一种漂流浮标

技术领域

本发明涉及海洋监测技术领域，尤其涉及一种漂流浮标。

背景技术

当前，对于海洋观测的需求越来越大，现有的观测装置主要为浮标、海床基类的海洋观测装置。针对海面及浅水位的观测手段主要来源于海洋浮标，海洋浮标是一种锚定在海上、以浮标为主体组成的监测装置，它能够长期、连续地采集所需海洋的水文水体和气象资料。

然而，现有的海洋浮标大多需要采用锚链进行布放，不仅现场布放操作繁琐、难度高，在后期使用中，也存在锚链容易遭受洋流冲击而断裂，进而导致海洋浮标丢失的问题；与此同时，在无人监控状态下，海洋浮标可能存在监测数据泄露的风险。

发明内容

本发明提供一种漂流浮标，用以至少解决现有技术中的海洋浮标存在布放难度大，以及在使用中存在监测数据泄露的问题。

本发明提供一种漂流浮标，包括：外壳、电池组件、电路板和传感检测组件；

所述外壳内形成有容纳腔，所述电池组件和所述电路板设于所述容纳腔，所述电池组件和所述电路板电性连接；

所述传感检测组件设于所述外壳的底端，所述传感检测组件和所述电路板连接，以检测漂流浮标所在水体环境的水文参数；

所述电路板上设有自毁模块，所述自毁模块包括离水检测电路和升压电路；所述离水检测电路的检测端配置有第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极设于所述外壳的底端，所述离水检测电路的输出端和所述升压电路的输入端连接，所述升压电路的输出端和被自毁目标连接；

其中，在所述漂流浮标离开水体环境的情形下，所述第一电极和所述第二电极之间呈断路状态，所述离水检测电路向所述升压电路输出自毁信号，所述升压电路施加高压作用于所述被自毁目标，以将所述被自毁目标损毁。

根据本发明提供的一种漂流浮标，所述离水检测电路包括三极管和光电耦合器；

所述三极管的基极和所述第一电极连接，所述三极管的发射极和所述第二电极连接，所述第二电极接地，并且所述三极管的基极通过第一串联电阻和所述电池组件连接；

所述光电耦合器的阳极通过第二串联电阻和所述电池组件连接，所述光电耦合器的阴极和所述三极管的集电极连接，所述光电耦合器的集电极和所述升压电路的输入端连接，所述光电耦合器的发射极接地。

根据本发明提供的一种漂流浮标，所述被自毁目标包括存储卡和无线通信模块当中的至少一种。

根据本发明提供的一种漂流浮标，所述外壳包括第一壳罩和第二壳罩；

沿所述外壳的高度方向，所述第一壳罩设于所述第二壳罩的上侧，所述第一壳罩的罩口端和所述第二壳罩的罩口端连接；

所述第一壳罩内设有所述电路板及与所述电路板连接的无线通信模块和定位模块；所述第二壳罩内设有所述电池组件，所述传感检测组件、所述第一电极以及所述第二电极设于所述第二壳罩远离所述第一壳罩的一端。

根据本发明提供的一种漂流浮标，所述第一壳罩的罩口端设有第一法兰盘，所述第二壳罩的罩口端设有第二法兰盘和插接口；

所述第一法兰盘和所述第二法兰盘相对设置，以实现所述第一壳罩和所述第二壳罩之间的连接；

所述插接口插接于所述第一壳罩内，所述插接口的周壁和所述第一壳罩的内壁之间密封连接。

根据本发明提供的一种漂流浮标，所述外壳为非金属外壳，所述外壳内设有非金属支架；

所述非金属支架的一部分延伸至所述第一壳罩内，并用于安装所述电路板和所述无线通信模块；所述非金属支架的另一部分延伸至所述第二壳罩内，并用于安装所述电池组件。

根据本发明提供的一种漂流浮标，所述非金属支架包括安装板和连接杆；

所述安装板设有多个，多个所述安装板沿所述高度方向依次间隔设置，多个所述安装板之间通过所述连接杆连接；

所述外壳内设有支撑部，所述支撑部靠近所述第一壳罩和所述第二壳罩当中任一者的罩口端设置，多个所述安装板当中处于中部的一者和所述支撑部连接。

根据本发明提供的一种漂流浮标，所述传感检测组件包括氨氮传感器、水中油传感器、溶解氧电极、电导率电极、PH电极和温度检测电极当中的至少一种。

根据本发明提供的一种漂流浮标，所述电池组件配置有开关控制电路和电压监测电路；

所述电池组件和所述开关控制电路连接，所述开关控制电路和所述电路板连接；

所述电压监测电路和所述电池组件，所述电压监测电路用于采集所述电池组件的电压信号，将所述电压信号反馈至所述电路板上的微处理器；所述微处理器根据所述电压信号控制所述开关控制电路的开关状态。

