一种海洋生态自动监测浮标系统及其监测方法与流程

本发明涉及一种监测浮标系统，具体是一种海洋生态自动监测浮标系统。

背景技术：

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。浮标在航标中数量最多，应用广泛，设置在难以或不宜设立固定航标之处。浮标，其功能是标示航道浅滩或危及航行安全的障碍物。装有灯具的浮标称为灯浮标，在日夜通航水域用于助航。有的浮标还装雷达应答器、无线电指向标、雾警信号和海洋调查仪器等设备。

浮标有不同的种类和规格，按布设的水域可分为海上浮标和内河浮标。海上浮标标身的基本形状有罐形、锥形、杆形等。由于浮标受风、浪、潮的影响，标体有一定浮移范围，不能用作测定船位的标志。若采用活结式杆形浮标则位置准确，受撞后可复位。内河浮标有鼓形浮标、三角形浮标、棒形浮标、横流浮标和左右通航浮标等。浮标的形状、涂色、顶标、灯质（灯光节奏、光色、闪光周期）等都按规定标准制作，均有特定含义。

然而现有的浮标在进行对海洋生态进行监控时，由于需要涉及到水质检测，而水质检测用到的传感器由于需要长时间浸泡在水中，而此时海洋中的微生物及海藻容易附着在传感器上，进而影响检测速度及检测精度。

技术实现要素：

发明目的：提供一种海洋生态自动监测浮标系统，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种海洋生态自动监测浮标系统，包括：

锚系浮动标单元，设置在锚系浮动标单元内的检测单元，以及与所述检测单元通信连接的显示终端单元；

所述锚系浮动标单元包括固定锚，以及与所述固定锚连接的浮标；

所述检测单元包括用于检测水上气象的气象检测模块；

用于检测水下水质参数的水质检测模块；

用于记录气象检测模块、水质检测模块检测数据的数据采集模块；

以及用于进行发射浮标位置信息及检测数据的无线发射模块；

所述显示终端单元包括基站，以及与所述基站连接的手机终端。

在进一步实施例中，所述气象检测模块包括用于进行对水上风速及风向的风速风向传感器，用于检测水上气候温度及湿度的温度湿度传感器，以及用于检测水上气压的气压传感器，设计气象检测模块主要为了进行对监测点为的气象检测。

在进一步实施例中，所述水质检测模块包括用于检测水下ph值的ph传感器，用于检测水下orp值的orp传感器，用于检测水下溶解氧值的溶解氧传感器，用于检测水下浊度的浊度传感器，用于检测水下电导率的电导率传感器，以及用于检测叶绿素a值的叶绿素a传感器；所述水质检测模块固定安装在清扫组件内，所述清扫组件固定安装在所述浮标下方，设计水质检测模块主要为了进行对监测点位的水质进行检测，进而进行检出监测点位的水质变换情况，进而记录数据，以供工作人员进行应急反应。

在进一步实施例中，所述数据采集模块主要用于进行记录气象检测模块、水质检测模块检测到的数据值，进而进行将记录到的数据值进行传输至无线发射模块，设计采集模块主要为了进行记录气象检测模块、水质检测模块检测到的数据值，进而实现在实现备份数据的同时，将数据传输至无线发射模块。

在进一步实施例中，所述无线发射模块主要用于进行发射浮标位置信息及检测数据，进而通过无线发射模块进行连接gps卫星，进而通过gps卫星进行将无线发射模块发射的数据进行传输至基站，进而在通过基站进行分发给各个工作人员手机终端，设计无线发射模块主要为了进行对采集模块记录的数据值进行传输处理，完成将数据值传输至基站内进行进一步的计算和对比。

在进一步实施例中，所述基站主要进行对发射的数据进行计算、对比，进而实时监控海洋生态环境，进而通过设置预定间隔时间将计算、对比后的数据进行传输至工作人员手机终端，设计基站主要为了进行对发射的数据进行计算、对比，进而实时监控海洋生态环境，进而避免当监控点的海洋环境出现急剧变化，使得工作人员无法进行有效的判断情况出现。

