形成浮冰环，通过浮冰环增大浮标整体的重量，且浮冰可对装置起到缓冲保护作用，在浮标受到海面浮冰块冲击时，可通过表冷网上凝结的冰层进行保护，有效防止浮标的受损。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种极地水域用水体环境检测浮标，包括浮标主体，所述浮标主体的上线两端分别连接有信号天线和检测桩，所述浮标主体的外壁上固定连接有表冷网，所述表冷网包括固定环，所述检测桩和信号天线与固定环之间均连接有导热板，所述固定环上固定连接有多个均匀分布的延伸杆，相邻两个延伸杆之间连接有表冷环，所述延伸杆上安装有多个均匀分布并与表冷环相匹配的半导体制冷片，所述延伸杆内安装有电热管，所述延伸杆远离固定环的一端固定连接有电热片，所述延伸杆和表冷环的表面均包覆有复合膜，本方案通过表冷网对局部水面进行降温，使表冷网的表面结冰，从而使浮标主体的外侧形成浮冰环，通过浮冰环增大浮标整体的重量，且浮冰可对装置起到缓冲保护作用，在浮标受到海面浮冰块冲击时，可通过表冷网上凝结的冰层进行保护，有效防止浮标的受损。

进一步的，所述复合膜包括导热膜，所述导热膜的外侧设有防冻膜，所述导热膜与防冻膜之间连接有多个均匀分布的防水层，通过复合膜将表冷网的整体包覆，使延伸杆内电热管工作时，通过复合膜中的导热膜将热量传递至表冷网整体，表冷网的表面整体发热，使表冷网上的冰层逐渐融化。

进一步的，相邻两个所述电热片之间连接有连接带，所述连接带包括电热膜，所述电热膜上固定连接有一对保护膜，通过电热膜将表冷网的最外层包围，使表冷网的结冰范围被限制，防止表冷网上冰层扩张过大而导致浮标主体下沉过深。

进一步的，所述浮标主体上固定连接有液位传感器，所述固定环内安装有控制器，所述液位传感器、半导体制冷片电热管和电热片均与控制器电性连接。

进一步的，所述表冷环为弧形表冷片，所述表冷环的表面固定连接有多个均匀分布的换热翅片。

进一步的，所述延伸杆由隔热材料制成，所述电热管的上下两端均固定连接有电热片，且电热片与导热膜固定连接，使电热管发出的热量之间传递至导热膜上。

进一步的，所述浮标主体内安装有供电装置，所述浮标主体的表面安装有太阳能电板，所述太阳能电板、电热管、半导体制冷片、控制器和电热片均与供电装置电性连接，使用太阳能作为辅助能源供电，一定程度提高装置的工作时长。

进一步的，所述电热片和表冷网与复合膜的连接处均涂覆有防冻涂料和防水涂层，防止水分渗入述电热片和表冷网与复合膜直接的连接处，从而使连接处结冰膨胀，避免复合膜因局部膨胀过大而被撕裂。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案通过表冷网对局部水面进行降温，使表冷网的表面结冰，从而使浮标主体的外侧形成浮冰环，通过浮冰环增大浮标整体的重量，且浮冰可对装置起到缓冲保护作用，在浮标受到海面浮冰块冲击时，可通过表冷网上凝结的冰层进行保护，有效防止浮标的受损。

(2)复合膜包括导热膜，导热膜的外侧设有防冻膜，导热膜与防冻膜之间连接有多个均匀分布的防水层，通过复合膜将表冷网的整体包覆，使延伸杆内电热管工作时，通过复合膜中的导热膜将热量传递至表冷网整体，表冷网的表面整体发热，使表冷网上的冰层逐渐融化。

(3)相邻两个电热片之间连接有连接带，连接带包括电热膜，电热膜上固定连接有一对保护膜，通过电热膜将表冷网的最外层包围，使表冷网的结冰范围被限制，防止表冷网上冰层扩张过大而导致浮标主体下沉过深。

(4)浮标主体上固定连接有液位传感器，固定环内安装有控制器，液位传感器、半导体制冷片电热管和电热片均与控制器电性连接，浮标主体内安装有供电装置，浮标主体的表面安装有太阳能电板，太阳能电板、电热管、半导体制冷片、控制器和电热片均与供电装置电性连接，使用太阳能作为辅助能源供电，一定程度提高装置的工作时长。

(5)延伸杆由隔热材料制成，电热管的上下两端均固定连接有电热片，且电热片与导热膜固定连接，使电热管发出的热量之间传递至导热膜上，表冷环为弧形表冷片，表冷环的表面固定连接有多个均匀分布的换热翅片，电热片和表冷网与复合膜的连接处均涂覆有防冻涂料和防水涂层，防止水分渗入述电热片和表冷网与复合膜直接的连接处，从而使连接处结冰膨胀，避免复合膜因局部膨胀过大而被撕裂。

