一种海洋环境监测及取水系统及运行方式

技术领域

本发明属于海洋环境检测装置领域，特别涉及一种海洋环境监测及取水系统。

背景技术

海洋覆盖地球表面超过70％的面积，蕴含极其丰富的资源，随着陆地资源日益消耗，海洋资源开发对我国经济发展愈发重要，而海洋环境监测是海洋资源开发的依据，对海洋污染情况进行动态监测至关重要。

目前海洋水质信息的获取多采用传统的实验室检测方法，传统的实验室检测方式往往需要研究人员乘船前往海洋预定点位，然后对各个采样点按规范要求进行采样，对水样保存封装之后，带回实验室化验然后获得想要的水质信息。虽然用该方式获取的水质信息较多，但是其操作流程复杂、耗时费力、水质信息的时效性很差同时在取水样过程中不可避免扰动水质，扰乱原有的水质分层特性，降低水质数据的真实性；此外，随着数据采集和数据通信的不断快速发展，海洋环境监测逐渐向在线监测过渡，如何通过无线检测设备自第一时间内掌握海洋水质信息成为本领域研究方向的重点工作。

发明内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供一种海洋环境监测及取水系统及运行方式，本系统能够对海洋不同深度的水质进行实时监测和分析，通过无线信号传输和检测设备能够将检测数据实时发送至远端监控中心，并且能够实现精确取样的功能。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

一种海洋环境监测及取水系统，包括有漂浮系统、检测装置和取水系统，系统工作时漂浮系统漂浮于海平面上，漂浮系统上安设有取水系统和无线信号传输器，所述漂浮系统包括有漂浮平台，所述漂浮平台的外侧连接有一圈充气浮囊，漂浮平台的上端面通过支腿连接底座，所述底座的四角处通过支柱连接光伏组件，漂浮系统的下方设有筒状网，所述筒状网的上端通过缆绳连接漂浮平台，筒状网的下端通过缆绳连接配重块，配重块埋设在海床内；

筒状网分层悬挂有检测装置，所述检测装置包括有装置外壳，所述装置外壳的顶部设有挂钩并与筒状网挂接，装置外壳的底部设有信号发射器并与无线信号传输器无线连接，装置外壳上环绕安设有磷酸盐电极、浊度电极、PH电极和氨氮电极。

优选的方案中，光伏组件通过电源线连接无线信号传输器并为其提供电能，所述无线信号传输器与远端的监控中心无线连接。

优选的方案中，取水系统包括有升降杆和卷扬机；所述升降杆的一端与底座的下端面垂直连接，升降杆的另一端穿过漂浮平台并垂直伸入至海底，升降杆为内中空结构，升降杆的外壁处套接有升降滑块，所述升降滑块可沿着升降杆的外壁上下自由滑动，升降滑块上安设有取水器并随着升降滑块同步运动。

优选的方案中，卷扬机安设在底座的上端面处，提拉绳索的一端卷放在卷扬机上，提拉绳索的另一端由升降杆中轴心穿过并与升降滑块相连接。

优选的方案中，取水器包括取水瓶和电子阀；所述取水瓶与升降滑块的外壁相连，取水瓶的进水口处设有电子阀，所述电子阀与无线信号传输器无线连接。

一种海洋环境监测及取水系统的运行方式，系统运行时包括以下步骤：

第一步：启动卷扬机，下放取水器达到指定的水域；

第二步：通过无线信号传输器向电子阀发出指令信号，电子阀打开后并向取水瓶内灌水，取水瓶灌满后电子阀关闭；

第三步：再次启动卷扬机，提升取水器并使其完全离开水面；

第四步：取下取水瓶，并将取水瓶内的水样送至实验室进行下一步的试验检测；

第五步：将检测装置悬挂在筒状网上不同高度处；

第六步：使检测装置与无线信号传输器之间建立无线连接，检测装置再将检测到的水质信息实时传输到无线信号传输器内；

第七步：无线信号传输器最后将采集到的水质信息传输到监控中心内并进一步的分析处理。

本专利可达到以下有益效果：

1、本系统通过取水系统，能够灵活的选择海水取样深度，满足水质实验的需求并及时获取到海洋不同深度的水质信息；

2、本系统通过检测装置和无线信号传输器，能够实时监测海洋水质，并将所检测到的水质信息实时传输到远端的监控中心，提升了本系统的信息化和自动化；

3、本系统通过光伏组件供能，并且可以设置在任何浅海区域进行相应的检测工作，提升了装置的节能环保性和适用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明整体结构剖视图

图3为本发明漂浮系统及其连接件结构示意图

图4为本发明取水器结构示意图；

图5为本发明检测装置结构示意图；

图6为本发明运行方式流程图；

图中：漂浮系统1、漂浮平台101、底座102、支腿103、充气浮囊104、支柱105、检测装置2、装置外壳201、磷酸盐电极202、浊度电极203、信号发射器204、PH电极205、氨氮电极206、挂钩207、光伏组件3、取水系统4、卷扬机401、升降杆402、升降滑块403、取水器404、取水瓶4041、电子阀4042、提拉绳索405、筒状网5、配重块6、缆绳7、监控中心8、无线信号传输器9。

具体实施方式

如图1所示，一种海洋环境监测及取水系统，包括有漂浮系统1、检测装置2和取水系统4，系统工作时漂浮系统1漂浮于海平面上，漂浮系统1上安设有取水系统4和无线信号传输器9，漂浮系统1的下方设有筒状网5，所述筒状网5的上端通过缆绳7连接漂浮系统1，筒状网5的下端通过缆绳7连接配重块6，配重块6埋设在海床内，筒状网5分层悬挂有检测装置2；