在进一步实施例中，所述清扫组件包括固定安装在所述浮标下的清扫壳体，插接所述清扫壳体的两组清扫机构，设置在两组清扫机构之间的水质检测模块，以及套接两组清扫机构的传动组件；所述两组清扫机构为两组对称设置的相同单元，每组相同单元包括插接所述清扫壳体的清扫轴，插接在所述清扫轴上的若干组清扫刷；所述清扫刷成弧形排布在清扫轴上；所述清扫刷为硬质毛刷；所述传动组件包括套接所述清扫轴的输入大齿轮，与所述输入大齿轮啮合的输入小齿轮，与所述输入小齿轮啮合的传动小齿轮，以及与所述传动小齿轮啮合的传动大齿轮；所述输入大齿轮套接一组清扫机构的清扫轴，所述传动大齿轮套接另外一组清扫机构的清扫轴；所述一组清扫机构的清扫轴端部固定安装有驱动电机，设计清扫组件主要为了进行清扫水质检测模块，进而避免水质检测模块长时间浸泡在海水中出现微生物及海藻的附着，进而避免微生物及海藻的附着从而影响检测速度及检测精度，同时设计传动组件进行带动两组清扫机构的相对转向清扫，进而定时完成对水质检测模块的清扫。

在进一步实施例中，所述浮标包括漂浮基座，固定安装在所述漂浮基座上的支架，固定安装在所述支架侧部的太阳能发电板；所述气象检测模块固定安装在所述支架端部，所述水质检测模块固定安装在所述漂浮基座下方，清扫组件带有传动组件一侧固定安装在基座内部，另外一侧与海域接触；所述固定锚包括三组呈等边三角形放置在海域底部的三组边部配重块和放置在三组呈等边三角放置在海域底部三组边部配重块中心处的底部配重块，与所述三组边部配重块固定连接的三组边部锚绳，与所述底部配重块固定连接的底部锚绳；所述底部锚绳与基座底部固定连接，所述三组边部锚绳的一端与所述基座三角相连；所述三组边部配置块与所述底部配重块之间设有衔接绳；所述底部锚绳与三组边部锚绳具有弹性；所述漂浮基座分为上下两部，上部为圆柱体，下部为半球体，设计固定锚主要为了进行对浮标的固定作用，进而防止浮标由于海量冲击的原因出现偏离监控点位，本发明设计三组呈等边三角放置在海域底部三组边部配重块中心处的底部配重块，与所述三组边部配重块固定连接的三组边部锚绳，与所述底部配重块固定连接的底部锚绳，通过三组边部配置块及边部锚绳之间的相互拉力进行稳定浮标，同时在浮标的正下方设计底部配置块，进而减少浮漂的晃荡情况。

一种海洋生态自动监测浮标系统的检测方法，包括：

步骤1、当海洋生态环境需要进行监测时，此时将浮标放置在需要监测的位置，此时将由固定锚进行对浮标稳固在海域监测点，由于固定锚的呈等边三角放置的三组边部配置块进行对浮标进行稳固，进而防止浮标在海域监测点因海浪的冲击出现移位现象，且通过底部配重块进行减少浮标在海域上的晃荡；

步骤2、当浮标安装好后，此时通过气象检测模块进行对监测点的气象进行检测，通过风向传感器进行对海上风速及风向的监测，通过温度湿度传感器进行检测海上气候温度和湿度，以及通过气压传感器进行检测海上气压；

步骤3、此时再通过水质检测模块件检测海域水质，此时通过ph传感器进行检测海域内水下ph值，在通过orp传感器进行检测水下orp值，再通过溶解氧传感器进行检测水下溶解氧值，在通过浊度传感器进行检测水下浊度，在通过电导率传感器进行水下电导率，以及通过叶绿素a传感器进行检测叶绿素a值；