根据本发明提供的一种漂流浮标，所述电路板上还设有自毁触发开关；所述电池组件通过所述自毁触发开关和所述升压电路连接；

在所述电压监测电路检测到所述电池组件的电压小于预设值的情形下，所述微处理器控制所述自毁触发开关闭合，所述升压电路通过输出的高压将所述被自毁目标损毁。

本发明提供的漂流浮标，便于在海洋上进行投放，可以灵活选择观测的布放地点，基于漂流浮标的漂流特性，能够满足在布放地点大数量集群的监测应用需求，并在实际使用中，能够在漂流浮标离开水体环境时，自动触发自毁模块输出高压，以将存储卡、无线通信模块等被自毁目标损毁，从而有效防止漂流浮标在使用中出现监测数据泄露的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的漂流浮标的主视结构示意图；

图2是本发明提供的图1的A-A剖视图；

图3是本发明提供的图1的B-B剖视图；

图4是本发明提供的漂流浮标的控制结构框图；

图5是本发明提供的图4中开关控制电路的电气原理图；

图6是本发明提供的图4中电压监测电路的电气原理图；

图7是本发明提供的图4中离水检测电路的电气原理图；

图8是本发明提供的图4中升压电路的电气原理图。

附图标记：

1、外壳；11、第一壳罩；12、第二壳罩；111、第一法兰盘；121、第二法兰盘；122、插接口；123、支撑部；101、容纳腔；

2、非金属支架；21、安装板；22、连接杆；

3、电池组件；4、电路板；

5、传感检测组件；51、氨氮传感器；52、水中油传感器；53、溶解氧电极；54、电导率电极；55、PH电极；56、温度检测电极；501、第一电极；502、第二电极；

6、定位模块；7、无线通信模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

下面结合图1-图8，通过具体的实施例及其应用场景对本发明实施例提供的漂流浮标进行详细地说明。

如图1、图3和图4所示，本发明实施例提供一种漂流浮标，包括：外壳1、电池组件3、电路板4和传感检测组件5。

外壳1内形成有容纳腔101，电池组件3和电路板4设于容纳腔101，电池组件3和电路板4电性连接，电池组件3可以采用锂电池组。

传感检测组件5设于外壳1的底端，传感检测组件5和电路板4连接，以检测漂流浮标所在水体环境的水文参数，水文参数包括水体的温度、盐度、密度、PH值等。

电路板4上设有自毁模块，自毁模块包括离水检测电路和升压电路；离水检测电路的检测端配置有第一电极501和第二电极502，第一电极501和第二电极502均可以采用石墨电极，第一电极501和第二电极502设于外壳1的底端，离水检测电路的输出端和升压电路的输入端连接，升压电路的输出端和被自毁目标连接，被自毁目标包括存储卡和无线通信模块7当中的至少一种。

其中，在漂流浮标离开水体环境的情形下，第一电极501和第二电极502之间呈断路状态，离水检测电路向升压电路输出自毁信号，升压电路施加高压作用于被自毁目标，以将被自毁目标损毁。

可理解的是，漂流浮标的外壳1具有较好的防水密封性能，这种设计既能够通过外壳1对其内部的电池组件3、电路板4及其它电器元件形成水密性防护，还可确保漂流浮标能够漂浮于水面上。

漂流浮标的重心靠近外壳1的底端，这使得漂流浮标在水面上始终保持恒定的姿态，防止漂流浮标在洋流或者风力的作用下发生倾倒，确保传感检测组件5、第一电极501以及第二电极502始终浸没于水体环境中。

其中，在漂流浮标漂浮于在水面上的情形下，第一电极501和第二电极502通过水体环境实现短接，此时离水检测电路不会向升压电路输出自毁信号，漂流浮标上的被自毁目标处于完好的状态。

相应地，只有在漂流浮标搁浅在陆地上，或者被人为地从水体环境中打捞出时，第一电极501和第二电极502之间因空气隔离而呈现为断路状态，此时离水检测电路向升压电路输出自毁信号，升压电路通过输出高于被自毁目标的正常工作电压的高压电，以实现将被自毁目标损毁。

由上可知，本发明实施例提供的漂流浮标，便于在海洋上进行投放，可以灵活选择观测的布放地点，基于漂流浮标的漂流特性，能够满足在布放地点大数量集群的监测应用需求，并在实际使用中，能够在漂流浮标离开水体环境时，自动触发自毁模块输出高压，以将存储卡、无线通信模块7等被自毁目标损毁，从而有效防止漂流浮标在使用中出现监测数据泄露的问题。