附图说明

图1为本发明的去复合膜和连接带的立体图；

图2为本发明的俯视图；

图3为图2中a处的结构示意图；

图4为本发明的延伸杆截面图；

图5为图4中b处的结构示意图；

图6为本发明的正视图；

图7为本发明的剖视图。

1浮标主体、2表冷网、201固定环、202延伸杆、203表冷环、204电热管、3电热片、4检测桩、5信号天线、6复合膜、601导热膜、602防冻膜、603防水层、7连接带、701电热膜、702保护膜。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：请参阅图1-2，一种极地水域用水体环境检测浮标，包括浮标主体1，浮标主体1的上线两端分别连接有信号天线5和检测桩4，浮标主体1的外壁上固定连接有表冷网2，表冷网2包括固定环201，检测桩4和信号天线5与固定环201之间均连接有导热板，固定环201上固定连接有多个均匀分布的延伸杆202，延伸杆202由隔热材料制成，电热管204的上下两端均固定连接有电热片，且电热片与导热膜601固定连接，使电热管204发出的热量之间传递至导热膜601上。相邻两个延伸杆202之间连接有表冷环203，表冷环203为弧形表冷片，表冷环203的表面固定连接有多个均匀分布的换热翅片，延伸杆202上安装有多个均匀分布并与表冷环203相匹配的半导体制冷片8，延伸杆202内安装有电热管204；电热片3和表冷网2与复合膜6的连接处均涂覆有防冻涂料和防水涂层，防止水分渗入述电热片3和表冷网2与复合膜6直接的连接处，从而使连接处结冰膨胀，避免复合膜6因局部膨胀过大而被撕裂。

浮标主体1内安装有供电装置，浮标主体1的表面安装有太阳能电板，太阳能电板、电热管204、半导体制冷片8、控制器和电热片3均与供电装置电性连接，使用太阳能作为辅助能源供电，一定程度提高装置的工作时长。

请参阅图4-5，延伸杆202远离固定环201的一端固定连接有电热片3，延伸杆202和表冷环203的表面均包覆有复合膜6，复合膜6包括导热膜601，导热膜601的外侧设有防冻膜602，防冻膜602由包覆负载玻璃纤维网上的多个防水橡胶块构成，使复合膜6具有防水性能的同时具有一定的韧性，使复合膜6上凝结冰层时，不易被膨胀的冰层而撕裂，导热膜601与防冻膜602之间连接有多个均匀分布的防水层603，通过复合膜6将表冷网2的整体包覆，使延伸杆202内电热管204工作时，通过复合膜6中的导热膜601将热量传递至表冷网2整体，表冷网2的表面整体发热，使表冷网2上的冰层逐渐融化。

请参阅图2-3，相邻两个电热片3之间连接有连接带7，连接带7包括电热膜701，电热片3用于将电热膜701加热，电热膜701上固定连接有一对保护膜702，通过电热膜701将表冷网2的最外层包围，表冷网2上凝结的冰层扩张至连接带7处时，被发热的电热膜701阻挡，使表冷网2的结冰范围被限制，防止表冷网2上冰层扩张过大而导致浮标主体1下沉过深。

使用时，通过表冷网2上的制冷片对工作，使表冷环203降温，从而使表冷环203表面逐渐结冰，从而形成冰层，表冷网2上的冰层逐渐扩大，使浮标主体1的外测形成浮冰环，而表冷环203进行制冷时，电热片3工作，从而使连接带7进行加热，使表冷网2外侧的形成热源带，从而限制表冷环203上所结冰层向外扩张，通过表冷网2凝结的冰层对浮标主体1进行保护，防止装置整体受水面浮冰撞击时受损，且冰层提升了装置整体的重量，从而使装置在受到撞击时不会发生长距离的位移。

本方案通过表冷网2对局部水面进行降温，使表冷网2的表面结冰，从而使浮标主体1的外侧形成浮冰环，通过浮冰环增大浮标整体的重量，且浮冰可对装置起到缓冲保护作用，在浮标受到海面浮冰块冲击时，可通过表冷网2上凝结的冰层起到缓冲作用，以此对进行浮标主体1保护，有效防止浮标的受损。

当表冷环203上冰层凝结过多时，浮标主体1下沉，从而使浮标主体1上的液位传感器检测到浮标主体1吃水深度超过警戒位置，表冷网2内的控制器控制电热管204工作，从而使电热管204对表冷环203进行加热，电热管204工作使通过导热膜601导热，从而使表冷环203表面升温，实现表冷网2表面的整体升温，使表冷网2上的冰层被溶解，使浮标主体1停止继续下沉。

相比现有技术本方案通过表冷网2对局部水面进行降温，使表冷网2的表面结冰，从而使浮标主体1的外侧形成浮冰环，通过浮冰环增大浮标整体的重量，且浮冰可对装置起到缓冲保护作用，在浮标受到海面浮冰块冲击时，可通过表冷网2上凝结的冰层进行保护，有效防止浮标的受损。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

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