步骤4、当气象检测模块及水质检测模块检测完成后，此时数据采集模块进行记录气象检测模块、水质检测模块检测到的数据值，进而进行将记录到的数据值进行传输至无线发射模块；

步骤5、当数据采集模块将记录到的数据值进行传输至无线发射模块后，无线发射模块进行连接gps卫星，进而通过gps卫星进行将无线发射模块发射的数据进行传输至基站，进行计算、对比，进而实时监控海洋生态环境，进而通过设置预定发送时间将计算、对比后的数据进行传输至工作人员手机终端；进而在通过基站进行分发给各个工作人员手机终端；

步骤6、由于水质检测模块与海域长时间接触容易产生海藻以及海鲜微生物的附着情况出现，此时通过基站进行预先设定的清洗间隔进行对水质检测模块进行定期清洗，当水质检测模块需要进行清扫时，此时由驱动电机进行转动，进而带动输入大齿轮进行顺时针转动，进而再由输入大齿轮进行带动输入小齿轮逆时针进行转动，进而再由输入小齿轮进行带动传动齿轮进行顺时针转动，进而带动传动大齿轮进行逆时针转动，此时由于两组清扫机构的清扫轴分别插接输入大齿轮与传动大齿轮；此时插接在输入大齿轮内的清扫轴将顺时针转动，而另外一组清扫轴将逆时针转动，进而再由清扫轴带动清扫刷进行转动，进而完成对水质检测模块的清扫工作，进而清除水质检测模块上产生海藻以及附着在水质检测模块上的海鲜微生物；而由于两组清扫机构的相对转动清扫，可以使得水质检测模块的清扫更为彻底。

有益效果：本发明公开了一种海洋生态自动监测浮标系统，在浮标基座的下方设计清扫组件，而将水质检测模块放置在清扫组件内，进而通过两组清扫机构的相对转向清扫，进而定时完成对水质检测模块的清扫，进而避免水质检测模块长时间浸泡在海水中出现微生物及海藻的附着，进而避免微生物及海藻的附着从而影响检测速度及检测精度。

附图说明

图1是本发明的系统模块示意图。

图2是本发明的浮标结构示意图。

图3是本发明的固定锚示意图。

图4时本发明的清扫组件示意图。

图5时本发明的传动齿轮组示意图。

图6时本发明的系统监测方法流程示意图。

附图标记为：浮标1、漂浮基座11、支架12、太阳能发电板13、气象检测模块14、清扫组件15、衔接绳2、边部锚绳3、边部配置块4、清扫壳体151、清扫机构152、水质检测模块153、输入大齿轮154、输入小齿轮155、传动小齿轮156、传动大齿轮157。

具体实施方式

经过申请人的研究分析，出现这一问题（现有浮标对水质检测精度不准确）的原因在于，现有的浮标在进行对海洋生态进行监控时，由于需要涉及到水质检测，而水质检测用到的传感器由于需要长时间浸泡在水中，而此时海洋中的微生物及海藻容易附着在传感器上，进而影响检测速度及检测精度，本发明在浮标基座的下方设计清扫组件，而将水质检测模块放置在清扫组件内，进而通过两组清扫机构的相对转向清扫，进而定时完成对水质检测模块的清扫，进而避免水质检测模块长时间浸泡在海水中出现微生物及海藻的附着，进而避免微生物及海藻的附着从而影响检测速度及检测精度。

一种海洋生态自动监测浮标系统，包括：浮标1、漂浮基座11、支架12、太阳能发电板13、气象检测模块14、清扫组件15、衔接绳2、边部锚绳3、边部配置块4、清扫壳体151、清扫机构152、水质检测模块153、输入大齿轮154、输入小齿轮155、传动小齿轮156、传动大齿轮157。