在此应指出的是，本发明的漂流浮标体积小、便于贮存与运输，漂流浮标不仅限于海洋观测，还可应用于江河湖泊、人工渔场养殖等。

漂流浮标的布放方式不局限于人工抛投，也可基于无人机，以高空降落伞抛投。在实际应用中，漂流浮标采用一次性布放，不需要考虑后期的运维工作，免去了产品的维护费用。与此同时，漂流浮标以大数量集群的应用方式对水体环境的相关参数进行采集。

在一些实施例中，如图4和图7所示，离水检测电路包括三极管Q4和光电耦合器U7。

三极管Q4的基极和第一电极501连接，三极管Q4的发射极和第二电极502连接，第二电极502接地，并且三极管Q4的基极通过第一串联电阻R25和电池组件3连接。

光电耦合器U7的阳极通过第二串联电阻R23和电池组件3连接，光电耦合器U7的阴极和三极管Q4的集电极连接，光电耦合器U7的集电极和升压电路的输入端连接，光电耦合器U7的发射极接地。

如此，在实际应用中，当漂流浮标漂浮于水面上时，由于第一电极501和第二电极502浸没于水体环境中，第一电极501和第二电极502短接，从而三极管Q4处于截止状态，此时光电耦合器U7不会导通，从而离水检测电路不会向升压电路输出自毁信号。

当漂流浮标离开水体环境时，由于第一电极501和第二电极502彼此隔离，并呈现为断路状态，此时，三极管Q4在偏置电压的作用下导通，光电耦合器U7的输入侧的发光二极管导通，发光二极管发出的光作用于光电耦合器U7的输出侧的三极管，使得光电耦合器U7的输出侧的三极管导通，从而光电耦合器U7的集电极和发射极之间形成电压，进而实现向升压电路的输入端输出自毁信号，升压电路通过输出的将被自毁目标损毁。

在此应指出的是，本发明的离水检测电路不限于图7所示的电路结构，只要是能够对第一电极501和第二电极502之间的电连接状态进行判断的逻辑电路，均在本发明的保护范围之内。

与此同时，升压电路可以为本领域公知的直流升压电路，例如：电感式直流升压电路、直流-直流升压变换电路等。当然，升压电路也可以如图8所示的电路结构，对此不作具体限定。

在一些实施例中，如图1和图2所示，外壳1包括第一壳罩11和第二壳罩12。

沿外壳1的高度方向，第一壳罩11设于第二壳罩12的上侧，第一壳罩11的罩口端和第二壳罩12的罩口端连接；

第一壳罩11内设有电路板4及与电路板4连接的无线通信模块7和定位模块6；第二壳罩12内设有电池组件3，传感检测组件5、第一电极501以及第二电极502设于第二壳罩12远离第一壳罩11的一端。

可理解的是，外壳1呈圆柱状，第一壳罩11和第二壳罩12均呈杯状，并且均沿着外壳1的轴向设置；其中，第一壳罩11的罩口端和第二壳罩12的罩口端相对，第一壳罩11的罩口端和第二壳罩12的罩口端相拼装，以形成外壳1。

与此同时，由于电池组件3远大于电路板4及与电路板4连接的无线通信模块7和定位模块6的重量，本发明通过将电池组件3设置于第二壳罩12内，可以确保漂流浮标的重心靠近外壳1的底端，这使得漂流浮标在水面上始终保持恒定的姿态，防止漂流浮标在洋流或者风力的作用下发生倾倒。

进一步地，如图4所示，在电路板4上设置有微处理器，微处理器和数据采集板连接，数据采集板和定位模块6连接。其中，定位模块6包括北斗定位模块和GPS定位模块。

与此同时，微处理器还分别与存储卡和无线通信模块7连接，无线通信模块7可以为本领域公知的北斗通信模块、gprs无线传输模块、4G模块或5G模块。

其中，电路板4的第一表面朝向定位模块6，电路板4的第二表面设置微处理器等各类电气元件，电路板4的第二表面朝向电池组件3，并且电路板4通过数据连接器和上述传感检测组件5所对应的信号线连接。

在实际使用的过程中，上述传感检测组件5采集的水文参数传输至微处理器，微处理器在对水文参数进行处理后，通过无线通信模块7上水文参数上传至服务器，服务器抽取水文参数所对应的数据，并进行显示，进而呈现出漂流浮标点位分布图、数据趋势变化图、参数热力分布图等，以图表形式从面上展现多个漂流浮标对海域的监测能力。

在一些实施例中，如图2所示，为了便于实现第一壳罩11的罩口端和第二壳罩12的罩口端之间的连接，第一壳罩11的罩口端设有第一法兰盘111，第二壳罩12的罩口端设有第二法兰盘121和插接口122。