系统工作时，取水系统4能够深入到不同深度的水域进行采集，筒状网5可以拦截水体中较大的悬浮物和海洋生物，保证取水系统4能够顺利工作，配重块6能够使系统停留在固定水域内而不随意漂浮，检测装置2分层悬挂在筒状网5上能够采集到不同深处的水质信息，并通过无线信号传输器9将所采集到的信号发送至远端监控中心9，实现对海洋水质的联网功能。

优选的方案如图3所示，漂浮系统1包括有漂浮平台101，所述漂浮平台101的外侧连接有一圈充气浮囊104并进一步的增加漂浮系统1的浮力，漂浮平台101的上端面通过支腿103连接底座102，所述底座102的四角处通过支柱105连接光伏组件3；光伏组件3通过电源线连接无线信号传输器9和取水系统4并为其提供电能；

光伏组件3可采用4块300W的光伏电池板组成，无线信号传输器9内设有蓄电池，光伏组件3在日照期间可对无线信号传输器9内部的蓄电池进行充电，在夜晚则可用蓄电池为信号传输器9提供电源，以保证整个系统工作的连续性，所述无线信号传输器9与远端的监控中心8无线连接，无线信号传输器9将检测装置2采集到的水质信息通过无线信号实时传输到远端的监控中心8，实现对水质监测的联网，实现了整个系统信息化功能。

优选的方案如图2和图4所示，取水系统4包括有升降杆402和卷扬机401；所述升降杆402的一端与底座102的下端面垂直连接，升降杆402的另一端穿过漂浮平台101并垂直伸入至海底，升降杆402为内中空结构，升降杆402的外壁处套接有升降滑块403，所述升降滑块403可沿着升降杆402的外壁上下自由滑动，升降滑块403上安设有取水器404并随着升降滑块403同步运动；卷扬机401安设在底座102的上端面处，提拉绳索405的一端卷放在卷扬机401上，提拉绳索405的另一端由升降杆402中轴心穿过并与升降滑块403相连接；

当需要下放取水器404时，先启动卷扬机401并向下放出提拉绳索405，取水器404在重力作用下连同升降滑块403会沿着升降杆402向下滑动，直至取水器404到达指定水深后卷扬机401停止放绳，取水器404到达制定水深后对海水进行取样；

当需要向上提升取水器404时，卷扬机401再次启动并反向回收提拉绳索405，取水器404在提拉绳索405拉力的作用下会连同升降滑块403沿着升降杆402向上滑动，直至取水器404离开水面后，卷扬机401停止收卷，此时取下取水器404并完成对海水的取样工作。

优选的方案如图4所示，取水器404包括取水瓶4041和电子阀4042；所述取水瓶4041与升降滑块403的外壁相连，取水瓶4041的进水口处设有电子阀4042，所述电子阀4042与无线信号传输器9无线连接；

当取水器404到达指定水层后，无线信号传输器9向电子阀4042发出指令信号，此时电子阀4042开启并向取水瓶4041灌入海水，直至取水瓶4041灌满后电子阀4042关闭，完成对指定深度的海水取样工作。

优选的方案如图5所示，检测装置2包括有装置外壳201，所述装置外壳201的顶部设有挂钩207并与筒状网5挂接，装置外壳201的底部设有信号发射器204并与无线信号传输器9无线连接，装置外壳201上环绕安设有磷酸盐电极202、浊度电极203、PH电极205和氨氮电极206；

通过挂钩207可将检测装置2悬挂在筒状网5上不同高度处，装置外壳201上的磷酸盐电极202可检测海水中的磷酸盐含量，浊度电极203可检测海水的浑浊度，PH电极205可检测海水的酸碱度，氨氮电极206可监测海水中的氨氮含量，各类电极测得的数据会在信号发射器204内部进行汇总，并分时段统一发送至无线信号传输器9内，最后再由无线信号传输器9将测得的数据发送至监控中心8并被进一步的分析和处理。

实施例1：

在水深100米的浅海区域进行海水水质检测和取样工作：

第一步：启动卷扬机401，下放取水器404达到60m水深处的水域；

第二步：通过无线信号传输器9向电子阀4042发出指令信号，电子阀4042打开后向取水瓶4041内灌水，取水瓶4041灌满后电子阀4042关闭，取水瓶4041采用100ml的水瓶，通过无线信号传输器9和卷扬机401通过4块300W的光伏电池板直接供电；

第三步：再次启动卷扬机401，提升取水器404并使其完全离开水面；

第四步：取下取水瓶4041，并将取水瓶4041内的海水水样送至实验室进行下一步的试验检测；

第五步：将检测装置2分别悬挂在筒状网5上20m、40m、60m、80m和100m上的

不同高度处；

第六步：使检测装置2与无线信号传输器9之间建立无线连接，检测装置2通过磷酸盐电极202可检测海水中的磷酸盐含量，通过电极203可检测海水的浑浊度，通过PH电极205可检测海水的酸碱度，通过氨氮电极206可监测海水中的氨氮含量，最后将将检测到的水质信息实时传输到无线信号传输器9内；

第七步：无线信号传输器9最后将采集到的水质信息传输到岸上监控中心8内并进一步的分析处理。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，在互不冲突的前提下，本发明记载的各项技术特征能够互相组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。