所述海洋生态自动监测浮标1系统包括：锚系浮动标单元，设置在锚系浮动标单元内的检测单元，以及与所述检测单元通信连接的显示终端单元；所述锚系浮动标单元包括固定锚，以及与所述固定锚连接的浮标1；所述检测单元包括用于检测水上气象的气象检测模块14；用于检测水下水质参数的水质检测模块153；用于记录气象检测模块14、水质检测模块153检测数据的数据采集模块；以及用于进行发射浮标1位置信息及检测数据的无线发射模块；

所述显示终端单元包括基站，以及与所述基站连接的手机终端。

在进一步实施例中，所述气象检测模块14包括用于进行对水上风速及风向的风速风向传感器，用于检测水上气候温度及湿度的温度湿度传感器，以及用于检测水上气压的气压传感器，设计气象检测模块14主要为了进行对监测点为的气象检测。

所述水质检测模块153包括用于检测水下ph值的ph传感器，用于检测水下orp值的orp传感器，用于检测水下溶解氧值的溶解氧传感器，用于检测水下浊度的浊度传感器，用于检测水下电导率的电导率传感器，以及用于检测叶绿素a值的叶绿素a传感器；所述水质检测模块153固定安装在清扫组件15内，所述清扫组件15固定安装在所述浮标1下方，设计水质检测模块153主要为了进行对监测点位的水质进行检测，进而进行检出监测点位的水质变换情况，进而记录数据，以供工作人员进行应急反应。

所述数据采集模块主要用于进行记录气象检测模块14、水质检测模块153检测到的数据值，进而进行将记录到的数据值进行传输至无线发射模块，设计采集模块主要为了进行记录气象检测模块14、水质检测模块153检测到的数据值，进而实现在实现备份数据的同时，将数据传输至无线发射模块。

所述无线发射模块主要用于进行发射浮标1位置信息及检测数据，进而通过无线发射模块进行连接gps卫星，进而通过gps卫星进行将无线发射模块发射的数据进行传输至基站，进而在通过基站进行分发给各个工作人员手机终端，设计无线发射模块主要为了进行对采集模块记录的数据值进行传输处理，完成将数据值传输至基站内进行进一步的计算和对比。

所述基站主要进行对发射的数据进行计算、对比，进而实时监控海洋生态环境，进而通过设置预定间隔时间将计算、对比后的数据进行传输至工作人员手机终端，设计基站主要为了进行对发射的数据进行计算、对比，进而实时监控海洋生态环境，进而避免当监控点的海洋环境出现急剧变化，使得工作人员无法进行有效的判断情况出现。

所述清扫组件15包括固定安装在所述浮标1下的清扫壳体151，插接所述清扫壳体151的两组清扫机构152，设置在两组清扫机构152之间的水质检测模块153，以及套接两组清扫机构152的传动组件；所述两组清扫机构152为两组对称设置的相同单元，每组相同单元包括插接所述清扫壳体151的清扫轴，插接在所述清扫轴上的若干组清扫刷；所述清扫刷成弧形排布在清扫轴上；所述清扫刷为硬质毛刷；所述传动组件包括套接所述清扫轴的输入大齿轮154，与所述输入大齿轮154啮合的输入小齿轮155，与所述输入小齿轮155啮合的传动小齿轮156，以及与所述传动小齿轮156啮合的传动大齿轮157；所述输入大齿轮154套接一组清扫机构152的清扫轴，所述传动大齿轮157套接另外一组清扫机构152的清扫轴；所述一组清扫机构152的清扫轴端部固定安装有驱动电机，设计清扫组件15主要为了进行清扫水质检测模块153，进而避免水质检测模块153长时间浸泡在海水中出现微生物及海藻的附着，进而避免微生物及海藻的附着从而影响检测速度及检测精度，同时设计传动组件进行带动两组清扫机构152的相对转向清扫，进而定时完成对水质检测模块153的清扫。