第一法兰盘111和第二法兰盘121相对设置，可以将第一法兰盘111和第二法兰盘121通过螺栓、螺钉等锁紧件相连接，以实现第一壳罩11和第二壳罩12之间的连接。

与此同时，插接口122插接于第一壳罩11内，插接口122的周壁和第一壳罩11的内壁之间密封连接。其中，本实施例可以在插接口122的周壁设置环形槽，环形槽中嵌装密封圈，可以基于密封圈实现插接口122的周壁和第一壳罩11的内壁之间的密封连接，该密封圈具体可以为O型密封圈。

在一些实施例中，如图2所示，外壳1为非金属外壳，外壳1内设有非金属支架2。

非金属支架2的一部分延伸至第一壳罩11内，并用于安装电路板4和无线通信模块7；非金属支架2的另一部分延伸至第二壳罩12内，并用于安装电池组件3。

可理解的是，非金属外壳和非金属支架2均可以采用塑料材质制成，这种设置在降低漂流浮标的整体重量的同时，还可进一步确保漂流浮标的重心尽可能地靠近外壳1的底端，这使得漂流浮标在水面上始终保持恒定的姿态，防止漂流浮标在洋流或者风力的作用下发生倾倒。

进一步地，如图2所示，非金属支架2包括安装板21和连接杆22。

安装板21设有多个，多个安装板21沿高度方向依次间隔设置，多个安装板21之间通过连接杆22连接。

外壳1内设有支撑部123，支撑部123靠近第一壳罩11和第二壳罩12当中任一者的罩口端设置，多个安装板21当中处于中部的一者和支撑部123连接。

在此，本发明将非金属支架2和非金属外壳连接为一体，可确保非金属支架2和非金属外壳保持一致的振动频率，从而确保非金属外壳内的各类设备安装的稳定性。

其中，安装板21具体可设置四块，第一层安装板21上设置定位模块6和无线通信模块7，第二层安装板21上设置电路板4，第三层安装板21和支撑部123连接，第四层安装板21上可拆卸地安装电池组件3。

在一些实施例中，传感检测组件5包括氨氮传感器51、水中油传感器52、溶解氧电极53、电导率电极54、PH电极55和温度检测电极56当中的至少一种。

如图2和图3所示，本发明的外壳1的底端设置有多个第一安装孔，各个第一安装孔的孔壁设有柱形密封圈，并基于柱形密封圈一一对应地配置氨氮传感器51、水中油传感器52、溶解氧电极53、电导率电极54、PH电极55和温度检测电极56。

与此同时，外壳1的底端还设置有两个第二安装孔，各个第二安装孔的孔壁设有锥形密封圈，并基于锥形密封圈一一对应地配置上述第一电极501和第二电极502。

在一些实施例中，如图4、图5和图6所示，电池组件3配置有开关控制电路和电压监测电路。电池组件3和开关控制电路连接，开关控制电路和电路板4连接。

电压监测电路和电池组件3，电压监测电路用于采集电池组件3的电压信号，将电压信号反馈至电路板4上的微处理器；微处理器根据电压信号控制开关控制电路的开关状态。

具体地，开关控制电路采用TPS22810芯片，TPS22810芯片是一款单通道负载开关，具有可配置的上升时间并集成有快速输出放电功能。此外，该TPS22810芯片还具有热关断保护，可防止器件结温过高。

其中，在图6所示的电压监测电路中，电压监测电路采用电阻分压AD采样，分压比例为5：1。

在实际应用中，在电压监测电路采集的电池组件3的电压信号所对应的电压值大于预设值时，则表明电池组件3的电量充足，可以确保传感检测组件5对当前水域的水文参数进行持续监测，此时微处理器可以根据预设的程序或者操作者的指令，对开关控制电路的开关状态进行控制。

在不需要进行数据采集时，微处理器可以控制开关控制电路处于关断状态，以使得系统处于休眠状态，进而降低系统的功耗。其中，整套系统工作时的电流为288μA，关闭时的电流小于1μA。

与此同时，考虑到漂流浮标装配完成后，调试过程中需要对系统多次进行上电和断电操作，可在电池组件3的输出端配置无线遥控开关，通过无线遥控开关对开关控制电路的开关状态进行控制，以对其进行间歇性地唤醒。

在一些实施例中，如图4所示，电路板4上还设有自毁触发开关；电池组件3通过自毁触发开关和升压电路连接。

在电压监测电路检测到电池组件3的电压小于预设值的情形下，微处理器控制自毁触发开关闭合，升压电路通过输出的高压将被自毁目标损毁。

如此，单个漂流浮标的生命周期内，在电池组件3的电能接近耗尽时，设备也自动启动自毁功能，自毁的目的在于毁掉存储卡和无线通信模块7，防止数据被盗取。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解、其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。