所述浮标1包括漂浮基座11，固定安装在所述漂浮基座11上的支架12，固定安装在所述支架12侧部的太阳能发电板13；所述气象检测模块14固定安装在所述支架12端部，所述水质检测模块153固定安装在所述漂浮基座11下方，清扫组件15带有传动组件一侧固定安装在基座内部，另外一侧与海域接触；所述固定锚包括三组呈等边三角形放置在海域底部的三组边部配重块和放置在三组呈等边三角放置在海域底部三组边部配重块中心处的底部配重块，与所述三组边部配重块固定连接的三组边部锚绳3，与所述底部配重块固定连接的底部锚绳；所述底部锚绳与基座底部固定连接，所述三组边部锚绳3的一端与所述基座三角相连；所述三组边部配置块4与所述底部配重块之间设有衔接绳2；所述底部锚绳与三组边部锚绳3具有弹性；所述漂浮基座11分为上下两部，上部为圆柱体，下部为半球体，设计固定锚主要为了进行对浮标1的固定作用，进而防止浮标1由于海量冲击的原因出现偏离监控点位，本发明设计三组呈等边三角放置在海域底部三组边部配重块中心处的底部配重块，与所述三组边部配重块固定连接的三组边部锚绳3，与所述底部配重块固定连接的底部锚绳，通过三组边部配置块4及边部锚绳3之间的相互拉力进行稳定浮标1，同时在浮标1的正下方设计底部配置块，进而减少浮漂的晃荡情况。

工作原理说明：当海洋生态环境需要进行监测时，此时将浮标1放置在需要监测的位置，此时将由固定锚进行对浮标1稳固在海域监测点，由于固定锚的呈等边三角放置的三组边部配置块4进行对浮标1进行稳固，进而防止浮标1在海域监测点因海浪的冲击出现移位现象，且通过底部配重块进行减少浮标1在海域上的晃荡；当浮标1安装好后，此时通过气象检测模块14进行对监测点的气象进行检测，通过风向传感器进行对海上风速及风向的监测，通过温度湿度传感器进行检测海上气候温度和湿度，以及通过气压传感器进行检测海上气压；此时再通过水质检测模块153件检测海域水质，此时通过ph传感器进行检测海域内水下ph值，在通过orp传感器进行检测水下orp值，再通过溶解氧传感器进行检测水下溶解氧值，在通过浊度传感器进行检测水下浊度，在通过电导率传感器进行水下电导率，以及通过叶绿素a传感器进行检测叶绿素a值；当气象检测模块14及水质检测模块153检测完成后，此时数据采集模块进行记录气象检测模块14、水质检测模块153检测到的数据值，进而进行将记录到的数据值进行传输至无线发射模块；当数据采集模块将记录到的数据值进行传输至无线发射模块后，无线发射模块进行连接gps卫星，进而通过gps卫星进行将无线发射模块发射的数据进行传输至基站，进行计算、对比，进而实时监控海洋生态环境，进而通过设置预定发送时间将计算、对比后的数据进行传输至工作人员手机终端；进而在通过基站进行分发给各个工作人员手机终端；由于水质检测模块153与海域长时间接触容易产生海藻以及海鲜微生物的附着情况出现，此时通过基站进行预先设定的清洗间隔进行对水质检测模块153进行定期清洗，当水质检测模块153需要进行清扫时，此时由驱动电机进行转动，进而带动输入大齿轮154进行顺时针转动，进而再由输入大齿轮154进行带动输入小齿轮155逆时针进行转动，进而再由输入小齿轮155进行带动传动齿轮进行顺时针转动，进而带动传动大齿轮157进行逆时针转动，此时由于两组清扫机构152的清扫轴分别插接输入大齿轮154与传动大齿轮157；此时插接在输入大齿轮154内的清扫轴将顺时针转动，而另外一组清扫轴将逆时针转动，进而再由清扫轴带动清扫刷进行转动，进而完成对水质检测模块153的清扫工作，进而清除水质检测模块153上产生海藻以及附着在水质检测模块153上的海鲜微生物；而由于两组清扫机构152的相对转动清扫，可以使得水质检测模块153的清扫更为彻底。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

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